超薄磨耗层发展现状及其在城市道路工程中应用可行性研究

2015-03-05聂小沅李雨舟聂晓清

城市道桥与防洪 2015年10期

聂小沅，李雨舟，聂晓清

（1.长沙市市政设施建设管理局，湖南长沙 410006；2.长沙市建设工程质量监督站，湖南长沙 410016；3.湖南省建筑设计院，湖南长沙 410015）

0 引言

超薄磨耗层是一种超磨耐久的沥青砼表面层，由高性能的间断半开式级配改性热沥青混和料与具超强粘结能力的改性乳化沥青粘结层组成，采用独特的施工工艺实施，在路面形成1.5～2.5 cm的超薄罩面层，其纹理类似于典型的开级配磨耗层OGFC。因其具有施工速度快，路面抗滑能力强，排水性好，能有效降低路面噪音和雨天行车的水雾，且使用寿命长等优点，主要用于沥青砼路面功能的恢复，也可用于新建沥青路面表面的抗滑磨耗层。

1 超薄磨耗层技术在国内外的发展现状

1.1 国外发展应用现状

国外对于超薄沥青混凝土的研究和应用较早，美国主要以NovaChip（美国科氏材料公司注册商品，现并入壳牌公司）超薄磨耗层为主，始于1986年法国Screg Routes Group的产品，现已成功广泛应用于欧美，发展状况如下：

（1）法国和西班牙：将薄层沥青混凝土（BBM）应用于新路表面层和老路面养护，适合于重交通道路面层养护。BBM具有良好的平整度、高粗糙度、高耐久性和低噪音品质，自1986年开始应用以来，在公路上非常流行。

（2）美国于1992年首次引进了法国的摊铺机械，在Alabama州修筑了两条Novachip试验路。

（3）英国应用超薄沥青混凝土铺筑试验路最早始于20世纪90年代，最大粒径为14 mm，面层空隙率20%，沥青含量5.0%左右。最初的降噪水平为3～4 dB，等效于减少交通量的60%。

（4）瑞典于1999年在Stockholm铺筑了超薄沥青混凝土试验路。采用混合料级配称为ABS11，接近于瑞典规范中的0/11SMA，设计空隙率为2%～4%。

（5）波兰于1998年在W roclaw城市附近修筑了试验路，采用了三种不同类型的薄层沥青混合料：0/8 SMA，0/6 SMA，0/10 SMA 和断级配沥青混合料MNU，试验路经三个冬季的运营，性能表现优良。

1.2 国内发展应用现状

国内对薄层沥青混凝土的研究起步较晚，上世纪90年代中期，北京、广州等先后采用埃索改性沥青铺设了超薄沥青混凝土试验路段；21世纪以后，超薄磨耗层技术在国内高速公路养护和大中修工程中逐步推广，使用已较为普遍，但在城市道路工程中应用仍然较少。国内发展状况如下：

（1）2001年，交通部公路科学研究所承担了西部交通科技项目“超薄层沥青混凝土面层技术研究”，经过4 a试验研究，取得了一系列成果，从此超薄磨耗层在一些省份做为沥青路面预防性养护进行推广，取得了成功。其中，2007～2009年广东、山东、江苏、浙江、北京、云南等省分别在高速公路养护上应用超薄磨耗层，目前使用良好。

（2）2009年，湖南省在耒宜高速公路铺筑了单幅8 km的NovaChip超薄磨耗层试验路。2010～2011年，NovaChip在耒宜高速公路沥青路面养护中大面积应用，将近60万m2。值得说明的是，湖南耒宜高速交通量大，重载和超载现象相当严重，原路面裂缝、坑槽、车辙较严重，铺筑NovaChip后路面整体使用状况得到很大改善[1]。因此，2011年，Novachip超薄磨耗层在湖南临长高速和长永高速的养护工程中得到了进一步应用[2]。超薄沥青磨耗层施工与运营期间照片见图1、图2。

图1 超薄沥青磨耗层施工图

图2 超薄沥青磨耗层通车后效果图

（3）2011年，长沙市在二环线快速路北段路面大中修工程中铺筑了双幅1.28 km NovaChip超薄磨耗层试验路[4]；2012年，北京市主干道石门路（阜石路-高井路）2.54 km采用NovaChip超薄磨耗层进行了预防性养护施工[5]；2012年，福州市五一路（东大路-新玉环路）道路大修工程中铺筑了3.60 km超薄磨耗层，上述道路目前使用状况均良好。

2 超薄磨耗层的工艺特点及应用优势

2.1 超薄磨耗层工艺特点

NovaChip超薄磨耗层使用专用设备施工，特种改性乳化沥青粘结层洒布与改性热沥青混合料摊铺同时进行，经压路机压实一次成型，经处理后形成1.5～2.5 cm的超薄罩面。

