周榮學(xué)

（廣西壯族自治區(qū)南丹公路管理局，廣西 河池 547299）

0 引言

目前瀝青路面在已經(jīng)建成的高等級(jí)公路中占有很大的比例。在已建成的瀝青路面中，有一些道路的使用狀況不盡如人意。一方面，由于我國(guó)瀝青路面發(fā)展較晚，技術(shù)尚不夠完善；另一方面，由于我國(guó)地域遼闊，環(huán)境變化范圍廣，再加上過(guò)去數(shù)年我國(guó)公路上車(chē)輛超載現(xiàn)象非常嚴(yán)重以及瀝青材料的質(zhì)量和成本等原因，建成使用中的路面在設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)就出現(xiàn)了各種嚴(yán)重的早期破壞現(xiàn)象，如車(chē)轍、裂縫等，給公路運(yùn)營(yíng)后的養(yǎng)護(hù)維修造成了很大的負(fù)擔(dān)。

路面狀況反映和決定了公路的服役質(zhì)量和使用壽命，因此，現(xiàn)在的公路建設(shè)與養(yǎng)護(hù)并重。隨著綜合國(guó)力的提高、基礎(chǔ)設(shè)施的充分建設(shè)，公路的建設(shè)將趨于飽和，養(yǎng)護(hù)工作十分重要，尤其是預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)的應(yīng)用和開(kāi)發(fā)尤為緊迫。在眾多代表性的路面養(yǎng)護(hù)措施中，薄層路面養(yǎng)護(hù)類(lèi)型主要有石屑封層、熱瀝青混合料罩面、微表處等，微表處技術(shù)是目前瀝青路面早期預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的最典型有效的方法（國(guó)際上稱聚合物改性乳化瀝青稀漿封層），其是通過(guò)使用專用攤鋪車(chē)將連續(xù)級(jí)配粗細(xì)集料、填料、乳化瀝青、改性劑和水等各種材料依據(jù)一定配合比進(jìn)行拌合攤鋪碾壓的技術(shù)，該養(yǎng)護(hù)技術(shù)施工速度快、成型快，能夠防水并提高路面的摩擦力，在城市道線、高速公路等高等級(jí)路面廣泛應(yīng)用，另外其施工成本相對(duì)較低，對(duì)環(huán)境污染小，具有良好的市場(chǎng)應(yīng)用前景。

微表處技術(shù)作為一項(xiàng)重要的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施，其性能的提高以及其在施工過(guò)程中的質(zhì)量控制成為了一項(xiàng)仍待深入研究的課題。

1 工程路況調(diào)查

1.1 工程概況

國(guó)省道干線公路G210線包頭至南寧公路K2659＋500～K2700＋500段瀝青路面起點(diǎn)位于河池市南丹縣城，道路由六寨往水任，終點(diǎn)止于南丹縣工業(yè)園區(qū)附近，為南丹縣城進(jìn)城路段。項(xiàng)目路段路基寬12m，路面寬11m，路線鋪筑長(zhǎng)度共11km，設(shè)計(jì)車(chē)速60km／h。南丹縣氣候多樣，地區(qū)差異和垂直差異明顯，具有高原山區(qū)的氣候特點(diǎn)和變化規(guī)律。其特點(diǎn)是氣溫低、雨量多、光照少、南北氣候差異很大，干旱、冰雹、低溫、霜凍等災(zāi)害性天氣出現(xiàn)頻繁，局部地區(qū)風(fēng)、澇災(zāi)害也常有出現(xiàn)。總的來(lái)說(shuō)是冬寒冷、夏溫?zé)?，春秋涼爽（春暖遲、秋冷早），霜期較短。南丹縣年均降水量1 400mm左右。

