同步碎石封層技術在公路路面病害處置工程中的應用

張 輝

（甘肅省臨夏公路事業發展中心雙城公路段，甘肅 臨夏 731800）

0 引言

公路養護工作的主要目的就是排除公路工程結構性病害問題，消除潛在的質量與安全隱患。同步碎石封層技術是當今公路病害處置中經常使用的技術方法，其利用同步碎石機等機械設備，將高溫瀝青與潔凈干燥的石料同步噴灑到路面上，當瀝青與石料有效結合后，則可形成具有特定強度的構造層，解決公路工程路面病害問題。該技術依托于特定厚度的瀝青膜的粘結作用，最終構造同步碎石封層可在路面層間形成良好粘結力和抗剪力，可明顯增強公路工程結構整體荷載[1]，應對不同狀態下縱向剪應力與橫向剪應力的影響，防止路面結構出現疲勞損壞。本文結合該技術在公路G568線上的應用總結實踐經驗，以供參考。

1 工程概況

G568 線K182+000～K186+000、K191+250～K193+000段碎石封層工程總長5750m，封層路面寬度7.5m，封層面積43125m2。該段公路原設計采用二級公路建設標準，設計速度60km/h，其中路基寬度12m，起終點樁號位置行車道寬度均為7.5m。路面結構為：4cm細粒式瀝青混凝土（AC-13）+5cm中粒式瀝青碎石（AC-16）+20cm水泥穩定碎石基層（水泥劑量5%）+20cm水泥穩定砂礫底基層（水泥劑量3.5%）。

該路面病害類型的外在表現相對復雜，存在橫向裂縫、縱向裂縫和車轍等多種病害問題，影響道路交通正常通行。在區域經濟貿易往來中，該道路承載的車輛動態荷載較強，若不及時養護，勢必會影響正常通行效果。對此，擬采用改性瀝青同步碎石封層技術進行處理，排除病害威脅，改善路面通行效果。

2 路面病害類型及產生原因

經現場踏勘，確認該維修路段的病害主要為縱橫向裂縫、局部龜網裂，成因比較復雜。

2.1 縱橫向裂縫產生原因

（1）疲勞破壞。疲勞破壞是該路段裂縫形成的主要誘因之一。在車輛荷載反復作用下，路面承載能力的均衡性受到影響，起始階段會出現諸多小縱縫，進而演變成為龜裂裂縫，損壞路面結構，縱縫從上而下發展。

（2）基層反射。通常情況下，道路路面結構的整體荷載趨于均衡，但受半剛性基層裂縫的影響，其結構體會受到拉裂作用，導致路面結構的橫向形態和縱向形態均出現明顯變化，久而久之形成下寬上窄的反射裂縫。

（3）溫度變化。從以往工程實踐來看，瀝青受溫度條件的影響相對明顯，具體表現為：當溫度不斷降低時，瀝青混合料的硬度將明顯提高，出現收縮變形。當上述應力變化幅度超出可承受的荷載范圍時，則會出現溫度裂縫，并逐步向下發展[2]。

2.2 龜網裂產生原因

（1）氣候條件變化。氣候條件變化對本路段龜網裂病害的影響極為直接，尤其在氣溫溫差相對較大的狀況下，構成路面結構層的各類材料更容易因收縮膨脹進度不同而形成裂紋。在已有裂紋之上，隨著水分和塵土雜物的不斷侵蝕，誘發形成顯著的龜網裂。

（2）路面老化。受長期性的動荷載作用，公路路面面層結構所遭受的拉彎應力更加顯著。車輛行駛過程中，車輛荷載會從輪胎區域向下施加重壓，路面形成抗壓應力。當車輛動荷載消除后，則其抗壓應力隨之消失，出現回彈，往復多次，則路面結構層難以恢復原有狀態，松弛系數增大。當面層抗彎拉應力超出可承受能力或油石比偏低時，則逐漸形成龜網裂。

3 同步碎石封層技術應用要點

3.1 實施方案

針對 G568 線 K182+000～K186+000、K191+250～K193+000段縱橫向裂縫和龜網裂病害擬采用灑布乳化改性瀝青透層油進行封閉處理，然后在主車道7.5m范圍內鋪筑碎石規格為7～10mm的SBS熱改性瀝青碎石封層。改性乳化瀝青下封層能封閉和彌合半剛性基層表面收縮裂縫，抑制和延緩半剛性基層頂面裂縫的反射與發展。熱改性瀝青碎石封層能有效處置路面貧油、掉粒、龜網裂等病害，還可提高路面抗滑性能及防滲水性能[3]。

3.2 應用流程

碎石封層同步應用流程為：施工前準備→封閉交通→路面清掃→同步灑（撒）布瀝青和集料→碾壓成型→初期養護→開放交通。

3.3 同步碎石封層技術施工要點

3.3.1 瀝青灑布

（1）瀝青灑布時，必須保持均勻一致、霧狀噴灑；瀝青灑布車作業速度宜為3～5km/h，灑布量最大偏差不宜超過設計值的±0.2kg/m2。

（2）瀝青應預先進行試灑，施工過程中應隨時觀測瀝青灑布狀態，若出現灑布不均勻、漏灑或條狀油帶等異常時，必須立即關閉噴油嘴停車檢查。當出現局部灑布量過大、漏灑或少灑等現象時，應立即停止作業，必須采取相應處治措施。

