精铣刨与超薄磨耗层在桥梁养护中的应用研究

廖亚雄，吕玉蓉，袁盛杰

（湖北省交通规划设计院股份有限公司，湖北 武汉 430051）

0 引言

常规沥青混合料加铺层会因自重过大影响桥梁的稳定性，相比于常规沥青混合料面层，超薄磨耗层在降噪、耐磨等方面性能较优，并且工期短、水雾少，不影响交通，可改善桥面结构，因此适用于桥梁养护[1]。对比常规预防性养护技术，雾封层、微表处、OGFC罩面平均使用寿命不超过4年，而超薄磨耗层可达8年[2]。

在轮载作用下，超薄磨耗层易产生推移、剥落等早期损坏，桥面混凝土与超薄磨耗层的界面强度会影响超薄磨耗层的耐久性，而良好的层间结合方式至少可提升10%黏结强度[3]。为了增强层间结合效果，常规工艺有凿毛、抛丸、喷砂、精铣刨等[4]。鉴于此，本文根据现有研究成果，依托平遥至榆社高速公路项目对“精铣刨+超薄沥青磨耗层”桥面养护处治方案进行研究。

1 工程概况

平遥至榆社高速公路是山西省高速公路的重要组成部分，起于平遥县侯冀村，接太长高速公路立交枢纽，全长83 km，于2012年12月建成使用。由于位于林深岩坚的太行山腹地，穿过多处断层破碎带，为平榆高速的关键性工程。而“十三五”期间的交通量逐年上涨，重载车辆以及超重车辆不断增加，因此桥面在使用过程中坑槽、车辙、裂缝与局部沉陷等病害日益增多，并且常规的养护措施不及病害的增速。因此结合宝塔山隧道平榆方向桥面于2017年、2019年采用“精铣刨+超薄沥青磨耗层”的处治方案和良好的效果，以及现桥面的检测结果，为改善路面平整度，提高道路行驶安全性，决定采用“精铣刨+超薄沥青磨耗层”的处治方案。

2 处治方案

采用多功能检测车对桥面养护前的平整度（IRI）、横向力系数（SFC）、车辙（RD）、路面行驶质量指数（RQI）、路面车辙深度指数（RDI）、路面抗滑性能指数（SRI）进行测试，结果见表1。

表1 原桥面铺装技术评定

原桥面铺装上面层沥青AC-13局部病害处治完成后进行1 cm精铣刨，铣刨后清除路面杂物、灰尘、松散物和不稳定颗粒。撒布黏层油后加铺2.5 cm超薄沥青磨耗层恢复桥面的抗滑性能。

相对其余未处治路段而言，处治路段其行车舒适性大幅提升。宝塔山隧道榆平方向桥面铺装存在类似的病害，鉴于平榆方向处治方案效果较好，本项目也采用同样的方案“精铣刨+超薄沥青磨耗层”。

2.1 精铣刨

a）对原桥面铺装进行调查，记录不平整的路段在施工时作为调整的依据。

b）精铣刨设备采用W2000铣刨机，配套运输车、清扫车、洒水车等若干辆。

c）精铣刨参数：

（a）铣刨刀头间距为10 mm，配备不少于700个刀头；

（b）铣刨速度控制在5～7 m/min；

（c）铣刨深度控制在5～10 mm。

d）施工流程为 准备工作、铣刨、路面冲洗、铣刨料运出、清扫路面。

2.2 超薄磨耗层

2.2.1 施工设备

超薄磨耗层采用专用的NovaPaver摊铺机进行施工，须配备NovaBond乳化沥青储罐、喷洒与计量系统、可调节伸缩宽度且带振动的熨平板等必要装置。使用中不与乳化沥青接触，以达到最优的效果。

2.2.2 摊铺

a）超薄磨耗层改性沥青在60℃～80℃时进行摊铺，沥青用量须准确计量。

b）超薄磨耗层沥青喷洒量宜控制在1 kg/m2，并根据现场路况作必要调整。

c）热拌沥青混合料摊铺按施工规范控制，在超薄磨耗层改性沥青喷洒后再进行，完毕后用加热后的熨平板进行整平。

d）超薄磨耗层应在施工前确定施工的宽度与松铺厚度等参数。

2.2.3 碾压

超薄磨耗层应在路面温度不超过90℃时进行碾压，采用9～12 t双钢轮压路机。因桥面铺装的特殊性，超薄沥青磨耗层有较高的平整度要求，碾压后不得有轮迹裂缝、推挤、油斑、油包、离析等。

