高速公路养护施工技术研究

2023-03-11姚永茂

科学技术创新 2023年4期

关键词：车辙沥青路面

姚永茂

（云南云岭高原养护工程有限公司，云南昆明）

引言

高速公路施工中需要注重路基工程，高速公路的养护工作中，养护施工方案整体作业量较大，设计者在深入高速公路进行全面勘察基础上联系高速公路的实际需求制定养护方案，在正式施工前需要对施工方案进行合理编制。

1 工程概况

某一高速公路养护施工项目中线路总长度为35 km，公路设计时速为80 km/h，路基设计宽度是24.5，高速公路为沥青卢路面，其中最小平曲线半径为400 m，最高纵坡达到5%，行车道宽为7.5 m。此次项目工程中结合现场环境特征和道路实际状况合理设计施工方案。

2 高速公路养护施工技术分析

2.1 基础准备工作

在开始此次工程的养护施工前，率先准备完善的机械设备，满足施工质量、施工安全和施工进度要求。相关设备配置见表1。

表1 机械设备配置

基层作业准备中，需要率先检查基底外形，涵盖横坡幅度、平整度、宽度、中线偏位以及高程等。

在养护工作的准备期，还要按照标准化养护方式在养护前设立封闭养护警示牌，为养护人员提供安全的养护施工环境，以免因他人误入，造成尚未完成养护的路面被破坏。其中“正在施工中”、“前往有汇流区”、“禁止转向”等警示牌的摆放，都要在应用养护技术前做好充足准备。同时，对于路面养护期间形成的建筑杂物以及粉尘等污染事件也要提前准备好防护工具，包括噪声监测仪、粉尘检测仪等，提高现场养护水平，如噪声应低于55 dB、杂物堆积高度小于0.7 m等，尤其对（图1）所示的滑坡裂缝病害，应在公路两侧增设护坡[1]。

图1 高速公路滑坡养护示意图

沥青混合料相关配置比例设计需要满足相关性能试验，相关高温稳定性试验通过8 cm 后车辙实施试件，开展车辙试验或通过汉堡轮辙开展试验检测，渗水试验根据ASTM PS-129 规X 标准，不能小于每秒0.01 cm。在料原产生变化条件下，需要重新优化配合比设计。在接缝加热填缝施工中需要明确相关技术要求，对应低弹性填缝料的锥式针入度应该控制在每0.1 毫米50 以下，对应弹性复原率控制在30%以上，将拉伸量控制在5 以上，流动度低于5，对于高弹性填缝料，锥式针入度应该控制在每0.1 毫米90 以下，对应弹性复原率控制在60%以上，将拉伸量控制在15 以上，流动度低于2。道路施工初期，需要针对沥青路面设计编制专项养护施工方案，科学分析道路养护施工中各种突发性问题，提升路面养护效率。因为路面养护施工主要是基于路面碾压、摊铺、检验达标后实施的，施工中不可避免会污染路面，为此需要相关养护人员及时清扫路面杂填土，使整个路面面层维持一种清洁状态。

此外，因为沥青材料对于施工环境具有较高要求，开始养护施工前，对应施工单位需要和气象部门及时联系，准确把握天气发展状况，减少雨季施工，针对初步竣工工程做好保护工作。针对路面的沉陷问题，需要在养护中及时整治，特别是部分沉陷问题，施工人员无需实施大规模处理，应该围绕局部沉陷实施针对性整治，填补沥青混合料，除此之外，施工人员可以直接回填碎石，回填、碾压处理后在碎石表面铺设沥青材料。结合公路工程特征合理设计养护施工流程，此次高速公路养护施工流程如下，首先是先将高速公路表层的老旧沥青直接剥除，其次在已剥除沥青中放入添加剂，对沥青材料实施二次利用，针对废旧沥青实施再加工，达到重复利用水平，最后实施二次铺设，提升公路路面整体养护水平[2]。

2.2 问题处理

因为低温施工容易导致沥青路面产生离析现象，基于春季冻融、车辆冲击以及车胎吸附等因素影响下，进一步加剧离析现象，产生坑槽，对于此次工程中的坑槽问题主要选择以下处理措施，按照斜洞正补、圆洞方补的基础原则，对修补坑槽划分轮廓线。顺着划分的轮廓线进行开凿处理，挖到坑底稳定部分，对应深度不能低于原坑槽最高深度，对槽壁、槽底松动部分和各种杂物、灰尘实施全面清理，适当涂刷粘层沥青。可以利用喷枪实施清槽处理，利用热气喷枪形成1 000 ℃高温，达到0.1 立方米/分种的高压状态，对槽内杂质彻底清除，同时对槽壁实施全面干燥处理。添加沥青混合料彻底平整，对应新填补部位应该适当超出路面原有高度。应用双钢轮压路机顺着道路纵向方向实施碾压处理，首次碾压中实施静压往返，第二次应该实施振压往返，随后反复静压，达到公路密实目标，假如坑槽深度超出7 cm，需要针对沥青混合料实施分次压实摊铺，结束压实后针对公路四周实施沥青灌缝封口。一旦发现坑槽中留有水分，需要率先清除坑槽内部分积水，随后通过喷灯烘烤。在施工中需要严格控制沥青加热温度以及沥青混合料出场温度，集料温度应该超出沥青10～15 ℃左右。材料拌和中各盘拌和周期不能低于45 s，对应干板时间不能低于5 s。压路机应该保持匀速缓慢前行，对应碾压速度如见表2。

