超薄磨耗层在车辙病害处治中的应用研究

王 琳 王志强

（1.河南通安高速公路养护工程有限责任公司，河南 鹤壁 458000；2.河南高速公路发展有限责任公司安新分公司，河南 新乡 453000）

随着社会经济的迅速发展，公路通车量大，重载车辆多，路面负荷大，因此工程通车运行一段时间后可能出现裂缝、车辙、沉陷、坑槽等问题，尤其是车辙病害危害极大，不仅会降低结构承载力，影响路面外形美观程度，也不利于车辆安全顺利通行。因此，必须采取有效的养护施工技术，及时修复路面车辙病害。超薄磨耗层技术具有自身显著特点，满足公路养护施工需要，其应用也变得越来越广泛。

1 车辙的形成机理

作为一种多相分散体，沥青混合料的主要构成成分为石质骨料与沥青胶结料，其是通过松散矿料颗粒本身互相嵌挤构成骨架，且利用沥青结合料胶结作用形成的混合体。沥青混合料在外荷载作用下，具有较为复杂的应力及应变特点，其弹性变形在低温或瞬时荷载影响下起关键作用，绝大多数情况下，粘弹性为其变形主要状态。一般沥青混合料变形特性可通过蠕变试验进行直观、形象地表述，在加载瞬间将有瞬时弹性应变与塑性应变在混合料内产生，同时在不断增加荷载作用时间的过程中，材料应变也会随之增加，但该增加应变部分可看做是粘弹性应变，可通过荷载作用将其荷载卸除，此时材料能够迅速恢复弹性，但其应变却无法彻底恢复，塑性应变与粘塑性应变则为剩余应变，也可看做是永久变形。在行车荷载长期作用下，路面永久变形将逐步增多，宏观上可称为车辙。

2 工程概况

某公路工程为双向四车道，沥青混凝土路面，路面结构为73cm厚。自通车运营后，逐步产生不同程度地早期病害，主要包括车辙、裂缝等，且呈不断扩大趋势，如不及时治理，将对路面正常行车功能造成严重影响，为此，决定进行大面积维修养护。经断面切槽观察可见，主要为失稳型车辙，变形集中出现于路面中上面层，半刚性基层未见病害。车辙位置路面上面层为3.1cm厚，此厚度下面层具有较低抗剪强度，根本无法承受反复荷载。同时，发现车辙位置中面层具有较大空隙率，混合料密实度不够，这种情况下，中面层整体强度较低，在车辆碾压作用下极易补充压实。

为更好地了解车辙病害情况，决定进行取芯试验，本试验选具有代表性的8个芯样，通过计算可得，上面层平均厚度为3.5cm、中面层平均厚度为4.5cm、下面层平均厚度为5.9cm，且37.7cm为水稳碎石上基层平均厚度。经观测，8个芯样沥青面层较为完整，但中面层、底面层都存在较大空隙，同时，8个芯样水稳层都呈现出完整、松散各半的现象。且有大量泥土存于芯样沥青层和水稳层之间，具有不均匀性。按照《公路沥青路面施工技术规范》要求，试验所选沥青混合料级配均满足技术规范要求，但嵌挤性较差，为此决定选取超薄磨耗层用于路面车辙维修养护，以此有效提高施工效果。

3 超薄磨耗层的特点

1）综合性能良好。超薄磨耗层拥有良好的路用性能，试验结果表明，公路养护施工中，通过超薄磨耗层的应用，能将原路面构造深度增加57%，摩擦系数增大33%，渗水系数减小52%。养护施工中应用超薄磨耗层技术，还能在短时间内提高路面摩擦系数，提升路面防水与抗滑性能。该技术还可以对路面发挥保养作用，提升路面整体性能，有利于预防安全事故发生，保障车辆安全顺利通行。

2）施工迅速便捷。由于超薄磨耗层的材料制作工艺简单，耗费的人力与物力较少。并且所有材料能一次铺筑成型，整个施工过程迅速便捷，能节约施工时间，缩短工期。因而公路养护施工中，使用该技术可以快速开放交通，减少对车辆通行的负面影响，同时也更好满足车辆通行需要。

