肖德理

（中虔建設集團有限公司,江西 贛州 341000）

0 引言

路面下方地質構造或工程結構穩(wěn)定性不足，在基礎施工缺陷、環(huán)境溫度、地質變化、地下水位變化、超負荷交通軸載或者地下管線應力應變的作用下，形成基層結構失穩(wěn)移位，逐漸發(fā)展至路面表層結構開裂，工程上稱為反射開裂，其裂隙即為反射裂隙。路面反射裂隙如果得不到及時修補，會進一步擴大和加劇路面損壞，對道路使用壽命和行車安全造成影響。因此防范路面反射裂隙，對已經發(fā)生反射裂隙的路面進行定期養(yǎng)護維修，對控制反射裂隙的形成和發(fā)展至關重要。

灌縫處理+防裂貼+新罩面是常見的一種路面反射裂隙養(yǎng)護處理方法，但其中的防裂貼方法存在黏貼結合力和持力不足的問題，處治后不久就可能發(fā)生脫貼、撕裂或再度破碎等病害；灌縫和罩面處理方法如果致裂源治理不足，不久還會發(fā)生結構性反射開裂；對開裂路面進行結構翻新鋪筑，難免出現(xiàn)措施超度，經濟性不足，較大工程量和工期對繁忙的公路交通需求構成不利影響。針對這些問題，案例公路在面對路面反射開裂治理中，采取特配澆注式瀝青復合料技術，保持了灌縫處理的簡易和快捷，也無須防裂貼和新罩面的加大投入，是路面反射裂隙養(yǎng)護治理的一種有意義的技術嘗試。這里結合工程應用，梳理介紹相關技術內容，希望對同類工程應用提供技術參考。

1 工程概況

某公路全長117.5 km，雙向四車道，半剛性基層瀝青路面。建成通車后經過一段時間的運營，由于重載車輛多和交通量大，導致路面多處發(fā)生嚴重的反射開裂病害。為恢復路面質量，需要對反射開裂較嚴重的相關區(qū)段進行養(yǎng)護維修。初期部分區(qū)段曾采用灌縫加防裂貼治理技術，但總體效果不佳，部分防裂貼也因黏結效果不佳而脫落，治理后部分裂隙仍繼續(xù)發(fā)展。為了徹底解決反射裂隙治理問題，技術部門在試驗基礎上，提出并實施了特配澆注式復合料治理技術，較好解決了路面反射裂隙快速養(yǎng)護治理問題。

2 澆注式瀝青復合料設計

2.1 原材料

（1）瀝青。為了提升膠漿性能，采用超高黏改性瀝青，其主要技術指標見表1[1]。

表1 超高黏改性瀝青的主要技術指標

（2）集料。粗細集料選用地產輝綠巖，主要指標見表2～3。

表2 粗集料主要技術指標

續(xù)表3 細集料主要技術指標

指標項單位規(guī)范標準 試驗結果 試驗方法表觀相對密度—≥2.52.93T0316棱角性%≥3037T0344堅固性%≥1216T0340針片狀%≤1511T0312

表3 細集料主要技術指標

（3）填料。選用地產石灰?guī)r礦粉，主要指標見表4。

表4 石灰?guī)r礦粉主要技術指標

2.2 澆注式瀝青復合料配合比設計

（1）礦粉分配比例設計。集料通過量（pi）與粒度（di）之間的關系應該符合下述關系式。

式中，D——礦質復合料的最大粒徑；n——試驗指數(shù)。研究表明，n通常在0.3～0.7 區(qū)間是礦質復合料的合理范圍。當n=0.45 時，復合料的密度最大。級配范圍相關粒度通過率計算結果見表5。

表5 級配范圍相關粒度通過率

研究顯示，超過4.75 mm 粒度的粗集料對構成穩(wěn)定骨架較為重要，而細集料對構成穩(wěn)定骨架貢獻并不大，還易干影響骨架的穩(wěn)定性。為防止主骨架穩(wěn)定性受細集料的不利影響，可采取間斷級配方式。因此該設計采取4.75～9.5 mm 和9.5～13.2 mm 兩個粗集料粒度區(qū)間來開展骨架結構設計。計算結果顯示，礦粉填充比例9.8%，其他集料比例90.2%。按照不同粒度占比分配礦粉含量，折算結果表明，上述兩個區(qū)間的粗集料粒度的比例為62.7 ∶37.3[2]。

