半柔性抗车辙沥青路面施工技术的应用

郝照升

(中国电建集团港航建设有限公司，天津 300467)

1 工程概况

城市道路在路面结构、环境及车辆荷载的影响下，交叉路口及交通场站等区域车辙现象十分突出，部分路段甚至出现十分严重的坑槽、拥包等病害。虽然已经进行了多次铣刨重铺修整，但车辙问题并未根除。为保证行车安全舒适，提升城市交通服务水平，延长道路施工寿命，决定对该城市车辙病害最为严重的一交叉路口使用半柔性抗车辙沥青路面材料。

考虑到原路面基层已经破坏松散，故应将原路面基层铣刨处理。该公路半柔性抗车辙沥青路面试验段桩号K0.000+000～K0.000+900，长900 m，宽度5～16 m不等，结构具体见图1，处治后的路面结构从上至下依次为5～6 cm厚半柔性SFP-13、乳化沥青粘层油、6～7 cm厚高模量改性沥青混合料、乳化沥青粘层油、铣刨处理后的原路面。

图1 试验段沥青路面结构

2 原材料及施工设备

2.1 原材料

参照排水性路面材料设计要求进行该半柔性沥青路面大空隙沥青混合料SFC-13设计，其空隙率应为27%～29%；沥青使用SBS改性沥青，掺量控制在2.9%。水泥基灌浆材料选用苏博特材料公司所产JGM-301型半柔性路面专用灌浆料，材料水料比为0.49，常温常态下为黑褐色粉料，初始流动度11.3s，静置30 min的流动度为12.1 s，初凝和终凝时间分别为0.9 h和1.5 h，2 h和28 h抗压强度分别为15.2 MPa和46.9 MPa，28 d干缩率为0.12%。该型号灌浆料流动性强、收缩性小、早期强度高，路用性能较好。

在AC-20混合料中按0.3%的设计比掺加MA103型高模量沥青改性剂，制成高模量沥青混合料。将水泥基灌浆料灌注至大空隙沥青混合料中制成半柔性路面沥青混合料SFP-13，该材料性能试验结果表明，其马歇尔动稳定度为37.6 kN，动稳定度为38 500次/mm，冻融劈裂强度比为97.3%，该沥青混合料抗车辙性能优异[1]。

2.2 施工设备

由于半柔性沥青路面施工对灌浆材料流动性、渗透性、离析、泌水等方面的要求较高，必须使用生产能力和搅拌能力均较优的搅拌设备。故该半柔性沥青路面灌浆施工主要使用苏博特材料公司产半柔性路面制浆灌浆专用施工设备，无需另外配备稀浆封层车，设备通过挂车运输转场，材料用量均为自动化计量，可有效避免材料用量，尤其是灌浆料用水量控制不当而影响灌浆料均匀性和施工效果等问题。设备生产能力为8～10 m3/h，还能克服简易搅拌制浆设备所存在的施工工效低、路面外观质量差等弊端。半柔性沥青路面施工包括高模量沥青混合料摊铺碾压、大空隙沥青混合料摊铺碾压、灌浆等工序，其余环节施工采用常规性施工设备即可。半柔性路面制浆灌浆专用施工设备和普通制浆设备工效比较具体见表1。

表1 两种制浆灌浆设备工效比较

3 试验段施工

3.1 原路面铣刨

在铺筑半柔性路面前，必须对不符合设计厚度要求的原路面进行铣刨，控制铣刨深度，横向接缝应采用垂直平接缝[2]，铣刨后彻底清扫，应确保清理后的原路面无剥落、松散颗粒。对于原路面较为严重的既有病害，必须进行处治。为增强层间粘结性能，还应在原路面均匀喷洒乳化沥青粘层油，半刚性基层、面层间喷洒量控制在0.7～1.2 L/m2和0.4～0.7 L/m2，对于该沥青路面和路缘石、其余路面交界处应将喷洒量增大至1.5 L/m2。

3.2 大空隙基层混合料铺筑

大空隙基层混合料施工包括基层沥青制备运输、摊铺及碾压等环节，其中，混合料制备、运输及摊铺均按照OGFC排水性沥青路面的施工要求进行。待乳化沥青破乳后铺筑大空隙基层混合料。在摊铺过程中，应按照1.10～1.15控制混合料松铺系数，通过12 t钢轮压路机对新旧路面搭接处和路面与路缘石交界处振动碾压3遍；对搭接处和交界处以外的新铺筑路面通过12 t钢轮压路机共静压7～9遍，碾压轮应按照轮宽的1/3～1/2重叠；待碾压至混合料温度降低至80 ℃时整平。以1.5～2.5 km/h的速度初压2遍，以2.5～3.5 km/h的速度复压3～4遍，最后以4.0～6.0 km/h的速度终压2～3遍。

大空隙基层混合料压实度应达到97%以上，平整度最大值和均值应不超出10 mm和5 mm。对于平整度和压实度不满足要求的区域，必须通过钢轮压路机再次静压，直至符合要求。大空隙基层混合料施工温度应根据所用沥青材料性能决定，该半柔性沥青路面施工温度控制要求见表2。

表2 大空隙基层混合料施工温度控制要求

3.3 灌浆方式的改进

灌浆工艺关系到灌浆施工工效和质量，在该半柔性沥青路面试验段施工过程中，分别在桩号K0.000+000～K0.000+450段和K0.000+450～K0.000+900段进行牵引设备灌浆和固定制浆设备泵送灌浆，以便进行两种方式的比较。

