侯順奇，丁小花，宋波

（山東宇通路橋集團有限公司，山東 廣饒 257000）

0 引言

CAPE 封層施工技術作為預防性養(yǎng)護措施，通常在路面損壞前采用，且多用于新建公路面層和養(yǎng)護施工中，利用該技術施工后，路面抗滑、防水性能好，且密實平整、造價較低，能有效保證瀝青路面使用壽命，在國外公路工程領域應用較為廣泛，但在我國公路工程中應用較少，CAPE 封層施工技術仍屬于新技術，對該技術設計及施工要點尚缺少全面了解和認識。本文通過對CAPE 施工技術在具體工程中的應用情況進行分析，以期為瀝青路面養(yǎng)護施工提供借鑒參考。

1 CAPE封層施工技術原理

在碎石封層上攤鋪稀漿封層后所形成的復合式瀝青路面結構即為CAPE 封層復合路面，該路面結構因外觀密實、平整，防水抗滑性能及抗反射裂縫性能優(yōu)秀，綜合造價節(jié)省，使用壽命長等優(yōu)勢，較多地應用于路基結構穩(wěn)定且路面未出現(xiàn)嚴重病害的瀝青路面養(yǎng)護工程中，也可以直接作為面層攤鋪于新建公路中。CAPE 封層結構中碎石封層膠結料主要起到防水作用，碎石則發(fā)揮抗磨耗、抵抗荷載及提升路面抗剪抗滑性能的功能；稀漿封層則主要起著滲透并填充、在碎石封層內鎖定碎石料的作用[1]。CAPE 封層結構具體見圖1。與其他路面施工及養(yǎng)護技術相比，CAPE 封層技術適用于結構穩(wěn)定或少量沉降路基，具有明顯的“白改黑”特征，路面平整度及行車舒適度好，施工期間揚塵少，節(jié)能環(huán)保；封層結構使用壽命長，全過程機械化施工、節(jié)省人工、施工速度快、工期有保證、可快速開放交通；路面外觀效果好。

圖1 CAPE封層結構

2 CAPE封層施工技術的應用

2.1 工程背景

某公路因運行過程中重載交通量大，部分路面先后出現(xiàn)微小網(wǎng)狀裂縫，局部平整度降低，瀝青路面材料疲勞老化，公路面層材料磨耗后抗滑性能持續(xù)降低，行車安全性與行車舒適度逐漸降低。為避免既有病害持續(xù)延伸擴大，相關部門決定對病害路段實施CAPE 封層養(yǎng)護施工。

在施工方案制定前選擇典型路段，通過3m直尺測定路面平整度，并通過偏轉輪拖車法使拖車與道路行駛方向偏離7.5～20°，再采用橫向力系數(shù)檢測技術進行路面抗滑性能檢測，通過式（1）確定出病害路面橫向力系數(shù)[2]：

式中：SFC為病害路面橫向力系數(shù)；Fs為輪胎上側向摩阻力值（N）；W為輪胎上豎直荷載值（N）。

根據(jù)測定及計算結果，病害路面平整度均值和抗滑性能實測值分別為8.5mm 和3.6，規(guī)范值為不大于7.0和不小于4.0，可見，原路面平整度與抗滑性能均存在一定程度的減退，但病害程度較輕，CAPE 封層養(yǎng)護施工技術完全適用。

2.2 CAPE封層設計

2.2.1 封層類型

CAPE 封層結構中的碎石封層和稀漿封層作用機理各不相同，相關參數(shù)必須通過室內實驗確定。碎石封層主要功能在于磨耗和抵抗荷載，并提升路面抗剪切性能；稀漿封層則通過滲透并有效填充下部結構層。以上過程具體見圖2。

圖2 CAPE封層組合

CAPE 封層結構上部稀漿封層包括粗型封層和中型封層等類型，我國公路工程碎石封層所用石料通常包括5～10mm和10～15mm兩種，石料粒徑越小，封層抗滑及抗裂性能越差。此外，值得注意的是，CAPE 封層并非碎石封層和稀漿封層結構的簡單疊加，而是充分利用前者防水、抵抗荷載、抗磨耗及提升路面抗剪切滑移性能以及后者滲透填充、鎖定碎石等功能，提升施工后的瀝青路面路用性能。結合國內外CAPE 封層應用經(jīng)驗及作用機理，并充分考慮本公路工程實際情況及既有路面技術參數(shù)，進行該工程CAPE 封層組合類型的選擇，具體選擇依據(jù)見表1。

表1 CAPE封層組合類型選擇依據(jù)

