超薄磨耗层技术在沥青路面病害处治中的应用.pdf

江西建材工程技术与应用3292023年6 月超薄磨耗层技术在沥青路面病害处治中的应用王 鹏河南中原公路勘察设计有限公司，河南 濮阳 457000摘 要：文中以某高速公路为例，通过了解该项目病害状况，分析路面破损的主要病害及成因，并对超薄磨耗层技术在沥青路面病害中的应用进行分析。实践证明，超薄磨耗层技术能有效减缓路面病害的发展，改善路面使用性能，取得较好的效果。关键词：高速公路；沥青路面；超薄磨耗层；预防性养护技术中图分类号：U418 文献标识码：B 文章编号：1006-2890（2023）06-0329-03Application of Ultra-thin Wear Layer Technology in the Treatment of Asphalt Pavement DiseaseWang PengHenan Zhongyuan Highway Survey and Design Co.Ltd.,Puyang，Henan 457000Abstract:This paper takes a highway as an example,through understanding the disease condition of the project,analyzes the main diseases and causes of pavement damage,and analyzes the application of ultra-thin wear layer technology in asphalt pavement disease.Practice has proved that ultra-thin wear layer technology can effectively slow down the development of pavement disease,improve pavement performance,and achieve good results.Key words:Expressway;Asphalt pavement;Ultra-thin wear layer;Preventive maintenance technique0 引言超薄磨耗层养护技术是公路养护工程中的重要技术，该技术以乳化沥青为材料进行施工，保证建设成型的超薄磨耗层兼具封水性、黏结性等特点，提高路面结构性能1-2。为妥善应用超薄磨耗层施工技术，需对其进行深入研究，掌握应用流程与要点。1 工程概况某高速公路工程全长21.47 km，其中16.74 km为沥青路面，剩余部分采用水泥砼路面，例如，收费站广场、全线隧道为水泥砼路面。公路双向四车道，路基宽度为12.75 m（分离式路基）、24.5 m（整体式路基），设计车辆荷载为汽车-超20 级，挂车-120，设计速度100 km/h。高速公路经多年使用后，出现裂缝、轻微车辙等病害，路面的平整性、抗滑性等性能指标随着使用时间的增加而降低，针对路面现状病害采取处治措施势在必行。2 路面病害调查2.1 路面破损状况沿线沥青路面的病害以裂缝为主，采用封缝胶处理后，效果较好。但从2022 年1 月和6 月的路面检查结果来看，路面状况在短时间内快速衰退，需要针对既有路面病害采取预防性养护措施，尽可能抑制病害的发展，改善道路通行条件，减少病害处治的投入成本。2.2 主要病害裂缝是本高速公路沥青路面的主要病害，以横向裂缝居多，局部存在纵向裂缝，多数集中分布在填方段或挖方段路面，可见此范围内裂缝的出现与路基沉陷无过多关联，但桥涵构造物搭板边缘部位有73条横向裂缝，约占横向裂缝总量的6%，此类裂缝与路基和构造物的差异沉降有关。2.3 病害成因从路面裂缝部位钻芯取样，根据芯样检验结果分析路面裂缝的成因。（1）横向裂缝的成因3：温度骤降，基层材料收缩开裂，或材料失水收缩，引起裂缝；地基或路基与构造物存在差异沉降，产生横向裂缝。