高速公路路面沥青同步碎石封层养护施工技术研究.pdf

268从2023年9 月工程技术与应用江西建材高速公路路面沥青同步碎石封层养护施工技术研究肖一文，陶宁燕，卢洁保利长大工程有限公司，广东广州510000摘要：文中对高速公路路面沥青同步碎石封层养护施工技术进行了研究，通过做好路面病害处理、路面清理等工作，选择橡胶沥青与玄武岩碎石作为原材料，在路面上喷洒沥青的同时撒布碎石，完成高速公路路面养护施工。结果表明，施工完成后，当路面行车速度为1 2 0 km/h时，沥青同步碎石封层结构的脱石率为9.2 5%，施工养护质量良好。关键词：高速公路路面；沥青同步碎石封层施工；路面养护施工；施工技术中图分类号：U416.01文献标识码：A文章编号：1 0 0 6-2 8 90（2 0 2 3）0 9-0 2 6 8-0 3Study on the Maintenance and Construction Technology of AsphaltSynchronous Gravel Sealing Layer on Highway PavementXiao Yiwen,Tao Ningyan,Lu JiePoly Growing Up Engineering Co.Ltd.,Guangzhou,Guangdong 510000Abstract:The traditional highway pavement maintenance technology is rarely constructed into the wear layer,resulting in the whole highwaypavement maintenance effect can not be guaranteed.In order to solve the above problems,this paper puts forward the highway pavementasphalt synchronous gravel sealing layer maintenance construction technology research.First of all,do a good job of pavement diseasetreatment,pavement cleaning and other preparations,choose rubber asphalt and basalt gravel as raw materials for construction,sprayingasphalt on the road surface at the same time sprinkle cloth gravel,to complete the highway pavement maintenance construction.The resultsshow that after the construction,the expressway pavement speed is 120 km/h,the delipper rate of asphalt synchronous gravel sealing structureis 9.25%,and the maintenance and construction quality is good.Key words:Highway pavement;Construction of asphalt synchronous gravel sealing layer;Pavement maintenance construction;Constructiontechnology0引言公路作为重要的基础设施，对衡量国家社会经济的发展程度具有重要作用。根据我国社会发展对高速公路交通建设的要求，为缓解交通运输的紧张局面，必须加快高等级公路的建设，同时，加强已建成高速公路的养护管理，以确保整个路网结构畅通。沥青路面因行车舒适、维护方便等优势，被广泛应用于高等级公路项目中，然而，沥青路面在长期的交通荷载和气候环境等外界因素的影响下，其使用性能会逐渐恶化。本文研究所提出的高速公路路面沥青同步碎石封层养护施工技术，对整个公路系统的安全运行具有积极作用。1足路面沥青同步碎石封层养护施工技术介绍1.1施工准备工作一般来说，只有出现病害的公路路面才需要进行养护施工。在进行沥青同步碎石封层施工之前，为确保路面平整，加强封层养护效果，需做好路面病害处理和路面清理等施工准备工作。