王錢(qián)興,李 智

(1.廣東廣惠高速公路有限公司，廣州 510700;2.華南理工大學(xué)，廣州 510641)

0 引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，交通量日益劇增，路面在長(zhǎng)期的行車荷載和光熱共同作用下，容易出現(xiàn)車轍、疲勞開(kāi)裂、抗滑性能下降等病害。熱拌瀝青混合料薄層罩面作為路面養(yǎng)護(hù)的主要措施之一，能夠提高路面的平整度和改善抗滑性能，吸收行車噪音，營(yíng)造良好的行車體驗(yàn)。

國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)薄層罩面技術(shù)進(jìn)行了研究探索。李睿[1]對(duì)比分析了薄層罩面AC-5、SMA-5和Thus-12等三種瀝青混合料的路用性能；吳傳海[2]等研發(fā)了HET系列高性能抗滑表層技術(shù)；林益恭[3]等研究了薄層熱拌瀝青混凝土技術(shù)的適用條件及材料設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的要點(diǎn)；陳沃浩[4]探索了薄層瀝青混凝土在舊水泥混凝土橋面鋪裝的應(yīng)用效果;Wei Jiang[5]等學(xué)者探索了多孔超薄瀝青罩面的性能;Siyu Chen[6]研究表明，RAR超薄瀝青罩面在低溫潮濕下具有較好的疲勞壽命和車轍性能;Arif Budiarto[7]等的研究表明，熱拌薄層罩面的結(jié)構(gòu)性能優(yōu)于傳統(tǒng)的AC瀝青混合料，更適合作為磨耗層。

UTAC超薄瀝青混合料是一種基于斷級(jí)配設(shè)計(jì)理念的骨架型密級(jí)配瀝青混合料，是借鑒了法國(guó)的斷級(jí)配密實(shí)型瀝青混合料BBM、美國(guó)的熱拌超薄磨耗層NovaChip和SMA而改進(jìn)的一種薄層加鋪材料。其高溫性能、抗滑性能和抗水損壞性能相對(duì)優(yōu)良，抗疲勞性能突出，施工簡(jiǎn)易，吸收交通噪音，表面美觀均勻，經(jīng)濟(jì)適用，可廣泛應(yīng)用于養(yǎng)護(hù)或預(yù)防性養(yǎng)護(hù)瀝青罩面工程以及新建工程。

本文以廣惠高速公路養(yǎng)護(hù)工程為例，針對(duì)開(kāi)裂、坑槽等路面病害采用了加鋪2cm UTAC-8薄層罩面的養(yǎng)護(hù)措施。并以路面損壞指數(shù)PCI、路面行駛質(zhì)量指數(shù)RQI、路面車轍深度指數(shù)RDI、路面抗滑性能指數(shù)SRI、路面技術(shù)狀況PQI為評(píng)價(jià)指標(biāo)，對(duì)施工后的路面狀況進(jìn)行檢測(cè)。

1 工程概況

廣惠高速公路是廣東省規(guī)劃的干線公路的重要組成部分，于2003年末建成通車，國(guó)高網(wǎng)改造后廣惠高速公路分為濟(jì)廣高速公路G35和廣惠高速公路S21兩段。其中，濟(jì)廣高速公路(G35)為雙向六車道，設(shè)計(jì)行車速度：平原微丘區(qū)120km/h、重丘區(qū)100km/h。其起點(diǎn)位于廣惠小金口出口匝道與惠河高速公路交點(diǎn)，終點(diǎn)位于蘿崗，與北二環(huán)高速公路相接，路線全長(zhǎng)97.845km。濟(jì)廣高速公路在運(yùn)營(yíng)期內(nèi)，交通量大，重載交通比例大，在車輛荷載、光熱等因素長(zhǎng)期共同作用下，曾出現(xiàn)了車轍、橋頭跳車及抗滑性能下降等嚴(yán)重病害，2008年～2018年期間先后采用了預(yù)防性養(yǎng)護(hù)、罩面、銑刨重鋪等養(yǎng)護(hù)維修方案。2019年對(duì)廣惠高速公路路況進(jìn)行抽查，結(jié)果顯示部分路段(表1)路面裂縫較多，局部出現(xiàn)零星坑槽，路面損壞狀況指數(shù)PCI較低，而其它路面狀況指數(shù)較好。為了改善路面行駛狀況，排除安全隱患，同時(shí)給后續(xù)工程提供參考經(jīng)驗(yàn)，于2020年采用UTAC-8薄層罩面技術(shù)對(duì)該部分路面進(jìn)行處治。

