纤维沥青同步碎石封层在公路养护工程中的应用研究

魏世栋

摘要：纤维沥青同步碎石封层是一种预防性养护措施，近几年在公路工程养护中推广使用。但是作为一种新技术，目前尚无详细施工规范及具体操作要求，需要通过工程应用进行总结并完善具体施工工艺及质量控制方法。本论述通过纤维沥青同步碎石封层技术在某二级公路养护工程中的具体应用，对施工材料提出了具体要求，对施工工序细化控制，对施工工艺方法及施工质量控制进行了研究，阐述了施工方法、施工机械及注意事项，并进行了经济效益分析及后期跟踪观测。此技术施工工期短，养护成本较低，道路交通影响小且方便车辆正常通行，并且增加了路面摩擦系數，大幅提高了路面质量及安全性，在养护工程中应用效果较好，具有良好的社会效益和经济效益。

关键词：纤维沥青;同步封层;公路养护;应用

中图分类号：U416.2            文献标志码：A

纤维沥青同步碎石封层结构是一层沥青和一层纤维再加一层沥青和一层碎石材料相互作用形成的密集网络缠绕结构[1]。由于纤维的高抗拉强度、高弹性模量和增强性，纤维沥青碎石封层能有效吸收、扩散和重新分布路面结构中的局部集中应力，有效降低路面结构中的应力，减少路面结构层裂缝的产生，防止和抑制反射裂缝的发生，两层沥青的连续分布进一步提高了封层的紧密性[2]。此外，在此结构中起加固和桥接作用的纤维在前后两层沥青结合料上有很强的吸附作用，能很容易地吸收沥青中的油，增加沥青的粘度和附着力，有效防止沥青流动，在原路面上形成致密的保护膜，在高温下稳定沥青，增韧抗裂，避免高温泛油引起的路面病害，减少渗水的早期破坏，延长道路的使用寿命[3]。纤维沥青同步碎石封层技术广泛应用于普通国省干线公路沥青路面预防养护、裂缝路面养护施工[4]。

1项目应用背景

甘肃省庆阳公路事业发展中心管养的G327线（连固线）是连接西峰、镇原、固原之间的重要干线，在镇原境内与S318线相辅相成，既发挥着普通干线公路网的作用，又肩负着与农村公路网的衔接作用，对镇原县经济发展、文化宣传、社会交流等起着至关重要的作用。该路段建成运营已经8 a，交通量近年来不断增加，车流量已达到6000辆/d，随着高铁、高速公路等大型工程相继开工，运输石料的货车流量更是急剧增多，且超载运输现象严重，同时近年来受降雨量增加和极端恶劣气候的影响，尤其是2018年的连续降雨，造成G327线 K1494+500-K1539+244段路面多处裂缝、龟裂和坑槽，致使行车安全无法保障，后期养护困难大、费用高。

长期以来一直采取路面灌缝、油路铣刨等传统路面病害处治技术进行处治，但是效果欠佳。从2019年开始连续两年采用纤维沥青同步碎石封层技术对 G327K1518+650-K1521+000段和K1521+000-K1524+000段进行路面处治，有效改善了路面通行状况，取得良好的效果。

2玄武纤维沥青同步碎石封层材料要求

2.1沥青粘结料

纤维沥青封层工程中采用壳牌90#道路石油沥青，沥青用量见表1所列。

2.2纤维

纤维长度一般为30～120 mm。根据路面实际病害处治需要，工程中采用55 mm玄武岩纤维。纤维用量一般为60 g/m2，可结合路面目前现状及交通量情况进行适当调整。当路面龟裂严重时，纤维用量根据现场情况可适当增加，但应控制在80 g/m2～100 g/m2范围内。

