同步碎石封层技术在公路养护中的应用

郑堂旺

(广西壮族自治区恭城公路管理局，广西 桂林 542500)

0 引言

国省干线公路是我国目前使用最为广泛的陆路系统，一方面是因为国省干线公路的覆盖范围广，另一方面是因为国省干线公路的联通性强。就目前国省干线公路的使用情况来看，会发生贫油、掉粒、沉降等病害，这些病害的产生一方面影响了道路的使用效率，一方面增加了道路安全风险，所以在公路养护中需要对这些问题进行预防和避免[1]。就目前的国省干线公路具体利用现状来看，病害的预防和治理一方面是通过施工的强化实现，另一方面是通过养护技术的提高来实现。过去的公路养护采用的是传统的技术，养护效果较差。而在不断的养护实践总结中，同步碎石封层技术得到了普遍性的应用，这项技术对病害防治有着突出的效果，在成本控制和养护质量提升方面的价值也特别突出，具有较高的性价比。在目前的国省干线公路养护中进一步推进此项技术的利用，现实意义十分显著。

1 同步碎石封层技术

1.1 基本概念

同步碎石封层技术是目前在公路养护中使用的一种新兴技术，此技术的核心是同步碎石封层。所谓同步碎石封层，指的是使用专用设备(同步碎石封层车)将碎石及粘结材料(改性沥青或改性乳化沥青)同步铺洒在路面上，通过自然行车碾压形成单层沥青碎石磨耗层，其主要作为路面表处层使用，也可用于低等级公路面层。同步碎石封层技术的最大优点是同步铺洒粘结材料和石料，实现喷洒到路面上的高温粘结料在不降温的条件下即时与碎石结合的效果，从而确保粘结料和石料之间的牢固结合[2]。从概念的理解来看，同步碎石封层有三个较为关键的方面：第一是碎石；第二是封层；第三是同步。将这三方面的关键施工做到位，同步碎石封层的利用效果会明显提高[3]。

1.2 利用效果

从目前的现实利用研究来看，同步碎石封层技术的应用效果十分显著。一方面，同步碎石封层具有良好的抗滑性能和防渗水性能，能有效治愈路面贫油、掉粒、轻微网裂、车辙、沉陷等病害，所以其主要用于道路的预防性养护和矫正性养护，并提高高等级路面的防滑性能，无论是高速公路还是普通公路都可以使用此项养护新技术。在法国及欧洲95%以上的公路均采用同步碎石封层进行路面养护。另一方面，同步碎石封层还可以作为低等级公路面层，在法国有40%以上的公路直接采用碎石封层作为路面，目前使用效果良好。所以说，在公路建设资金不足的情况下，采用造价低廉的同步碎石封层作为低等级公路路面无疑是提高路网铺装率的有效措施。我国的国省干线公路属于低等级的公路，因为我国目前的经济发展不平衡的现象十分严重，所以在一些边远地区进行公路建设，资金往往不足[4-5]。在这样的环境中，利用同步碎石封层技术既能够实现成本的控制，还能提高公路面层的施工效果，可以说此种技术的利用价值整体性较高。

2 同步碎石封层技术的优势

同步碎石封层技术在目前的公路养护中有着重要的应用，而且无论是国内还是国外，利用率都较高。由此可见这项技术的使用价值十分的突出。在具体的公路养护中之所以备受青睐，主要是因为优势明显，所以要系统地分析其四个方面的优势。

2.1 耐久性

从目前的具体使用情况来看，同步碎石封层技术的突出优势是具有极强的耐久性。因为同步碎石封层技术将碎石骨料和乳化改性沥青粘结剂同时敷设在公路表面上，这两种材料能够在极短的时间内具有足够的稳定性，形成强度较高的公路路面防护层，使公路的整体性得到了增强，使用寿命也有了明显的提升。此外，碎石和胶结沥青形成的稳定结构能够有效增加公路表面的抗裂能力，使路面产生反射性裂缝的几率大大地下降[6]。总体来讲，利用同步碎石封层技术进行养护的公路其抗剪力和路层的粘结力比较强。表1是传统封层和同步封层的具体实验对比。从表1中可知同步碎石封层技术的耐久性更强。

表1 稀浆封层与同步碎石封层试验比较表

2.2 防水性

较强的防水性是同步碎石封层技术在实际利用中的另一个应用优势。从具体的研究分析结果来看，乳化改性沥青等流质胶结剂在经过喷洒后能够渗透到公路表面的裂缝当中，从而与公路表面形成沥青结合料膜层，这种膜层具有超强的致密性，防水的效果十分突出[7]。在广西区域内的322国省干线养护中，先前使用传统技术养护，路面的渗水率维持在20%～30%左右，路面的沉降表现较为明显，所以为了进行养护，投入的成本较高。但是在使用同步碎石封层技术之后，路面的渗水率被压缩到了5%以下，沉降情况明显好转。

2.3 抗滑性

超强的抗滑性是目前同步碎石封层技术使用的第三个突出优势。使用同步碎石封层技术施工后的路面结构当中，石料在沥青的固定作用下凝结在公路表面，因为有石料的作用，所以公路的表面粗糙度明显增加，摩擦力也相应地加大。因为路面的摩擦力的提升，车辆在行驶过程中，轮胎与路面的摩擦系数增加，轮胎的防滑性效果显著加强[8]。从目前的具体车辆行使情况来看，路面的光滑性可以提升车辆行驶的舒适度，但是在遇到雨雪天气的时候，路面的防滑效果显著减弱，道路安全性就会明显下降。