表1 2019年G35濟(jì)廣高速公路PCI不合格路段

2 原材料和配合比設(shè)計(jì)

2.1 原材料

2.1.1 改性瀝青

UTAC-8瀝青混合料采用廣東粵運(yùn)佳富實(shí)業(yè)有限公司生產(chǎn)的PG82-10改性瀝青，瀝青的技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表2。瀝青各項(xiàng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)滿足設(shè)計(jì)要求。

表2 PG82-10改性瀝青技術(shù)指標(biāo)

2.1.2 粗集料

UTAC-8瀝青混合料采用的粗集料為河源紫金芙蓉石場(chǎng)生產(chǎn)的5～8mm，其技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表3。

表3 粗集料技術(shù)指標(biāo)

2.1.3 細(xì)集料

細(xì)集料采用河源紫金芙蓉石場(chǎng)生產(chǎn)的0～3mm機(jī)制砂，填料采用龍門(mén)縣平陵鎮(zhèn)豐帆石灰粉廠生產(chǎn)的石灰?guī)r礦粉。細(xì)集料主要技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表4。

表4 細(xì)集料主要技術(shù)指標(biāo)

2.2 級(jí)配設(shè)計(jì)

按照UTAC-8的技術(shù)要求和篩分結(jié)果，計(jì)算確定了原材料級(jí)配曲線和配合比，見(jiàn)表5。根據(jù)UTAC-8馬歇爾配合比設(shè)計(jì)要求和《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTG F40-2004)中熱拌瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)方法，該設(shè)計(jì)確定的最佳油石比為6%，并按該油石比進(jìn)行了馬歇爾試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表6。油石比為6%的UTAC瀝青混合料滿足技術(shù)要求。

表5 UTAC-8瀝青混合料級(jí)配組成

表6 UTAC-8改性熱拌瀝青混合料試驗(yàn)結(jié)果

3 UTAC薄層罩面的施工

UTAC所用的施工機(jī)具原則上與AC類罩面材料基本相同，一般不需特殊配備施工機(jī)械和試驗(yàn)設(shè)備。

3.1 基礎(chǔ)工作

加鋪前對(duì)原路面病害進(jìn)行處治：(1)存在松散嚴(yán)重、裂縫呈網(wǎng)狀、坑槽連續(xù)的路段采取銑刨4cm 面層、回填完再加鋪的方式；(2)存在一般裂縫病害的路段采用熱瀝青灌封+貼壓縫帶處治后再加鋪的方式。預(yù)防性養(yǎng)護(hù)路段只對(duì)行車道進(jìn)行加鋪，不影響路側(cè)波形護(hù)欄高度，加鋪后恢復(fù)處治路段的標(biāo)線、突起路標(biāo)等交通安全設(shè)施。

3.2 拌和

UTAC-8瀝青混合料采用間歇式拌和機(jī)，通過(guò)3個(gè)拌合倉(cāng)生產(chǎn)熱料，并以電子重量傳感器和紅外線溫度傳感器對(duì)材料的質(zhì)量和溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)。采用二次除塵設(shè)備，盡可能地收集粉塵，減少有害粉塵的排放。當(dāng)產(chǎn)料與用料速度不能很好協(xié)調(diào)時(shí)，可設(shè)置一個(gè)150t以上能保溫的貯料倉(cāng)。

3.3 攤鋪

(1)攤鋪前，應(yīng)明確拌合機(jī)提供熱料的數(shù)量、施工器械的情況、攤鋪厚度。以兩臺(tái)攤鋪機(jī)為梯隊(duì)，做到均勻、不間斷、緩慢地?cái)備?，確保攤鋪層壓實(shí)均勻。

料門(mén)開(kāi)度、鏈板送料器的速度和螺旋布料器的轉(zhuǎn)速要相匹配，使混合料在攤鋪范圍內(nèi)均勻分布，避免出現(xiàn)離析現(xiàn)象。當(dāng)攤鋪機(jī)集料斗剩余10cm厚的熱料時(shí)，運(yùn)料車可開(kāi)始供料，避免粗料集中。

