精表处在闻垣高速预防性养护中的应用

段 国 珍

(山西交通控股集团有限公司运城北高速公路分公司，山西 运城 044000)

0 引言

高速公路沥青路面在运营使用几年后，路面结构开始出现裂缝、磨光等病害，此时如果没有及时进行维修，沥青路面各方面使用性能会加速下降，甚至会直接影响行车安全[1]。精表处可以对轻微的病害进行修补，有效提高沥青路面的抗滑性能和抗渗性能，保证行车安全[2]。闻垣高速公路运营10年后路面出现轻微破损，对路面使用情况进行调查分析后拟采用精表处对沥青路面开展预防性养护。在施工现场布置测点对养护前后的渗水系数、摩擦系数等指标进行检测，作为评价微表处养护效果的主要依据。

1 路面使用状况调查

1.1 项目概况

闻垣高速公路设计全长83.904 km，位于山岭重丘区，设计最大路基宽度26 m，设计最大车速100 km/h，运营通车后车流量较大，且重型运煤货车较多。自2010年12月全线建成通车以来，道路运行情况良好，路基整体未发现明显破坏，路面局部出现轻微裂缝、表面磨光、车辙等病害，且沥青路面沥青已出现明显老化。为了提高行车舒适性，保证行车安全，对出现病害路段开展预防性养护。通过对闻垣高速公路路面抗滑不足路段路面使用状况进行详细勘察，计划采用精表处进行预防性养护。

1.2 路面使用状况调查结果分析

路面使用状况调查采用人工徒步配合检测车调查的方式，调查的内容主要为：路面病害类型、病害位置、病害数量等[3]。调查后发现，路基路面整体状况良好，部分长大纵坡及急弯路段沥青路面存在轻微裂缝、表面磨光等病害，降低了路面的抗滑性能，在一定程度影响了行车安全。为了改善路面抗滑性能，对局部磨光路段进行了拉毛处理。按照每1 km作为一个调查路段，共确定7处需要采用预防性养护维修的路段，考虑到两侧延伸，总计养护长度为9.078 km。

统计路面状况检测评定结果，调查20处路段总体路况均较好，PQI等级基本为“优”，少数路段PCI等级为良，部分路段路况指数评价结果如表1所示。

表1 部分路段路况指标评价结果

分析表1数据可以看出，各路段的PQI值均高于90，评定等级为优，个别路段PCI值小于90，评定等级为良[4]。通过分析各路段现场调查结果，拟进行精表处预防性养护路段沥青路面出现横向裂缝、纵向裂缝和表面磨光等病害。裂缝出现原因主要是由于基层反射裂缝和行车荷载作用造成的，路表磨光主要位于长大纵坡及急弯路段，这是由于车辆频繁制动加剧了对路面材料的磨损，降低路面抗滑能力，造成路面磨光。

2 精表处养护方案

2.1 养护方案设计

通过分析调查结果，拟养护路段路面结构承载力满足要求，但存在裂缝、磨光等病害。为了有效修复裂缝，提高路面抗滑性能，降低养护成本，采用精表处技术进行预防性养护。养护施工前对沥青路面进行彻底清理，对裂缝进行清缝、灌缝处治，然后摊铺5 mm厚精表处混合料。具体处治方案如下：

1)底层：同步洒布Ⅰ型高性能胶结料+细集料，Ⅰ型高性能胶结料渗入原路面结构内部，起到再生及加固的作用，还可以封闭路表孔隙，充当封水层。

2)中间层：同步洒布Ⅱ型高性能胶结料+细集料，在上下层集料相互嵌挤作用下产生内摩擦力，与Ⅱ型高性能胶结料的粘聚力一起提高路面结构的强度和稳定性，进而提高路面结构的整体稳定性和行车舒适性。

3)面层：采用Ⅱ型高性能胶结料封面，对中间层施工中出现的松动、粘结不牢的部分进一步进行加固，防止集料脱落、飞散，封闭路表孔隙，起到防水作用。

通过施工，在原路面形成3 mm～5 mm厚的精表处薄层结构，养护后路面结构如图1所示。

2.2 精表处施工工艺

1)施工机械选配。

精表处施工选用同步封层车，同步完成细集料的撒布和高性能胶结料的喷洒。施工中严格控制同步封层车的速度和洒布量，保证布料均匀，局部机械漏洒部位可通过人工找补。精表处同步封层车的作业宽度一般为2.0 m～4.0 m，喷嘴喷流角度θ为0°～95°。喷洒臂离地高度控制在300 mm～550 mm，相邻喷嘴间距为200 mm～400 mm。为了保证洒布量，同一地点需要有2个～3个喷嘴重叠喷洒。