1.2 路面病害分析

路段K2659＋500～K262662＋500、K2677＋000～K2678＋500、K2679＋000～K2682＋000、K2687＋000～K2688＋500、K2698＋500～K2700＋500為二級(jí)公路，受拉貨重車(chē)長(zhǎng)期超載碾壓等影響，瀝青路面受損比較嚴(yán)重。現(xiàn)該路段瀝青路面出現(xiàn)車(chē)轍、縱向或橫向裂縫、坑槽等嚴(yán)重病害。當(dāng)?shù)卣啻蜗蚬莛B(yǎng)部門(mén)提出修復(fù)要求，以促進(jìn)城市的美化工程建設(shè)。雖然養(yǎng)護(hù)單位每年進(jìn)行日常養(yǎng)護(hù)修補(bǔ)，但由于投入的資金較少，仍無(wú)法解決目前路面受損嚴(yán)重以致影響行車(chē)安全的現(xiàn)狀。

1.2.1 路面裂縫

G210國(guó)道干線路面全線采用半剛性基層，雖然半剛性基層整體性強(qiáng)，但其原材料為水硬性膠凝材料，會(huì)在壓實(shí)成型之后因溫度氣候影響而體積收縮，進(jìn)而會(huì)使路面產(chǎn)生反射裂縫。

造成瀝青路面網(wǎng)狀裂縫有多方面的原因，在行車(chē)荷載的長(zhǎng)期作用下，瀝青路面隨著瀝青的老化等原因勢(shì)必會(huì)產(chǎn)生疲勞開(kāi)裂；或者由于路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不良而造成使用期內(nèi)承載不夠，在長(zhǎng)期車(chē)載時(shí)路面被各類(lèi)行車(chē)壓裂。還有一部分原因是因?yàn)槟承┞范沃剌d車(chē)輛較多，并且因?yàn)楣苤撇粐?yán)，車(chē)輛超載嚴(yán)重，從而導(dǎo)致瀝青路面的諸多破壞。

1.2.2 路面車(chē)轍

經(jīng)調(diào)查G210線包頭至南寧公路K2659＋500～K2700＋500路面也出現(xiàn)了車(chē)轍病害，主要是由于夏季高溫時(shí)，瀝青面層在行車(chē)荷載的多次作用下產(chǎn)生變形，并逐漸積累成永久變形。車(chē)轍的表現(xiàn)是瀝青面層行車(chē)道輪跡帶出現(xiàn)壓縮沉陷，同時(shí)出現(xiàn)側(cè)向隆起。在長(zhǎng)大縱坡路段，無(wú)論是上下坡方向，車(chē)輛的多次制動(dòng)和重載車(chē)輛的緩慢爬行，都極易引起車(chē)轍病害。

車(chē)轍產(chǎn)生的原因分為內(nèi)因和外因。內(nèi)因包括混合料中各種材料的性能及級(jí)配組成：集料要選用質(zhì)地好、堅(jiān)硬耐磨的碾碎巖石，且形狀接近立方體形最好；瀝青用料方面，要選用優(yōu)質(zhì)的基質(zhì)瀝青或者聚合物改性瀝青，并且要在不同的氣候環(huán)境下選擇合適的等級(jí)瀝青?？紤]混合料的級(jí)配，選擇嵌擠型級(jí)配能夠在一定程度上提高瀝青混合料的整體強(qiáng)度以及高溫抗車(chē)轍能力。外因主要包括以下幾個(gè)方面：重載車(chē)的數(shù)量與管制；慢速車(chē)較多及制動(dòng)頻繁的路段車(chē)轍嚴(yán)重；大氣溫度的驟降與驟升會(huì)導(dǎo)致瀝青路面的車(chē)轍。

1.2.3 水損害

水對(duì)瀝青路面的損害最為嚴(yán)重，會(huì)導(dǎo)致坑槽、松散、翻漿等各種病害，從而使路面表面使用功能受雨水的影響急劇衰減。地表水滲入表層裂縫后，在溫度、荷載、地表水的三重耦合作用下，瀝青混合料內(nèi)部結(jié)構(gòu)逐步產(chǎn)生松散和破壞，瀝青和集料在靜動(dòng)水壓力作用下其黏性會(huì)下降，繼而導(dǎo)致集料的脫離、局部瀝青混合料的松散、路表面出現(xiàn)坑槽。集料會(huì)被車(chē)輪帶走，表現(xiàn)為路面出現(xiàn)坑槽。如果降水滲入并長(zhǎng)期滯留在面層之間，行車(chē)荷載的重復(fù)作用使得瀝青混合料中碎石表面的瀝青剝落，最終導(dǎo)致表面層產(chǎn)生網(wǎng)裂。

