超薄磨耗层在高速公路预防性养护中的应用分析.pdf

总654期2023年第24期（8月 下）1 工程概况某高速公路工程采用双向4车道结构，设计行车速度100 km/h，路线全长68.5 km，该公路自建成至投入使用已有5年，由于多年的行车荷载，加上公路经常发生超载问题，导致该公路性能急剧下降，现阶段路面已出现不同程度的磨损，局部区域存在严重病害问题，若不及时开展养护维修工作，会极大地影响公路的使用寿命，甚至威胁人们的行车安全，基于此，经研究决定采取超薄磨耗层预防性技术对该公路养护处理，本文对此展开分析。2 公路养护中超薄磨耗层的应用2.1 养护方案选择目前，我国公路已经在大力研究和推广预防性养护技术，现阶段常用的预防性养护技术包括雾封层养护技术、微表处养护技术、超薄磨耗层养护技术、改性沥青加铺养护等，不同的养护技术具备不同的优缺点，施工单位应结合工程实际情况进行选择。各预防性养护技术的对比如下：1）对公路工程而言，如公路的防水性能差，则容易导致公路遭受水损害，从而引发路面病害问题。对比上述4种养护方案得知，雾封层技术本身会受到抗滑性能的制约，其防水性能较差；微表处技术主要由改性乳化沥青材料摊铺，防水性能主要取决于混合料的配比及性能，防水性能较好1；改性沥青加铺养护与微表处基本一致，是由沥青作为主要材料，防水性能较好；超薄磨耗层养护技术具有防水黏结层，且与混合料同步完成施工，能在路面形成严密的防水膜，防水性能最好。2）在路面抗滑性能方面，雾封层技术本身会存在负面作用，其抗滑性能较差；微表处养护技术的抗滑性能主要取决于材料中的碎石，依靠粗集料的棱角增加路面摩擦力，其抗滑性能一般；加铺沥青层养护技术是在路面上重新铺筑沥青混合料，养护完成后其抗滑性能与新路面基本一致，抗滑性能较好；超薄磨耗层养护技术采用大空隙率的结构形式，粗集料的占比较大，其抗滑性最好。3）除上述性能对比之外，采用超薄磨耗层养护技术还能有效吸收轮胎噪音、降低水雾现象，从而提升人们的行车体验，同时与其他3种养护技术相比，超薄磨耗层养护周期最短，养护完成半小时后即可开放交通，具备一定的便利性。因此通过对各养护技术的养护性能、养护周期、养护后的行车体验对比，再结合工程实际情况，本工程最终采用超薄磨耗层技术开展预防性养护施工2。2.2 旧路调查及处理2.2.1 旧路调查开展超薄磨耗层养护施工前，要明确公路养护段的实际情况，本次对旧路的调查工作主要分为4方面，分别为旧路路面破损状况的调查、路面结构强度及性能的调查、公路面层材料及排水系统的调查、现阶段公路交通量的调查。根据调查结果得知，目前该公路存在的主要病害为裂缝、车辙及坑洞；路面的强度及性能虽下降，但仍在正常范围内；旧路的排水系统存在部分破坏，但较为完善；公路行车量较大，存在明显的超载车辆，需要在养护后对超载车辆进行严格控制。2.2.2 原路面病害处治2.2.2.1 裂缝处治依据上述对路面的调查结果得知，裂缝是该养护收稿日期：2023-01-12作者简介：任泽（1989），男，工程师，从事高速养护工作。超薄磨耗层在高速公路预防性养护中的应用分析任泽（河北高速公路集团有限公司石安分公司，河北 石家庄 050000）摘要：以某公路工程为例，对该公路超薄磨耗层预防性养护技术的应用进行分析，首先结合工程实际情况对比确定预防性养护方案，之后对旧路情况展开调查，在预防性养护前对旧路病害进行处理，其次按方案进行公路预防性养护施工，包括原料选择、配比设计、混合料拌和、摊铺、碾压等，最后对公路养护质量组织检测，以期可以保证该公路的预防性养护质量，延长公路的使用寿命。关键词：公路工程；超薄磨耗层；预防性养护中图分类号：U418文献标识码：B96交通世界TRANSPOWORLD路段存在的主要病害类型，包括横向裂缝、纵向接缝、网状裂缝等，病害程度以轻微病害为主，个别超载严重的区域存在严重的裂缝病害，需要采取不同的措施进行处理3。各裂缝的处理方法如下：1）针对横向裂缝和纵向裂缝处理时，缝宽在3 mm以内的为轻微裂缝，一般病害程度较小，可不做处理；缝宽在35 mm的为中等裂缝，病害程度不严重，可对裂缝区域利用热沥青灌缝处理，上方设置玻璃纤维格栅加固；缝宽在5 mm以上的为严重裂缝，危害程度较大，处理时应先向下开槽至无裂缝区域，开槽宽度左右各10 cm为宜，之后利用热沥青灌缝至原路面高度并压实，其压实度宜不小于97%。