■潘韶晞

（福建省高速公路養(yǎng)護(hù)工程有限公司，福州　350004）

SBS改性瀝青同步碎石封層工藝在高速公路中的應(yīng)用

■潘韶晞

（福建省高速公路養(yǎng)護(hù)工程有限公司，福州350004）

SBS改性瀝青同步碎石封層便是其中的一種，需要經(jīng)過(guò)合理處理才能保證工程質(zhì)量，現(xiàn)以福建某高速公路隧道路面改建工程為例，簡(jiǎn)單介紹下SBS改性瀝青同步碎石封層施工技術(shù)。

高速公路SBS改性瀝青封層隧道改建

0　引言

目前，我國(guó)瀝青混凝土路面基層通常使用二灰穩(wěn)定碎石和水泥穩(wěn)定碎石等半剛性基層結(jié)構(gòu)。無(wú)論是在施工的過(guò)程中，還是在通車后的使用過(guò)程中，疲勞、干縮、溫縮等原因?qū)е掳雱傂曰鶎拥拈_(kāi)裂是無(wú)法避免的。瀝青混凝土面層的疲勞開(kāi)裂、低溫開(kāi)裂，瀝青混凝土面層本身的孔隙率以及基層裂縫引發(fā)的反射開(kāi)裂，都是引起瀝青混凝土路面損壞的主要原因。鑒于同步碎石封層有很好的防裂、防水功能，對(duì)延緩半剛性基層反射裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展也有一定的作用，所以人們對(duì)同步瀝青碎石封層技術(shù)的重視度越來(lái)越高。

1　工程概況

福建某高速公路隧道路面改建工程位于福銀高速，隧道長(zhǎng)度為14288.07m，路面滲水長(zhǎng)度557.55m，路面砼裂縫長(zhǎng)度為212.5m，砼斷板長(zhǎng)度15.9m，面積為59.63㎡。要求先鋪上一層SBS改性瀝青，然后使用移動(dòng)式自動(dòng)找平基準(zhǔn)裝置或掛線控制的方法控制面層的厚度。同步碎石封層技術(shù)最大的優(yōu)點(diǎn)就是能夠同步鋪灑石料和粘結(jié)材料，達(dá)到鋪灑在路面上的高溫粘結(jié)材料在不降溫的條件下及時(shí)與碎石結(jié)合的目的，從而確保石料和粘結(jié)材料之間可以緊密結(jié)合。

SBS改性瀝青同步碎石封層即使用SBS改性瀝青作為粘結(jié)材料進(jìn)行施工。具有較強(qiáng)的防滲水性能和抗滑性能，可以有效解決路面沉陷、車轍、輕微網(wǎng)裂、掉粒、貧油等問(wèn)題，主要應(yīng)用在公路的矯正型養(yǎng)護(hù)和預(yù)防性養(yǎng)護(hù)，以及提高高等級(jí)公路面的防滑性能中。

2　SBS改性瀝青同步碎石封層的配合比設(shè)計(jì)

2.1設(shè)計(jì)目的

本項(xiàng)目的設(shè)計(jì)目的是提升路面的抗滑性能，保證隧道內(nèi)行車的舒適與安全。根據(jù)項(xiàng)目的材料供給情況和公路路面施工經(jīng)驗(yàn)，在符合交通使用和組織的前提下，結(jié)合隧道水泥砼路面抗滑性能提高的特殊性，主要的設(shè)計(jì)原則是：（1）技術(shù)可靠，項(xiàng)目可以滿足隧道水泥砼路面抗滑性能提高和長(zhǎng)期使用性能。（2）經(jīng)濟(jì)可行，既要能解決實(shí)際問(wèn)題，又要施工方便、經(jīng)濟(jì)合理，力求投資收益和社會(huì)效益最大化。（3）方便施工組織，針對(duì)本項(xiàng)目交通量大，通過(guò)選擇技術(shù)可靠、經(jīng)濟(jì)可行、便于施工的材料進(jìn)行設(shè)計(jì)，從而提高路面抗滑性能。

2.2Mcleod理論法集料和粘結(jié)料用量計(jì)算過(guò)程

Norman Mc Leod最早提出了計(jì)算封層中的集料和粘結(jié)料的用量的方法，此種方法后來(lái)被稱為 Mc Leod法，這是最早的理論設(shè)計(jì)法。該方法認(rèn)為，碎石封層中集料的用量一般由集料的級(jí)配、密度和形狀決定；粘結(jié)料的用量一般由集料級(jí)配、形狀，所用粘結(jié)料中有效基質(zhì)瀝青的含量以及道路的交通量、路面狀況共同決定的。此方法，后來(lái)被Strategic Highway Research Program（SHRP）所采納，用來(lái)設(shè)計(jì)碎石封層。