基于之前的研究分析，G210包南干線路面產(chǎn)生水損害的因素主要有瀝青膠漿與集料之間的粘附性，混合料的孔隙率、空隙率，當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境氣候、行車(chē)情況等，以及沒(méi)有按照技術(shù)要求施工而導(dǎo)致的面層壓實(shí)度不夠、混合料的混合不均勻等原因。

1.3 路面技術(shù)狀況評(píng)價(jià)

本文采用人工實(shí)地調(diào)查的方法，對(duì)G210包南干線路面損壞數(shù)據(jù)以100m為單位進(jìn)行調(diào)查統(tǒng)計(jì)，按照《公路技術(shù)狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》（JTG H20－2007）、《公路瀝青路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》（JTJ 073.2－2001）的規(guī)定對(duì)路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、路面行駛質(zhì)量、路面損壞狀況指數(shù)進(jìn)行了評(píng)價(jià)。評(píng)價(jià)結(jié)果如表1所示。

表1 路面使用性能評(píng)價(jià)結(jié)果表

從表1可以看出路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度良好，但路面損傷較嚴(yán)重，必須采用預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施。預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施種類(lèi)眾多，通過(guò)綜合比對(duì)，選擇應(yīng)用最為廣泛的微表處技術(shù)對(duì)本項(xiàng)目路段進(jìn)行中修。

2 微表處修補(bǔ)方案

使用微表處技術(shù)的同時(shí)，要解決好以下幾個(gè)問(wèn)題：改性乳化瀝青的質(zhì)量要滿足道路對(duì)微表處提出的更高的抵抗車(chē)轍、抗磨耗性能的要求；原路面病害的預(yù)處理對(duì)微表處質(zhì)量有著重要影響，如何合理有效地處理原路面裂縫、坑槽，避免微表處與原路面粘結(jié)不良等。

2.1 高性能微表處

2.1.1 改性乳化瀝青

微表處核心技術(shù)在于改性乳化瀝青，為了提高路面修復(fù)效果，本項(xiàng)目采用使用Ingevity（原美德維實(shí)偉克）生產(chǎn)的SBR膠乳改性乳化瀝青（屬于陽(yáng)離子型聚合物改性乳化瀝青），改性劑劑量（改性劑有效成分占純?yōu)r青的質(zhì)量百分比）＞3.5%。SBR膠乳改性乳化瀝青的技術(shù)指標(biāo)如表2所示。

2.1.2 礦料

微表處用集料應(yīng)堅(jiān)硬、潔凈并有適當(dāng)級(jí)配，以保證微表處耐磨抗滑的優(yōu)良特性。本項(xiàng)目粗細(xì)集料選用輝綠巖，集料的各項(xiàng)性能指標(biāo)均滿足技術(shù)要求。

2.2 設(shè)計(jì)方案

由于微表處只是一個(gè)超薄的罩面層，厚度僅為1.0cm左右，因此其效果受原路面狀況影響較大，所以為了保證效果，采用的路面結(jié)構(gòu)方案如表3所示。

表2 SBR膠乳改性乳化瀝青的技術(shù)指標(biāo)表

表3 路面中修設(shè)計(jì)方案表

2.3 施工控制

2.3.1 施工前的準(zhǔn)備工作

微表處的作用關(guān)鍵基于自身較厚，所以能對(duì)工程表面起到較好的防護(hù)作用，如防止進(jìn)水、地面打滑等，但是材料本身不能作為結(jié)構(gòu)層，而僅僅是作為功能層，即保護(hù)層或磨耗層。在微表處的施工前，和普通路面施工一樣，必須保證工作面的清潔，即必須對(duì)原有路面上的雜物，如腐爛的草、花、樹(shù)枝等，予以清理干凈。對(duì)于之前路面存在的問(wèn)題，如網(wǎng)裂、坑槽等，必須注入膠漿以保證強(qiáng)度、剛度等滿足技術(shù)要求，詳見(jiàn)下頁(yè)表4。