3 原材料与配合比

3.1 沥青

平榆高速公路交通量属重载交通，超薄罩面磨耗层SBS改性沥青技术指标应满足设计规范，因此采用特种高黏高弹性聚合物改性沥青，技术指标见表2。

表2 沥青技术性质

3.2 乳化沥青

超薄沥青磨耗层与原有桥面铺装层之间撒布NovaBond黏层油（SBS改性乳化沥青），撒布量0.8～1.0 kg/m2。技术指标见表3。

表3 乳化沥青技术性质

3.3 阻燃剂

阻燃剂应具有较好的阻燃效果，掺量依据产品说明且结合试验结果确定。

3.4 粗集料

粗集料采用耐磨、与沥青黏附性较好的石灰岩，其技术性质见表4。

表4 粗集料的技术性质

3.5 细集料

细集料采用石灰岩机制砂，其技术性质见表5。

表5 细集料的技术性质

3.6 矿粉

矿粉采用石灰岩碎石自行加工生产的石灰岩矿粉，其技术性质见表6。

表6 矿粉技术性质

3.7 混合料

桥面养护超薄沥青磨耗层混合料采用设计要求级配范围作为各沥青混合料施工配合比设计时控制的依据，参考《高韧超薄磨耗层技术要求》与路面施工技术规范，采用旋转压实法进行级配设计，油石比为7.6%，级配见表7。

表7 超薄沥青磨耗层级配

4 应用效果评价

4.1 精铣刨

铣刨完成后，采用三米直尺、塞尺、构造深度仪对铣刨效果进行测试，采用拉拔试验对界面处治效果进行评价，测试结果见表8，精铣刨与常规工艺处治对比见表9。

表8 精铣刨应用效果

表9 精铣刨与常规工艺效果对比 MPa

由表8可知，铣刨测试结果符合技术要求，原桥面铺装上面层沥青AC-13可与超薄磨耗层产生良好的黏结效果。由表9可知，相比于未经处治的原桥面铺装上面层，常规工艺的拉拔强度、抗剪强度高出25%、48%；精铣刨工艺的拉拔强度、抗剪强度高出50%、87%，说明精铣刨工艺可显著提升界面黏结效果。

4.2 超薄磨耗层

通过室内试验评价超薄磨耗层的路用性能，其中高温稳定性通过车辙试验评价，水稳定性能通过肯塔堡飞散试验、冻融劈裂试验评价，抗疲劳性能通过四点弯曲疲劳试验评价，测试结果见表10。

表10 超薄磨耗层路用性能测试结果

由表10可知，超薄沥青磨耗层拥有良好的路用性能，其中抗疲劳性能远高于技术要求。

5 试验段应用效果评价

项目投入使用后1年，采用多功能检测车对桥面相应参数再次测试，结果见表11。

表11 使用后技术评定

由表11可知，施工后及使用1年后，所有参数均高于原桥面铺装，在使用后性能降幅均不超过1%，未发生明显衰减，因此验证了超薄沥青磨耗层良好的使用性能与耐久性。

6 结语

a）根据宝塔山隧道平榆方向路面“精铣刨+超薄沥青磨耗层”成功应用，从铣刨、超薄磨耗层的设备、摊铺、碾压提出了在桥面铺装处治应用的方案。

b）根据超薄罩面磨耗层的技术要求提出了级配。

c）经测试，铣刨结果符合技术要求，可与超薄磨耗层产生良好的黏结效果。精铣刨工艺可显著提升界面黏结效果，相比于未经处治的原桥面铺装上面层，常规工艺的拉拔强度、抗剪强度高出25%、48%，精铣刨工艺的拉拔强度、抗剪强度高出50%、87%。

d）经室内试验验证，超薄沥青磨耗层拥有良好的路用性能。

e）施工后及使用1年后，所有路面技术参数均高于原桥面铺装，在使用后性能降幅均不超过1%，未发生明显衰减，说明超薄沥青磨耗层良好的使用性能与耐久性。