(2)攤鋪宜在當(dāng)天高溫時(shí)段進(jìn)行，當(dāng)路表面溫度低于15℃時(shí)不宜攤鋪。遇到下雨，應(yīng)立刻停止施工，并清除未壓實(shí)成型的混合料，遭受雨淋的混合料應(yīng)廢棄，不得卸入攤鋪機(jī)攤鋪。UTAC瀝青混合料的施工溫度應(yīng)控制在適當(dāng)?shù)姆秶?，?jiàn)表7。根據(jù)過(guò)往路段的施工經(jīng)驗(yàn)，抽檢 UTAC 滲水指標(biāo)小于120ml/min占比90%以上為合格。

表7 UTAC熱拌瀝青混合料施工溫度(單位：℃)

3.4 壓實(shí)

(1)初壓應(yīng)盡量安排在攤鋪后較高溫度下進(jìn)行，確保壓實(shí)度和平整度，避免混合料產(chǎn)生推移、開(kāi)裂等現(xiàn)象。

(2)壓路機(jī)應(yīng)以緩慢而均勻的速度碾壓。建議碾壓步驟為初壓：鋼輪靜壓一遍；復(fù)壓：鋼輪振動(dòng)2遍，輪胎2～3遍，兩種碾壓工藝交替進(jìn)行；終壓：光輪1～2遍，不振動(dòng)。施工中應(yīng)采取緊跟快壓的方法，同時(shí)減少振動(dòng)壓實(shí)次數(shù)，增加輪胎碾壓次數(shù)。

碾壓速度隨初壓、復(fù)壓、終壓及壓路機(jī)的類型而別，初壓建議采用大噸位雙鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)，復(fù)壓宜采用大噸位雙鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)或輪胎壓路機(jī)，終壓應(yīng)采用雙鋼輪壓路機(jī)靜壓成型。

(3)路面攤鋪后應(yīng)抓緊碾壓，對(duì)壓路機(jī)的碾壓順序、碾壓路線、碾壓遍數(shù)、碾壓速度和瀝青層的松鋪厚度應(yīng)做好檢測(cè)，控制質(zhì)量，使攤鋪面在較短時(shí)間內(nèi)達(dá)到設(shè)計(jì)要求的壓實(shí)度。壓路機(jī)折返應(yīng)呈梯形，不得在同一斷面上。UTAC-8路面壓實(shí)度控制要求采用雙控指標(biāo)，最大理論密度壓實(shí)度不小于93%，馬歇爾密度壓實(shí)度不小于97%。路面壓實(shí)完成24h后，方可允許施工車輛通行。施工工藝如圖1所示。

圖1 施工工藝流程

4 施工后的檢測(cè)與分析

為了檢驗(yàn)UTAC-8薄層罩面技術(shù)對(duì)路面性能的改善效果，根據(jù)《公路狀況技術(shù)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》(JTG 5210-2018)要求和基于施工前路面只有PQI指數(shù)不達(dá)標(biāo)的情況，采用路面狀況損壞指數(shù)PCI、路面行駛質(zhì)量指數(shù)RQI、路面車轍深度指數(shù)RDI、路面抗滑性能指數(shù)SRI、路面技術(shù)狀況PQI為主要指標(biāo)，對(duì)施工后的公路路面進(jìn)行檢測(cè)。

4.1 路面狀況損壞指數(shù)PCI

路面狀況損壞指數(shù)PCI對(duì)不同的路面損壞，如龜裂、(塊狀、縱向、橫向)裂縫、沉陷、車轍、波浪擁包、坑槽、松散、泛油和修補(bǔ)等進(jìn)行評(píng)價(jià)，按照其損壞程度的不同進(jìn)行權(quán)重?fù)Q算。圖2是廣州蘿崗方向K1903～K1911和K1954～K1960段的PCI檢測(cè)數(shù)據(jù)。施工前，PCI有13.16%的路面低于80，59.87%的路面介于80～90，平均為86.66，路面有較多病害，不滿足行駛要求，存在較大隱患；施工后，低于80的有0.66%，介于80～90的有8.55%，平均為97.83。施工前后相比，PCI平均提高了11.17。采用UTAC-8薄層罩面技術(shù)能較好地處治路面病害，提高PCI指數(shù)。