2.2.1集料撒布量計(jì)算

集料撒布量計(jì)算主要計(jì)算步驟如下。

（1）按照《公路工程集料試驗(yàn)規(guī)程》（JTG E42-2005）中相關(guān)試驗(yàn)方法測(cè)試集料的級(jí)配、松裝堆積密度和空隙率、針片狀含量、毛體積密度和吸水率。

（2）計(jì)算集料的中值粒徑。

（3）按照公式（1）計(jì)算平均最小層厚。

式中，ALD為平均最小層厚，mm；M為集料中值粒徑，mm；FI為集料針片狀含量，%。

（4）按照公式（2）計(jì)算集料撒布量。

C=（1-0.4V）×ALD×G×E（2）

式中，C為集料撒布量，kg/m2；V為集料松裝空隙率，%；G為集料毛體積密度，kg/m2；E為碎石損失系數(shù)，一般為1.01～1.10。

2.2.2粘結(jié)料灑布量計(jì)算

（1）按照 《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》（JTG E20-2011）相關(guān)試驗(yàn)方法測(cè)試瀝青的密度、乳化瀝青中瀝青含量。

（2）對(duì)于70號(hào)瀝青、SBS改性瀝青，按照公式（3）計(jì)算灑布量。

AC=（0.4×ALD×V×T+S+A）×ρ（3）

式（3）中，AC為瀝青灑布量，kg/m2；T為交通量修正系數(shù)，按照表3.1選擇；S為路面狀況修正系數(shù)，按照表3.2選擇；A為集料吸收系數(shù)，一般為1%～2%；ρ為瀝青密度，kg/m3。

2.2.3經(jīng)試驗(yàn)測(cè)算

本項(xiàng)目采用的碎石撒布量為13.85kg/m2，預(yù)拌碎石油石比0.45%，改性瀝青撒布量為1.935kg/m2。

2.3原材料的選取

2.3.1瀝青粘結(jié)料

同步碎石封層在使用時(shí)，對(duì)粘結(jié)料無(wú)特別的要求，可以選擇不同的種類的粘結(jié)料，例如基質(zhì)瀝青、改性瀝青、乳化瀝青或者改性乳化瀝青等。

從同步碎石封層的結(jié)構(gòu)中可以看出，粘結(jié)料必須要滿足足夠的粘結(jié)性和流動(dòng)性的要求。同步碎石封層要求集料之間、集料與原路面之間要有足夠的粘結(jié)力，這就需要粘結(jié)料有足夠的粘結(jié)性能；同步碎石封層的粘結(jié)料會(huì)滲入到原路面的縫隙里，形成一種防水性能優(yōu)良的防水層，并且還要保證集料在剛?cè)霾己?，粘結(jié)料要有一定的爬升高度，這必然要求粘結(jié)料有足夠的流動(dòng)性能。本項(xiàng)目采用的是改性瀝青，要求滿足以下條件：

（1）改性瀝青要有較高的粘度和彈性，以保證有足夠的低溫粘結(jié)性和流動(dòng)性。

（2）粘結(jié)料要具用足夠的爬升高度，以保證足夠的的裹覆面積。

（3）要具用較寬泛的適用性，以保證與集料的配伍性。

（4）改性瀝青應(yīng)滿足表1的要求。

表1　　SBS（I-D類）改性瀝青技術(shù)要求

2.3.2石料的選擇

集料是構(gòu)成同步碎石封層的重要組成部分，集料作為封層結(jié)構(gòu)最主要的承重部分，其下表面與原路面接觸，上表面直接承受車輛荷載的作用，并且為面層提供良好的抗滑性能。同步碎石封層中，一般要求集料要干燥、潔凈、無(wú)雜質(zhì)、無(wú)風(fēng)化現(xiàn)象，并且要有足夠的耐磨性和強(qiáng)度。另外，碎石還應(yīng)該有比較好的形狀，一般要求碎石應(yīng)該為近似正立方體的形狀，富有棱角，并且針片狀含量不能太高。

（1）硬度：石料必須要有足夠的硬度，確保罩面的使用壽命。

（2）級(jí)配：近乎單一級(jí)配，幾乎不含粉料，從而確保瀝青對(duì)石料的裹附。

（3）形狀：盡量使用立方體的骨料，避免針片結(jié)構(gòu)，以保證骨料間的嵌鎖。

（4）巖性：一般不使用酸性材料，應(yīng)選用偏堿性石質(zhì)的集料。

經(jīng)試驗(yàn)確定，本項(xiàng)目采用的集料為輝綠巖。

2.4石料級(jí)配的確定

同步碎石封層中，常用的粒徑范圍為 2～4mm、4～6mm、6～10mm、8～12mm、10～14mm，常用的集料級(jí)配為間斷級(jí)配的集料，不同的粒徑的集料在使用位置以及性能上有所差異。經(jīng)試驗(yàn)確定，本項(xiàng)目采用的石料級(jí)配為4.75～9.5mm。

