周楊喜
(貴州省都勻公路管理段,貴州 都勻 558000)
近年來,隨著交通壓力的日益增大,部分現(xiàn)役公路逐漸進入超負荷服務階段,路基路面產(chǎn)生了較為嚴重的質(zhì)量病害,運營能力顯著下降,亟須進行維修養(yǎng)護。當前,常用的公路養(yǎng)護技術(shù)有微表處、霧封層、銑刨罩面等,各種技術(shù)有其特有的優(yōu)點與局限。該文結(jié)合具體工程養(yǎng)護實踐,提出了滲固磨耗層養(yǎng)護技術(shù),總結(jié)了施工技術(shù)要點,具有重要的現(xiàn)實意義。
某國道二級公路項目,設計時速40 km/h,路面寬度為11.0 m,PCI 平均值為86.28,RQI 平均值為90.94。路面結(jié)構(gòu)自上而下依次為:40 mm 厚Sup-13 上面層+60 mm厚Sup-20 下面層+250 mm 厚水穩(wěn)碎石基層+18 mm 厚級配碎石底基層。該文現(xiàn)通過滲固磨耗層技術(shù)對路面實施預防性養(yǎng)護。
(1)滲固液。該項目滲固液采用再生封層乳液,相關性能參數(shù)為:25 ℃溫度條件下黏度為0.063 Pa·s;瀝青芳香分百分比達36%以上;閃點252 ℃;TFOT 黏稠度2.76;TFOT 質(zhì)量降低0.37%;篩網(wǎng)殘留量(1.18 mm 篩)為0.07%;表面及完全干燥時長分別為3 h、7 h;黏度5.8;蒸發(fā)剩余量65%;存儲穩(wěn)定度1 d、3 d 分別為0.2%和1.5%[1]。
(2)乳化瀝青。瀝青采用70 號基質(zhì)石油瀝青,MQK 陽離子乳化劑,應具備慢裂、快凝特性,以有效完善瀝青低溫流動性、集料配伍性、攪拌時間、破乳速率等。乳化瀝青相關性能參數(shù)為蒸發(fā)殘留物軟化點61 ℃,符合標準要求(≥53 ℃);延度為5 ℃條件下為12 cm,符合標準要求(≥2 cm)。
(3)粗集料。粗集料選擇粒徑為3~10 mm 的玄武巖,質(zhì)地堅硬、強度大、耐磨性好,通過乳化劑可提升自身黏附能力。粗集料相關指標參數(shù)為壓碎值<26%;表觀密度>2.6 g/cm3;磨耗值<28%;磨光值>42%;細粒含量<15%;軟石含量<3%;吸水率<2.0%;黏附性≥4 級。
(4)細集料。細集料選擇粒徑為0~3 mm 的玄武巖。其相關指標參數(shù)為:表觀密度>2.5 g/cm3;硬度≤12%;含泥量≤3.0%;砂當量≥60%;棱角性≥30 s。
(5)改性劑。選擇SBR 丁苯膠乳1468 型改性劑,用來改進揮發(fā)殘余物特性,增強瀝青溫度穩(wěn)定性,且能顯著提升微表處瀝青混合料黏結(jié)性能,增強磨耗層穩(wěn)定性。
(6)添加劑。選用水泥添加劑,以有效提升混合料流動性,在瀝青混合料中加入添加劑,可有效改善其流動性能,加快瀝青的破乳速率,并在其內(nèi)部形成致密完整的結(jié)構(gòu),從而顯著提升路面強度[2]。
(7)水。該項目施工用水為飲用水,水質(zhì)潔凈、呈中性,無有毒、有害物質(zhì),防止因水質(zhì)不達標影響磨耗層施工質(zhì)量。
(1)磨耗層瀝青混合料礦料級配選擇時,根據(jù)施工區(qū)域內(nèi)溫度、濕度等環(huán)境條件,選擇下列5 組級配類型實施篩分試驗。詳細情況如下:
級配1:孔徑9.5 mm、7.75 mm、2.36 mm、1.18 mm、0.6 mm、0.3 mm、0.15 mm、0.075 m 的通過率依次為100%、70%、45%、28%、19%、12%、7%、5%。
級配2:通過率依次為100%、75%、53%、34%、22%、15%、10%、8%。
級配3:通過率依次為100%、80%、60%、40%、25%、18%、12%、10%。
級配4:通過率依次為100%、80%、65%、45%、30%、22%、15%、13%。
級配5:通過率依次為100%、90%、70%、50%、34%、25%、18%、15%。