2.2.2 原材料要求

病害瀝青路面路用性能受到原材料性能和技術參數(shù)的影響較大，在施工方案設計階段應主要從膠結料、礦料、填料及添加劑等方面加強材料控制。

（1）膠結料

CAPE 封層施工中較為常用的膠結料是性能效果較好的普通道路石油瀝青，主要用于下部碎石封層；此外，還可以視工程病害程度、施工成本控制要求等選用改性瀝青、乳化瀝青、熱力清等膠結料，其中改性瀝青一般只用于碎石封層。在具體應用時，改性瀝青現(xiàn)場加工過程中必須設置采樣口以便進行膠結料性能的實時檢測，并配備具備攪拌功能的存儲設備。為防止改性瀝青發(fā)生離析、凝聚等，還必須在改性瀝青膠結料投入使用前及使用過程中隨時檢測材料性能。

CAPE 封層結構上部的稀漿封層，乳化瀝青或改性乳化瀝青使用量比下部結構少，并結合工程實際進行瀝青拌和時間、成型時間及與礦料的黏附性等性能參數(shù)的確定。

（2）礦料

粗集料主要選用安山巖、石灰?guī)r等堿性石料，重交通路段最好選用玄武巖集料。為增強粗集料路用性能，可借鑒國外通過消石灰處理酸性石料的做法；還可使用抗剝落劑，達到調整乳化瀝青酸堿度，增強瀝青和集料結合性能的目的。

（3）填料

以干燥疏松且無結團的水泥、礦粉或消石灰等為填料，以起到改善礦料級配、提升混合料強度和穩(wěn)定性等作用。

（4）添加劑

有機類及無機鹽類添加劑具有調節(jié)混合料拌和時間及性能參數(shù)的作用，添加劑的使用不得對混合料產(chǎn)生不良效果，并應根據(jù)施工實際準確控制添加劑摻加量。

該公路病害路面CAPE 封層采用9.5～13.2mm 橡膠瀝青碎石封層+Ⅱ型改性稀漿封層結構，其中橡膠瀝青碎石封層的瀝青灑布量控制在2.0kg/m2，玄武巖碎石料撒布量控制在16kg/m2，碎石撒布厚度最大為15mm；普通瀝青、SBS 改性瀝青及橡膠瀝青使用量分別控制在1.0～1.2kg/m2、1.0～1.2kg/m2及2.0～2.4kg/m2范 圍 內。在半剛性基層上進行碎石封層施工時，還應噴灑透層油；其余結構碎石封層攤鋪施工時，瀝青用量應在設計值基礎上增大10%～20%，可不噴灑透層油。

在確定出CAPE 封層結構形式的基礎上，按照一般碎石封層和稀漿封層配合比設計要求進行CAPE 封層配合比設計，但為保證稀漿混合料充分填充以及抵抗上部荷載和抗磨耗碎石料數(shù)量充足，碎石封層時的碎石撒布量應比普通碎石封層碎石撒布量減少10%。稀漿封層級配的控制應以確保填充稀漿后碎石不露出封層為限[3]。

2.2.3 稀漿封層級配

在確定出CAPE 封層組合類型及原材料要求的基礎上，還應進一步進行稀漿封層集料目標級配的確定。在確定稀漿封層集料級配時，必須充分考慮混合料和易性，在封層施工中不得間斷，防止離析問題。為避免CAPE 封層大料飛散、表觀不均勻以及大粒徑石料卡住攤鋪機后槽沿，使得攤鋪機運行在封層表面留下劃痕，必須嚴格控制大粒徑石料用量。

2.3 CAPE封層施工工藝

2.3.1 下承層處理

在施工開始前必須全面檢查下承層質量，若存在缺陷，必須及時處理。CAPE 封層施工工藝基本與普通碎石封層和稀漿封層相同，本公路工程瀝青路面下承層存在輕微的裂縫、坑槽、車轍、松散等病害，必須處理后再進行路面CAPE封層施工。

坑槽病害應遵循圓坑方補的原則，開槽至穩(wěn)定層后將坑內浮料全部清除，再將填補料分層填入坑槽內，攤平壓實至設計要求。寬度不足1.0mm的裂縫應直接進行碎石封層施工，而寬度超出1.0mm的裂縫應灌縫修補后再施工碎石封層。原路面泛油較少的情況下，應調整瀝青用量和碎石用量解決泛油問題，而原路面泛油嚴重時，應通過恰當方式切除油包或將泛油路面全部銑刨，再采用冷補料或熱拌料填補。因車輛行駛推移而引發(fā)的深度超出1.0cm 的車轍應切除面層或銑刨后修補，完成后攤鋪碎石封層；因基層強度不足、水穩(wěn)性不良導致的基層局部沉降而引發(fā)的車轍，應先進行基層處置，待基層達到設計強度要求后進行碎石封層施工。松散路面必須將松散部位整體挖除后重鋪，以使重鋪路面和原路面良好結合。