3　SBS改性瀝青同步碎石封層施工工藝

（1）施工準(zhǔn)備

施工前，對(duì)已噴灑透層的基層頂面進(jìn)行檢查，有破損地方應(yīng)進(jìn)行修補(bǔ)；若有其他污染或雜物應(yīng)進(jìn)行沖洗或清掃，當(dāng)用水沖洗時(shí)，應(yīng)等水分蒸發(fā)表面完全干燥后才可進(jìn)行改性瀝青封層的施工。對(duì)路緣石等兩旁結(jié)構(gòu)物或設(shè)施采取覆蓋措施，以防改性瀝青噴灑飛濺污染結(jié)構(gòu)物。確定單位面積碎石撒布量。為了保證施工時(shí)碎石能夠均勻地滿布在原路面上，防止出現(xiàn)“缺料露油”現(xiàn)象，要事先確定封層單位面積所用碎石的數(shù)量。此項(xiàng)量測(cè)用儀器為一帶有刻度的容量盒，將施工用碎石按60%～70%均勻、不重疊地?cái)[鋪在盒底面上，然后把盒豎立，使碎石堆集在一側(cè)，通過(guò)讀取盒蓋上的數(shù)據(jù)，計(jì)算出單位面積上所用石料的體積及質(zhì)量。試驗(yàn)結(jié)果表明，SBS改性瀝青防水層的碎石撒布量為13.85kg/m2。

（2）上料

在施工現(xiàn)場(chǎng)，采用輪式裝載機(jī)向同步碎石封層車的骨料斗裝載4～9.5mm單粒徑碎石，從瀝青高溫罐車泵吸高溫改性瀝青 （180℃左右）到同步碎石封層車瀝青儲(chǔ)罐內(nèi)。為防止高溫瀝青罐車的輸油管閥門滴漏瀝青，應(yīng)采用鐵質(zhì)容器接受滴漏瀝青。將裝好料的同步碎石封層車開(kāi)至施工起點(diǎn)，操作手調(diào)整好各個(gè)系統(tǒng)的工作參數(shù)；然后指揮駕駛員沿預(yù)先設(shè)置的控制線起步，行駛速度應(yīng)控制在5～8km/h左右。

（3）SBS改性瀝青同步碎石封層灑布、碾壓

①施工前應(yīng)調(diào)試同步碎石封層車，保證瀝青膜的厚度均勻，瀝青與碎石兩者灑布匹配。②碎石灑布量采用14kg/㎡，SBS改性瀝青灑布量采用2.0kg/㎡，根據(jù)試鋪情況來(lái)確定基準(zhǔn)灑布量，實(shí)際施工誤差要控制在基準(zhǔn)灑布量正負(fù)2kg以內(nèi)，以滿鋪不散失為準(zhǔn)，在一些局部碎石灑布量不夠的地方，要進(jìn)行人工補(bǔ)足。③在起步與終止位置要鋪上工程紙，以保證橫向銜接的準(zhǔn)確度，灑布車經(jīng)過(guò)后要及時(shí)撤走工程紙，保證縱向銜接與已灑部分重疊10cm左右的距離④同步碎石車應(yīng)嚴(yán)格按照事先調(diào)試好的速度勻速、平穩(wěn)行駛。⑤當(dāng)瀝青灑布后表面出現(xiàn)空白的情況時(shí)，要及時(shí)地進(jìn)行人工填補(bǔ)，發(fā)現(xiàn)有地方泛油時(shí)要在泛油處補(bǔ)灑石料并掃勻，當(dāng)浮動(dòng)石料過(guò)多時(shí)，要清掃路面，但不得挪動(dòng)已黏著就位的石料，瀝青聚集時(shí)應(yīng)及時(shí)刮除。⑥膠輪壓路機(jī)和同步碎石封層車在正常行駛的狀況下，同步碎石封層在不得出現(xiàn)破損。⑦碾壓：碎石撒鋪完畢后應(yīng)立刻進(jìn)行碾壓，膠輪壓路機(jī)應(yīng)緊跟同步碎石撒鋪車進(jìn)行碾壓，全寬碾壓約2～3遍。每次碾壓的輪跡重疊約30cm。碾壓的速度為2km/h，并逐漸增大。要在表規(guī)的時(shí)間內(nèi)完成灑布SBS改性瀝青和碾壓工作。下承層溫度18℃～40℃之間，完成時(shí)間10min；40℃以上，完成碾壓時(shí)間20min。⑧SBS改性瀝青同步碎石封層施工要和面層瀝青混凝土緊湊進(jìn)行，如果在此期間必須要開(kāi)放交通，要在其完工約3h后開(kāi)放，但車速不能超過(guò)5km/h，也不得掉頭或急剎車，以防止路面被損壞，同時(shí)還應(yīng)做好防塵工作。⑨施工階段的檢測(cè)項(xiàng)目包括：外觀檢查、剎車試驗(yàn)、集料灑布量、瀝青灑布量、改性瀝青性質(zhì)等。施工工藝流程圖如圖1所示。

