超薄罩面在泉三高速路面养护工程中的应用

■杨则燕

（福建省榕圣建设发展有限公司，福州 350000）

随着社会经济的发展，许多早期施工的沥青路面所承受的车流量已远超预期，路面的性能和功能都急剧下降，这给车辆的通行安全与舒适度造成很大影响[1]。 超薄罩面预养护技术因具有施工便捷、技术成熟和养护成效明显等特点，可显著提高原路面的功能性，阻止裂缝、水损害等病害发展，并修复车辙等病害，减少路面后续的养护次数，延长公路的使用年限，被大量应用到福建省高速养护工程[2]。

1 工程概况

泉州—三明高速公路，简称“泉三高速”，为福建省境内连接泉州市与三明市的高速运输通道，南起晋江收费站，北至三明北收费站；线路全长281.67 km，其中，泉州—永春设计速度为100 km/h，永春—三明为80 km/h，采用组合式柔性基层路面结构。 泉三高速于2005 年9 月25 日动工兴建，2009 年3 月16 日通车运营。通车10 余年后，经检测发现泉南高速段K0～K40 路面车辙病害较深，已明显对过往车辆的安全造成威胁，亟须对路面进行养护。 此路段除车辙病害外， 其他技术指标尚满足质量要求，经几种预养护技术方案比选，最终选取超薄罩面作为本项目的施工技术方案。

2 施工技术及适应性

预防性养护技术主要包含封层类、稀释类混合料体系、沥青混合料体系，超薄罩面属于沥青混合料体系。 混合料和易性好，施工效率高，是常规罩面效率的2～3 倍，可最大程度地减小道路养护施工对交通的影响。 与常规罩面或薄层罩面相比，超薄罩面的厚度可降低30%～60%[3]，不仅有效节约了碎石、沥青等材料资源，且可显著降低工程造价，费用可降低约40%。 因此，在当前施工原材料价格显著上涨的情况下，超薄罩面技术可有效减少投资，并控制混合料生产与施工过程中的碳排放，在路面养护中是大势所趋。

2.1 施工技术

超薄罩面厚度一般为15～25 mm， 该技术选用设备为喷洒摊铺同步一体机，常用材料为间断级配热拌改性沥青混合料，在施工的同时喷洒改性乳化沥青形成粘接层，最终形成一体化超薄磨耗层。 按厚度的不同分为3 种不同类型的级配，分别是厚度为10～15 mm 的A 型级配、厚度为16～20 mm 的B 型级配、厚度为21～25 mm 的C 型级配[4]。 本项目采用的是B 型级配。

根据沥青混合料的拌合温度不同，施工技术分为冷超薄罩面技术、热超薄罩面技术和温拌沥青混合料罩面技术。 冷超薄罩面技术的显著特点是低温施工，能耗低、环保，整体的性能较好，但是完工后的路面性能相对较差；温拌沥青混合料罩面技术不仅具有与冷超薄罩面技术相似的特点，还具有延长路面使用年限等方面的优势，但是其理论研究完善程度有待提高，综合成本高于热拌沥青混合料。本项目采用的是热超薄罩面技术进行公路预防性养护施工，能够更好地提升公路抗滑磨耗层的性能，在路面抗压性能提升和使用年限的延长等方面也具有显著优势[5]。

2.2 适用条件

超薄罩面适用条件：路面破损DR≤2%、路面车辙≤15 mm、路面强度不足PSSI≤0.8、路面平整度IRI≤3.5 m/km、路面裂缝率CR≤1%。 超薄罩面施工技术仅在满足一定要求时具有适用性，条件不满足时不可采用[4]。 对泉三高速拟施工路段的路面破损情况进行技术评定分析，确定其满足超薄罩面的施工条件要求。

3 配合比设计

3.1 原材料

本次沥青使用华特集团为Superlayer 提供的特种改性沥青，其胶结料各项性能指标测试所用的方法参照 《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTG E20-2011），结果如表1 所示，各项指标均满足技术要求。 本项目所用集料为5～8 mm、3～5 mm碎石及0～3 mm 石屑，以及石灰岩磨细矿粉。堆料场按材料类别和规格进行分类，且原材料的各项指标均满足规范要求。