如果路面存在裂缝、坑槽等病害，可能会造成洒布沥青和水进入路面基层，需采用与原路面基层相同的施工材料，对裂缝与坑槽进行修补、填充；如果路面存在拥包、波浪等病害，一旦这类病害的高程差大于5 cm，就会影响沥青同步第一作者：肖一文（1 98 6-），男，湖南衡阳人，本科，工程师，主要研究方向为高速公路养护维修。碎石封层结构的稳定性，需对这类病害做补平处理；如果路面存在车辙等病害，需将车辙周边异物清理干净，并将面层铣刨后，再用新材料重新铺筑。在高速公路路面病害处治完成后，即可进行路面清理工作 2】，简单来说就是先将路面上的泥土、碎石等异物清理干净，避免这些异物和后续喷洒的沥青发生黏结，影响封层施工质量。在清理路面异物过程中，会产生大量灰尘，可通过洒水方式，降低灰尘危害。利用吹风机将路面水迹清理干净，使其保持干燥、清洁，即可进行沥青同步碎石封层养护施工。1.2材料的选择在高速公路路面沥青同步碎石封层养护施工中，原材料的选择对养护质量具有较大影响 3。在选择施工材料时，需先确定沥青同步碎石封层的结构，见图1。石料沥青原路面图1沥青同步碎石封层结构示意图（图1 所示的沥青同步碎石封层结构中可以看出，路面养269工程技术与应用2023年9 月江西建材护施工采用的主要原材料是沥青与石料。在选择沥青时，需满足以下要求：沥青应具备较强的黏结性和较高的弹性，从而确保封层的黏结强度和集料在沥青中的嵌人深度，避免集料出现脱落现象；沥青应具有足够的爬升高度，确保沥青可以充足裹覆高速公路路面。常规的基质沥青由沥青质、胶质、芳香芬等分子构成，虽然具有一定的黏结性与弹性，但其物理性能仍无法满足沥青同步碎石封层养护施工的要求，本文确定采用橡胶沥青作为施工材料。橡胶沥青是在基质沥青中加人一定量的橡胶成分，使基质沥青形成一种聚合物改性沥青，提升沥青的物理与化学性能，具体技术指标见表1。表1橡胶沥青技术指标指标参数软化点/58延度（5）/cm12弹性恢复1%65180旋转黏度/（Pas）3.6针人度/mm31如表1 所示，橡胶粉的添加，可显著提升基质沥青的黏结度，改善沥青和易性，满足路面沥青同步碎石封层结构稳定性与耐久性的需求。石料作为沥青同步碎石封层结构中主要承重部分，不仅和沥青相接触，还直接承受了行车荷载，沥青同步碎石封层养护施工对石料的耐磨性与强度要求严格。我国幅员辽阔，全国各地生产的石料不尽相同，石料性能存在明显差异。在选择沥青同步碎石封层石料时，需要遵循以下原则：石料具有较强的硬度，以抵抗行车荷载作用；形状规整，且级配良好，避免发生脱石现象；尽量不采用酸性材料，选择碱性石料。基于上述原则，本文选择玄武岩碎石作为原材料，其属弱碱性石料，结构密实且力学性能良好。玄武岩碎石的质量技术要求见表2。表2玄武岩碎石技术指标指标参数表观相对密度/（gcm3）2.5吸水率/%1.3坚固性/%12.8含泥量/%3.6亚甲蓝值/(gkg)21如表2 所示，玄武岩碎石无论是表观还是力学性能，都可以满足高速公路路面沥青同步碎石封层养护施工要求。1.3沥青同步碎石封层施工准备工作完成后，即可进行路面的沥青同步碎石封层养护施工 4。施工设备选择赛格玛公司生产的Chipsealer系列41 型号的同步碎石封层车，该设备主要由沥青喷洒系统与碎石撒布系统构成，可实现沥青喷洒与碎石撒布的同步作业5 1。在高速公路路面上进行橡胶沥青的喷洒作业，喷洒量计算如下：103(1)VW式中，Q1为高速公路路面沥青同步碎石封层养护施工中沥青喷洒量（kg/m），Vi 为沥青喷洒系统中沥青泵的转速（r/min），q为沥青泵的排量（L/r），为沥青泵的容积效率，V2为沥青同步碎石封层车的行驶速度（km/h），w 为沥青洒布宽度（m）。按照式（1）所求喷洒量，控制沥青喷洒系统工作，在高速公路路面上喷洒橡胶沥青。采用双排喷嘴喷洒沥青，见图2。-喷酒范围喷嘴图2双排喷嘴下沥青喷洒效果示意图如图2 所示，双排喷嘴可实现橡胶沥青的三重叠喷洒，从而提升沥青喷洒质量。在沥青喷洒的同时，碎石撒布系统同步进行碎石撒布作业。撒布碎石前，需对碎石进行全面检查，在确保其粒径、性能指标满足施工要求后，采用与橡胶沥青喷洒量一致的数据作为玄武岩碎石撒布量，控制同步碎石封层车的碎石撒布系统，进行同步碎石撒布。撒布过程中，施工人员需跟随同步碎石封层车，及时清理洒落的石块。在沥青喷洒与碎石撒布作业完成后，通过胶轮压路机对路面进行碾压处理 6 ，即形成完整的沥青同步碎石封层养护结构。2实例分析2.1工程概况某高速公路设计为双向四车道，全线长度约2 1 km，路面宽度为2 8 m，为沥青混凝土路面。