橡膠瀝青應力吸收層在公路養護維修工程中的應用

曹彥東

（甘肅省嘉峪關公路事業發展中心，甘肅嘉峪關 735100）

1 工程概況

S215 線的K0+000～K52+000 段長52 km，2010—2014 年對部分路段重鋪面層，自2015 年之后，路段內路面陸續出現坑槽、脫皮、龜網裂等嚴重病害。為維護過往車輛安全，特對局部路段采取養護維修措施。由于此公路局部路段已經多年未大修，原路面基層以往施工中主要采用的是天然砂礫，而面層主要通過瀝青處理，在多年運行過程中，受到超載及重載車輛的反復碾壓，面層、基層均出現明顯粒料剝落情況，路面有嚴重的砂化、龜網裂以及坑槽等問題，還有部分路段因為路基強度不達標，輪跡帶部位的路面有嚴重的隆起和推移等情況，整體路面嚴重缺乏平整性。由于舊路路面已不符合設計要求，此次養護維修設計成新加鋪路面結構。

此次養護維修公路工程項目路基橫斷面為三級公路技術標準，路基寬8.5 m，設計速度為30 km/h，路基設計標高是行車道中心線標高，設計路拱橫坡為2%。挖方路段邊溝外側設1 m 寬的碎落臺，和路肩齊平，同時設置2%的橫坡。對于舊路路面存在嚴重破壞的路段，一般路段上面層鋪設厚3.5 cm 的細粒式瀝青混凝土AC-13，下面層為厚4 cm 的中粒式熱拌瀝青碎石AM-16，基層為厚20 cm 的水泥穩定砂礫（水泥含量為5.0%），底基層是厚10 cm 的水泥穩定砂礫（水泥含量為3.5%），墊層是厚15 cm 的天然砂礫。針對具備冷再生的路段，上面層鋪設厚3.5 cm 的細粒式瀝青混凝土AC-13，下面層為厚4 cm 的中粒式熱拌瀝青碎石AM-16，基層為厚20 cm 的水泥穩定砂礫（水泥含量為5.0%），底基層是厚18 cm 的全深式冷再生混合料。對于舊路路面存在部分龜裂、車轍等病害的路段，將原路段路面瀝青層挖除，鋪設路面結構層。新建橋梁在橋面鋪裝過程中，上面層鋪設厚3.5 cm 的細粒式瀝青混凝土AC-13，下面層為厚4 cm 的中粒式熱拌瀝青碎石AM-16，并設SBR 改性乳化瀝青防水黏結層。

2 橡膠瀝青應力吸收層性能分析

在公路養護維修施工中，為保證整體施工質量，提升公路通行能力，經常會選用應力吸收層施工技術。此技術主要是在半剛性基層和水泥混凝土面層之間設置應力吸收層。應力吸收層能夠有效提升公路工程的防滲透性能，并可對反射裂縫產生的影響加以抵御。應力吸收層的主要施工材料為碎石和高性能瀝青混合料，用于吸收路面應力，既可提升路面的抗變形能力以及防滲透性能，又可防止路面裂縫持續擴大。工程應用中，要求應力吸收層具有良好的承載能力和較強的黏結性，同時具有良好的韌性。施工中要均勻攪拌瀝青膠結料以及碎石材料，以免路面積水對半剛性基層產生侵蝕影響，并利用應力吸收層良好的彈性與穩定性加強對路面結構的保護力度[1]。目前，應力吸收層所用瀝青膠結料主要是高聚物改性瀝青，借助改性劑促使瀝青膠結料具有更高的使用性能和黏性，由此提升應力吸收層的整體穩定性與承載性能?；谙鹉z瀝青應力吸收層諸多優勢，目前此技術應用廣泛。

橡膠瀝青應力吸收層的主要作用機理是先在橡膠瀝青應力吸收層上方均勻灑布粒徑一致的碎石，使橡膠瀝青和碎石黏結在一起，在黏結程度達到設計要求后，用小噸位壓路機碾壓，保證所鋪碎石的1/3 擠入橡膠瀝青層內，形成橡膠瀝青應力吸收層[2]。相比于土工織物、STRATA、碎石基層等，橡膠瀝青應力吸收層具有更好的應用效果，因為橡膠瀝青應力吸收層相對柔軟，可吸收舊路面位移產生的高應力，防止裂縫擴大到罩面層，保證整體工程質量。

3 橡膠瀝青應力吸收層的工程應用

3.1 橡膠瀝青設計與生產

該公路養護維修施工中的應力吸收層所用橡膠瀝青的各項指標見表1。同時，吸收層所用碎石的顆粒含量、棱角性、粒徑等指標均要達到有關要求，而且碎石硬度要大，具有較高的清潔度。

表1 橡膠瀝青指標要求

在橡膠瀝青制備期間，要先對基質瀝青進行加熱處理，溫度上升至200 ℃以上，然后計算并確定基質瀝青以及膠粉的具體添加量，按照預定比例進行混合。在配置橡膠瀝青的過程中，為保證配合比精確，需要至少設置3 組橡膠粉摻量展開試驗，例如，可在瀝青中分別加入22%、17%和15%的橡膠粉，瀝青溫度在170～210 ℃，摻入后充分攪拌，保證攪拌時間在60 min及以上，當各項技術指標均達到相關要求后，結合配比試驗最終明確橡膠粉摻入量[3]。橡膠粉加入之后需要均勻攪拌大約50 min，添加膠粉之后，如果橡膠瀝青配合料降溫明顯，需要再次加熱，使溫度上升至約180 ℃。在第二次煉制橡膠瀝青混合料過程中，煉制時間應≥50 min，保證煉制溫度大約在190 ℃，而且橡膠瀝青一直保持最佳反應狀態。