2.3碎石

根据交通量和现场实际情况，采用规格为10～15 mm 的辉绿岩。辉绿岩属于碱性材料，与沥青之间具有较强的粘附性，能保持长期稳定的粘结性能。且碎石具有较高的强度，耐磨耗性较好，干燥、洁净、无杂质、无风化、成立方体。技术人员先后到平凉崆峒区、白银靖远县、定西临洮县、天水武山县考察当地辉绿岩碎石性能指标，根据指标中各项数据对比，经过比选决定采用靖远县的辉绿岩碎石，该碎石压碎值为10.5、沥青与集料粘附性为四级。对碎石进行预裹覆处理，提高碎石沥青的粘附性。纤维沥青同步碎石封层碎石用量范围见表2所列。

2.4施工机械设备

施工主要投入设备包括路面清扫车2台、沥青拌和楼1台、纤维沥青同步碎石封层车1台、胶轮压路机2台（30 t/台）、集料运输车4台、50装载机1台。

3施工工艺及质量控制

3.1施工工艺

施工前铺筑200 m试验路段，依据试验段铺筑总结，合理调整并确定沥青、纤维和碎石等材料的用量，组织确定撒布温度、施工人员、机械设备配备。具体工艺如下：

处治旧路面病害→施工放线→沥青、纤维、碎石撒布→初期碾压→人工修补→终压和养护→清理回收脱落碎石→开放交通→养护→后期跟踪观测。

3.2施工过程中质量控制要点

3.2.1原路面病害处理

施工前组织技术人员对施工路段路面平整度、横坡、高程等各项指标进行检测，对沉陷、坑槽等病害进行处治，采用人工配合清扫车的方式对路面做彻底清扫。3.2.2施工放线

以原路面中线作为纤维碎石封层施工中线进行控制，根据中线和宽度确定路面边线。放线过程中将棕绳挡在边线上，保证路面边线整齐、顺直圆滑。

3.2.3沥青、纤维、碎石撒布

沥青选用90#道路石油沥青，沥青温度控制在130℃～150℃之间，碎石在撒布前必须经拌合楼按3‰的油石比进行预裹覆，同时要确保碎石洁净，碎石温度控制在80℃～110℃之间、拌和时间不宜小于10 s。经裹覆后出料温度控制在140℃～160℃之间，碎石用量为22 kg/m2。洒布温度不低于135℃～150℃。

3.2.4初期碾压

为保证碾压质量和加快施工进度，调用两台（30 t）胶轮压路机进行碾压，为了确保碾压效果，对轮胎涂抹植物油，并且按照“紧跟、慢压、先慢后快”的方式进行碾压。每次重叠1/3轮宽两侧到边碾压，碾压次数根据现场施工情况和环境确定，一般不得低于5～6遍。6D5465C4-0FA7-4A33-B55C-9702861D5285