2.3.2 碎石封層施工

橡膠瀝青黏度主要受到溫度的影響較大，故本工程橡膠瀝青儲罐及升溫罐溫度應始終控制在160℃±5℃和185℃±5℃。橡膠瀝青碎石封層施工時，地表溫度和環(huán)境溫度應分別不低于20℃和15℃。碾壓施工過程中下承層溫度若≥40℃，則碾壓時間應控制在20min 以內；下承層溫度若在18～40℃之間，則碾壓時間應不超出10min。若地表溫度不足15℃，禁止碎石封層施工。碎石封層瀝青灑布溫度主要根據(jù)膠結料類型確定，普通瀝青、改性瀝青及橡膠瀝青的灑布溫度分別控制在140～150℃、160～170℃、195～205℃范圍內。

異步碎石封層施工時，石料撒布必須緊跟瀝青噴灑后進行，并將兩個過程的距離間隔控制在5～10m，碎石料撒布前，瀝青表面溫度至少達到80℃，且碎石料溫度至少為60℃。

同步碎石封層施工時，高溫瀝青混合料和干燥的石料應同時通過封層車噴灑在路面，以便使瀝青與碎石料快速結合。為使黏結性達到標準要求，瀝青與石料結合溫度至少為120℃；考慮到流體表面張力會使熱瀝青沿石料表面爬升，并在石料表面形成半月面，瀝青對石料的裹覆面積將達到70%左右，能確保瀝青和碎石料有效結合。

碎石撒布量的覆蓋率應控制在80%以上，局部未充分撒布的區(qū)域應人工補撒，碎石料撒布后隨即通過輪胎壓路機碾壓，碾壓后及時掃除多余碎石料。待碎石封層施工結束開放交通初期，應將車速控制在40km/h以內。

2.3.3 稀漿封層施工

稀漿封層施工應在高溫干燥季節(jié)進行，但稀漿封層必須在碎石封層施工結束且碎石料和膠結料穩(wěn)定結合，并將多余碎石料徹底清掃后進行，這一間隔時間至少為7d。稀漿封層攤鋪分兩次進行，第一層固化且碾壓密實后再進行第二層攤鋪，兩層攤鋪施工時間間隔同樣不短于7d。稀漿封層施工過程中必須加強混合料離析控制，結合類似工程施工經(jīng)驗，因運輸及振搗而引發(fā)的集料離析大多發(fā)生于封層橫接縫位置，因此在封層施工過程中，應加大后車攤鋪箱在前封層的重疊寬度，并整體鏟除集料嚴重離析的封層。

稀漿混合料拌和質量主要與封層車拌和筒長寬、拌和軸轉向、轉速、槳葉數(shù)量、攤鋪槽內分料軸軸距、安裝角度等參數(shù)有關，為此，在稀漿封層施工前必須加強以上參數(shù)取值試驗與控制。稀漿封層施工質量受封層車行進速度影響較大，在攤鋪過程中封層車應嚴格按照設計速度行駛，供料不得中斷，已攤鋪完成的混合料中水分及乳化瀝青含量必須符合設計要求。

稀漿封層施工結束后嚴格控制開放交通時間，且封層固化成型前禁止一切車輛通行。原則上，稀漿封層施工后1h 內即可通車，但對于該公路施工路段交通量大、重載車輛多的情況，應在稀漿封層攤鋪30min 后通過輪胎壓路機碾壓一遍，將封層結構中水分擠出，在結構強度、密實度及抗剎車性能進一步提升后，可提前開放交通。

3 結語

本文分析結果表明，瀝青路面CAPE 封層施工具有十分顯著的社會效益和經(jīng)濟效益。因為是在路面出現(xiàn)輕微病害的情況下進行封層養(yǎng)護施工，故無需將原瀝青路面挖除，而是在其上加鋪碎石封層和稀漿封層，施工快速、工期短，可使原瀝青路面路用性能有效提高。施工過程中應先保證下承層施工質量，還應加強碎石封層和稀漿封層質量控制以及兩個封層施工間隔、銜接部位施工工藝等的控制，以保證養(yǎng)護施工質量。