2.2 超薄磨耗层应用优势

（1）防裂和封水效果明显，采用热拌沥青混合料加喷洒大剂量改性乳化沥青粘结层的结构，改性乳化沥青破乳速度快，粘结力强，起到封层和粘层的双层作用。

（2）采用良好嵌锁型级配，粗集料多、细集料少，空隙率大，路面基本以粗骨料为主的嵌锁结构，减少了薄层路面再次压密变形的空间，起到一定缓解车辙变形的作用。施工完后，路面构造深度大，具有良好的抗滑能力，排除路表水快，降低噪音及减少水雾，有利于行驶安全。

（3）采用专用摊铺设备一次成型，无污染，施工速度快，能尽快恢复道路交通。

2.3 超薄磨耗层适用路况

超薄磨耗层做为一种沥青路面预防性养护技术，经过国内外多年研究与应用实践表明[6]，适用于以下路面情况：

（1）路面出现轻微到中等病害，需要经济有效的养护，以改善路用性能，延长使用寿命。

（2）路面光滑，摩擦系数不够或路面纹理深度不足，需要改善行驶质量。

（3）路面出现轻度裂缝，轻微剥落等情况，需校正表面缺陷。

（4）行驶过程中路面噪音过大，需要减少路面与轮胎噪声。

（5）路表面横向排水不畅，需要改善表面排水等。

3 超薄磨耗层在城市道路工程中应用可行性研究

超薄磨耗层技术从20世纪80年代法国开始在国外逐步推广使用，近年来在国内高速公路养护和路面修复工程中也得到了大量应用。但由于城市道路与高速公路相比，存在横断面组成多样，交通量来源复杂，施工期间交通组织困难等特点，超薄磨耗层在城市道路养护和修复工程中应用不多，相关应用的文章较少。因此，有必要对超薄磨耗层在城市道路工程的应用可行性进行研究。

3.1 超薄磨耗层在城市道路工程应用的交通需求分析

随着城市经济的快速发展，交通运输与车流量日益增长，快速路、主干路等交通压力日益增加，且由于快速路与主干路相对较宽，线形顺直，车速较快，形成了巨大的超重与超速交通量，加速了沥青路面疲劳损害和水损害。沥青路面日常养护已不能满足需求，一般每隔两、三年就须进行道路路面小中修，为实施超薄磨耗层提供了基础条件。

3.2 超薄磨耗层在城市道路工程应用的技术分析

NovaChip超薄磨耗层采用高粘度改性沥青，并且具有良好的嵌锁型级配，高温稳定性较好。混合料粗集料多、细集料少，空隙率大，极大降低路面噪声，减少路面造价。施工时，喷洒大剂量的特殊改性乳化沥青做为粘层，具有粘层和封层的双重效果，特别适用于疲劳损害和水损害严重的城市快速路及主干路沥青路面，为建设资源节约型、环境友好型社会，实现经济社会的可持续发展提供条件。

笔者2011年参与建设的长沙二环线快速路路面大中修项目，铺筑了双幅1.28 km NovaChip超薄磨耗层试验路[4]，表1为该段试验路超薄磨耗层加铺前后和运营1 a后路表性能对比分析表。

表1 长沙二环线快速路加铺超薄磨耗层前后及路表性能对比表

由表1可知，在加铺超薄磨耗层后，沥青路面路表性能有了较大改善，对增大路面摩擦系数，加快雨天路表径流，提高司乘人员行车舒适性以及保护下卧路面结构起到了重要作用。在试验路运营一年后，除因路表尘土堵塞磨耗层结构空隙导致渗水系数下降较多外，超薄磨耗层路面性能较加铺前仍有明显改善，仍能保持超薄磨耗层路面使用的良好性能与行车舒适性，反映出整体路面结构的强度与承载能力基本未降低。因此，将NovaChip超薄磨耗层推广应用于城市道路的养护与维修工程，具有技术可行性。

3.3 超薄磨耗层在城市道路工程应用的经济分析

表2是公路与城市道路养护和修复几种常用技术的经济与性能分析。

从表2可知，综合价格与使用性能，NovaChip超薄磨耗层适宜在城市道路的快速路与主干路等道路上使用，而且超薄磨耗层经济性较明显。由于NovaChip超薄磨耗层通过独特的施工工艺实施，用于沥青路面抗滑性能的恢复，以达到优良的路面性能，在国内高速公路上已逐步推广应用，取得了良好效果。因此，将NovaChip超薄磨耗层推广应用于城市道路的养护与维修，经济上可行。