（4）養(yǎng)護(hù)

封層鋪筑后，嚴(yán)禁施工車輛急剎車和掉頭。應(yīng)封閉交通，SBS改性瀝青封層的施工與下面層的施工緊密銜接，緊接著施工瀝青下面層。攤鋪完面層后方可開(kāi)放交通。經(jīng)膠輪壓路機(jī)穩(wěn)壓形成的防水層表面，碎石和瀝青的粘結(jié)非常牢固，改性瀝青的延性（彈性恢復(fù)）大，發(fā)揮應(yīng)力吸收層作用，能有效延緩和減少基層裂縫在面層上的反射裂縫。

4　施工注意事項(xiàng)

（1）對(duì)原隧道路面有滲漏水、斷板、錯(cuò)位裂縫等路段，需進(jìn)行處理以符合規(guī)范要求，在進(jìn)行路面攤鋪。

（2）對(duì)隧道內(nèi)路面進(jìn)行瀝青面層鋪筑前，需對(duì)原水泥混凝土路面進(jìn)行拋丸處理，使用鼓風(fēng)機(jī)和集塵土機(jī)等設(shè)備清除干凈水泥混凝土的浮漿、灰、土、砂等污物必要時(shí)采取水沖洗并用鼓風(fēng)機(jī)吹干。在處置路面施工過(guò)程中應(yīng)保持隧道內(nèi)通風(fēng)設(shè)備開(kāi)啟，除采用常規(guī)的機(jī)械通風(fēng)外，還可以使用局部?jī)艋奶幚矸椒?，控制塵源所產(chǎn)生的粉塵擴(kuò)散等措施，待將面層表面處理至符合瀝青路面攤鋪施工要求后，再用同步撒布攤鋪一體機(jī)進(jìn)行攤鋪。

（3）隧道洞口攔水槽子啊瀝青路面鋪筑前，應(yīng)用C15砼灌填密實(shí)，不再設(shè)置攔水槽。

5　工程質(zhì)量保證措施

5.1控制溫度

在使用同步碎石封層車進(jìn)行封層施工時(shí)，為了保證封層車駛過(guò)夠可以形成平整且相對(duì)勻稱的瀝青薄膜，同時(shí)避免對(duì)SBS改性瀝青噴灑施工產(chǎn)生影響，需嚴(yán)格控制SBS改性瀝青溫度與施工環(huán)境的溫度。一般情況下，SBS改性瀝青溫度，應(yīng)該控制在160～170℃之間，必要情況下，其溫度還應(yīng)該高于170℃，而施工環(huán)境溫度則不能低于15℃。

5.2控制同步碎石封層車的相關(guān)工作參數(shù)

同步碎石封層車作為施工中最重要的設(shè)備，在同步碎石封層的施工過(guò)程中，要嚴(yán)格設(shè)置其相關(guān)工作參數(shù)，保證其誤差在實(shí)際施工的允許范圍內(nèi)，盡量避免對(duì)施工過(guò)程產(chǎn)生不良影響。首先，應(yīng)控制同步碎石封層車的瀝青噴嘴高度與SBS改性瀝青的噴灑參數(shù)，確保其能夠滿足施工要求。其次，嚴(yán)格控制碎石撒布參數(shù)，保證碎石粒徑大小和碎石撒布的均勻程度都符合施工要求，若在此期間發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，要及時(shí)進(jìn)行人工處理。最后，應(yīng)做好施工防護(hù)措施，在道路兩旁放置擋板，避免風(fēng)沙對(duì)施工造成影響的同時(shí)，也降低了其對(duì)環(huán)境的影響。

6　結(jié)語(yǔ)

SBS改性瀝青同步碎石封層施工工藝在封層施工過(guò)程中的應(yīng)用，很大程度的提高了路面的高溫抗剪強(qiáng)度與抗車輛荷載能力，能夠有效地保護(hù)路面和瀝青路面基層，降低路面磨光、車轍、塌陷、裂縫等問(wèn)題的發(fā)生率。所以，在瀝青路面的養(yǎng)護(hù)型施工中，要積極使用SBS改性瀝青同步碎石封層施工工藝，進(jìn)一步提高路面施工質(zhì)量。

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