2）针对网状裂缝处理时，先判别网状裂缝的病害原因及程度，若网裂原因为沥青老化所引起，且裂缝宽度较窄，则判定为轻微裂缝，采用热沥青灌缝并加铺玻璃纤维格栅加固即可；若网裂原因为公路结构承载力不足或结构层疲劳损伤所引起，则判定为严重裂缝，需要施工人员深度处理，先向下开槽至结构层无损区域，之后利用热沥青及其他材料灌缝处理，其要求与上述一致，压实度不得低于97%。2.2.2.2 车辙处治该工程路段出现的车辙病害，按照车辙深度进行划分，不同情况采取不同的处理措施，车辙深度在1.0 cm 以内的为轻微车辙病害，无需做任何处理，直接进行超薄磨耗层罩面即可；车辙深度在1.02.5 cm的为中度车辙病害，需要对车辙的波峰进行锐创处治，之后再等待养护层罩面处理；车辙深度在2.5 cm以上为严重车辙病害，需要先进行处治后，利用沥青混合料进行铺筑并设置格栅加固，最后罩面处理4。2.2.2.3 坑洞处治对于工程路段存在的坑洞问题，主要采取局部修补处理的方法，根据调查结果显示，路段内的坑洞病害较少，且坑洞问题多出现在水损害严重的区域。处理坑洞时先挖除影响范围内的混凝土材料，之后将挖槽内清理干净并涂刷改性沥青，最后利用沥青混合料进行填补处理，填补后的高度与原路面一致即可，压实度应控制在97%以上。2.3 超薄磨耗层养护施工2.3.1 原材料选择1）粗集料：超薄磨耗层作为公路表层，养护后会直接承受交通荷载，而养护层的抗滑性能、耐磨性、抗车辙能力主要取决于粗粒料。由于本次施工超薄磨耗层采用间断级配，对粗集料的性能要求较高，经多种材料对比分析，最终选择玄武石作为粗集料，经检测本次使用的玄武石其压碎值为 16.5%，磨光值为55.8%，视密度为3.2 g/cm，洛杉矶磨耗值为28%，均在要求的范围内，性能满足要求5。2）细集料：本次施工选用的细集料为机制中粗砂，所有入场的砂料其外部干净、无杂质，砂料经检测后得知，砂当量为52.3%，孔隙率为49.5%，与规范要求的砂当量和孔隙率相比，均满足要求值大小。3）沥青材料：超薄磨耗层采用的沥青材料可分为2种，分别为改性沥青和乳化沥青，其中选用的改性沥青经检测其针入度为 71，在规范要求的 6080，软化点为75，满足要求的70 以上，延度为38.5，也在规范要求的35以上，同时其余性能也满足要求。乳化沥青经检测，其破乳速度为SS，软化点为60，延度为45.6，储存稳定性为0.73，均在要求的范围内6。4）矿粉：沥青与矿粉相互吸附后会形成一层薄膜，从而增加超薄磨耗层的养护效果。本次施工采用的矿粉材料为石灰石矿粉，经检测得知矿粉的亲水系数为 0.65，视密度为 3.643 2 g/cm，含水率为 0.83%，粒度范围在规范要求之内，其余性能也满足规范要求，可用于本次养护施工中。2.3.2 配合比设计本工程超薄磨耗层混合料的配比设计在施工前完成，配比共分为3个阶段，即目标配合比设计、生产配合比设计、生产配合比验证，各阶段均要严格按照规范执行，所有的试验、检测结果应保证精准。配比过程为先在拌和站冷料仓进行筛分试验，根据筛分结果确定基本的比例，并从拌和机械热料仓取料，再次进行筛分试验，确定混合料的目标配合比，之后利用设备，确定混合料的最佳用油量、最佳沥青用量、矿粉级配等，明确生产配合比，最后采用马歇尔试验进行配比验证，确定混合料的配比。2.3.3 混合料拌和按照上述确定的超薄磨耗层混合料配比，在拌和站内进行混合料的制备作业，本次拌和采用1台拌和机械完成，拌和时沥青的加热温度控制在175 以内，矿料的加热温度控制在180190，每盘混合料拌和45s左右，经拌和后的混合料温度宜保持在170185，且此时混合料应无花白料、离析现象7。拌和后的混合料在运输前应在场内进行检测，包括对混合料稳定度、密度、油石比等性能的检测，不合格的混合料做废料处理，严禁运送至施工现场进行摊铺，通过检验的混合料装载后直接运送至施工现场。2.3.4 磨耗层摊铺1）混合料运送至施工现场后采用一体化的摊铺机进行摊铺，根据试验段摊铺时得到的相关数据得知，超薄磨耗层的摊铺系数宜控制在1.051.10，混合料的摊铺温度保持在160175 即可。正式摊铺作业前应对摊铺机进行调试，在熨平板下方设置垫木，并将其预热至100110，之后按照放样的边线和中线开始摊铺作业。