高速公路沥青路面微表处技术的施工应用

冯正涵

（甘肃省庆阳公路应急保障与监测中心，甘肃 庆阳 745000）

0 引言

高速公路的长期运行会使沥青路面产生诸多病害，诸如泛油、龟裂、车辙、纵横向裂缝等问题，同时路面抗滑性能下降，从而影响高速公路的使用安全和寿命等。预防性养护是解决该问题的重要方式，是在高速公路沥青路面处在良好状态时对其进行预先处理，以免路面出现各种问题，延长路面使用寿命，降低维护费用。在高速公路沥青路面预防性养护技术中，微表处技术是十分常用的技术，其在提升沥青路面抗渗性、耐久性与抗磨性方面变现突出，且施工速度快，经济效益好。本文从我国高速公路沥青路面的现状及常见问题入手，分析微表处技术的应用特点，以实际工程案例介绍微表处技术的应用要点。

1 高速公路沥青路面的现状及常见问题

1.1 现状

沥青路面因为具有维修简易、低噪音、抗滑性高及良好的行车舒适性、安全性，被广泛应用到我国高速公路建设中。然而，由于我国近些年机动车数量的快速增长，以及材料、荷载及气候条件等诸多方面的影响，许多之前投入运营的沥青高速公路路面出现了一些病害，从而降低行车的舒适性、安全性，缩短了公路路面的使用寿命[1]。

1.2 常见问题

（1）泛油。沥青高速公路的典型问题之一便是路面泛油。导致此问题出现的因素较多，如沥青稳定性差、搅拌工艺不到位或是沥青含量超标等。此外，铺设沥青混合料时出现雨水渗透、粘层油使用量不当等，也会诱发此问题。

（2）龟裂。沥青路面自身强度不足是产生龟裂的主要因素。在长时间运行及使用中，会有多种车型经过，在不断负载下就可能出现开裂的情况，加上气候因素（日晒雨淋等），也会使沥青公路的使用性能降低而出现开裂[2]。

（3）车辙。沥青材料自身的性质是产生车辙的重要原因。温度过高时，会降低沥青的稳定性，沥青路面受到来往车辆的不断施压，就会出现变形的情况，甚至可能永久性变形，后续再受到压力，沥青材料便会出现黏性流动，从而产生车辙。

（4）横向裂缝。路基填土的不均匀沉降造成路面横向开裂成缝。横向裂缝又分为非荷载裂缝与荷载裂缝，即便其铺料选用半刚性结构水泥碎石，能确保路面的承载力与刚性强度，但沥青材料温度稳定性不够理想，若外界温度出现较大变化，就可能导致材料发生不规则形变。若形变超出一定限度，还可能向路面结构面层逐步延伸，致使路面结构所受拉应力超出耐受度进而出现反射裂缝。裂缝朝下扩展，还可能在面层或基层出现唧泥现象，从而出现横向裂缝。

2 微表处技术的应用优势

微表处技术是在稀浆封层基础上发展起来的预防性养护方法。工作原理是用具有一定级配的石屑或砂、填料（水泥、石灰、粉煤灰、石粉等）与聚合物改性乳化沥青、外掺剂和水，按一定比例拌制成流动型混合料，再均匀洒布于路面上，并形成很快开放交通的具有高抗滑和耐久性能的封层。微表处技术基于稀浆封层技术，通过技术升级，进一步提高了作业方法和应用效果，是当前公路养护中的一项常用技术，其有助于沥青路面抗渗性、耐久性与抗磨性的提升，施工速度快，经济效益好。

2.1 有助于沥青路面抗渗性的提升

沥青薄层罩面技术已广泛应用于沥青路面封层养护施工中，但就实际效果而言，存在路面抗渗性不足的情况。而借助微表处技术，则能使情况得以良好处理，实现沥青路面抗渗性能的提升，就算遇到持续性降雨，也能避免路面结构内部渗入雨水，有效防护路面。

2.2 有助于沥青路面耐久性与抗磨性的提升

微表处技术有着较高的材料要求，一般选择耐磨性良好、质地坚硬的石料，并按比例掺入改性沥青，以实现材料高黏性优势的良好发挥。经多种优质材料的组合作用，形成的混合料性能更佳，能使路面更为抗磨，以免路面材料在车辆荷载影响下，出现大面积磨损，从而提升路面的耐久性。

2.3 具有显著的经济效益

由于应用微表处技术能实现耐久性、抗磨性的提升，后续养护次数得以减少，进而实现成本的间接节省，取得更佳的经济效益。

2.4 施工时间较短

高速公路车流量较大，在进行预防性养护时，部分车道会被封闭，如此可能出现车辆拥堵的情况，加上过往车辆快速通行，可能误入养护现场，影响养护施工的有序开展，甚至出现一些安全事故。而应用微表处技术，则能使养护施工更快完成。在养护过程中摊铺车能同步进行摊铺与拌料操作，施工后2h就可开放通行。