表2 压路机碾压速度

路面接缝部位因其独特的受力特征，是整个路面工程中的质量薄弱部分，会对天气温度变化进行直接反映，因为热胀冷缩原理，公路裂缝会挤压接缝内的填充物，导致裂缝持续扩大，影响路面养护施工。为进一步保障高速公路养护管理质量，需要合理设计相关评价指标参数，比如车辙深度通常会导致车辆行驶偏移问题，产生侧翻问题，相关调查显示，如果行驶车速是80 km/h，路面积水为7.6 mm 则容易导致车辆侧滑。如果车辙积水为10 mm 深，车辆行驶超出100 km/h，则容易导致汽车偏移。此外，车辙深度超出15 mm，会提高行车不适感。综上所述，如果评定结果为差等级，则不能实施预防性养护，结合舒适感分析，将车辙深度控制在15 mm 以下，为保障车辆的安全行驶，需要通过养护处理量将车辙深度控制的7.6 mm～10 mm 左右。养护人员在结束高速公路的路面裂缝填充后，根据相关参数要求进行全面压实，具体见表3。

表3 压实施工参数

2.3 路基养护技术

此次公路工程中所用养护施工技术主要以树脂、沥青等作为基础材料，掺入适当添加剂和改性剂制作ASTM密封胶，该类密封胶呈现为黑褐色膏状体，对应固体含量超出70%，具有不渗水特性，140 度无滑动、无气泡、无流淌，同时处于-20 ℃～-2℃温度状态下不存在裂纹，对应断裂延伸性是400%，针入度小于90 mm，黏结强度超出0.4 MPA，整体弹性复原率超出60%，推荐加热度为165 ℃，流动度低于2 mm。针对存在支缝的重度裂缝以及间距接近裂缝，可以顺着缝外轮廓线切除原有路面层，侧面抹刷改性沥青聚合物密封材料，进行2～3 次涂刷，将涂刷厚度维持在3 mm左右，随后铺设沥青混凝土到路面标高，通过2 mm高分子贴膜实施贴缝处理，开始贴缝前需要涂刷专用底油，尽量选择晴天施工。通过对此次高速公路养护工程中特定路面病害状况开展调查分析，对路面定期检测报告结果进行系统查询，明确养护管理方式对于公路路面变化的影响，分析发现高速公路中的病害故障主要表现为修补。

如图2 所示，针对已经出现车辙或凸起病害的高速公路路面应用养护技术，以铺设沥青混合料方式，按照切除病害、修补病害顺序消除裂缝风险，从中表明路面养护技术应用后确实具有加固效果。如按照0.3 L/m2～0.6 L/m2标准对沥青层之间形成的粘层喷洒改性乳化沥青，外加粒径不同的沥青混合料，可改善原路面结构层性能。经过增设粘层后路面能够得到有效养护，进而延长使用年限。因此，证实养护技术确有实践价值。此外，还可以借鉴如图3 所示的养护方法，在粘层之下新增玻纤格栅材料，促使原沥青下面层与粘层两者间能在修补材料的辅助下产生路面补强作用，抑制路面塌陷、开裂隐患。使用玻纤格栅材料时应至少形成15 cm（纵向）与20 cm（垂向）的搭接宽度，充分发挥补强材料效用[3]。

图2 双向六车道养护前后路面结构改善效果

图3 应用玻纤格栅材料的修补方案

针对路面中的纵向裂缝，结合成因分析可以分成荷载类和沉降类两种形式裂缝，其中沉降类裂缝主要因为公路中的不均匀沉降所导致的，针对路基承载力不足的部位，会进一步增加路基沉降几率，荷载类裂缝则是交通压力形成的，车辆集中形成较高重量，扩大沥青层作用压力，产生裂缝。横向裂缝主要可以分为温度裂缝以及刚性基层反射两种类型，因为基层刚度和材料强度较大，容易产生变形问题，形成干缩裂缝。基层开裂后，假如未能发挥出良好融合作用，则处于开裂变化下，便会进一步扩大内部压力和负荷叠加，材料达到拉力极限后导致开裂，结合应用时间增加，使裂缝突破道路表面为此保障公路稳定性，需指定针对性养护策略。

通过分析此次工程中的高速工程路面使用状况，公路综合性能评价结果为优，对应综合性能相关评价指标PQI 是93.11，相关良性等级道路所占比例达到3.67%，优秀等级路面的所占比例达到96.33%，剩余路面相关性能评价结果如下：路面车辙状况中的良性等级所占比例达到31.4%，优秀等级所占比例达到68.3%；结构强度良性等级所占比例达到14.6%，优秀等级达到82.7%。

2.4 合理规划布置养护区

为进一步提升高速公路的养护服务质量，需要对养护作业区进行合理规划设计。结合公路养护作业规程（JTGH30-2015）可以了解到，对应路段最高交通服务流量和通行能力之比是0.91，为高饱和水平车流。相关设计速度是120 km/h，将最终限速值设计为80 km/h。因为车道限速为80 km/h，因此选择纵向缓冲区设置80 cm 左右，工作区长度达到1.5 km，低于4 km，为此可以设计一次性养护作业区。结合占用车道养护中的分布位置差异，可以进一步划分为三车道、半幅路、双车道以及单车道等养护模式。在道路养护的其他设置中最后把限速标准设置为80 km/h，设置2 400 m 警告区以及120 m 的缓冲区，下游过渡段设计为30 m，同时将终止区长度设计为30 m。在施工养护中，严格按照公路养护流程（JTGH30-2004）相关标准开展施工作业，沿着交通流方向对基础安全设施进行合理设置，于警告区内增设施工、限速以及引导标志。如图4所示，可以通过在高速公路车道上设置减速标线的形式，预防车辙病害。其中在渐变段，可按照10 cm～30 cm设计减速标线宽度，其长度为30 m。而在标准段以20 m 长、30 cm 宽为减速标线设计基础，而后以途中的减速标线形态均匀分布，有效控制车速。养护人员也能在车道养护区差异化管理下优化养护效果[4]。