2)施工准备。

精表处施工应选择在干燥和较热的季节施工，施工当天天气晴朗，气温不低于15 ℃。气温低于10 ℃或下雨时，不得进行精表处施工。施工路面必须平整密实，强度和刚度满足要求，并对路面上的病害进行处理。对每一批进场原材料进行抽检，合格后方可选用。对施工机具加强检查保养，保证同步封层车等施工机具正常运行，施工前进行试撒确定施工参数。

施工前应根据设计配合比的相关要求，在场外进行模拟试验，初步确定高性能胶结料喷洒量和细集料撒布量及施工工艺。施工路段应有专人看守，维持施工期间的交通秩序，防止过往车辆进入施工区域。

3)铺设试验段。

试验段长度不小于50 m，通过施工确定施工设备施工参数、配合比。通过试铺确定高性能胶结料喷洒量和细集料撒布量，确定作业宽度、喷嘴喷流角度、喷洒臂离地高度、相邻喷嘴间距等参数。根据路面的构造深度和施工环境确定配合比，并在试铺过程中进行调整。

4)精表处施工。

施工前进行施工放样，确定施工区域，并做好标识。对路面病害进行修补，保证作业面平整密实。根据试验段确定的施工参数设置调试与标定施工设备，施工过程中不得随意改变施工技术参数。底层(Ⅰ型高性能胶结料+细集料)完工后，使用胶轮压路机碾压，经过2 h～3 h固化成型后进行面层施工。中间层和面层(Ⅱ型高性能胶结料+细集料+Ⅱ型高性能胶结料)完工后，使用胶轮压路机碾压，气温为25 ℃以上时，经1 h～2 h固化成型可开放交通。如施工过程中发现局部漏洒或不均匀，应及时找补。

3 精表处养护效果分析

3.1 渗水系数检测结果分析

在养护施工前和养护完工后，在路面轮迹位置布置测点进行渗水系数检测。检测一处换一个车道，每个测点做两次渗水试验，取平均值作为检测结果。为了降低数据的变异性，各检测断面布置间距为100 m，取部分有代表性的测点养护前后渗水试验检测结果作为研究对象，检测结果如表2所示，绘制养护前后渗水系数变化趋势图如图2所示。

分析表2数据，养护前各试验测点渗水系数值相对较大，其中有3个测点大于20 mL/min，超过了JTG F801—2012公路工程质量检验评定标准中对高速公路路面渗水系数的要求，最大值为45 mL/min，最小值为8 mL/min，数据变异性较大。如果不及时进行维修，路面沥青膜脱落后抗渗性能将加速下降，水分渗入后沥青路面会加剧面层结构破坏。养护后渗水系数明显下降，5个测点中最大值是4 mL/min，最小值为0，提高百分率为87.5%～100%，满足设计要求，且数据变异性明显下降。沥青路面抗渗性能明显提高，有效提高了路面抵抗雨水侵蚀的能力。

表2 部分测点养护前后渗水试验检测结果

3.2 摩擦系数试验检测结果分析

路面摩擦系数试验与渗水系数试验测点布置相同，布置间距为100 m，位于每个车道的轮迹位置。每个检测断面布置3个测点，取3个测点摆值的平均值作为检测值。养护前后路面摩擦系数试验检测结果如表3所示。

表3 养护前后路面摆值检测结果

分析表3数据，养护前各测点摩擦系数抗滑摆值检测值最小值为55 BPN，养护后沥青路面摆值明显提高，提高百分率达到7.94%以上，均满足JTG D50—2017公路沥青路面设计规范中要求的不小于42 BPN的要求。这是由于在车辆荷载的作用下，路面抗滑摆值下降，抗滑性能下降。精表处材料中所使用的金刚砂可有效提高沥青路面的抗滑性能，提高路面摩擦系数，因此养护后路面抗滑摆值有了较大幅度提高。

3.3 钻芯取样试验结果分析

钻芯取样测点位置与上述两个试验的测点相同，取样时间在通车3个月以后。每个检测断面取芯数量为6个，密封后带回实验室，芯样表面水分干燥后对养护材料渗透深度进行量取，检测结果如表4所示。

表4 各芯样养护材料渗透深度检测结果

分析表4各芯样养护材料渗透深度检测结果，精表处养护结束3个月后，养护材料的渗透深度最小深度5.56 mm，最大深度为6.34 mm。养护材料渗入旧沥青路面后，可以使老化沥青再生，提高沥青的针入度、延度、软化点等性能指标，使旧沥青路面性能恢复到接近新建路面的状态。

4 结语

与微表处养护技术相比，精表处厚度薄、耐磨抗滑性好、平整度高，且施工工序简单、施工速度快、开放交通速度快，施工成本低。结合闻垣高速公路沥青路面精表处预防性养护施工实践，根据路面使用状况调查结果制定养护方案，完工后对养护效果进行了检测分析。采用精表处进行预防性养护后，路面平整度、抗滑性能、抗渗性能等指标大大改善，有效提高了行车舒适性，保证了行车安全。