泵送灌浆方式下牵引制浆设备无需在沥青混凝土路面行进，不会因车轮凹陷等原因造成路面破坏，对于施工时间较短的情况，为使沥青混凝土路面温度迅速降低至50 ℃以下，应采用泵送灌浆方式。泵送灌浆方式施工工艺简单，工效高，还能大大缩短大空隙沥青混凝土摊铺碾压后灌浆等待时间，缩短整体工期。泵送灌浆对于不同宽度半柔性路面灌浆均较为适用，可实现多车道同时施工。

泵送灌浆具有较强的灵活性，长距离施工并不适用，但对于城市道路交叉路口小规模日常维修养护则能较好满足施工要求。

3.4 灌浆施工

灌浆施工前必须在大空隙混合料冷却期间，通过封边材料覆盖混合料四周，以避免混合料流出后污染周围路面和路缘石，为后续灌浆抹面施工提供便利条件。考虑到该路段半柔性抗车辙沥青路面交通压力较大，故选用半柔性路面专用灌浆车进行水泥胶浆现场配置，水泥胶浆材料性能见表3；制备好的水泥胶浆必须及时泵送灌注，防止因放置时间过长而影响水泥胶浆工程性能。灌注施工安排在大空隙沥青混合料温度降至40 ℃以下时进行；施工开始后，泵送水泥胶浆至待施工大空隙沥青路面，使胶浆材料在重力作用下以自流平方式渗透[3]。灌浆必须均匀饱满，灌浆结束后应将表面残余的水泥胶浆刮除处理，使基体沥青混合料表面完全外露。大空隙混合料灌浆完毕，将路面残存的浮浆、封边材料等彻底清除，适当养护1～3 h后便可开放交通，养生期间应禁止任何车辆人员通行。

表3 水泥胶浆材料性能

灌浆施工过程中必须及时监测大空隙混合料灌注的饱和度，并通过浆体空隙填充率指标进行灌注饱和程度的表征[4]。具体而言，应先确认灌浆材料用量、灌注施工面积、摊铺厚度等基础参数，计算浆体实际用量、沥青混合料体积，并根据水泥胶浆浆体体积、沥青混合料体积、大空隙混合料连通孔隙率等进行浆体空隙填充率的确定。经检测，该沥青路面水泥胶浆空隙填充率在87.2%～92.7%之间，符合不小于85%的设计要求。

3.5 抹面施工

半柔性沥青路面施工过程中还应该加强抹面工具的选择和质量控制，以取得较好的路面构造深度和路面外观效果，考虑到该半柔性沥青路面施工范围较小，无法使用机械化表面抹面施工设备，故在试验阶段，主要进行了橡皮钢耙、毛刷耙、软皮木耙、普通木耙等人工抹面工具刮浆效果的比较。结果显示，毛刷耙刮浆抹面效果最好，所得到的半柔性沥青路面色泽均匀、纹理清晰，无浮浆，构造深度最大，抗滑性也最好。所以该试验路段人工刮浆抹面主要采用毛刷耙。为提高工效，方便质量控制，将毛刷耙改造成振动频率可调的手持式半自动刮浆机，可轻松前进，并实现作用半径内半柔性路面基本无浮浆，能将90%以上的构造深度控制在0.7～1.0 mm以内。

4 施工效果评价

4.1 承载力评价

应用贝克曼梁法进行施工前后该半柔性沥青路面弯沉测试[5]，根据测试结果进行路面承载力评价，结果见图2，其中路段1～4分别对应该公路试验段K0.000+000～K0.000+225段、K0.000+225～K0.000+450段、K0.000+450～K0.000+725段和K0.000+725～K0.000+900段。由图2可知，半柔性沥青路面铺筑前路面弯沉在0.24～0.46 mm内，铺筑后路面弯沉在0.08～0.23 mm内，铺筑后路面弯沉降幅最大达68%；铺筑施工使路面整体承载力和抗车辙性能显著提升。

图2 半柔性抗车辙沥青路面铺筑前后路面弯沉对比

4.2 抗滑性能评价

抗滑性能是影响半柔性沥青路面行车安全的重要因素之一，通过对该路段施工结束后半柔性沥青路面构造深度测试结果的分析可以看出，其构造深度处于0.8～1.0 mm之间，满足《公路沥青路面设计规范》(JTG D50-2017)见图3。也说明该半柔性沥青路面施工过程中表面刮浆等施工过程控制较好，构造深度取值合理，抗滑性能优良。图3中路段1～4分别对应试验段K0.000+000～K0.000+225段、K0.000+225～K0.000+450段、K0.000+450～K0.000+725段和K0.000+725～K0.000+900段。

图3 铺筑后构造深度测试结果

5 结 论

综上所述，半柔性抗车辙沥青路面在公路升级改造中得到成功应用，使得原路面承载力、抗车辙及抗滑性显著提升，路面外观较好。在该城市道路改造完成投运后半柔性路面车辙变形量比AC-13+0.3%抗车辙剂路面和SMA-13路面小，稳定性更好。泵送灌浆施工方式的采用，有效避免了车轮凹陷对路面的破坏，并对半柔性路面灌浆施工期间路面宽度的变化适应较好。该路段投入运营一年后检测结果显示，路面外观仍良好，承载力高，抗车辙效果优异，该技术随后在山东烟台其他城市道路工程得到推广应用，对沥青路面抗车辙性能的提升效果十分显著。