同步碎石封层技术在公路养护中的应用

韩爱霞、黄务本、赵生彪、汤琳

（甘肃省武威公路事业发展中心凉州公路段，甘肃 武威 733000）

0 引言

公路的发展关系着民生经济，随着政府对公路建设的投入不断增加，修建的公路密度也随之增加。如何快速高效地养护好现有公路，是公路人迫在眉睫需要解决的问题。

同步碎石封层技术具有经济、高效、快速的特点，在当前我国沥青公路养护中应用广泛。2019年，同步碎石封层技术在G569 线K410～K413 段的修复中得到了很好的应用。

1 同步碎石封层技术的优点

其一，提高路面的防裂特性，治愈路面龟网裂，降低道路反射裂缝，改善道路的抗漏水等特性，长期使用，可提高路面性能，延长路面使用寿命10年以上。

其二，大大提高了原面层的摩擦系数，即提高路面抗滑特性，并可对道路面层平整度进行一定程度的修复。

其三，采用不同直径的石料，部分多层摊铺，可有效控制10cm 以上的深度车辙、沉陷等病害。

其四，工艺简单，施工速度快，可立即开放交通运行。

其五，大大降低道路维修费用。

2 工程概况

G569 线K410～K413 路段，此路段的基层整体性能和强度均满足路用性能，仅路面轻度纵横缝、车辙、沉陷，轻、中度龟裂等病害较多，路面使用年限较久，稍有老化。经调查，沥青路面状况指数PCI 值在70～80 之间，属于沥青路面破损分级标准的中等路况，符合《沥青同步碎石封层技术指南》（DB51/T 2516—2018）中的沥青道路的预防性养护和矫正性养护。

3 同步碎石封层采用的材料及撒布量的确定

3.1 石料的选用标准值及实测指标值

石料的撒布量要适合，应达到最佳状态。如表1所示，当石料覆盖不符合工程要求时，受到阳光的暴晒会加速沥青的老化，进而造成面层破损。如果石料的覆盖率高于工程要求时，会导致沥青中的石料太多，经过碾压后，造成部分已黏在沥青层上的石料掉落。

表1 石料的主要技术指标以及试验结果

3.2 石料的撒布量

石料的撒布量可通过公式计算，也可查表，100%石料覆盖率。详细结果见表2。

表2 单石单层不同尺寸石料的撒布量表

碎石的撒布量可用公式计算：

S：单位面积碎石的撒布量；

K：封层车碎石撒布精度，取1.05；

K：新设备新技术的难度系数，取1.05；

D：碎石最大尺寸为10mm；

d：碎石最小尺寸为5mm。

3.3 沥青的选用标准及实测指标

沥青的选用标准值及实测指标值，详见表3。

表3 用于同步碎石封层沥青的主要技术指标以及试验结果

根据表3对三种不同沥青的性质进行了如下总结。

3.3.1 橡胶沥青的主要特性

橡胶沥青在高热下产生了较大的柔韧性和弹性恢复功能，有助于提高路面耐变形性能和耐疲劳开裂性能；具有良好的高低温特性，减少了沥青混凝土路面对高温环境的敏感性；同样，橡胶沥青有黏度高、抗衰老、抗氧化功能强等优点；间断级配橡胶沥青路面，防水性能较高，降低了雨天行车溅水、改善视野、减少噪声，从而提高了道路行驶的安全性和舒适度。

3.3.2 乳化沥青的性质

在常温状态下，乳化沥青的黏度较低，具有很好的流动性。相比于其他的常用沥青，乳化沥青对填料湿度和空气温度的敏感性较低。在面对常温和低温环境时，能够保障施工效果。既有阴离子又有阳离子是乳化沥青最为明显和特别的特点。阳离子更适合碎石封层，因为它们对气候不太敏感。乳化沥青中的沥青含量一般在55%～60%之间.

