邱志龍 張良 劉冬林

摘 要：近年來，隨著新疆公路建設的不斷推進，各地州主要公路干線網已經逐步完善，隨著公路建設里程的增加，瀝青路面的病害也日漸增多，特別是在自然環(huán)境相對較惡劣的南疆各地州。為解決舊瀝青路面出現的病害，提高養(yǎng)護設計工作成效，經過實踐總結在擬修復的瀝青面層與碎石封層之間設置一層滲透瀝青的無紡土工布，能有效阻止并延緩瀝青面層的反射裂縫，大大提高公路的服務年限和行車舒適性，經過實踐證明這是一種十分經濟有效的道路功能性修復技術[1]。

關鍵詞：舊瀝青路面;防治裂縫;無紡土工布;碎石封層

中圖分類號：U414 文獻標識碼：A

0 引言

國道580線（阿拉爾至和田段）位于塔里木盆地中，本路段以大陸干旱沙漠氣候為基本特征，由于道路整體沿和田河布設，在一定程度上表現為區(qū)域氣候特征，即晝夜溫差較大，冬季干燥低溫（最低-28℃），夏季干燥炎熱（最高空氣溫度45.9℃、地表溫度77.8℃）。本路段內沙塵、大風天氣較多主要分布在春季和夏季，其中大風季節(jié)時間最長達6個月（4—9月）。

1 原路概況

本路段于2008年交工接養(yǎng)，2009年道路運營過程中，由于車輛荷載的反復作用和自然氣候因素的不斷影響，不同程度上產生了路面裂縫，如橫向裂縫、縱向裂縫和網狀裂縫。裂縫的分布以橫向裂縫為主，發(fā)展速度極快，如不及時對以上病害進行處理，將出現以下發(fā)展趨勢：首先，以橫向裂縫處為邊界，在雨雪水、風沙和車輛荷載的作用下，瀝青路面產生沿橫向裂縫重度龜裂的碎裂帶;其次，碎裂帶將繼續(xù)發(fā)展，擴散至其余未受影響路面，嚴重時形成路面坑槽帶。這些面層病害的出現將嚴重影響車輛行駛舒適度和行車安全，極大地削弱G580線的運營水平、降低公路正常使用年限。

原路面結構為：4 cm厚瀝青路面表面處置+12 cm級配砂礫+30 cm天然砂礫，老路面驗收彎沉為：50（1/100 mm）。

這一問題的出現，引起了養(yǎng)護單位工程技術人員的極大關注，經過對本路段病害調查、試驗、分析、比較，得出結論為以下幾點：第一點，引起裂縫的主要原因是沙漠地區(qū)氣候干燥、晝夜溫差大，造成路面溫縮裂縫;第二點，在冬季路面裂縫寬度明顯有增大趨勢，在雨雪水、風沙、滲入縫隙后，在車輛荷載的反復作用下，裂縫繼續(xù)擴大、破壞，直至瀝青面層出現重度龜裂和坑槽。

2 道路病害處理思路

根據此病害的特征要處理好，就要解決兩個方面的問題：一方面是解決老瀝青路面的反射裂縫，另一方面是在選用的瀝青面層中其材料應具備一定抵擋溫縮變形的能力。處理反射裂縫的經驗做法是設計足夠厚的面層。而在日常養(yǎng)護工作中發(fā)現，當瀝青面層厚度達到6 cm以上時，抵抗反射效果才隨厚度增加而提高，由于該方法成本過高，故不宜推廣應用[2]。

3 作用機理及材料要求

3.1 無紡土工布材料使用背景

近年來，隨著科技的發(fā)展，材料強度得到大幅提高，新材料、新工藝在工程中的應用變得越來越廣泛。在國內外相關研究以及實驗中發(fā)現，舊瀝青路面的功能性修復施工時，加入專用土工布對路面裂縫的修復處理效果十分明顯。但是無紡土工布與之相比，更加經濟。

充分比選后，發(fā)現在利用原有瀝青路面的基礎上，加鋪無紡土工布做碎石封層罩面[3]是一種既能修復路面又能節(jié)約成本的設計方法。浸透瀝青的無紡土工布夾層既可有效地減緩反射裂縫，又可防止雨雪水、風沙沿裂縫滲入基層。因此在舊路面改造工程中，我們選擇了無紡土工布碎石封層罩面這種復合性技術。

3.2 舊瀝青路面罩面處理要解決以下兩方面的問題

（1）舊瀝青路面溫縮裂縫引起的反射裂縫。在舊瀝青路面上鋪設土工布可以將舊路的溫縮應力更好地傳遞、擴散、均勻分布，分解、減小集中應力對新路面作用引起的拉應力，從而將減少新路面出現的反射裂縫。新路面下的土工布可將溫縮應力均勻地重分布在老瀝青面層上，并分解、減少應力集中，從而減少、消解部分應力的能量，使新路面的溫縮裂縫減少。

（2）罩面所用的瀝青混合料自身的溫縮裂縫。在集料的選擇方面規(guī)定：瀝青碎石封層必須滿足一定的抵抗溫度變化的能力，能克服溫差變化導致的變形。碎石選用單一粒徑8～10 mm，單一粒徑空隙率大，碎石之間的瀝青膜厚度大，瀝青膜與無紡土工布之間的纖維結合更提高了瀝青膜的抗拉能力，修復后的新瀝青路面抗裂性能和防滲水性能大大提高。

（3）無紡土工布材料特點及施工要求。無紡土工布材料特性：①抗拉伸性能優(yōu)異;②與路面、瀝青的接觸面大，更容易將應力分布擴散均勻，不易產生集中裂縫;③在與瀝青的接觸中更容易吸附、滲透形成整體作用，抗裂、防滲水，且整體修復成本較低。