表4 微表處施工的步驟表

當(dāng)工程路面修補(bǔ)完成后，清除施工過(guò)程中的雜物、油污等，并對(duì)雜草、路面中松動(dòng)的材料等進(jìn)行清理。針對(duì)特定的路段，如之前設(shè)計(jì)較高透水性的路面，只能用高壓氣進(jìn)行吹氣，而不能用水流。

在施工前，要對(duì)施工過(guò)程中需要的各類(lèi)器械設(shè)備進(jìn)行嚴(yán)格的檢查、調(diào)試，不符合要求規(guī)范的設(shè)備堅(jiān)決不能使用，以保證所有的機(jī)械都能處于最好的工作狀態(tài)。在交通方面要進(jìn)行良好的管制，在保證施工人員安全的同時(shí)還能有助于保障采用微表處技術(shù)處理后的路用性能。一切準(zhǔn)備完成后，在鋪筑前，要進(jìn)行嚴(yán)格的標(biāo)定，對(duì)配合比、施工工藝、施工技術(shù)以及指標(biāo)要精確地確定。施工過(guò)程中，針對(duì)特點(diǎn)情況要特定分析，保證采用微表處技術(shù)之后路面能達(dá)到最好的使用效果。

2.3.2 施工步驟

微表處施工技術(shù)一般包括施工準(zhǔn)備、封閉管制交通、清掃、修補(bǔ)病害、攤鋪稀漿混合料、修補(bǔ)局部施工缺陷、碾壓、養(yǎng)護(hù)、開(kāi)放交通等步驟，如圖1所示。

2.3.3 接縫處理

基于此次G210包南干線路段工程，施工時(shí)應(yīng)特別注意縱向接縫的問(wèn)題，應(yīng)盡可能地使縱向接縫位于車(chē)道線或者施工縫附近，以減少接縫的數(shù)量。攤鋪方面，人工攤鋪整平就可以滿足施工、使用要求。鋪筑完成后，在一定的時(shí)間段內(nèi)禁止行人和車(chē)輛通行。

圖1 微表處施工控制流程圖

3 微表處效益分析

3.1 使用效益

原路面經(jīng)微表處施工后，提高了原有路面的使用性能：微表處作為保護(hù)層或者罩層與同步碎石封層結(jié)合使用，進(jìn)一步增強(qiáng)了路面的抗滑和封水效果。經(jīng)微表處處理之后的路面，抵抗外界雨水侵蝕的能力大大加強(qiáng)，路面的保護(hù)能力也隨之大大加強(qiáng)。采用微表處技術(shù)處理路面病害，符合節(jié)能環(huán)保的要求，改善了路面性能，延長(zhǎng)了路面使用壽命。

3.2 經(jīng)濟(jì)效益

表5所示為重新加鋪混凝土面層方案與采用微表處方案的經(jīng)濟(jì)效益比較。

表5 技術(shù)方案經(jīng)濟(jì)性比較表

從表5可以看出，在其他造價(jià)一樣的情況下，采用微表處技術(shù)不僅使路面性能大大提升，而且具有較好的經(jīng)濟(jì)效益，可以為建設(shè)單位節(jié)約成本以用于其他的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)微表處在瀝青混凝土路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)中的應(yīng)用實(shí)踐研究發(fā)現(xiàn)，微表處技術(shù)對(duì)路面早期病害處理行之有效，且具有較好的經(jīng)濟(jì)效益。在使用微表處技術(shù)時(shí)，應(yīng)調(diào)查清楚原路面病害、高性能改性乳化瀝青的使用和其他預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施的結(jié)合情況以及控制施工質(zhì)量等情況，才能使微表處發(fā)揮應(yīng)有的作用。