表1 Superlayer 磨耗层用改性沥青胶结料技术指标测试结果

3.2 级配

本项目采用Superlayer 罩面层， 采用马歇尔法进行配合比设计，选用专用的特种改性沥青。 生产配合比设计所用矿质集料包括0～3 mm 石屑、3～6 mm、6～8 mm 碎石及矿粉。矿料级配是根据目标配合比设计，生产配合比矿料组成比例计算采用计算机进行，结果如表2 所示。

表2 Superlayer 磨耗层改性沥青混合料矿料合成级配

3.3 沥青用量

沥青混合料的油石比是采用矿质集料组成比例，分别为6.3%、6.6%和6.9%，拌制后需制作马歇尔试件，试件成型条件为170℃正反击实50 次。 按规定方法检测压实沥青混合料试件的体积指标和马歇尔指标，结果如表3 所示。 结合以往经验与工程经济性，设计油石比最终采用6.6%。

表3 不同油石比下压实沥青混合料体积指标及马歇尔指标

3.4 性能验证

根据上述分析，设计改性沥青混合料的矿质集料组成比例和设计油石比均已确定，将其各项录用性能指标进行检测，采用试验方法参照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTG E20-2011）规定[6]，检测结果如表4 所示。 其中，采用2＋8 次往返压实，压实次数与现场一致；动稳定度试验测试关键控制因素为车辙板试件的成型尺寸，根据现场条件，尺寸定为30 cm×30 cm×5 cm。

表4 Superlayer 磨耗层改性沥青混合料路用性能指标测试结果

由表4 可知，设计沥青混合料的各项检测项目的检测结果均满足现行规范中高等级沥青路面面层对于改性沥青混合料的技术要求， 同时也满足Superlayer 磨耗层体系的要求， 表明各项设计结果可作为生产配合比。

3.5 生产配合比设计结果

综合以上分析， 可确定Superlayer 磨耗层改性沥青混合料生产配合比，设计结果如表5 所示。

根据上述目标配合比设计结果，矿质集料采用拌和站热筛料，其他材料不变，进行Superlayer 磨耗层改性沥青混合料生产配合比设计，可明确沥青混合料中油石比、矿料组成和级配，通过设计配比验证和试验检测路用性能，证明设计沥青混合料的各项指标均满足现行行业规范和标准的技术要求，具有良好的使用性能，可满足超薄罩面施工技术的要求。

4 施工中的质量控制

4.1 混合料的拌制

本项目采用玛连尼M3000 型沥青混合料和设备，在施工前，对设备的全面检查是保障后续工程质量的基础工作，以确保在混合料拌合过程中设备运转正常，避免因故障的出现影响材料质量和施工进度，其中的重点环节是检查计量设备。 在沥青混合料正式生产之前，应先进行沥青混合料的预拌和抽检，采用批准的生产配合比。 在精确控制计量误差的前提下，按生产配合比进行不同规格沥青、集料和矿粉的计量，确保在满足配合比和规范要求下进行拌合。 沥青混合料质量控制的重点是对温度的控制，包括拌制温度和运输温度、沥青和矿料的加热温度、沥青混合料的出厂温度均应满足标准要求。 沥青混合料每盘湿拌时间为5～10 s、干拌时间为5 s，拌制至混合料拌和均匀，无花白料、结团现象。

4.2 混合料的运输

运输车辆采用20T 重型自卸汽车。 在混合料装车之前，先用柴油∶水=1∶3 配置油水混合液作为防粘剂，喷涂于自卸汽车的底板和侧板，形成一层均匀的薄层即可， 可有效预防沥青混合料与车厢板粘结。 装车过程中沥青混合料中的粗细集料极易离析，采用三次卸料装车法进行离析控制。 装车完毕，质检合格后方准予出厂，其中最关键的温度要求为185～195℃。 混合料运到摊铺路段，检查材料拌合质量和到场温度（>175℃），均满足规范要求后，方可凭运料单签收。

