有关高速公路的路面养护工艺的分析

2015-02-23周晓玺曲保屹

城市道桥与防洪 2015年7期

周晓玺，曲保屹，黄媛

（贵州高速公路集团有限公司，贵州贵阳 550000）

0 引言

随着我国公路建设的快速发展，至2012年底，公路通车总里程已达424万km，其中，高速公路9.6万km，居世界第二位。我国高速公路呈现出建设和养护双高峰重合的特点。根据测算，在不久的将来，高速公路的年养护量(大、中修工程)将达到并维持在8 000 km以上。对于公路养护管理者来说，面临的养护任务越来越重，压力越来越大。如何做好高速公路的养护管理工作已是一个不可回避的现实问题。

在我国高速公路建设中，最普遍采用的是沥青路面。近些年来，为了谋求更高的质量标准，在路基、路面材料及其结构组成方面进行了许多优化和改进，并且为了使高速公路路面多层组合体系具有良好的结构承载力和耐久性，以及提高抗水害侵袭能力，层间处理技术也越来越多地引起人们的广泛重视。

1 沥青路面多层面作用与处理

1.1 粘结作用

压实成型的沥青混合料是由石质骨料、沥青胶结料和残余空隙所组成的一种空间网络结构的多项分散体。其材料属性为颗粒性材料。它的强度构成来源于沥青材料的粘结力和骨料的内阻力，同时材料本身的均质性和连续性也是强度构成的根本条件。但是，实际上在完成自下而上每一个结构层的铺装时，包括水泥稳定碎石基层，都需要进行足够的振实碾压。因而这些结构层的表面都达到了一个相对密实平整状态，摩阻力就会在很大程度上低于混合料本身，其强度构成转为对粘结力的依赖[1]。

1.2 防水作用

高速公路建设中，设立良好的防水层间处理都是很有意义的。高速公路沥青路面层间处理重要性的另一方面是提高路面的防水性[2]。与粘结层相比，防水层（或下封层）更具水密性，主要作用是封阻地表水渗入和路基水上升，尤其对于空隙率较大或低气温施工路面其防水作用更加不容忽视。它往往是避免灾害性破坏的有力防线。因为大量的降水，无阻隔直接灌入路基必然造成路面承载力的大幅度下降，继而造成路面板体的严重破坏。

2 层间处理的材料选择问题

在以往的高速公路施工设计中，习惯上都使用普通沥青材料，甚至对煤油稀释沥青透层，也认为已经起到了粘结层的作用，其实这些未经改良的沥青材料在温度稳定性和粘结力方面都是不能满足使用要求的，尤其在当今高速公路大交通量重轴载条件下不能满足要求。

日本学者通过对沥青路面温度的调查得出以下结论。

（1）沥青路面的表面温度（T s）与气温（T a）之间，通常情况下是曲线关系，其关系表达式[3]为：T s=1.100 T a＋1.500+1.700e0.126 T a。

（2）沥青路面面层内最高温度（Tmax）与其表面温度之间，不管层厚大小，皆为直线关系。

根据上面的结论可以推出，如果道路表面的温度达到60℃时，处于沥青路面下5 cm、10 cm、15 cm处的温度分别是59.6℃、55.4℃、51.9℃。这些温度条件就会使层间结合面上依靠一般沥青材料建立的粘结力遭到破坏。另外，在低温条件下一般沥青材料很容易脆裂，在路面应变量超过其允许范围，特别是用于应变量较大的桥面防水等，都可能使处理面受到破坏。所以，用作高速公路沥青路面层间处理的材料不仅要有良好的粘结力，而且一定要具有良好的温度稳定。

SBS被当今橡胶业誉为硫化合成橡胶的换代产品。一定意义上讲，它兼有塑料和橡胶的双重特性。以其为改性剂所生产的SBS改性沥青具有优良的路用性能，尤其在抗脆裂和抗变形方面更佳。在一定工艺条件配合下SBS改性沥青可以成为桥面防水和路面防水的上好材料。

3 层间处理技术及工艺

在以上叙述中已经谈到了高速公路沥青面层间处理的意义及选择使用材料的重要性，但确切地说，同其它许多技术一样，高速公路层间处理技术是一个材料、设备、工艺的结合体，因此，我们将针对各种工艺就层间处理技术分述如下[4]。