（2）纵向裂缝的成因4：路面施工材料所受的车辆荷载超出自身抗剪强度，由于荷载作用过强而产生纵向裂缝，初期可见上部有纵向裂缝，后续逐步向下延伸；路基局部不均匀沉降，基层受此影响而纵向开裂，随开裂范围的持续扩大，逐步影响到面层，可见面层有不同程度的裂缝。3 超薄磨耗层技术在沥青路面病害处治中的应用3.1 裂缝处治以裂缝宽度为准，采取合适的处治措施。（1）缝宽2 mm：用压缝带封闭裂缝。（2）缝宽为25 mm：首先，清理裂缝中的粉尘以及各类杂物，使裂缝内部保持干净、干燥；随后，向缝内灌注改性乳化沥青，填充粗砂并捣固，将裂缝填充至密实状态；最后，用压缝带封闭。（3）缝宽5 mm：以注水泥浆的方法处治此类裂缝。3.2 超薄磨耗层施工技术应用要点3.2.1 施工要求按如下基本要求进行超薄磨耗层施工，可保证施工质量。作者简介：王鹏（1987-），男，河南安阳人，本科，高级工程师，主要研究方向为公路桥梁设计。江西建材工程技术与应用3302023年6 月（1）摊铺遵循一次到位的原则，非必要不中断。（2）材料选用具有高弹、高黏特性的改性沥青，考虑到材料对温度较为敏感，在施工期间必须加强对温度的检测与控制，并注重施工工序的协调，缩短不必要的间歇时间，避免沥青混合料温度异常下降。（3）超薄磨耗层施工前，妥善处治原沥青路面的裂缝，为后续施工打好基础。裂缝病害处治结束后，按1.2 kg/m2的材料用量要求向旧路面铺设改性乳化沥青，再铺设2 cm厚的热拌沥青混合料，对摊铺至旧路面的材料做碾压处理。（4）摊铺按照由内向外的顺序进行，注重摊铺的全面性，完成全宽度罩面。（5）在不影响施工质量的前提下加快施工速度，要求摊铺、碾压需在乳化沥青破乳前期完成，以保证层间黏结的稳定性。（6）新铺沥青混合料与旧路面接头属薄弱部位，施工应按照顺接长度不少于2 m的要求做顺接处理。3.2.2 材料选用（1）沥青：专用改性沥青和改性乳化沥青 NovaBond。（2）粗集料：根据坚韧、粗糙、有棱角的基本要求进行选材，采用三级以上石料轧制而成的碎石。（3）细集料：带有棱角的机制砂。（4）矿粉：石灰岩或其他碱性石料磨细的矿粉。3.2.3 沥青混合料拌和拌和前，准备足量满足质量要求的原材料，按照规格的不同分类存放，采取防护措施，以免遭雨淋、被污染。全面检验拌和各设备的运行状态，安排计量校对、测温，保证拌和设备稳定运行、精度高。拌和全流程中严格控制温度，例如，改性沥青、集料的加热温度分别为165175、190210，混合料出厂温度170185 。由于工程施工要求而暂时存储沥青混合料时，存储温度尽可能与出料温度一致，可适度降低但降幅不超过10 。拌和时用筛网控制材料规格，保证材料组成的合理性。掺料后，做45 s的拌和，使各类原材料均匀混合。拌和后，及时检查沥青混合料是否存在花白料、离析等问题，禁止任何存在缺陷的混合料被用于超薄磨耗层施工。3.2.4 运输运输车辆按照每台摊铺机最少4 辆的数量关系进行配置，确保拌和出厂的沥青混合料能够及时运输至现场进行摊铺。运输车辆车厢的杂物需清理干净，均匀涂刷隔离剂，避免沥青混合料黏附在车厢上。司机驾驶运输车，沿着规划的运输路线将沥青混合料快速运送到场，车辆平稳行驶，禁止急刹车、急转弯。沥青混合料运送到场后，检测温度，若无误则在指定摊铺点位卸料。对于残留在运输车辆尤其是车厢处的沥青混合料，要及时清理干净，以防固结5。3.2.5 摊铺及碾压摊铺前，铣刨原沥青路面的裂缝以及其他非结构性病害，清理铣刨产生的杂物，使施工现场保持干净。提前将熨平板预热至100 以上，将熨平板、夯锤等的振动频 率调成一致。熨平板拼接严密，不可产生缝隙，否则粗颗粒卡在缝隙内，在沥青混合料摊铺过程中将产生拖拉痕迹6，影响施工质量。根据超薄磨耗层摊铺要求，提前调节螺旋布料器两端自动料位器，保证各部件的稳定性以及多部件的协同性。摊铺作业需连续、平稳进行，必须严格控制运输车与摊铺机的距离，不可发生碰撞。待刮板热拌料剩余量约为10 cm时，下一辆运输车跟进，及时卸料。摊铺时，若无特殊要求需尽可能减少料斗收斗次数，否则面层易离析。