4.3 混合料的摊铺

摊铺作业采用一台同步一体摊铺机（3～6 m宽），就位前需进行试车检查。 摊铺前，熨平板需采用与松铺厚度相同的模板铺底，并加热到100℃以上，有效避免了摊铺起始端混合料不被熨平板扯坏，造成质量缺陷。摊铺机的受料斗用喷壶喷涂一层薄层油水防粘剂，以防止混合料与受料斗粘结。 摊铺温度控制在160℃以上。 起铺时摊铺速度以6 m/min 速度匀速前进，待接头处理合格、各环节工作都比较顺利，压实工序不滞后后，缓慢将摊铺速度提高到8～12 m/min，洒布数量控制为0.8 L/m2，并且保持匀速状。 摊铺机摊铺厚度采用非接触式平衡梁控制路面高程和厚度。

4.4 混合料碾压

碾压工艺是沥青混凝土路面平整度和压实度最关键的工序[7]。 本项目采用2 台双钢轮压路进行组合碾压， 在作业前对机车进行全面试车和检查，项目技术负责人在作业前需再次通过培训会和书面的形式对机手进行碾压工业的全面技术交底。 混合料的碾压分为3 个阶段，分别为初压、复压和终压，采用先两边后中间的顺序进行压实。 压路机以缓慢且均匀的速度行进， 并严格控制碾压遍数、行进速度及混合料温度，要求如下：初压1 遍，速度控制在2～3 km/h，在混合料温度降到150℃之前完成；复压2 遍，速度控制在3～4.5 km/h，确保在混合料温度降到130℃之前完成；终压1 遍，速度控制在3～6 km/h，路面压实成型的终了温度不低于100℃。

4.5 接缝处理

为确保沥青混凝土路面的接缝施工质量，项目部对接缝处理工序极为重视，安排专人负责接缝的施工，严格按照规范施工。 对于新旧路面的纵向接缝，采用人工刮铲铣刨面上的松散骨料、再利用毛刺扫把清扫干净后进行后续的工作； 对于横向接缝，均采用切割机切成垂直接缝，人工清理并用水车冲洗干净后进行后续的工作。 在断面切口处涂刷适量的乳化沥青，加强新旧路面的粘合效果。

4.6 工程质量检查与验收

对选定的油石比6.6%沥青用量下压实沥青混合料体积指标及马歇尔指标等进行实测，并对超薄罩面交工验收部分主要检测技术指标厚度、渗水系数和构造深度等进行实测，结果如表6 所示。 可知，本项目施工后实测指标与设计指标对比，均满足规范要求。 施工过程中，通过严格控制虚铺厚度和压实机械的碾压遍数，对路面施工质量主要指标——压实度和厚度进行控制。 分析试验检测结果，可知压实度和厚度均满足规范要求，压实度≥97%，厚度≥15 mm。 路面渗水系数和构造深度是路用性能的重要指标，前者的大小决定路面发生早期水损害的可能性，后者的大小可用于评定路面表面的抗滑性能、排水性能和宏观粗糙度。 本工程沥青混合料的路面渗水系数和构造深度现场检测结果均满足设计指标要求，即渗水系数≥200 mL/min，构造深度≥0.7 mm。

表6 路面技术状况实测

5 施工后的使用效果

本标段超薄罩面预养护顺利施工完成，质检均满足规范要求，外观良好，路面均匀无花白，无条痕无泛油（图1）。道路原本的车辙病害得到了解决，有效改善了路面平整度，进一步提高了路面的表面功能和使用性能，延长了使用寿命，行车安全和舒适性也大大提升。

图1 超薄罩面预养护施工后效果

6 结语

泉三高速项目采用超薄罩面预养护技术，通过Superlayer 磨耗层改性沥青混合料生产配合比设计，以及混合料拌制、运输、碾压、接缝处理、工程质量检查与验收等施工质量控制措施，可有效解决原始路面的车辙病害， 提高沥青高速路面的路用性能，并满足现行规范要求。 超薄罩面预养护技术能够快捷显著恢复和提高路面使用性能，且与传统罩面相比，在改善路面平整度、车辙、抗滑方面并不逊色。 通过控制沥青混合料的原材料质量、生产级配、运输和施工作业过程，可有效提高施工质量，达到满足工程要求和经济高效的成效。