3）造价低，综合效益明显。针对成本方面来讲，超薄磨耗层的造价低，施工工期较短，所耗费的人工费和机械费较少，有利于节约公路养护施工成本。超薄磨耗层技术还能提高路面综合性能，有利于预防质量问题发生，延迟工程使用寿命，降低养护维修费用。与铣刨摊铺技术相比，超薄磨耗层技术的综合效益更加明显。

4）保护路基，预防质量问题发生。超薄磨耗层内的沥青可以吸附于矿粉上，进而形成材料层。该技术还能有效提高材料层的吸水性，防止水分下渗，让沥青路面保持良好性能，有利于预防路基下沉，避免路基出现疏松现象，最终提升路基结构整体性能。

4 超薄磨耗层施工工艺

1）旧路处治

根据施工现场具体情况，在车辙病害处理中，必须铣刨车辙路面，且根据车辙深度进行处理。当车辙深度在1.5cm以下时，则不予处理；当车辙深度在1.5～2.5cm范围内时，则先铣刨车辙波峰，随后将超薄磨耗层铺设其上；当车辙深度在2.5cm以上时，可整体铣刨处理所有车辙，并通过AC-13沥青混合料进行处理。

2）施工工艺。（1）拌和。施工前，需先做试拌，对混合料配合比进行详细检测，通过马歇尔试验，确定温度、矿料级配、沥青含量等参数，如存有问题，需及时调整。在原材料准备过程中，必须合理控制材料温度，如在160～175℃之间控制SBS改性沥青温度，在190～205℃之间控制矿料温度。待矿料温度达到规定值后，即可向搅拌缸内投料，随后投入其他材料，此时可进行10s干拌。按照6.6%石油比，将基质沥青投入，此时可进行45s以上湿拌。待完成搅拌工作后，需合理控制混合料温度，不得高于195℃。（2）运输。因热混合料具有较大粘度，极易粘贴到运输车车厢周围，增加卸料困难性，为此可适当喷洒或涂抹植物油、肥皂水，避免问题出现。根据设计要求，必须在规定时间、温度条件下，将混合料及时运输到施工场地，且完成压实工作。如混合料出现离析、花白、团块等情况，则不得使用。为保证摊铺连续施工，需合理控制运料车和摊铺车之间的距离，一般以10～30cm为准。卸料过程中，需挂空挡，依托摊铺机不断前进，如施工断面上存有残料则需及时清除。（3）摊铺。通常选用机械法完成摊铺施工，如存有死角，则可结合人工进行摊铺。施工前，需做好摊铺预热工作，一般为1h，要求摊铺厚度必须与设计要求相符。为避免离析问题，不得通过人工耙平。沥青路面施工对温度要求较高，在施工中必须严格控制摊铺温度。（4）压实。初压、复压及终压是沥青混合料压实三个阶段，各阶段压实呈循序渐进的趋势，必须保证施工连续性，不允许阶段。初压时可选用钢轮压路机进行2遍静压，复压时则可先通过钢轮压路机3遍振动压实，随后再通过轮胎压路机进行3遍揉搓碾压施工。终压是为了消除轮迹，此时选用钢轮压路机进行1遍静压、收光即可，待碾压完成后，需检查压实度，必须保证满足设计要求。（5）开放交通。严禁任何车辆、工具放在碾压完并未冷却的沥青面层，同时不得随意丢弃杂物。当沥青面层碾压后，路面温度降至50℃以后，才能开放交通。如路段撒铺黏层，需一次摊铺完混合料，严禁存留断面。

5 结束语

综上所述，在交通运输事业发展中，我国公路建设规模越来越大。沥青路面是我国高等级公路最常用的一种路面形式，但在使用过程中往往会出现早期病害问题，如裂缝、车辙等。当前，我国公路路面维修仍采用病后治理法，方法过于单一。为改善路面使用性能，充分利用旧路面残余强度，减少材料浪费，可采用超薄磨耗层进行车辙病害治理。作为一种抗磨耐久的沥青面层，其优点为抗滑、抗磨耗能力强，且能防水损害，减少噪音污染。因其面层超薄，基本不会影响原路面设计标高，具有良好的施工效果。