公路养护工程中开普封层施工关键技术研究
公路养护工程中开普封层施工关键技术研究
刘坡
河南万方交通工程有限公司，河南 南阳 473000
摘要：本文结合南阳某干线公路实践，介绍了开普封层技术应用，实践结果表明：开普封层经济效益和社会效益突出，施工速度快，节能环保和造价低廉。同步碎石封层能有效消减和吸收基层温缩裂缝产生的应力，延缓沥青面层反射裂缝。微表处/稀浆封层防水效果良好，能增加行驶舒适性能，提高路面整体使用寿命。
关键词：开普封层;干线公路；养护工程
为解决普通干线公路S103线新野段沥青路面龟裂、坑槽等病害问题,提出开普封层预防性养护方案。通过优化微表处矿料级配、提高材料指标要求等技术措施,解决了开普封层在重载渠化交通状况下易产生车辙、泛油、脱皮等问题。经过两年多的跟踪观测,试验路段经历了夏季连续高温和重载交通的考验,路面状况良好。
根据南阳的气候特点、地貌特征和交通荷载需求,考虑到干线公路标高和开放交通的时限,对开普封层进行了改良处理。采用橡胶沥青纤维碎石封层和低噪音微表处的组合(结构厚度1.5～2.0cm),这种组合可以充分发挥两种结构的优势。该结构下层采用碎石封层结构(厚度0.6～1.0cm),起防水粘接作用;中层采用微表处(厚度0.4～0.6cm),作为衔接,渗入至碎石封层的孔隙中,起到承上启下和找平的作用,渗入之后厚度降至0.5cm左右;上层的微表处即与交通荷载直接接触的一层(厚度约为0.5～0.8cm),既具有良好的抗滑性能又有良好的平整度。
1 原材料选用与技术要求
开普封层常用的胶结料有橡胶沥青、SBS改性沥青和改性乳化沥青等。施工所用集料应满足《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2017）的相关要求，控制其针片状含量和洁净程度，确保集料与沥青裹覆效果。开普封层所用的填料应干燥、疏松、无结团，满足相关技术规范的要求，通常使用的填料是矿粉。添加剂可用来调节混合料拌和时间，加快沥青破乳速度，缩短开放交通的时间，改善混合料的耐久性和路用性能。
2 配合比设计
开普封层配合比设计内容分为下封层同步碎石的设计和上承层微表处或稀浆封层的设计。经验配比法和理论计算法是同步碎石封层的两种主要设计方法，而微表处/稀浆封层设计尚处经验设计阶段，主要是根据相关规范和具体试验来确定施工参数。
2.1同步碎石封层配合比设计
同步碎石封层配合比设计必须综合考虑原有线路的交通流量、路面技术状况、施工工艺水平和施工现场环境等因素。撒布碎石用量存在一个最小用量值，施工中必须保证碎石撒布量大于该值且撒布均匀，否则石料不能完全覆盖，封层质量难以保证。部分地区同步碎石最小用量经验值如表1所示。
表1 碎石最小用量的经验值
沥青用量的设计主要是确定沥青洒布量的大小，用每平方米洒布基质沥青的质量来表示。合理的沥青洒布量是保证石料裹附率和黏结力的关键因素。沥青洒布量大小应根据路面状况、气候条件和交通流量等因素确定。若洒布量过大，则工后易出现泛油等病害；若洒布量过小，沥青爬升高度不足，裹覆石料效果不佳，易出现脱粒掉料等病害。
2.2微表处/稀浆封层配合比设计
微表处/稀浆封层设计首先应对改性乳化沥青/普通乳化沥青、集料、填料、水和外加剂等原材料进行试验，保证质量，满足规范规定的要求。其次是选择合适的矿料级配，确定集料合理用量。实施标准通常选用ISSA标准、国家标准或交通运输部公路科学研究院编撰的《微表处和稀浆封层技术指南》等中关于矿料级配的说明。最后由理论计算和功能性试验确定改性/普通乳化沥青、填料和添加剂等的用量。
3 施工工艺和质量控制
