同步碎石封层技术在沥青路面大修工程中的应用

唐凤琴

(广西壮族自治区桂中公路管理局，广西 柳州 545025)

0 引言

同步碎石封层技术是我国现代沥青道路常用维修养护方法，自2002年从法国引进以来凭借着施工灵活、防水性能好、成本低等诸多优势得到了广泛应用。在我国，同步碎石封层技术最早应用于辽宁省的沥青路面养护及维修，2005年在桂林、南宁、梧州等地共56万m2范围初次采用此技术进行公路维修。目前此项技术已经逐步走向成熟，加强相关研究分析具有重要的现实意义。

1 同步碎石封层的作用

根据调查可知，法国及欧洲超过95%的公路均采用同步碎石封层技术进行养护，对于部分乡村道路、场区道路则直接使用碎石封层作为路面，以法国为例，超过40%的路面均采用的是碎石封层。

通过实践经验总结，可将同步碎石封层的作用总结为：(1)增强道路承载性能，实现大型载重车通行，承受40 000辆/d的交通量；(2)减少路面反射裂缝，延长道路使用寿命，根据法国相关数据显示，道路使用寿命可延长10年以上；(3)修复原路面裂缝、车辙等病害；(4)提高路面防滑、防水性能；(5)有利于尽快恢复交通；(6)可降低维修养护成本。

近年来，在我国道路维修养护中，同步碎石封层凭借着其良好的防水性、防滑性、经济性得到了广泛应用，加强此项技术研究具有重要意义。

2 同步碎石封层技术优越性

2.1 以往常用的封油层方法

长期以来，随着我国沥青路面的发展，封油层施工方法也多种多样，以往常用的封油层方法主要有沥青砂封层、预拌碎石封层、稀浆封层等。

2.1.1 沥青砂封层

沥青砂封层是早期应用的一种下封层施工技术，其存在诸多缺陷，如沥青砂级配不佳，防水效果差；封层中无骨料，结构强度低，容易出现变形问题，导致路面整体强度较差；施工中结构层太薄，极易摊铺不均等。现逐渐被其他封层技术所取代。

2.1.2 预拌碎石封层

预拌碎石封层，采用的是沥青、集料分别洒(撒)布方法(如图1)，即：先洒布一层热沥青，再撒布一层以微薄沥青裹覆的预拌碎石。此种施工方法机械化程度相对较低，易造成布料不均匀，而且集料和沥青不易拌合，质量控制较难。

图1 预拌碎石封层施工过程现场示意图

2.1.3 稀浆封层

稀浆封层(Slurry Sea)是近年来新兴的一种新工艺、新技术，采用机械设备将乳化沥青、粗细集料、填料、水和添加剂等按设计配比拌合、摊铺。稀浆封层具有快速凝固成型的特点，封闭交通时间较短，使用稀浆封层机，可节省喷洒和碾压工序，一台机械可连续作业，容易保证工程质量，成本较低、能耗低、污染少，在普通国省干线的早期维修养护中应用较多。

2.2 现行用的同步碎石封层方法

2.2.1 同步碎石封层施工原理

同步碎石封层施工，采用的是专门的设备——同步碎石封层机。能够同时实现高温沥青(喷洒温度>160 ℃)与集料的喷洒，促进沥青与集料的快速结合，并在外荷载的作业下不断形成强度(见图2)。

此项施工技术体系的核心在于沥青与集料的结合，通过同时喷洒，确保沥青的结合温度>120 ℃，粘结性良好，同时利用流体沥青的表面张力，使热沥青沿集料表面向上爬升，爬升高度为集料高度的2/3(见图3)，集料被沥青裹覆面积超过70%，两者结合强度大大提高。

图2 同步碎石封层的形成示意图

图3 沥青爬升高度示意图

在实际道路施工中，基于不同的需要同步碎石封层结构也有所不同，如表1列出了四种常见结构。

表1 同步碎石封层结构表

2.2.2 同步碎石层施工方法

同步碎石封层的施工工艺体系如图4所示：

图4 同步碎石封层施工工艺体系流程图

根据上述体系，可将同步碎石封层施工归纳为：

(1)同步碎石封层路面准备

同步碎石封层施工前，需做好原路面的处理工作：①修复坑洞、沉陷；②填充裂缝、破损；③压平拥包、褶皱；④铲除补丁、多余沥青；⑤清扫所有的泥土、灰尘和碎片，提供干净的路面，确保与沥青粘附良好。

(2)同步碎石封层车准备

根据工程实际情况，选择同步碎石封层车，同步碎石封层施工前校正碎石、沥青洒布系统，确保设备的顺利运作。

(3)同步碎石封层施工

同步碎石封层施工过程如图5所示。在同步碎石封层施工过程中，需设定好同步碎石封层车作业参数、划定作业区域，在同步碎石封层的起、终点铺设油毛毡，实现无缝连接，保证整个洒布范围内洒布量恒定、碎石均匀；沥青、碎石洒布完成后，使用压路机碾压，将碎石嵌入热沥青或乳化沥青中；施工中加强气候条件的控制，包括天气情况、环境温度、路面温度等；封层后清扫路面多余的碎石。

图5 同步碎石封层作业施工过程现场示意图

2.3 区别与功效

同步碎石封层作为一种高效的、低成本的维修养护技术，已经在国内外得到了广泛应用，取得了良好的社会经济效益：

(1)与预拌碎石封层技术相比，同步碎石封层技术通过同步碎石机的使用，有效提高了沥青与集料的结合性；而传统沥青洒布车+碎石撒布车的配合作业下，两道工序间隔较长，沥青温度降低后，粘结效果较差，封层性能受到影响。