(2)按照上述5 組級配等級制備磨耗層瀝青混合料,其拌和時間依次為200 s、270 s、400 s、170 s、170 s,5 種級配混合料試件強度均符合標準要求。采用觀察法對各種試件外觀質(zhì)量實施檢測,結(jié)果表明:級配1 混合料試件外觀質(zhì)量較好,結(jié)構(gòu)完整密實,集料裹覆效果較好;級配2、3 外觀質(zhì)量良好,但混合料拌制時間較長,細集料流動性較大,降低結(jié)構(gòu)完整性、穩(wěn)定性;級配4、5 外觀質(zhì)量較差,混合料相對干燥,瀝青破乳速率較快。根據(jù)以上基本情況,該項目選用級配類型為級配1[3-5]。
磨耗層施工對時間要求較為嚴格,瀝青混合料從拌和至攤鋪時間應保持在30~50 s 范圍內(nèi),若拌制時間較長會對交通造成嚴重影響,而拌和時間不足,則會降低攤鋪質(zhì)量。該項目利用試驗確定最佳拌和時間。
(1)試驗器具。攪拌杯,容積為300~500 mL;天平,精度1 g;攪拌勺;油氈;秒表。
(2)攪拌時間。用天平稱取混合料100 g 置于攪拌杯中,并加入一定比例的水泥充分攪拌均勻,然后將其置于鍋中,依次加入瀝青、水,拌制3~8 s 后提高拌和速率,攪拌過程中,應以鍋中心為圓心順時針均勻攪拌,模擬攪拌機械攪拌效果;待混合料中集料不再流動,攪拌困難時,記錄攪拌時間;然后再次進行攪拌,直至徹底難以攪拌時,記下攪拌時間,即為拌和超時;拌和30 s 后,將混合料均勻鋪設于油氈表面,厚度控制在8~10 mm 范圍內(nèi),自然狀態(tài)下放置24 h,檢查混合料外觀變化。結(jié)果顯示混合料顏色變?yōu)楹谏?,表明配伍?yōu)良[6]。
(3)拌和溫度。分別在25 ℃、40 ℃、50 ℃三種溫度下拌制瀝青混合料,探究溫度與拌和時間之間的關系。當溫度超過50 ℃時,混合料拌和時間顯著縮短,達不到相關技術(shù)標準要求;而溫度處于40~50 ℃范圍時,水分散失較快,攪拌時間明顯縮短。試驗檢測表明,當溫度低于25 ℃,水、瀝青摻量分別為2%和11.6 g 時,達到最佳拌和時間,即120 s[7]。
公路養(yǎng)護施工前,針該項目試驗段路面質(zhì)量狀況實施調(diào)查分析,具體情況如下:
(1)K1+000~K2+000 試驗段路面損壞指數(shù)、平整度指數(shù)、抗滑指數(shù)依次為86.28、96.94、88.36,路面質(zhì)量等級評定為良。
(2)試驗段存在多種形式的質(zhì)量病害,如車轍、波浪、橫裂、龜裂、沉陷、松散等。
(1)對道路面層、基層破壞位置實施全面處理,剔除松散材料,并將病害位置剔鑿成規(guī)則形狀,清理干凈后,采用相同標號的混凝土填補,并攤鋪面層混合料。
(2)針對縫寬大于3 mm 的裂縫應進行灌縫處理,先將內(nèi)部塵土、雜質(zhì)清除干凈,然后采用熱瀝青實施灌縫。
(3)針對表面產(chǎn)生的沉陷型裂縫,應開挖裂縫區(qū)域及周邊基層,清理合格后,采用同等級混凝土進行填補,然后鋪設面層瀝青混合料[8]。
(4)針對車轍深度大于1.0 cm 的部位,應利用銑刨法進行處治,先清除上面層、中面層瀝青混合料,清理完成后灑布黏層瀝青,然后鋪設瀝青混合料面層,鋪設厚度為10 cm。
道路養(yǎng)護部門應加強與交通管理部門交流溝通,聯(lián)合制定交通管控方案,該次養(yǎng)護施工需臨時封閉道路長度約為3 km。
該項目養(yǎng)護采取分段試鋪方式進行施工,實際施工前在道路邊緣部位設置交通管制標志,禁止車輛通行;夜間作業(yè)時,必須按規(guī)定設置反光及警示裝置。同時,施工區(qū)域沿線應安排專人負責指揮交通,每間隔200 m安排一人,嚴禁外來車輛進入施工區(qū)域。
利用灑水車對養(yǎng)護路段實施全面清洗,徹底清除道路表面泥土、油污等,并采用大型掃地機清除表面雜質(zhì)。
道路沖洗前,應對電力井、雨水井、路沿石等設施實施防護,確保泥水順利流入路側(cè)綠化帶內(nèi),從而實現(xiàn)對水體的循環(huán)利用;沖洗完畢,待表面干燥且溫度超過10 ℃后,開始實施后續(xù)施工。
滲固液灑布應采用專用智能灑布車噴灑,正式灑布前應先實施試噴,并根據(jù)試噴效果合理調(diào)節(jié)灑布量;灑布時,灑布車應沿路面標線勻速緩慢行駛,并一次性灑布成型;氣溫較高時,混合料破乳速率較快,時間較短,因此必須準確確定最佳灑布量,確保達到最佳養(yǎng)護效果[9]。
