微表处在高速公路沥青混凝土路面维修工程中的应用

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摘　要:结合我国某高速公路沥青混凝土路面维修工程,针对不同的路面病害,分析病害成因,制定相应的维修方案,并着重介绍了微表处的施工和使用情况。维修路段近3年的使用效果表明,微表处有卓越的抗滑性能、封水效果和较长的使用寿命,可以满足高速公路沥青混凝土路面维修养护的需要,但使用前要对原路面的病害进行彻底处理。

关键词:微表处;改性乳化沥青;沥青混凝土路面;维修养护

随着我国早期修建的高速公路逐渐进入维修养护期,高速公路的维修、养护技术开始受到广泛关注。微表处(Micro-surfacing)作为一种在欧美发达国家应用广泛的路面预防性养护技术,开始受到我国公路工作者的重视,并在国内部分省份的高速公路上得到了应用。这种由聚合物改性乳化沥青、集料、填料、水等按合理配比拌和并摊铺到原路面上后迅速开放交通的薄层罩面[1],表现出了良好的施工性能和路用效果。

1　原路面病害及处治方案我国某山区高速公路,由于地质条件特别复杂、代写论文高填深挖路段多、建设工期短等原因,在建设过程中就遇到了很多尚无有效解决方案的技术难题,再加上建成通车后交通量大、重车多等原因,沥青混凝土路面陆续出现了程度不同的病害。这些病害都是我国高速公路沥青混凝土路面的通病,目前尚无成熟的解决方法。1.1　病害描述及成因分析待处治路段的原路面结构为15 cm(4 cm+5 cm+6 cm)沥青混凝土面层,20 cm的水泥稳定碎石基层和厚度20～30 cm不等的石灰土底基层。2000年4月的路况调查发现,全长8.5 km的待处治路段中,连续约5 km路面的行车道发生开裂,破损严重,车辙平均深度30～40 mm,弯沉不合格率达49.4%。结合路况调查、交通调查以及以往的病害处治情况,分析认为路面的病害成因是:①重车多,超载严重。交通调查显示,每天的超载车辆超过600辆次,超载车辆的实际载重为核定载重的1.6～4倍。特别是在上坡路段,车速过低,延长了荷载对路面的作用时间,使得主车道出现严重的车辙。②作为承重层的半刚性基层和底基层强度不足,造成结构性车辙的出现以及沥青混凝土面层的大面积开裂。③水分进入并滞留在半刚性基层表面,在行车荷载作用下形成泥浆,并通过裂缝挤到路表,形成路面唧浆,并进一步形成局部网裂或坑槽。④挖方路段路基土含水量普遍偏高,大部分在20%～25%之间,造成路基强度下降、路表弯沉过大,因为影响路表弯沉的主要因素是路基的强度[2]。降水偏多、山体水丰富、路面的开裂、边沟断面尺寸偏小且破损严重等等都是造成路基土含水量偏大的原因。1.2　处治方案的确定针对上述的病害成因,决定从结构补强、路基疏水、路面封水和改善表面功能4个方面入手,采取以下维修方案:①对于因基层和路基强度不足而引起路面网裂、翻浆、沉陷的局部路段,挖除行车道的基层直至失稳的路基,填上适量碎、砾石垫层(视挖深而定)后浇筑C20水泥混凝土基层,其上铺筑5～6 cm的沥青混凝土找平层,铺设玻纤格栅加强层,然后再铺筑AC-16I型沥青混凝土表面层,提高路基路面承载能力。②对于强度基本满足要求,没有发生严重的网裂、沉陷、翻浆但有较大(原则上以1.5 cm为限)车辙路段的行车道,铣刨掉5 cm沥青混凝土面层,洒粘层油后铺玻纤格栅,然后再铺5 cm沥青混凝土表面层,以提高路面热稳性和抗剪能力,减少车辙产生。③挖方路段边沟重修并铺设盲沟,防止雨水通过边沟和山体裂隙渗入路基。④对整个8 km的路段全幅进行微表处罩面,阻断路表水的下渗,提高路面抗滑性能,并使路面表观一致、美观。

1.3　选择微表处罩面的原因该维修工程中决定采用微表处技术,是经过反复论证后确定的:①微表处后的路面既密不透水又有理想的宏观构造深度,解决了密实和抗滑的矛盾,挖补的沥青混凝土不需要考虑抗滑问题,因此可以采用密实级配,并可大胆碾压,利于提高沥青混凝土面层的抗疲劳性能和抗水损害的能力;②由于使用优质的硬质石料和改性乳化沥青,微表处比普通稀浆封层有更高的抗磨耗能力和使用寿命,并可以完成对原路面的车辙修复。在路基稳定及原路面破坏不太严重的前提下,国外优质的微表处处理的路面使用寿命可达5年以上;③微表处材料是一种快速开放交通型的稀浆混合料,与普通稀浆封层和热拌沥青混凝土罩面相比,施工对交通的影响较小;④由于维修路段的挖补是间断的,如果不进行全幅罩面势必影响路面的美观;⑤如果挖补后全幅加铺4 cm左右的热拌沥青混凝土罩面,对路面的补强作用并不大,但单位面积建设成本会比微表处高出1/2以上。