（2）復合料配合比設計：①粗集料比例，（4.75～9.5 mm）：（9.5～13.2 mm）=62.7 ∶37.3，構成復合料骨架結構。②瀝青密度ρa；粗集料毛體積密度ρb，壓實條件下堆密度ρsc，壓實空隙VCADRC；填料密度ρp；間隙率為Vv，粉膠比r即填充料與瀝青料的質量比。根據(jù)密度測試，級配碎石條件的毛體積密度為2.91 g/cm3，壓實下堆積密度為1.86 g/cm3；石灰?guī)r礦粉填充料密度為2.73 g/cm3；通常最優(yōu)粉膠比在0.8～1.2 之間。

（3）壓實粗集料空隙率為：

式中，ρb——碎石毛體積密度（g/cm3）；ρsc——粗集料的堆積密度（g/cm3）。

（4）記qp、qa、qs，分別為復合料中填料、瀝青和集料的用量百分比，它們滿足下述關系式：

（5）粗集料空隙的體積與膠漿體積相當，它們滿足下述關系式：

式中，F(xiàn)d——填充度（%）；Vv——復合料空隙率（%）；pb、pa——碎石毛體積密度和瀝青密度（g/cm3）。

（6）假設瀝青膠漿對粗集料空隙可以達到100%的填充度，則瀝青用量為：

根據(jù)上述步驟，可以計算出理想狀態(tài)下，即瀝青膠漿對粗集料空隙可以達到100%的填充度的瀝青和填料用量。如果需要表面結構處理，則需要在此基礎上適當增加瀝青和填料用量。

3 路面反射裂隙養(yǎng)護處治方案

主要兩種處治方案，即T 形開槽和矩形開槽方案，具體見表6。

表6 路面反射裂隙病害養(yǎng)護處治方案

4 澆注式瀝青復合料施工工藝要點

4.1 施工設備

（1）Cooker 運料車。復合料運輸途中需要持續(xù)攪拌還需要采取保溫措施，以防止熱量流失。Cooker 運料車是集運輸、保溫和在途調拌于一體的專業(yè)工程裝備，在充分保溫的同時，能夠以同軸旋轉葉片向材料施加剪切力，以避免復合料運輸途中發(fā)生離析。Cooker 運料車總體包括三個部分：料倉系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)和復合料調拌系統(tǒng)。為了保證施工的順利進行，在施工作業(yè)前，需要對攪拌系統(tǒng)和加熱系統(tǒng)進行全面的清洗和檢查，以免在運料過程中臨時出現(xiàn)問題，影響運料質量和工程進度。

（2）銑刨機。對存在反射裂隙的路面用路面銑刨機進行開槽處理。案例工程使用的是國內某筑路機械有限公司生產的一款小型路面銑刨機，其最大銑刨深度可達到18 cm，銑刨寬度則達到50 cm。該設備具有體積小、方便操作和銑刨效率高等優(yōu)點，非常適合用于路面小型反射裂隙的開槽操作。

（3）輔助振動器。處理反射裂隙需要有振動裝備輔助施工，開槽澆注的作業(yè)面不大，所以應配備一套能夠根據(jù)需要配置振動頻率和方便人工控制操作的小型振動裝備，以便開槽澆注以及邊角壓實處理應用。

4.2 工前準備

（1）提前準備拌和場地和用于調制澆注式瀝青復合料的瀝青、礦粉和集料。選擇拌和場地要參考運料車在途時間。為方便拌和過程中的上料操作，材料存放位置要盡可能靠近拌和樓，并且堆放要做好墊底和覆蓋處理，防止雨淋、水淹、受潮或陽光曝曬。

（2）與有關方面協(xié)調，采取封閉交通措施。強化現(xiàn)場交通管理，在入口和重要節(jié)點區(qū)域設置警示標志，實施交通監(jiān)管，引導車流，保證現(xiàn)場作業(yè)安全。