摊铺后进行碾压，考虑到超薄磨耗层较薄的结构特点，宜采用轻型双钢轮压路机静压12遍。禁止压路机在未碾压成型的路段急刹车、调头、长时间停留。对横向接缝做碾压处理时，为保证此薄弱部位的稳定性，需调整为振动碾压方法，要求振动频率、振幅均合适。温度属于超薄磨耗层现场施工时的重点控制指标，分摊铺、初压、终压、开放交通多个方面考虑，施工期间需加强温度检测与控制。各道工序的温度控制要求，如表1 所示。表1 超薄磨耗层施工温度控制要求序号温控指标控制要求/1摊铺温度 1602初压温度 1503终压温度 904开放交通路表温度 503.2.6 养护沥青混合料摊铺、压实结束后，检查压实度、平整度，针对不达标的部位补充压实。在确认沥青混合料施工质量合格后，进入养护环节，养护环节需做好如下几项工作：在现场设置警示牌，由专员在现场管理，禁止不相关人员和车辆进入；根据现场气温和超薄磨耗层的实际状态适时洒水，要求养护全过程中超薄磨耗层均保持湿润；养护时间以7 d为宜，必要时可延长养护时间；经过养护并确认超薄磨耗层施工质量达标后，逐步开放交通。4 超薄磨耗层施工质量检验及效果评价4.1 高温稳定性检验超薄磨耗层的沥青混合料在温度过高时易发生变形，稳定性降低。出于质量考虑，要求超薄磨耗层对高温有良好的适应能力。为评价沥青混合料的高温稳定性，进行马歇尔稳定度和车辙试验稳定度检验，具体信息如表2 所示。表2 高温稳定性检测序号检验项目组 1组 2技术要求 试验方法1马歇尔稳定度（流值为 3 mm）/kN8.028.07 8T07092车辙试验稳定度（60）/（次mm-1）3112 2874-T0719根据表2 可知，在多组沥青混合料试验中，马歇尔稳定度均满足“大于8 kN”的技术要求，同时车辙试验稳定度良好，表明超薄磨耗层具有高温性能，能够在温度较高的环境中保持稳定。4.2 低温抗裂性检验超薄磨耗层施工时，以橡胶沥青作为主要原材料，用于提升结构的低温性能。为准确评价超薄磨耗层的低温抗裂性，进行低温弯曲试验，根据测定的破坏应变数据作出相应评价，具体试验信息如表3 所示。表3 低温性能检测检验项目组 1组 2技术要求 试验方法低温弯曲试验（-10）破坏应变/36783361 2800T0715根据表3 可知，在两组试验中，实际测定的低温弯曲试验破坏应变均满足“大于2 800”的技术要求，且明显超过2 800 （组1、组2分别为3 678、3 361），表明超薄磨耗层的低温性能良好，能够有效避免低温环境中的开裂问题。（下转第333页）江西建材工程技术与应用3332023年6 月量的持续减小而逐步放缓监控量测，最终在初支和围岩彻底稳定时结束监控量测。在动态化的监控量测方案下，注重对监控量测指标在特定时间段内变化规律的分析，若发现某处的变形量快速增加，需频繁进行监控量测。各测点的各项监控量测信息均需记录，用于反映施工状况，并为安全防控提供参考依据。5 监控量测结果分析5.1 地表沉降的分析（1）下行线开挖时，隧道围岩受到扰动，沉降最大部位集中在临近山体、埋深较浅的部位。上行线开挖时，地表因开挖的扰动而产生沉降变形，集中分布在临近山体内侧，但相较于下行线开挖所致的沉降更小。（2）地表沉降主要集中在隧道开挖后的1 个月，此阶段发生的沉降约占总量的80%90%，后续沉降量明显减小，且地表趋于稳定。但需注意，部分断面在隧道开挖约1 个月后仍有明显的沉降。出于安全考虑，需加强对此部位的监测，并根据实际变形状况采取防控措施。5.2 拱顶沉降的分析（1）上部弧形导坑掘进时具有扰动性，拱顶部位受扰较为严重，实测最大下沉量达到-18.6 mm。究其原因，在整个隧道开挖过程中，上导坑属于首个开挖工作面，此部位进行开挖时易产生破坏作用，致使围岩受扰失稳。（2）开挖部位进入中、下台阶时，由于上台阶的支护结构已经发挥作用，可增强围岩的稳定性，减小因开挖而引起的拱顶下沉量。开挖条件得到改善，安全性、稳定性得以提升。（3）不同开挖距离的拱顶下沉量存在差异。开挖断面远离监控量测断面时，沉降量减小，反之增加。合理控制开挖进尺并根据开挖进度适时采取支护措施，可降低隧道开挖产生的不良影响。