3 微表处技术应用要点

3.1 应用背景

某高速公路路段全长179.66km，为双向四车道，设计速度为80km/h。路基宽度24.5m，2013年11月建成通车运行。自建成通车以来，大部分路段都出现了不同程度的病害。路面加速破坏，路面结构层强度快速衰减。近年来，随着交通量的增加，大货车比例提高，路面病害加剧恶化，服务质量每年下降。随着大部分路段进入使用年限中后期，路面使用性能指数PQI等指标加速下滑。为避免因路面表面功能损坏，影响到路面结构，通过调查及分析路况病害，针对其路况,对病害路段上面层铣刨拉毛1cm厚后实施MS-Ⅲ型玄武岩纤维微表处。

3.2 施工准备

为在预防性养护工作中更大程度地发挥微表处技术的优势，方便后续施工的有序展开，就必须高度重视前期准备工作。

3.2.1 检查所需材料及集料

采用BCR型改性乳化沥青，加入SBR改性剂，用量不少于沥青含量的3%。

矿料采用不同规格的粗细集料、矿粉等掺配而成。粗集料应选择石质坚硬、耐磨、洁净、不含风化颗粒、近立方颗粒的碎石，并检测与沥青的黏附性。细集料应采用石灰岩等碱性石料生产的机制砂，石灰岩碎石CaO含量不应小于35%，黏附性必须大于4级[3]。

玄武岩矿物纤维材质为玄武岩，其表面的碱性特质相当于在沥青中加入了抗剥落剂材料，与沥青的黏附性能好，同时强度及弹性模量很高，可大幅度提高沥青混合料的抗拉强度及韧性，提高沥青路面的低温抗裂及疲劳耐久性，同时有效提高沥青混合料高温抗车辙变形能力。为了提高填补料的路用性能，沥青混合料中掺加0.2%长度为6mm的玄武岩纤维。

上述材料应符合现行《公路沥青路面养护技术规范》的有关规定。

3.2.2 合理配比混合料

要保证微表处技术发挥应有作用，填料的选择、混合料的配比、集料级配等必须合理。确保集料的级配与国家相关规范、标准相符，结合沥青路面预防性养护的具体需求，科学选择及调整。应委托相应资质的试验室完成目标配合比设计、目标配合比验证、生产配合比设计等工作。开展相关性能测试及拌和试验和黏聚力试验，使沥青混合料满足设计要求。

3.2.3 机械设备

按照微表处施工流程，根据各种机械的施工能力相匹配的原则确定适宜的施工机械，按生产能力确定机械数量与组合方式，做好开工前的保养、调试和试机，检查压路机和摊铺机的设备标定和参数，保证在施工期间不发生有碍施工进度和质量的故障。该工程选择了沥青混凝土拌和设备、运输车、胶轮压路机、11t以上双钢轮压路机、扫路机、铣刨机、摊铺机、沥青洒布车、洒水车等设备[4]。

3.3 施工控制要点

3.3.1 沥青混合料的拌和

要严格控制改性沥青和集料的加热温度以及沥青混合料的出厂温度。集料温度应比沥青高10～15℃。拌和中要保证混合料的均匀性，可以通过目测检查及时分析异常现象。要注重混合料融合时间、拌和时间的控制，对混合料的黏聚力等进行检测与分析。

3.3.2 沥青混合料的运输

（1）热拌沥青混合料应用吨位较大的运料车负责运输，但严禁急弯掉头、急刹车或超载运输，以免损伤封层和透层。

（2）在使用运料车前要做好清洁，为避免沥青黏结，可在车厢板涂一薄层的防黏剂或隔离剂。拌合机向运料车装料的时候，汽车位置要多次挪动，装料需平衡，以免混合料离析。同时，在混合料运输过程中，运料车应覆盖苫布以起到防污染、防雨、保温的作用。

（3）运料车在进入现场前要洗净轮胎。在摊铺地点凭运料单接收沥青混合料，如果混合料与施工要求不相符，或是被雨淋、结成团块，不可铺筑。

3.3.3 沥青混合料的摊铺

（1）先试铺设，对摊铺的质量及效果进行观测，根据沥青路面养护的具体需要，展开相应的优化、调整。

（2）摊铺时要合理挑选设备，对摊铺的厚度做严格控制，立足具体工程需求，对每层摊铺材料的厚度做合理调控。注重混合料流向的优化与调整，保证能够均匀摊铺，且水量合理，确保混合料的黏稠度满足要求。