（3）集料要求是經過反擊（錘式）破碎的集料，水洗風干以保證集料潔凈、干燥、無石粉和沉土。碎石烘干后，針片狀嚴格限制在10%以下，壓碎值≤20%為宜。

（4）瀝青灑布后，集料未撒布前，嚴禁任何車輛和行人通行。

（5）瀝青用量控制，預裹覆瀝青碎石同步封層的最佳用量是碎石落到瀝青表面上，由于流體瀝青的表面張力，使熱瀝青沿石料表面向上爬升高度約為石料高度的2/3，并在石料表面形成一個半月面，使石料被瀝青裹覆的面積達到70%。在生產實踐中，一般使用7～10mm的碎石，8mm左右的最佳，瀝青撒布量控制在1.2～1.4kg/m2內，要求瀝青噴撒后形成均勻、等厚度的瀝青膜防止因瀝青不均勻而導致石料出現剝離斑紋，瀝青撒布形狀規則，線形順直。

（6）每車瀝青灑布作業結束后，應對瀝青用量進行總量校核，檢查是否符合設計要求；當日施工結束后，應在指定區域立即清理灑布車存儲罐中的殘余瀝青[4]。

3.3.2 集料撒布

（1）集料撒布應緊跟瀝青灑布進行，分步施工時，集料撒布與瀝青灑布的間距宜控制10～20m，撒布作業速度宜為3～5km/h，撒布量不宜超出設計值的±0.5kg/m2。

（2）集料撒布必須保持均勻一致，隨時觀測布料器工作狀態，不得出現卡料、待料現象，嚴禁出現瀝青油膜外漏、漏撒及集料重疊現象。

（3）每個作業面應安排1～2名工人緊跟撒布作業，對集料出現的重疊、漏撒、條狀及超粒徑集料等缺陷，立即采用掃帚或鐵鍬進行修復或清理[5]。

3.3.3 碎石封層的碾壓及成型

（1）集料撒布后，宜采用膠輪壓路機進行碾壓作業，碾壓速度2.0～2.5km/h。碾壓時，可霧狀噴灑少量水或隔離劑，輪跡重疊不小于1/3輪寬，碾壓遍數不小于3遍。

（2）SBS改性瀝青碎石封層，宜在集料撒布后立即進行碾壓作業。碾壓時，壓路機不得在碎石封層上隨意剎車掉頭，嚴禁出現粘輪、推移現象。

3.3.4 碎石封層的接縫處理

（1）橫向接縫宜采用對接法，在作業起點前及終點位置，現場鋪設鐵(皮)板或油氈材料；碎石封層車完成作業后，必須立即清掃、撤除。

（2）縱向接縫宜采用搭接法，線型必須順直。施工時，一側瀝青正常噴灑，集料應減少一個卸料槽的寬度；另一側瀝青灑布時應半扇面噴灑，重疊10～20cm，集料應正常撒布。

3.3.5 碎石封層養護及開放交通

（1）碎石封層碾壓結束后，必須將多余、松散的集料進行集中回收處理。

（2）SBS改性瀝青，宜在結合料溫度接近常溫后開放交通，開放交通初期，車輛限速不宜大于20km/h，不得產生飛石現象。

（3）開放交通后，定期觀測碎石封層變化，對質量缺陷部位必須采取修補措施。

3.4 同步碎石封層技術管理要點

（1）粘層施工前必須將下承層清理干凈，對銑刨結束后的工作面應用強力清刷機將基層表面進行全面清掃，并將浮塵吹凈，應把層間清掃檢查作為質量控制的關鍵點。

（2）同步碎石封層要用專用機械設備，專人操作和管理，定期維護。施工單位要配備足夠的其他機械，以保證施工的進度需要。

（3）工地要設置工地試驗室，要有試驗資質的試驗人員，隨時對瀝青、石料進行試驗，對試驗數據要做詳細的分析，以試驗數據指導生產。

（4）項目負責人要對施工人員和勞務隊伍進行定期或不定期的安全教育，召開安全分析會，使安全意識深入人心，防患于未然。

（5）抓好現場管理，堅持文明施工，設置醒目的安全指示標志和限速牌等交通標志，并設專人指揮疏導交通，保障人身、機械和器材的安全。

（6）根據同步碎石封層施工技術要求，在特定施工區域范圍內配備交通管制人員，設置清晰醒目的安全引導標識。當同步碎石封層作業初步完成后，應按照既定順序撤除事先配置的安全防護設施。對于錐形交通路標狀況的設置，則應嚴格控制其間距與作業區邊緣等，保持與路中心線的平行狀態。

（7）根據現場施工狀況與需求，確定是否進行半幅施工。若采用半幅施工，則需在同步碎石封層碾壓作業完成后，再行恢復交通。做好車速引導管理，不得超速行駛。

（8）按照同步碎石封層技術規范，對公路養護作業中使用到的瀝青和碎石等材料進行專業技術檢測，任何不合格材料均不得入場。

（9）堅持文明施工，樹立企業形象。對全體人員進行環境保護的思想教育，提高全體人員的文明施工和環保意識。

（10）未列事項請施工單位嚴格按照部頒有關施工技術規范和規程進行。

4 結束語

實踐表明，同步碎石封層技術具有良好的防水性和層間排水功能，其施工作業中所形成的瀝青薄膜可阻斷水分滲透，即便在降雨多、雨季長的地區，依然具有較強的適用性。同步碎石封層技術的諸多優點，決定了其在公路病害處置及預防養護中的關鍵地位。該項目獲得的應用經驗是，只要技術人員根據公路養護和維修項目的實際需求，建立系統性的同步碎石封層技術流程規范，優化選用各類施工原材料，細化施工技術方案，明確同步碎石封層各個作業環節的具體要求，改進施工現場管理條件，提升作業人員操作技能，就能全面實現同步碎石封層技術的應用效果，提升公路養護質量。