2.4 适应性

在同步碎石封层技术的利用中，表现出来的第四个突出优势是适应性较大。从上文的分析来看，同步碎石封层技术既可以在高级的公路养护中使用，也可以在较为低级的路段养护中进行使用，所以这种技术的适用范围特别广。另外，从具体的施工实践分析来看，这种技术的施工工艺相对比较简单，在操作方面的难度比较小，所以技术的可操作性较强，利于技术的推广。

3 同步碎石封层施工技术在国省道路养护中的运用

3.1 工程概况

241国道是广西壮族自治区内的一条重要通道，其对于桂林与外界的陆路联通有着重要的意义。在长时间的使用中，241国道的路面因受力承载的原因出现了较大范围的路面裂缝和表面碎裂，这些现象严重影响了241国道的应用价值，所以在考虑其经济效益的基础上，相关部门决定对241国道桂林段的路面进行养护和维修。从工程具体分析来看，此次需要养护维修的路面全长共计159.7 km，其中有13.6 km的路面碎裂情况比较严重，使用安全性较低，其余的部分大都存在裂缝。为了控制路面养护的成本，并进一步提升其利用价值和使用周期，技术部门通过探讨后决定使用同步碎石封层技术对破碎路面和裂缝路面进行养护。

3.2 施工材料的选择

材料是同步碎石封层技术利用当中需要重点注意的一项内容。就241国道的路面养护来看，材料准备主要包括两个方面。

(1)碎石骨料的选择。碎石骨料是同步碎石封层技术利用当中使用到的基础的材料，对于路面的防滑有着十分重要的意义，所以在具体的设计中需要重点考虑。从施工效果考虑来看，同步碎石封层使用的碎石骨料其材质必须优良、性能要高、级配合格性要好、硬度要适中，而广西境内的玄武岩、石灰岩、花岗岩和辉绿岩等岩石正好满足这方面的特性，所以碎石骨料就选用这四种岩石[9]。关于四种岩石的基本性能见表2。

表2 四种岩石的主要性能特征表

(2)同步碎石封层技术的利用当中，还有一种不可缺少的材料便是沥青胶结料。沥青胶结料使用的主要目的是加强骨料之间的粘结性，从而提升路面的稳定性。从目前的分析来看，不同标准的沥青选用同样的改性剂胶结料，其具体的效果会存在明显的差异，所以在确定沥青标准后进行改性剂(胶结料)的选择意义重大(见表3)。

表3 三种不同标号改性沥青低温粘附性试验对比表

3.3 施工方法

241国道在利用同步碎石封层技术进行路面养护时，为使效果有最佳提升，对施工方法进行了详细的探讨。在探讨中，施工方法的具体细节以及施工流程有了明确的方案，经过对各项内容进行综合分析，发现具体的养护实施需要对几个方面的内容进行重点的强调：(1)加热运输。加热运输是同步碎石封层技术利用的第一个步骤，在这个步骤的实施中，首先要做的工作是对施工路段的整体交通进行监控，然后做好施工现场的路面清洁。当这些工作到位后，控制沥青胶结剂的使用量和温度，并保证其能够顺利到达施工现场。(2)喷洒铺设。这是同步碎石封层技术利用的核心内容。将施工机械投入到施工现场后，利用运转车和装载机为封层车进行碎石的装卸和撒布，与此同时对路面进行沥青胶结剂的撒布。当然，在这项工作实施的时候，两项材料的撒布速度要保持均匀。(3)充分的碾压。在同步碎石封层所有的铺设工作都完成后，为了保证路面凝结的效果，需要对路面进行碾压，这样做的目的一方面是缩短凝结的时间，另一方面是在碾压的同时可以对突出物等进行压沉，这样可以保证路面的平坦度[10]。

3.4 施工质量控制手段

同步碎石封层技术的利用需要进行严格的质量控制，这样，其应用价值才会得到充分发挥。在241国道桂林段的养护当中，从三个方面进行质量控制：(1)材料的控制。材料是养护质量的基础，科学地选择合适的材料，能够最大限度地提升技术使用的养护质量。(2)现场的管理。在同步碎石封层技术的具体施工利用中，现场的环境因素、设备因素以及人员流动等都会影响施工的持续性，所以在质量控制的时候，一方面要对环境影响因素进行控制，降低其对施工的影响效果，另一方面要做好设备和人员的管理，这样可以避免因为人员流动和设备使用带来质量问题。(3)人员的专业性培训。技术利用的专业性对于效果提升有着重要的影响，强化人员的技术培训，保证其在同步碎石封层技术利用的时候，能够完整地实施流程，规范地落实技术标准[11]。

3.5 效果评价

241国道桂林段的路面养护工作完成后，由专门的路面养护检测机构对其做专业的效果评价。从结果来看，13.6 km的路面碎裂情况得到了根本性的解决，此路段的路面稳定度较维修之前提升了87.2%，具体的承载力和荷载量也分别提升了27.4%和35.1%。其他路段的裂缝情况也得到了有效的改善，公路的整体质量得到了有效提升。另外，从公路使用寿命评价来看，在经过养护之后，路面的平滑度、硬度和刚度都有了显著加强，其寿命延长了20%～35%。在上述两项评价之外，对使用该公路的一些过路司机进行随机调查，发现其对于该路段的好感度明显上升，养护后路面的舒适度至少提升了两个档次。从综合效果来看，同步碎石封层技术的实际应用效果十分显著。

4 结语

公路养护是公路使用当中的一项重要内容，做好养护工作有利于公路使用价值和社会意义的发挥。在我国，国省干线公路的覆盖范围广，延伸程度较深，是区域联系最为直接的道路交通系统，所以重视国省干线公路的养护意义十分突出。同步碎石封层技术是目前利用较为广泛的道路养护技术，此技术的使用对于国省干线公路的养护效果提升十分重要，所以深入分析此技术的内涵以及优势，并对其应用进行探讨意义显著。