圖2 蘿崗方向K1903～K1911、K1954～K1960路面損壞狀況指數(shù)PCI

4.2 路面行駛質(zhì)量指數(shù)RQI

路面行駛質(zhì)量指數(shù)RQI可評(píng)價(jià)路面的平整度。圖3是廣州蘿崗方向K1903～K1911和K1954～K1960段的RQI檢測(cè)數(shù)據(jù)。施工前，有2.63%的路面RQI低于80，18.42%的路面介于80～90，平均為92.22，路面平整度較好；施工后，低于80的為0%，介于80～90的有10.53%，平均為93.35。施工前后相比，RQI平均提高了1.13。應(yīng)用UTAC-8薄層罩面技術(shù)可小幅提高RQI指數(shù)，改善路面平整度。

圖3 蘿崗方向K1903～K1911、K1954～K1960路面行駛質(zhì)量指數(shù)RQI

4.3 路面車轍深度指數(shù)RDI

高速公路一般采用橫斷面儀記錄橫斷面形狀，確定路面車轍狀況的檢測(cè)指標(biāo)車轍深度RD，計(jì)算得到路面車轍深度指數(shù)RDI，從而評(píng)價(jià)路面車轍。圖4是廣州蘿崗方向K1903～K1911和K1954～K1960段的RQI檢測(cè)數(shù)據(jù)。施工前，RDI平均為95.67，路面車轍病害不多；施工后，RDI平均為97.67。施工前后相比，RDI提高了2.00。應(yīng)用UTAC-8薄層罩面技術(shù)能小幅提高RDI指數(shù)，改善路面車轍狀況。

圖4 蘿崗方向K1903～K1911、K1954～K1960路面車轍深度指數(shù)RDI

4.4 路面抗滑性能指數(shù)SRI

路面抗滑性能指數(shù)SRI主要依據(jù)輪胎與路面間的摩擦阻力，以橫向力系數(shù)SFC計(jì)算得到SRI，評(píng)價(jià)路面抗滑性能。圖5是廣州蘿崗方向K1903～K1911和K1954～K1960段的SRI檢測(cè)數(shù)據(jù)。施工前，有8.55%路面的SRI介于80～90，平均為92.03，路面抗滑性能良好；施工后，SRI全部大于90，平均為96.46。應(yīng)用UTAC-8薄層罩面技術(shù)可小幅提高SRI指數(shù)，改善路面抗滑性能。

圖5 蘿崗方向K1903～K1911、K1954～K1960路面抗滑性能指數(shù)SRI

4.5 路面技術(shù)狀況PQI

路面技術(shù)狀況PQI是綜合考慮路面損壞、承載能力、平整度、抗滑、車轍、磨耗和跳車等因素，對(duì)路面進(jìn)行總的評(píng)價(jià)。圖6是廣州蘿崗方向K1903～K1911和K1954～K1960段的PQI檢測(cè)數(shù)據(jù)。施工前，有23.68%路面的PQI介于80～90，平均為91.49；施工后，介于80～90的有6.58%，平均為95.89。施工前后相比，PQI平均提高了4.40。應(yīng)用UTAC-8薄層罩面技術(shù)小幅提高了PQI指數(shù)，改善了路面質(zhì)量。

圖6 蘿崗方向K1903～K1911、K1954～K1960路面技術(shù)狀況PQI

4.6 檢測(cè)結(jié)果分析

UTAC-8薄層罩面技術(shù)在施工后，PCI平均提高了11.17，RQI平均提高了1.13,RDI平均提高了2.00，SRI平均提高了2.33，PQI平均提高了4.40。UTAC-8薄層罩面技術(shù)大幅提高了PCI指數(shù)，而其他指數(shù)得到了小幅提升。

5 結(jié)論

對(duì)PCI指數(shù)不滿足要求而其他指數(shù)良好的路段，加鋪2cm的UTAC薄層罩面后，能夠小幅提高路面狀況損壞指數(shù)PCI、路面行駛質(zhì)量指數(shù)RQI、路面車轍深度指數(shù)RDI、路面抗滑性能指數(shù)SRI，大幅提高路面技術(shù)狀況PQI。這說(shuō)明UTAC薄層罩面技術(shù)可有效改善開(kāi)裂、坑槽等路面病害，提高路面平整抗滑性能，保障路面的行駛質(zhì)量，延長(zhǎng)路面使用壽命。該技術(shù)的工程應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，可為類似工程提供參考。