（3）尽可能让设备缓慢匀速进行，控制摊铺速度，确保摊铺一致性。

（4）摊铺后，要对摊铺量和平整度做细致检验，过厚、过薄或不平处，应尽快清除并进行人工找平，找平重点是：起点、终点、纵横向接缝。

3.3.4 沥青混合料的碾压

为确保规范施工，应把握好碾压的步骤与工序。（1）采用参数适宜的碾压设备。（2）通常从车道一侧缓慢到另一侧，注意确保碾压的速度均匀，结合实际情况对碾压次数做合理控制，以得到适宜的压实度。（3）对碾压时间做严格控制，通常选取混合料初凝到固化之间的时间。

3.3.5 处理纵、横向接缝

微表处施工要尽可能确保纵向接缝在沥青路面的边缘、车道中间，不可在轮迹带上。同时，要加强对纵向接缝重叠部分的控制，要确保施工的美观性，要尽量减少纵缝的搭接宽度，控制其在75mm的范围内。同时，在先铺筑的接缝处进行预湿水处理有助于稀浆混合料的连接，用橡胶刮耙处理接缝处的突出部分，再用扫帚进行扫平，使纵向接缝变得平顺。要尽可能减少横缝的数量。在施工起点处，可用铺垫油毡的方法保持起点的平整和良好的外观。

3.3.6 开放交通

将过量的乳化沥青及时清除掉，在清扫路面时，要保证乳化沥青与骨料已形成一定的结合力，如此才不会导致混合料松动。完成微表处施工后，为避免预防性养护施工效果受影响，应做好交通开放工作。通常采用微表处预防性养护的路段，开放交通的时间在施工结束2h后，但为避免损害到新路面，车速要控制在40km/h内。

3.3.7 其他注意事项

（1）做好良好的施工组织协调，保证整个生产的稳定性及连续性，避免因中断或异常造成离析。

（2）原路面要求。为了保证路面质量，原路面必须保证稳定性要求，并且具有足够的强度和刚度。清理原沥青路面，采用粗粒式、中粒式的耐磨和坚固的石料，确保其清洁度。

（3）透层及黏层施工前，必须将下承层清理干净，对铣刨结束后的工作面应用强力清刷机将基层表面进行全面清扫，并将浮尘吹净。透层、下封层与黏层施工的时候，采用智能型沥青洒布车一次均匀洒布。黏层施工不宜过早，应在上覆层施工前0.5~1d进行。应在较热、干燥的天气下展开黏层和透层施工，若遇到大风或气温低于10℃，则不应施工[5]。

（4）关注施工场地的气候与环境等因素，路面湿度过大或有积水，则要进行提前清洁，再进行微表处施工，不可在降雨天气施工，施工所在地温度要超过10℃。

3.4 施工质量检测

3.4.1 施工阶段试验检测

施工过程中，必须对原材料的质量进行严格要求，加强原材料的试验检测频率。检测包括粗集料、细集料检测、改性沥青和改性乳化沥青检测、沥青混合料的检测等内容。经检测，各项指标均符合规范要求。

3.4.2 工程质量检查与验收

施工结束后，施工单位选定评定路段，对施工的沥青面层进行自检。主要检查平整度、压实度、厚度、渗水系数、宽度、纵断高程、横坡、中线偏位等，将测定值与规范质量要求进行比较，计算合格率，然后计算平均值、极值、标准差及变异系数，各项指标按照《公路养护工程质量检验评定标准》进行检查和验收。

3.4.3 抗滑性能分析

为了准确检验出微表处施工的质量，以10km的施工路段为对象展开检测，同时每1km距离都设置观测点，以对行车道、超车道上车辆行驶产生的摩擦系数进行判断。此外，借助测定仪器对沥青路面的抗滑效果进行测试。该工程在过养护施工后，行车道抗滑摆值平均值为60.8BPN，超车道抗滑摆值为62.2BPN，明显优于养护施工前的43.6BPN和43.7BPN。

3.4.4 抗渗性能分析

检测该性能时，检测对象同样选择约10km的沥青路段，隔1km设置一个观测点，然后对比养护前后的抗渗性数据。结果显示，经过微表处养护施工后行车道抗渗水系数平均值为5.2ml/min,超车道抗渗水系数平均值为5.3ml/min，明显优于养护前的140.5ml/min和140.3ml/min。

4 结束语

经过本次预防性养护，除个别段主车道由于交通事故出现明显刮痕，其他路段均表面均匀、密实、平整，无划痕、无轮迹、无松散。行车道和超车道车辙深度分别降到2.6mm 与2.4mm。本次路面维修后，经检测PQI 值达到97.2，达到预期的效果。由此可见本次预防性施工，使行车状况得到了良好改善，提高了路面的抗滑性和耐久性，实现了交通质量的提升。该项目的实践再次证明，作为一项用于高速公路路面养护的技术，微表处技术优势显著，作用突出，这离不开对该技术应用要点的掌握，对施工环境等重要影响因素的管控。