(2)与浆封层技术相比，同步碎石封层技术使用的是软化期长的沥青，适用于非刚性路面，同时其防水性、防滑性均较好，可较好处理层间裂缝，适用于我国大部分降水多、雨季长的地区；

(3)同步碎石封层技术适用范围广，无论是高速公路、一/二级公路，还是城市道路、乡村公路均可适用，对于我国这种地域辽阔、公路状况差异大的情况十分适用；

(4)同步碎石封层技术成本低、能耗低，可以低成本推动我国“乡乡通油路，村村通公路”计划的完成，大大缓解西部地区公路建设经费紧缺的现状。

3 实例探析

3.1 工程概况

新G357融水至和睦(现S204线K25+000～K35+500段)沥青路面大修工程位于柳州市融水县境内，路线桩号为K25+000～K35+500，路线全长10.5 km。公路等级为二级，路基宽为8.5 m，路面宽7.7 m，其中K25+000～K25+600段路基宽9.0 m，路面宽8.0 m。原设计路线长10.5 km，在项目实施过程中变更顺延600 m，变更后里程桩号为K25+000～K36+100，实际长11.1 km。

3.2 路面大修方案

本工程沥青路面大修方案为：重新加铺新路面，特殊路段略作调整；路面大修工程量为86 870 m2；路面大修结构：6 cm沥青混凝土面层(AC-16)+1.5 cm同步碎石封层+25 cm级配碎石基层+20 cm铣刨路基路面，K25+000～+600段、K25+600～K35+500段路面结构示意图见图6、图7。

图6 K25+000～+600段路面结构示意图(mm)

图7 K25+600～K35+500段路面结构示意图(mm)

3.3 同步碎石封层技术

本工程沥青路面大修，采用同步碎石封层技术，宜在干燥、较热季节施工，具体技术要点为：

3.3.1 矿料选择

粗集料采用单级配集料，洁净、干燥、无杂质，强度、耐磨耗性均较好，优先选用中性偏碱石料，具体物理力学性能指标如表2所示：

表2 石料物理力学性能表

由于采用的是单级配，考虑加工难度，允许一定粒径差(≤5 mm)，粒径宜8～10 mm，具体根据原路面状况、交通荷载、封层厚度确定石料规格、岩性。

3.3.2 胶结材料选择

根据广西地区实际情况，同步碎石封层胶结材料以道路石油沥青、改性沥青为主，本工程采用石油沥青，根据道路实际确定石油沥青等级、标号(AH-110、AH-90、AH-70)，符合《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)(简称《规范》)即可。

3.3.3 设备选择

本工程设备选择如下页表3所示，同时配备专业的操作人员。

表3 同步碎石封层施工设备一览表

3.3.4 施工要点

本工程同步碎石封层严格按《规范》与大修工程相关要求施工。

(1)沥青洒布

将140 ℃～180 ℃沥青注入洒布车罐内，行驶至施工现场，调整喷头高度、洒布宽度，沥青循环(罐体—喷洒管道—罐体)10 min，所有喷头形成统一扇形面可洒布沥青；洒布车保持顺直、匀速前进，喷洒温度130 ℃～170 ℃，确保沥青雾化、洒布均匀，沥青洒布量控制在1.2～1.5 kg/m2，原路面如大面积泛油可适当减少(0.1～0.2 kg/m2)，反之可适当增加，若是施工温度较低也可增加约0.1 kg/m2；做好接缝处理，横缝严禁重复洒油、撒料，纵缝保持顺直。

(2)石料撒布

碎石撒布车紧跟沥青洒布车行驶，石料撒布均匀、及时，相距≤25 m，确保两者良好结合；石料撒布量控制在8～13 m3/km2，随沥青洒布量增减，石料撒布覆盖率>90%；若是在施工中存在石料撒布车撒料不均的情况，可人工补撒扫匀。

(3)碾压

第一步：胶轮压路机快速碾压1遍，确保石料与沥青良好粘附，与撒料车相距≤15 m；第二步：胶轮压路机复压 3 遍，碾压轮迹每幅重叠30 cm，确保沥青与石料充分粘结，无过多浮动碎石。

3.4 施工质量整体评价

在本工程的施工过程中，建设办、总监办以及施工单位共同建立了一整套质量管理和保证体系，并经常开展质量检查活动，施工单位严格按施工规范施工，对一些重要的隐蔽工程特别予以关注，把工程质量隐患消除在萌芽状态，严格控制每道施工工序的工程质量，确保工程质量。本工程施工单位自检评得分为94.5分，质量合格，监理单位抽检评得分为92.2分，工程质量合格。

4 结语

综上所述，同步碎石封层在我国沥青道路维修、养护中得到了广泛应用，其可修复微小的路面病害，防止基层和地基水侵入，同时由于铺筑工艺简便、方法灵活，与预拌碎石封层、稀浆封层等相比具有独特的优越性。在沥青路面大修工程中，可根据实际道路情况合理选用同步碎石封层结构(单层、多层结构和复合结构)，科学确定施工设备、方法，规范开展各道工序，并做好质量管理工作，切实保证整个沥青路面结构可靠、质量合格、性能良好，实现车辆的舒适、安全行驶。