首先，由于本次路段采用的無紡土工布擁有較佳的延展性能和抗刺（脹）能力，通過增大應力擴散面積，來削弱在瀝青面層裂縫處出現的集中應力，從而消解由于溫縮作用拉伸應力產生的能量。其次，該無紡土工布具有較強的耐高溫能力（也可應用于熱鋪施工），熱鋪施工時，瀝青混合料溫度高達150℃。由于聚酯玻纖無紡土工布在150℃高溫下不會出現融化或軟化，因此其材料性能能滿足熱鋪要求。

1）聚酯玻纖無紡土工布性能指標。聚酯玻纖無紡土工布既能人工攤鋪亦能機械攤鋪，由于

該型土工布單面燒毛的獨特工藝性能，在鋪設后不會被機械車輪帶起，適合現場快速化施工。

2）無紡土工布施工程序。土工布作為一種新材料，具有獨特的施工工藝，施工程序如下：

第一步：清理工作面;安排專人打掃原有瀝青路面碎裂顆粒、土渣及其他雜物，原瀝青面層表面需保持干燥，不得出現二次污染。鏟除原路面凸出部分，對原瀝青面層破損嚴重的坑槽，應挖除其損壞位置，并采用瀝青混合料進行修補。路面裂縫5 mm以下的可不用處理，封層施工時乳化瀝青自然灌入會進行灌縫處理，但5 mm以上的必須處理，避免封層出現反射裂縫。

無紡土工布瀝青碎石封層的施工質量，極易受施工時段的天氣影響，嚴禁在風力三級（含三級）以上、雨雪或者低溫（瀝青面層表面溫度低于10℃）天氣施工。并且在施工過程中隨時關注天氣變化，降雨過后瀝青面層濕度大于75%時應暫停施工。

第二步：在噴灑改性乳化瀝青前，應將待鋪設區(qū)面層清理干凈，其用量應控制在1.6 kg/m2，改性乳化瀝青的加工關鍵工序為溫度控制，瀝青在加熱過程中應隨時測量控制溫度，瀝青灑鋪溫度宜控制在40～50℃。乳化瀝青噴灑時，應保證撒布均勻，嚴禁過度撒布，撒布橫向寬度需超過土工布邊緣10 cm為最佳。

第三步：①鋪放無紡土工布，鋪放過程中，應注意將燒毛粗糙的一側朝上，先將無紡土工布一端使用固定器定死，然后使用機械或人力拉緊，土工布的伸長率應控制在1.0%～1.5%，為充分發(fā)揮無紡土工布的性能，需對其進行預張拉處理。無紡土工布攤鋪應平整，平直地緊貼瀝青面層鋪設向前，嚴禁鋪設過程中出現折疊或者起皺，接口處可互相搭接15 cm。無紡土工布根據現場不同情況可采用固定釘或薄鐵皮作為固定材料;其中為便于快速施工固定釘可選擇水泥釘或射釘等;為保證土工布固定不發(fā)生移動或變形，薄鐵皮可采用厚度為1 mm、寬度3 mm。②無紡土工布橫向、縱向搭接寬度宜采用5 cm，按布設前進方向采用前端壓后端的方式進行，布設完成后可用乳化瀝青或熱瀝青進行膠結，再用水泥釘或薄鐵皮進行固定。當搭接過寬時，搭接處夾層變厚，面層與基層結合力減弱，容易導致面層起鼓、脫離、位移等不良影響。如出現搭接超過設計規(guī)定值，應切開后廢棄。③無紡土工布的平面線型布置宜采用直線。在即將進入彎道時，將無紡土工布在彎折處斷開，堆疊鋪設后噴灑粘層油膠結。安放無紡土工布時應避免出現褶皺，如出現褶皺且褶皺高度>2 cm，應當裁去褶皺部分后沿布置方向上進行搭接，搭接處噴灑粘層油膠結。

第四步：當無紡土工布布置好后，輪胎壓路機再進行碾壓2遍，保證土工布與舊瀝青面層密貼。

第五步：在無紡土工布上均勻灑布改性乳化瀝青碎石封層。

瀝青碎石封層應在灑布后及時碾壓，可采用16噸輪胎壓路機進行碾壓，勻速2 km/h，碾壓采取兩邊后中間、先慢后快的原則，每次碾壓重疊寬度30 cm，碾壓次數≥5次。開放交通后，行車速度對路面的影響也非常大，在剛碾壓完成的路面上，車速控制在30 km/h以下時輪胎帶起的石料非常少，高速行駛車輛能將大量未粘結成型的石料帶起脫落，造成行車道上石料大面積脫落，并將帶起的石料對過往車輛形成危害。因此在開放交通后的幾天時間里（根據天氣溫度和碾壓成型情況），要安排專人指揮控制交通，車速不得超過30 km/h，以確保碎石封層的施工質量。

4 結語

2010年已對本段路采用無紡土工布碎石封層進行了施工，施工中采用的新材料實際性能在完工運營階段，取得了超出意想的成效，竣工運營至今十余年時間內，道路路面未出現反射裂縫，而2016年施工的路段，由于未采用此方法的路段均已不同程度出現反射裂縫?？梢?，擬修復的瀝青面層與碎石封層之間設置無紡土工布，與直接加鋪瀝青路面的方案相比，不僅可以大大降低建設費用，又能明顯提高路面使用年限，改善原路面層性能，養(yǎng)護成本大幅降低、行車舒適性大大提高。

參考文獻：

[1]公路瀝青路面養(yǎng)護設計規(guī)范：JTG 5421-2018[S].

[2]費樂.土工布在107國道瀝青路面大修中的應用[J].交通世界，2006（6）：56-59.

[3]公路瀝青路面養(yǎng)護技術規(guī)范：JTG 5142-2019[S].