3.2 明確鋪設條件

施工前，需要先進行科學檢測，施工現場的空氣溫度在15 ℃以上方可施工，以免因溫度過低導致橡膠瀝青應力吸收層整體施工質量下降，并受到溫度因素影響引發多項質量通病問題。其次，需要在施工前先對下承層做好干燥處理，根據現場實際情況采取有效的排水措施。施工前還要準備各類施工機械設備，做好設備檢查工作，確保所有設備都能在施工中保持良好運行狀態。

3.3 灑布橡膠瀝青

在橡膠瀝青應力吸收層施工之前，需要全面清掃基層，保證清潔度達標。清掃過程中，由工作人員先用掃帚清掃基面，然后采用鼓風機將表面的浮灰吹凈，若施工對灰塵有較高的控制要求，而現場條件有限，可用水沖洗基層，保證公路基層集料顆粒局部露在外面。本工程主要選擇使用專用智能灑布車，灑布車中設有瀝青罐，罐內設有強力臥式攪拌裝置，使瀝青加速對流，以防橡膠瀝青在施工過程中出現離析或沉淀問題。該裝置罐體中還設有導熱升溫系統以及雙燃燒系統，可加快瀝青升溫速度，盡快升至預定溫度，有效縮減施工準備時間。經過大量實踐應用可知，該系統在使用過程中具有穩定可靠的工作性能，駕駛艙中還設有計算機控制操作界面，能全程控制橡膠瀝青灑布工作，確保灑布更加精準。

在灑布橡膠瀝青過程中，要求碎石灑布并壓實之后，將橡膠瀝青擠壓至石料粒徑的3/4 左右，若灑布的瀝青量過大，容易導致面層層底彎拉應變增大或泛油等問題；而如果灑布瀝青量過少，則其對碎石的約束力不夠，導致結構穩定性欠佳，因此，灑布瀝青過程中需要結合現場實際情況，經過試驗確定最終灑布量。在該工程中，經過分析與測驗，最終確定瀝青灑布量在2.1～2.6 kg/m2。瀝青灑布過程中，需合理控制車速，并注意嚴禁跨幅施工，施工區段要保持良好的連續性。施工區段兩端應設瀝青氈，在結束灑布工作之后再撤離，注意所灑布瀝青前后之間需有部分重疊，一般重疊約10 cm[4]。

3.4 撒鋪碎石

此工程在撒鋪碎石期間，所選施工設備是全液壓式碎石撒布機，此撒鋪機具有施工便捷、灑布標準、均勻等特點，設有多個料門，所有料門均能單獨控制，由此保證攤鋪準確且均勻。撒鋪施工過程中，可結合公路路面改造技術對碎石攤鋪寬度與厚度進行適當調整，由此有效規避以往人工撒鋪施工所面臨的工藝難以控制以及撒鋪厚度不均等問題。在該工程的碎石撒鋪期間，需要著重把握以下注意事項。

1）完成橡膠瀝青噴灑作業后，馬上撒鋪碎石，要求碎石的含泥量小于2%，之后采用約0.5%的瀝青將碎石全面裹覆。施工中需根據現場實際情況合理控制碎石撒鋪量，此工程在施工中碎石撒鋪量保持在15～21 kg/m2。

2）利用撒鋪車完成碎石撒鋪工作，待車輛離開現場后，以人工作業方式將在瀝青膜外散落的碎石快速掃入瀝青膜內。

3.5 碾壓

該工程中主要利用壓路機壓實橡膠瀝青應力吸收層，在壓實過程中需要在完成碎石灑鋪工作后馬上展開碾壓作業，同時由2 臺膠輪壓路機進行碾壓，要求碾壓次數在3 遍以上，同時從橡膠瀝青灑鋪一直到碾壓相關施工時間要嚴格控制，若下承層溫度超過40 ℃，要求在20 min 之內完成碾壓，若溫度在20～40 ℃，要求10 min 內完成碾壓。

3.6 施工后處理

首先，在所有施工工序都結束后，做好現場清理工作，及時清理吸收層分布的零散碎石，以防影響工程質量。其次，要對不同區段的銜接部位進行復查，若發現有未灑布到或灑布不均勻的部位，以人工方式灑布碎石以及瀝青，做好充分碾壓。另外，若在碾壓期間相關部位的施工材料被車輪碾起，需以人工方式進行處理。最后，若道路邊緣有瀝青脫落問題，需及時清理，重新灑布瀝青以及碎石，做好碾壓，確保瀝青路面和原路面結合緊密。

3.7 應用效果

首先，此公路項目在養護維修過程中設置橡膠瀝青應力吸收層，使該公路通行條件得到明顯改善。該公路在完成養護維修之后，運輸條件顯著改善，交通事故發生概率大幅下降，提高了項目的社會效益。

其次，此公路在完成養護維修改造之后，使該區域內的綜合運輸網絡以及道路路網布局更加完善，綜合交通功能明顯提升，同時交通條件得到顯著改善，使道路交通布局更加合理。有效推動著該區域的社會以及經濟發展，為民眾帶來諸多便利，具有突出的社會效益。

4 結語

在公路養護維修工程中設置橡膠瀝青應力吸收層，可預防瀝青路面出現反射裂縫，并可發揮良好的黏結、防水等作用，使路面具有更高的穩定性和可靠性，并延長使用壽命。同時，制作橡膠瀝青相關材料主要為廢舊輪胎等回收再利用材料，可有效節約資源，符合節能減排以及循環經濟發展要求，技術應用具有良好的經濟效益與社會效益。所以，公路養護維修施工期間要根據實際情況，在條件允許情況下積極應用橡膠瀝青應力吸收層技術，并把握好技術要點，保證施工質量。