(1)滲固劑灑布0.5 h 后,觀察瀝青混合料顏色變化,當變黑時開始鋪設微表處;微表處施工采用M120 型專用攤鋪機,結(jié)合路面實際情況,科學調(diào)節(jié)攤鋪箱寬度,確保實現(xiàn)路面全覆蓋。
(2)將改性瀝青、集料、水、水泥等材料裝入攤鋪機料箱,嚴格按照設計規(guī)定的技術(shù)參數(shù)科學設置攤鋪槽厚度及拱度,并外翻后澆板,調(diào)節(jié)攤鋪厚度為10 mm,使攤鋪箱與路面緊密貼合。
(3)在路面養(yǎng)護起點位置啟動攤鋪機,保持1.3 km/h速度勻速運行,實施一次性全幅攤鋪;攤鋪過程中安排專人對攤鋪槽兩端實施收邊處理;攤鋪完成后,提升攤鋪槽,對后澆板實施清理[10]。
磨耗層施工完成后,應實施交通管制,禁止一切車輛通行,待混合料內(nèi)部水分完全散失,且強度滿足要求后方可允許車輛通行;該項目試驗段施工選擇在溫度為20~22 ℃的晴朗天氣條件下進行,磨耗層攤鋪完成后,養(yǎng)護2 h 左右便可通車,使車輛反復碾壓磨耗層,以有效提升密實度。
該項目試驗段滲固磨耗層施工完成后,通車30 d 內(nèi)穩(wěn)定性較差,在其表面產(chǎn)生粗集料飛散狀況,且部分區(qū)域瀝青膜破裂;通車60 d 后,磨耗層達到穩(wěn)定狀態(tài),對該狀態(tài)下路面使用性能實施檢測。
在試驗段隨機選擇5 個檢測點,各點距離為50 cm,監(jiān)測液面由100 mL 降低至500 mL 的時長,具體結(jié)果為所有檢測點滲水系數(shù)平均值為8 mL/min,標準差為1.54 mL/min,符合規(guī)范中小于10 mL/min 的規(guī)定。這充分表明試驗段滲固磨耗層抗?jié)B性能顯著,能有效降低水損破壞。
在試驗段隨機選擇6 個檢測點,各點距離為5 m,利用擺式摩擦檢測儀實施檢測,各點摩擦系數(shù)為59.3、54.7、51.2、58.9,55.2,60.5。各點摩擦系數(shù)均超過規(guī)范中大于45 的規(guī)定,證明滲固磨耗層抗滑性能顯著。
在試驗段隨機選擇車道均布設50 個檢測點,利用激光構(gòu)造深度檢測儀實施檢測,具體結(jié)果如下:平均構(gòu)造深度依次為0.80 mm、0.81 mm、0.79 mm;共計檢測50個測點,其中滿足規(guī)范要求測點數(shù)量為49 個,合格率為98%。這充分表明試驗段滲固磨耗層質(zhì)量狀況較好。
綜上所述,公路工程運營過程中實施預防性養(yǎng)護,能有效提升道路路用性能,延長使用壽命。實際養(yǎng)護施工時,應對路面質(zhì)量狀況實施全面調(diào)查,并根據(jù)調(diào)查結(jié)果制定針對性養(yǎng)護方案,從而有效提升養(yǎng)護效果。該文結(jié)合公路實際情況,提出了滲固磨耗層養(yǎng)護方案,通過具體試驗確定了最佳礦料級配等級與拌和時間,并從路面調(diào)查、病害預處理、交通管控、路面清理、滲固劑噴灑、微表處攤鋪、磨耗層養(yǎng)護等方面總結(jié)了滲固磨耗層施工要點。通過系統(tǒng)性調(diào)研與評估檢測,包括PCI、平整度、密水性能、摩擦系數(shù)等指標的分析與研究,得到以下結(jié)論:
(1)從預防養(yǎng)護效果達標指數(shù)角度考慮,項目均未超過其各自的使用壽命,路用性能良好,建議后期宜持續(xù)觀測,以研判其實際使用壽命。
(2)從經(jīng)濟效益評估角度出發(fā),預防性養(yǎng)護項目的經(jīng)濟性要優(yōu)于常規(guī)大中修養(yǎng)護項目。
(3)項目路用效果指標還未衰減至實施前,無法得知其實際使用壽命,因此無法進行完整的路用效果評價,后續(xù)宜定期回訪進行路用性能檢測。
(4)通過平整度指標,說明技術(shù)具有良好的平整度修復能力,且耐久性較好,平整度指數(shù)大大好于項目實施前的指標。
(5)滲水性能檢測結(jié)果顯示技術(shù)優(yōu)異的密水性能,密水性能出色。
(6)通過擺式摩擦檢測儀實驗,表明了技術(shù)的抗滑性能均表現(xiàn)較好,檢測結(jié)果也均在規(guī)范要求的范圍內(nèi),說明了技術(shù)優(yōu)異的抗滑性能。
綜上所述,充分證明滲固磨耗層能有效提升路面抗水損能力、抗滑能力及抗車轍能力,具有良好的應用效果,值得積極推廣應用。