开普封层施工受雨水和气温等干扰性大，有效施工时间短，因此在施工中应全部由专用设备完成，保证施工质量、满足交通开放的要求，实现绿色低碳环保。
3.1施工工艺
施作开普封层前，应对原路面强度进行检测，强度不足的路段应做补强处理。原路面上的坑槽、车辙、沉陷、拥包、龟网裂和5mm宽以上的裂缝等病害需做相应的修补处理，必要时要对整个路面铣刨，使原路面平整度RQI达90分以上。
路面病害处理后，要仔细清扫路面病害处置时留下的施工废弃物、尘土和杂物等。对黏结于路面上的废弃物应用铁锹铲除，并用水冲洗干净，待晾晒24h后进行沥青乳液黏层油的喷洒作业。
为保证实施路段的施工工艺和质量，应通过铺筑试验路段对碎石撒布量、沥青洒布量和行进速度等设计参数进行标定和校正，待试验路段验收后，按校正的参数大面积施工。为确保施工过程中产生均匀、等厚的沥青膜，沥青雾状喷洒量应控制在2.5L/m2～3.0L/m2，改性乳化沥青洒布温度宜控制在50℃～75℃，橡胶沥青洒布温度宜控制在180℃～195℃。沥青洒布过程中应确保原路面温度不低于13℃，施工环境温度不低于16℃且不高于43℃。严禁在雨天施工。碎石撒布前应对碎石预加热，保证碎石在撒布时温度不低于160℃，或掺加0.7%～1.0%的沥青预裹覆。碎石撒布应采用自行式碎石撒布机或同步碎石撒布车，撒布量应恒定均匀，覆盖面积应控制在稍大于90%以上。局部路段应采取人工辅助，排除碎石上下重叠的情况。
在沥青洒布与碎石撒布前可预先在原路面上施画引导线，有标线的可将标线作为参考线。在施工过程中，碎石撒布机或同步碎石撒布车应与沥青洒布车保持20m～30m的距离，保证碎石在胶结料中有50%～70%嵌入量。沥青和碎石洒（撒）布施工过后，应立即安排人工进行修补，特别要对实施段落的起点、终点和纵向接缝，施作面层过厚、过薄或不平处等重点部位展开修补。碎石撒布后90s内应立即碾压，用16t轮胎压路机紧跟碾压2～3遍，以充分压实骨料。胶轮压路机与碎石撒布机距离应小于60m。压路机宜采用5～8km/h的速度慢速碾压。压路机碾压过程中不得洒水、随意刹车或掉头。碾压成型后即可立即开放交通，通过行车碾压7d后开展下一步工序。
微表处/稀浆封层作业前应对同步碎石封层路面进行机械或人工清扫，清除路面遗留的粉尘、杂物、浮石、泥土和其他多余的杂物，按设计要求摊铺微表处/稀浆封层。施工中，应注意做好纵线接缝及边缘处理、稀浆稠度和平整度等方面的控制，保证开普封层实施效果。碾压结束后，进入初期养护阶段，不得有人员和车辆在上面行走，直至上封层凝结成型后方可开放交通。
3.2施工质量控制
同步碎石封层施工质量的控制是开普封层质量控制的重点，严格按照设计文件要求施作是保证同步碎石封层成功的关键因素。开普封层施工中，需密切关注沥青洒布量和碎石撒布量，应在沥青洒布车前进方向上设置油毡，通过称量沥青洒布车和碎石撒布车经过前后的油毡质量来比较实际中沥青洒布量、碎石撒布量与设计值的差异。要特别注意沥青与碎石温度的控制，可通过拉拔力的测量来评定碎石与沥青的黏附性，用实测数据不间断指导现场摊铺作业。微表处/稀浆封层施工中应重点检验混合料油石比、施工和易性、集料级配和路用性能等指标，确保施工所用材料能最大程度满足设计要求。
4 结语
开普封层施工的关键在于对原路面病害的处理和试验路段的铺筑。试验段采集的参数可校正设计方案中的碎石撒布量、沥青洒布量、行车速度、沥青洒布温度等，为大规模施工作业提供了数据基础。另外，同步碎石封层铺筑碾压完成后即可立即开放交通，待行车碾压稳定后可进行微表处/稀浆封层施工作业。
参考文献
[1]白茹雪,吕晨炜.开普封层技术在国省干线公路预防性养护工程中的应用[J].公路,2019,64(11):252-258.
中国公路养护技术3群：563740419