（3）清理路表。清理反射裂縫及周圍的泥土、碎屑和浮塵，避免作業(yè)時混入、污染復合料，影響新路面施工質量。

（4）布設現(xiàn)場控制線。根據(jù)需要處理的反射裂隙的長度，在其兩側25 cm 范圍配置控制線，以利于刨銑機對反射裂隙精準開槽[3]。

4.3 工藝要點

（1）反射裂隙區(qū)域開槽。以銑刨機開槽。在裂隙治理控制線范圍內，以反射裂隙及影響位置為中線，沿裂縫左右兩端按照規(guī)定標準進行開槽操作。根據(jù)交通量、裂隙寬度、環(huán)境條件以及充填材料性能等因素，可以適當調整開槽填充的寬度和深度。完成開槽操作后，槽縫及現(xiàn)場附近要進行清理?？上扔脪呗窓C或鏟子處理碎石，再用風機、吸塵器等清理槽縫，確保槽縫及周圍無碎石、泥土和塵土，確保槽縫及周邊清潔。然后可進入噴播乳化瀝青操作。

（2）澆注式瀝青復合料的配制與運輸。按照前文介紹的材料配合比進行材料配制。首先將混合溫度設定為220 ℃，攪拌時間設為90 s，將原料加熱后在拌和樓進行充分混合。復合料混合配置完成后，裝車運輸，以確保復合料具有良好的流動性。為確保復合料到達施工現(xiàn)場時仍保持在規(guī)定溫度范圍內，運輸過程中運料車應開啟加熱功能，適時控制料倉溫度，以確保復合料達到施工要求的溫度。復合料到達施工現(xiàn)場后，溫度應保持在220 ℃以上，以確保其質量符合工藝要求。

（3）復合料澆注。在進行復合料澆注時，需要將Cooker 車停放在開槽位置的中間。因為該澆注式瀝青復合料的流動性較好，只需將出料口對準槽縫，經人工簡單輔助，便可填滿槽縫。填滿后馬上停止出料，料車駛離，為后續(xù)操作提供空間。對于需要具有較高抗車轍性能的路段，如果需要進行較厚的澆注，可以采用分層澆注工藝，以保證復合料的骨架結構緊密。

（4）整平處理。在復合料完成澆注后，澆注面需要進行整平處理。

（5）振動壓實。為了增強復合料的骨架結構，提高整體強度，需要進行振動壓實。為了使處治后的材料更緊密，需要采用專門設備進行輔助振動。振動壓實從縫槽一側開始，單次壓實不要停頓，勻速向另一側推進。

（6）冷卻后交通開放。按照瀝青路面施工規(guī)范要求，熱拌瀝青復合料路面需要等待鋪攤層完全自然冷卻，待復合料表面溫度降至低于50 ℃以后，才可以交通開放。試驗顯示，該澆注式瀝青復合料的降溫趨勢如圖8 所示。溫度從220 ℃降至180 ℃需200 min，溫度從220 ℃降至50 ℃需7.5 h?？梢姡瓿蓾沧⑹┕ず?，至少需要經過7.5 h 的交通封閉后才可以開放交通。

（7）進行質量跟蹤觀測。對已完成裂縫處理的區(qū)域定期進行質量跟蹤觀測，以檢查是否出現(xiàn)車轍，并觀察修復界面的防水性能是否良好，發(fā)現(xiàn)新問題時技術跟進處治解決。

5 結語

基于工程應用案例，探討介紹了公路瀝青路面反射裂隙的養(yǎng)護治理技術。從主要材料組分的指標狀態(tài)、瀝青復合料配合比設計兩個方面，介紹了澆注式瀝青復合料設計狀態(tài)；介紹了路面反射裂隙養(yǎng)護處治方案，案例主要采取了兩種處治方案，即需要T 形開槽和矩形開槽方案；從施工設備、工前準備、工藝流程、工藝要點四個方面，分析了澆注式瀝青復合料施工工藝要點。該治理技術可以按普通復合料的生產工藝進行復合料配置生產，技術簡易。采用機械化操作，施工效率高。特配澆注式瀝青復合料技術，保持了灌縫處理的簡易和快捷，也無需防裂貼和新罩面的加大投入，可以大大增加反射裂隙的穿透層厚度，極大延緩發(fā)生治理后再反射開裂問題，施工工期短，降低養(yǎng)護工程對公路營運的影響，具有良好的路面養(yǎng)護工程應用效率和經濟社會效益，是路面反射裂隙養(yǎng)護治理的一種有意義的技術嘗試。