2　微表处混合料设计与施工选择美国维实伟克公司MQK-1M快开放交通型乳化剂、壳牌70号重交沥青和巴斯芙公司NS198型沥青改性专用SBR胶乳,按照1.7∶100∶4(折纯)的比例制作改性乳化沥青,性能指标符合微表处用改性乳化沥青的要求[1]。选择安山岩集料,级配符合国际稀浆封层协会(ISSA)规定的微表处III型集料级配要求[1]。微表处混合料配合比设计结果如表1所示。从表1中可以看出,混合料的拌和时间大于120 s,满足施工中摊铺时间的要求;1 h粘结力值25 kg.cm,满足施工后迅速开放交通的需要;湿轮磨耗和粘附砂量指标在要求范围内,说明混合料的油石比适宜。表1　微表处混合料配比与技术指标混合料配方集料∶乳化沥青∶水∶填料∶外加剂=100∶11.4∶8∶1∶0.2试验项目实测值ISSA要求值拌和时间/s >120 >120粘结力/kg.cm 30 min∶>22; 30 min∶>12;1 h∶>25 1 h∶>20湿轮磨耗/(g/m2) 225.3 <538粘附砂量/(g/m2) 345.3 <538微表处施工包括施工前准备、混合料摊铺和初期开放交通等3个主要环节。由于施工队伍经验丰富,组织得当,路政、交警等部门配合紧密,微表处施工过程顺利,效果良好。但从技术角度讲,仍有以下几点有待提高和改进:①上坡路段施工时,摊铺车“跳跃式”前进,使摊铺层存在轻微的不平整。这是由于该摊铺车没有施工档位,低速行驶速度不稳定造成的。国外的摊铺车一般都有施工档位,从而可以避免这类问题发生。没有施工档位的摊铺车,施工单位可对其底盘进行必要的改造,便可防止该类问题的发生。②每天午后的气温过高,施工时混合料的可拌和时间略显不足,为此加大了论文代发缓破剂用量,尽管施工时间基本满足,但稀浆状态欠佳,有轻度离析现象,摊铺的纵向边界不够整齐。研究表明[3],微表处混合料的施工性能对环境温度比较敏感,施工应尽量避开每天的高温时段。③施工路段的摊铺宽度为9.5～11.5 m,而宽度自动伸缩式摊铺槽的摊铺宽度范围一般为2.5～3.8 m,因此只能分三幅摊铺,纵向接缝无法放在车道线上,影响了路面的美观。当然,在通车一段时间后,纵向接缝就不明显了。

3　处治效果评价使用18个月和26个月后,对微表处路段使用情况进行检测,结果如表2所示: 代写代发论文从检测结果可以看出,通车18个月后,微表处路段的摩擦系数均值为56 BPN,构造深度均值为0.98 mm,说明微表处工艺有卓越的抗滑性能;通车26个月后,微表处路段的摩擦系数均值为53 BPN,构造深度0.91 mm,不仅绝对数值仍然很大,而且与第一次的检测结果十分接近,说明微表处后路面的抗滑能力不会随使用期的延长而迅速衰减。微表处后路面完全不渗水,可以有效防止路表水下渗。车辙深度的两次检测结果都比较小,分别为7 mm和11 mm,说明微表处施工前对原路面采取的维修、补强措施是合适的。将不同处治方案处治路段通车18个月后的路况进行对比(见表3),从行车道的情况看,挖除路面结构补强后铺筑微表处的路段,除沿行车道右侧开挖线存在着因不均匀沉降造成的反射裂缝外,基本没有车辙、裂缝以及其他病害;铣刨并加铺沥青混凝土面层后再进行微表处的路段,存在深度8 mm左右的车辙,个别高填方路段存在轻度网裂;直接进行微表处的路段,行车道上存在8～20 mm深度的车辙,轮迹带上存在长度不等、宽度30 cm左右的网裂,原路面结构整体强度的进一步衰减可能是造成直接微表处路段出现网裂的主要原因。这说明,原路面的病害处理得越彻底,微表处的使用效果就越好,使用寿命也就越长。　全线超车道情况普遍好于行车道,除个别路段由于路面强度不足造成破损外,超车道路表坚实、粗糙、平整,无松散、脱皮等现象。

4　结语维修路段自完工至今已经接近3年时间,经受住了两个严冬和一个酷暑以及重载、大交通量的严峻考验,总体使用效果良好,特别是微表处作为表面功能层,使用效果得到了管理部门和专家的认同,为高速公路沥青混凝土路面的维修养护工程提供了新思路。通过本次微表处技术在高速公路沥青混凝土路面维修工程中的应用实践,验证了微表处技术有以下的技术特点:①微表处技术抗滑性能卓越,且抗滑性能不会随使用期的延长迅速衰减; ②微表处技术完全不透水,可以有效防止路表水的下渗;③微表处技术施工速度快,摊铺后可迅速开放交通,对行车的影响比较小;④微表处技术的使用寿命受原路面状况的影响很大。在原路面病害得到合理处治的情况下,微表处技术的寿命至少可以达到3年。

参考文献:[1]　ISSA.A143 Recommended Performance Guidelines forMicro-surfacing.2000.[2]　JTJ 014-97,公路沥青路面设计规范[S].北京:人民交通出版社,1997.[3]　徐剑,秦永春.微表处混合料可拌和时间的影响因素[J].公路交通科技,2002,19(1).

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