5.3 周边收敛分析在中台阶开挖时，围岩相对稳定，周边收敛现象不明显；开挖进程推进至下台阶及仰拱时，开挖产生的扰动作用增强，周边收敛量开始大幅增加，此现象的出现主要与下部和底部围岩开挖清理有关，由于此项工程活动的进行，消除对下边墙和两侧拱脚的约束作用，局部结构的稳定性降低，尤其是在涌水浸泡作用下，拱脚围岩应力大量向洞腔释放。根据对周边收敛变化规律的分析，提出如下隧道开挖建议：适度缩小边墙和仰拱的开挖进尺；注重对开挖部位的及时防护，在开挖结束且确认无问题后，即可组织仰拱混凝土浇筑作业，封闭开挖面；立足施工现场水文条件，对涌水采取降排措施，尽可能减弱涌水对隧道施工的不良影响。6 结语综上所述，高速公路隧道开挖的安全隐患多、质量要求高，应用三台阶七步法开挖技术，有助于提升开挖安全性，工序协调效果良好，可同步推进多个工作面的施工作业，即便遇到围岩性质、水文条件较差的地段也可快速施工。本文提出了三台阶七步法的应用要点，以保障隧道开挖安全、提高质量以及加快进度，推动高速公路隧道事业的发展。参考文献 1 昝文博，钟宇健，唐琨杰，等.泥石流堆积体隧道动态分部开挖工法优化研究J.甘肃科学学报，2022，34（2）：110-114，144.2 张思凡.高速公路隧道三台阶开挖法在软弱围岩中的应用J.工程建设与设计，2021（15）：158-160.3 蒋向阳，徐咏平，代立宪.三台阶七步法核心土留设长度对岩堆体隧道稳定性的影响分析J.江西建材，2015（5）：141-142.4 刘前林.公路隧道穿越富水软弱断层碎裂围岩施工技术J.四川水泥，2022（3）：198-199，202.5 张君宝.软弱围岩大跨度隧道三台阶七步法施工可行性分析 J.北方交通，2022（2）：61-64.6 曾卫东.三台阶八步开挖法在公路隧道软弱围岩施工中应用 J.建筑技术开发，2021，48（13）：99-101.4.3 抗滑性能检验超薄磨耗层抗滑性能不足时，车辆行驶容易打滑，可能导致车辆驾驶方向失控，诱发安全事故。为检验超薄磨耗层的抗滑性能，检验构造深度和摩擦系数两项指标，对比分析两项指标在超薄磨耗层施工前、施工后的变化，对路面抗滑性能作出评价。检测信息如表4 所示。表4 构造深度与摩擦系数检测结果序号路面状况构造深度/mm摩擦系数1231231施工前0.800.920.815053512施工后1.060.950.89696865根据表4 可知，经过超薄磨耗层施工后，同一部位的构造深度和摩擦系数较施工前均得到改善，由于构造深度和摩擦系数更为合理，施工超薄磨耗层后的路面抗滑性能更佳，对保障车辆的安全行驶具有重要意义。4.4 效果评价经过超薄磨耗层高温稳定性、低温抗裂性、抗滑性能等试验检测后，认为施工超薄磨耗层后路面的各项性能指标均得到改善，路面对高温、低温特殊环境的适应能力强，同时具有良好的抗滑性能，路面使用状态有所优化，超薄磨耗层施工技术应用效果良好。5 结语综上所述，本文对工程实例进行分析后，阐述了超薄磨耗层施工技术在材料选取、沥青混合料拌和、运输、摊铺、碾压、养护各环节的重点作业内容，并从高温稳定性、低温抗裂性、抗滑性能多方面进行施工效果评价。结果显示，各项指标均得到优化，路面综合性能大幅提高。总体上，超薄磨耗层施工技术的应用效果良好，可在沥青路面病害处治工作中大力推广。参考文献 1 李保卫.公路养护中超薄磨耗层的应用分析J.交通世界，2023（7）：93-95.2 安晓峰.高速公路养护高粘弹超薄磨耗层技术分析J.四川建材，2022，48（8）：123-124.3 王晓军.沥青路面超薄磨耗层养护技术探讨J.四川建材，2022，48（6）：157-158.4 李会敏.超薄磨耗层技术在沥青路面病害处治中的应用J.交通世界（中旬刊），2022（4）：15-17.5 张书文.超薄沥青磨耗层技术在高速公路养护中的应用J.交通世界（中旬刊），2022（4）：49-51.6 杨福斌.超薄磨耗层在西部沿海高速公路养护中的技术应用 J.交通建设与管理，2019（2）：100-104.（上接第330页）