3.1 透层

透层油一般以煤油稀释沥青为材料，因其细度为分子量级，在黏度适当的情况下，无论水泥稳定碎石或二灰稳定碎石都可以在其表面实现理想的渗透，但黏度不可太低，黏度过低即使渗透深度大也不能达到最佳效果。做完透层油且固化成形的基层表面不应该留存浮油，因为要达到将稀释沥青中轻油分子全部挥发需要较长时间，留在表面的浮油软化点较低，将会在结合层间产生不良影响，所以透层油的黏度和用量最终要以路用试验结果为标准。

基层铺装后，透层油施工应及时跟进，这样既可以实现透层油的最佳效果也有利于基层养生。但是，对于存在浮浆和污染的基层表面，喷施透层油之前必须进行严格清理，达到基层材料的本质，这是十分重要的，也可以说是所有层间处理技术的一个关键环节。再好的结合料，如果不是作用在洁净的界面上，就不可能达到预期的效果，以下文中将不再对此进行强调。

3.2 防水层（下封层）

防水层应该使用粘结力和温度稳定性很好的材料，在荷载应力应变作用下不仅要保持良好水密性，还应使面层和基层间形成足够的结合力。因为面层与基层间的良好结合，对于沥青面层的使用质量是非常重要的。与不结合的情况比较，它可以减小面层底层由行车荷载引起的拉应力和拉应变（一般情况下可以减小50%以上，有时甚至可以减小到1/4）。它还可以明显减小由温度变化引起的沥青面层内的拉应力和拉应变。基层与面层良好结合可以使薄沥青面层不产生滑动，推移等破坏。为此，基层表面应该稳定并且具有一定的粗糙度。

常用的防水层施工方法很像是沥青路面养护工程中使用的碎石封层，在喷施透层油以后的基层表面适量喷洒改性沥青。

对于造价昂贵的桥面防水工程历来受到人们的普遍重视，这里所指的是加铺沥青面层的水泥混凝土桥面。

桥面的各种应变量较大，使用一般的防水措施其效果和耐久性不够，尤其沥青混凝土面层与水泥混凝土桥板两种材料模量相距甚殊，因此对于兼有防水和粘结过度作用的防水层的材料和工艺方法是有严格要求的。在石—黄高速公路和京—沪高速公路的部分桥面防水工程中选用了SBS热态改性沥青结合使用SBR复合粘结剂乳液的方法，收到很好效果。

上述方法的难点在于对先进设备的依赖性较大。经过大量实验表明，如果使用65%～70%的高浓SBR复合改性沥青乳液来进行桥面防水，也是可以收到很好效果的。这样对设备与骨料以及对温湿度等条件的要求会更加宽泛。

3.3 粘结层

粘结层也称粘层油，主要用来提高高速公路路面多层体系的结构性，虽然用量较少，但其作用不容忽视。在包括石—黄高速公路的许多高速公路沥青路面粘层处理中，甚至在水泥混凝土桥面的超薄柔性层处治中，大量使用了SBR复合粘结剂乳液，一般用量为0.5 kg/m2，浓度55%。如石—黄高速公路一期工程（k16+150～k56+450）的300个芯样的劈裂试验结果为：中面层与上面层结合处均为不规则状，说明结合面强度大于或等于混合料本身；中面层和下面层的结合面多数在钻芯过程中已经开裂,因为在表面层施工之前使用了SBR复合粘结剂乳液，而在中面层施工前未做任何处理。

4 高速公路工程精细化管理

精细化管理体现在精心作业和精细管理两个方面，特别强调公路养护工程的管理要以“精”为魂，不能仅以达到合格为标准，要力求精益求精，即“合格是底线，精品是目标”。精心作业是指无论是大、中修工程还是小修工程乃至日常养护，都要大力推行精细作业。牢固树立质量标准意识，强化施工工艺控制，只要进行养护作业，就要有工作要求和量化标准。精细管理是指凡事要做到事前有调查、有计划、有方案、有目标、有标准；事中有检查、有监督；事后有考核、有总结、有奖惩。养护与管理不仅是公路管养单位的一个永恒的主题，而且是整个社会越来越关注的热点话题。以人为本，保证路况，科学决策，合理设计，规范管理，是对做好公路养护与管理工作的基本要求。