该高速公路于2 0 1 8 年建成，由于路段为交通主干道，日常交通量较大，在长期行车荷载与外界环境等因素的影响下，路面出现不同程度的裂缝、车辙、拥包等病害。根据施工要求，选择其中30 0 m作为试验路段，通过本文设计的沥青同步碎石封层施工技术，对路面进行养护施工。2.2结果分析在高速公路日常运行中，雨天路面不仅会受到雨水的浸泡，而且在行车荷载的作用下，会产生巨大的动水压力，高速公路路面沥青同步碎石封层是一种特殊的结构，路面的动水压力会对沥青同步碎石封层结构产生直接的破坏，见图3。动水压力动水压力（图3沥青同步碎石封层结构受到动水压力的作用如图3所示，高速公路路面沥青同步碎石封层结构中单颗石料受到动水压力时，一旦超过石料和沥青之间的黏结力，就会造成石料脱落，所以，高速公路路面沥青同步碎石封层养护施工中存在的主要问题就是脱石现象严重。本文在试验段路面养护施工结束后，以动水压力为指标，对路面养护质量进行检验。目前，我国现行公路技术规范、检测规范等均没有动水压力的检测规定。同济大学孙立军等 7 经过大量试验研究发现，高速公路路面的动水压力和行车速度之间存在以下关系。270：工程技术与应用2023年9 月江西建材6实测数据5拟合曲线4/32020406080100120140行车速度/（kmh-1)图4行车速度与动水压力之间的关系如图4所示，高速公路路面的行车速度和动水压力之间存在线性关系，即路面所受动水压力随行车速度的增大而增大。本文实例中，通过测定行车速度对脱石率的影响，分析高速公路路面动水压力下沥青同步碎石封层结构的稳定性，其中，脱石率的计算公式如下：N7=100%N(2)式中，n为高速公路路面沥青同步碎石封层结构的脱石率（%），N。为动水压力下沥青同步碎石封层结构石料脱落的数量（k g），N，为原始沥青同步碎石封层结构中石料的总数量（kg）。根据JTJ03294公路沥青路面施工技术规范，高速公路路面沥青同步碎石封层结构的脱石率极限值n为1 0%，为判断本次沥青同步碎石封层施工质量，可将路面养护效果划分为三个等级，如表3所示。表3高速公路路面沥青同步碎石封层质量等级等级脱石率/%描述120路面封层不合格，需要重新施工根据我国高速公路实际行车情况，行车速度由1 0 km/h提升至1 2 0 km/h，分别测定不同行车速度下沥青同步碎石封层结构的脱石率，具体试验结果如图5 所示。从图5 可以看出，随着行车速度的不断增加，路面沥青同步碎石封层结构的脱石率不断提升，且增长幅度越来越大，可见行车速度产生的动水压力对高速公路路面沥青同步碎石封层质量影响较大，当路面行车速度达到最大值1 2 0 km/h时，对应的沥青同步碎石封层结构脱石率仅为9.2 5%。结合表2 数据可知，本次沥青同步碎石封层养护施工质量良好，表明本文设计的高速公路路面沥青同步碎石封层养护施工技术有效且合理。1079876%/率立明543210102030405060708090100110120行车速度/（kmh-1）图5不同行车速度下沥青同步碎石封层结构脱石率3结语针对高速公路路面常见病害，本文以沥青和石料为主要原材料，研究一种沥青同步碎石封层养护施工技术，通过探讨沥青同步碎石封层养护施工技术的主要流程，并结合实例分析，对设计养护施工技术的可行性与可靠性进行了验证，为类似工程提供了有效参考。沥青同步碎石封层养护施工技术不仅与施工工艺有直接关系，而且受施工装备的影响。针对沥青同步碎石封层施工装备的深化研究，将有助于推动高速公路路面养护施工技术朝着智能化、自动化方向发展。参考文献1何宏智，孟会林，刘一鸣，等。沥青路面增强型基面层层间黏结强度特性分析J】.长安大学学报（自然科学版）,2 0 2 2,42（2）：22-31.2韩博，迟凤霞，王洋洋，等.浙江省普通干线公路预防性养护技术应用效果分析与技术比选【J.公路，2 0 2 1，6 6（4）：32 7-333.3李松斌，徐科，温俊涛，等.高温多雨区排水沥青路面设计及施工关键技术研究J】.公路，2 0 2 1，6 6（7）：8 8-94.4陈谦，王朝辉，傅豪，等，基于性能演变的水性环氧沥青开普封层施工方法优化J】.中国公路学报，2 0 2 1，34（7）：2 36-2 45.5金世伟.双层摊铺施工技术在公路沥青路面改造中的实践【J】.工程抗震与加固改造，2 0 2 1，43（2）：1 6 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