2）在超薄磨耗层摊铺过程中，机械必须做到连续97总654期2023年第24期（8月 下）不间断施工，摊铺速度保持恒定，一般控制在1027m/min即可，途中不得随意变换速度，更不能中途停止摊铺。摊铺完成后必须安排专人对超薄磨耗层的厚度进行检测，检测点每间隔10 m设置一处，每处至少检测3个位置，检测内容主要为磨耗层的厚度及平整度，若检测发现存在问题，要及时安排人员处理，问题若极为严重，则重新施工。2.3.5 磨耗层碾压摊铺质量检测合格之后，应安排压路机紧跟着开展碾压作业。超薄磨耗层的碾压主要采用静压的方式，本次施工选择12 t双钢轮压路机，待摊铺段检测结束后即可开始碾压，碾压23 遍即可。碾压前为避免发生黏轮问题，需在压路机上涂抹防黏结剂，碾压过程中与摊铺要求一致，严禁车辆随意变换速度、停车、掉头等，碾压结束后及时安排人员检测养护层的压实度，满足要求后待表面混合料温度降低至50 以下，即可开放交通。2.3.6 施工注意事项1）超薄磨耗层施工对整个施工过程有严格的要求，要保证养护施工的质量，需要注意对专业人员的选择，并提高施工人员的专业素质。施工单位可在施工前对所有的施工人员进行筛选，明确具备从业条件、经验丰富的作业人员，同时对所有人员进行培训上岗，确保施工方案及流程的有效落实。2）施工期间要注意施工环境的变化，若存在大雨、大风或室外温度5 以下的天气，施工单位可选择暂停施工，待外界环境温度达到10 以上后，再进行超薄磨耗层的养护施工。施工期间注意做好交通引导工作，设置施工警告标志，施工现场严格按照公路养护安全作业规程（JTG H302004）标准施工，以确保养护工作的顺利进行8。2.4 养护质量检验2.4.1 抗滑性能抗滑性能是超薄磨耗层养护的重要指标之一，为明确养护质量，在工程路面养护结束后，施工单位安排专业人员对公路的构造深度进行了检测，检测方式采取手工铺砂法，其检测结果如表1：表1 构造深度检测结果检测位置前轮中间左轮构造深度/mm0.870.920.88要求值/mm0.71.1根据表1的检测结果得知，经过超薄磨耗层养护后的公路，其构造深度分别为 0.87、0.92、0.88 mm，均在要求的 0.71.1 mm，表明经过超薄磨耗层养护后，路面的抗滑性能明显得以改善。2.4.2 渗水性能渗水性能是超薄磨耗层养护的重要指标，为明确养护质量，在工程路面养护结束后，施工单位安排了专业人员对公路的渗水系数进行检测，检测方式采取渗水仪法。本次检测共设置有3个检测点，各点的检测结果如表2：表2 渗水系数检测结果检测点测点1测点2测点3渗水系数/（ml/min）125.6132.8118.7要求值/（ml/min）200根据表2的检测结果得知，公路经过超薄磨耗层养护后的公路，各检测点的渗水系数分别为125.6 ml/min、132.8 ml/min、118.7 ml/min，满足要求的 200 ml/min 以内，表明经过超薄磨耗层养护后，路面的渗水性能明显得以改善。3 结束语高速公路对我国经济的发展具有十分重要的作用，其建设成本较高，施工周期长，公路建设完成并投入运营后，会随着行车荷载及外界环境的作用逐渐损坏，为保障公路的使用年限，需要做好公路的超薄磨耗层预防性养护工作，针对已产生的病害进行处理，同时减少公路因行车荷载所遭受的损耗。在公路超薄磨耗层预防性养护中，为保证养护质量，需要施工单位严格把控施工工艺、做好施工细节，保证公路的使用寿命。参考文献：1 徐钢，阎勇.超薄磨耗层在高速公路预防性养护中的应用研究J.卷宗，2019，9（20）：342.2 李志华.超薄磨耗层在高速公路预防性养护中的应用J.山西交通科技，2021（4）：39-41.3 常国龙.超薄磨耗层在高速公路预防性养护中的应用J.商品与质量，2019（32）：90.4 赵智.超薄磨耗层在高速公路养护工程中的应用研究J.西部交通科技，2019（9）：46-48.5 欧阳文捷.高速公路预防性养护超薄磨耗层技术分析J.运输经理世界，2020（8）：127-128.6 陈云.高速公路养护中的超薄磨耗层施工技术研究J.交通世界（下旬刊），2020（8）：51-52.7 闫向前.浅谈超薄磨耗层沥青混凝土在公路养护中的应用J.科技风，2018（22）：92.8 王兴平.高速公路养护中超薄磨耗层技术的应用J.汽车博览，2022（24）：208-210.98