3.2.5人工修补

作业过程中，对每车料的重点部位，例如起点、终点，路面纵向裂缝等部位应分情况不同分别进行处治，对撒布不均匀区域进行人工找平，漏撒路面人工紧跟补撒处理。

3.2.6清理回收脱落碎石

到达养护时间，人工配合清扫车，从路中向边缘，清扫路面施工后多余碎石，至少每个车道充分清扫3次。

3.2.7开放交通及初期养护

开放交通应专人指挥引导社会车辆缓慢通行，使重型车辆对封层路面再次进行碾压，以便取得更好的效果。对封层后路面施划标线，完成施工。

施工完成后在初期养护中，对脱落的碎石及时清扫回收，并定期进行跟踪观测。对有脱落的路段及时按封层施工工艺再次进行修补。

3.3施工注意事项

纤维沥青同步碎石封层技术在公路预防性养护中优势明显，实际施工过程中应重点注意以下问题。首先，注意纤维沥青封层的应用范围。采用纤维沥青封层对普通公路沥青路面进行预防性养护和中修表面磨耗层，可以提高路面的防水性、抗裂性、抗老化性、防滑性和耐磨性，延长路面大修周期，延长路面使用寿命。预防性养护或中修时，路面结构应具有足够的强度、良好的平整度和较低的车辙深度，不适合高等级公路的预防性养护。其次，纤维沥青同步碎石封层的施工需要适宜的气象条件。纤维沥青同步碎石封层对气候条件要求严格，气候条件对其施工和质量影响很大。天气的突然变化会引起许多不利问题。注意施工期间的天气预报，对施工期间的天气情况进行评估和预测，以确定合适的施工时间。最低气温条件为气温高于15℃，道路温度高于20℃，并呈上升趋势;当温度低于20℃，路面温度低于25℃，且呈下降趋势时，不允许施工;如果温度高于45℃，路面温度高于60℃，则不适合施工。

4效益评价

纤维沥青同步碎石封层与传统碎石同步封层相比较，传统碎石同步封层造价为13.6元/m2，纤维沥青同步碎石封层为20.4元/m2，相比之下，纤维沥青同步碎石封层造价较高一些，但其使用寿命远长于传统碎石同步封层，后期养护投入大幅减少，长远经济效益明显高于传统碎石同步封层。

与同类病害处治方案相比较，纤维沥青同步碎石封层技术施工工序簡捷，施工工期短，养护成本较低，后期效果较好，对道路交通影响小、方便车辆正常通行。与灌缝、油路铣刨相比纤维沥青同步碎石封层技术可大幅提高路面质量，增加摩擦系数，提高安全性。与传统碎石同步封层技术相比，高强度纤维的加入使其具有良好的吸油率和韧阻性，使用寿命大幅提高，具有良好的社会效益和经济效益。

5后期观测

对实施沥青同步碎石封层路段跟踪观测，跟踪观测情况按照施工后一个月内、第二个月、第六个月，跟踪观测时间为2020.7～2020.12，具体观测结果如下：

（1）2020年7月观测。施工后一个月内，路面有脱落的碎石，但这些碎石很大一部分都是当初施工过量的碎石，及时组织回收清理，路面整体效果良好。

（2）2020年8月观测。施工后第二个月，脱落的碎石明显减少，封层已趋于稳定，经检测渗水系数、摩擦系数和构造深度均满足规范要求。

（3）2020年12月观测。施工后六个月，12月份气温降低，路面有零星脱落的碎石，但未影响到封层整体效果，路况质量良好。同比其他路段病害，封层路段目前无裂缝病害发生，病害明显减少。

6结语

纤维沥青同步碎石封层是一项新的预防性养护技术，尚无施工规范，相关技术及施工人员在工程施工过程中不断总结和完善，对比两年中工程应用结果，施工质量有明显提高。本中心对养护路段2019年和2020年两年的碎石封层路段进行后期跟踪观测，2020年的施工质量明显高于2019年。但目前还存在一些问题需要在实际施工中不断探索、不断改进，以便更好地应用在公路养护中。

参考文献：

[1]韩博，迟凤霞，王洋洋，等.浙江省普通干线公路预防性养护技术应用效果分析与技术比选[J].公路，2021（4）：327-333.

[2]王金华，王云龙，赵兴春，等.纤维沥青碎石封层技术的特点及流程研究[J].河南科技，2020，39（34）：122-124.

[3]杜勇.纤维沥青碎石封层在公路维修施工中的应用[J].交通世界，2021（9）：71-72，74.

[4]陶少聪.纤维沥青碎石同步封层技术[J].交通世界（中旬刊），2020（4）：50-51.

[5]赵喆.超黏磨耗层与纤维同步碎石封层的应用对比研究[J].公路，2017（1）：215-219.

[6]傅若梁.沥青路面纤维增强同步碎石封层简介[A].中国公路学会养护与管理分会.第二届全国桥梁、隧道养护与管理技术研讨会论文集[C].北京：中国公路学会养护与管理分会，2015：126-161.6D5465C4-0FA7-4A33-B55C-9702861D5285