3.3.3 SBS 改性乳化沥青的性能

储存稳定性高，耐高温稳定性好，永久变形能力强，与石料附着力好，弹性恢复率高，温度范围广。但对低温开裂和疲劳开裂的抵抗力较弱。

3.4 沥青的撒布量

沥青的撒布量可通过公式计算，也可见表4。

表4 单层不同尺寸石料对应的乳化沥青撒布量

沥青的撒布量计算公式：

L：单位面积沥青的撒布量；

D：碎石最大尺寸为10mm；

d：碎石最小尺寸为5mm；

P：碎石（5～10mm）的松散密度；

L：沥青渗透到裂缝中的量，一般取≤0.5kg/m；

L：与碎石结合需要沥青的量；

K：封层车沥青洒布精度，取1.025；

K：新设备新技术的难度系数，取1.05；

7%：为油石比。

4 同步碎石封层工艺要求

同步碎石封层的施工工艺流程包括以下几个方面：首先，进行施工材料的准备以及原有路面的清理等；其次，进行现场施工，包括碾压、清扫、养护等内容。

4.1 旧路面病害处理

在施工前，已对原路面上的中重程度、纵向及横向裂缝进行灌缝。提前对较宽的裂缝进行贴缝处理，铲平拥包，填平深车辙，平整路面。

4.2 施工材料的准备

4.2.1 黏结材料

我国常用的路面养护材料以橡胶沥青或改性乳化沥青为主。在施工之前，需要对施工材料进行严格的检查，确保黏附性符合工程标准，在确保石料和沥青完全融合后，进行破乳处理。

4.2.2 石料

进行碎石封层的材料主要选择砾石、砂石。针片状石料比例要严格把控在15%左右，对几何尺寸要求也很高，不含有杂物和岩粉，最大碾碎值低于14%。对石材酸碱度没有特殊要求，但必须严格进行水洗或自然风干。

4.3 现场施工

其一，半封闭交通，设置车速限制、报警区等交通标志。

其二，清除原有道路上的所有残余物及黏土，并清除缝隙内的灰尘及散粒，同时保持路面的清洁。

其三，在施工初期，预先铺设1m 厚的托盘纸，其宽度与单幅封层相等。这样在开工时，封层车厢不影响原有路面，且封层接缝光滑，避免了接缝处跳车。

其四，确定撒布宽度。碎石填料车的最大铺设宽度为4m。碎石封层路面是7m，需要分幅撒布。封层施工顺序为先右侧后左侧的顺序，因此设置沥青喷撒与石料撒布在左侧对齐，左侧沥青比石料宽8～10cm，作为接缝处额外的沥青。

其五，封层车进入现场找准位置后，确定参考对象，并开启导向标尺。封层时，驾驶员必须在参照物引导下匀速行驶，保证封层线的对称性。速度通常控制在3.6～4.2km/h。操作人员应调整系统工作参数，打开门控开关，同时喷撒沥青，均匀撒布碎石。如车辆上或将铺设托盘的物料用完，石料及沥青开关会立即关闭，以停止工程。

4.4 压路机碾压

橡胶沥青封层后，应立即进行碾压，与封层车同步。乳化或改性乳化沥青要在刚破乳时进行碾压。钢轮压路机初压，胶轮压路机至少复压3 次，碾压速度为5～8km/h，使单粒碎石牢固嵌入沥青。

4.5 开放交通

建成后，可在2h 后通车，最大行驶速度不得超过20km/h，以避免高速行驶造成碎石飞溅。

4.6 路面清理及残余骨料处置

通车3～4h 后，清理表面无附着碎石。

5 评价

G569 线K410～K411 路段，采用橡胶沥青作为碎石压实层，施工时沥青喷涂1.4kg/m，碎石撒布量为13.8kg/m，撒布温度控制在170～180C；K411～K142 路段，采用乳化沥青同步碎石封层，乳化沥青撒布量为1.8kg/m（乳化沥青固体含量55%～60%），碎石撒布量为14.5kg/m，撒布温度控制在60～70C；K412～K413 路段，采用SBS 改性乳化沥青同步碎石封层，沥青撒布量为1.6kg/m(SBS 改性乳化沥青固含量为62%)，碎石洒布量为13.6kg/m，撒布温度控制在55～70C。

通过同步碎石封层试验段，对碎石封层工艺有更深入的认识。在保持合适的撒布温度、合理撒布时间的情况下，使橡胶沥青、乳化沥青、改性乳化沥青等均达到了较高的目标。路面的防、渗水性能增强，轻微龟网裂、沉陷、坑槽等病害治愈，粗糙的表面改善，原路面的抗滑性能提升。经过后期的跟踪观测、对比发现，橡胶沥青效果最佳，沥青与石料黏结均匀，碎石颗粒脱落较少。改性乳化沥青抵抗低温开裂性能差，经过两个冬季，未处理彻底的反射裂缝隐约可见，但整体效果很好。乳化沥青撒铺的路段，沥青与石料的黏结相对于改性乳化沥青稍差，整体效果也稍差一点。碎石颗粒陆续脱落，经过两个冬季，部分地方出现光面，夏季高温天气出现泛油迹象，车轮碾压的地方需要专门养护。

6 结语

同步碎石封层施工能够节约材料、设备的成本，从而减少了工程造价，大大提高生产效率，且该技术体现了公路养护技术的发展和创新性，其整体经济特性和科技特性均良好。因此应该遵循引入、消化、吸收、完善、提升的新技术发展道路，把该技术尽早推广到高速公路施工与养护生产过程中。