普通公路养护中的超薄磨耗层施工技术

吴 洁

（山西省公路局运城分局,山西 运城 044000）

0 引言

在日常交通中，公路承受着各种车辆的行驶荷载以及自然环境的影响，导致路面磨损严重。为了保证公路的平整度、提高行车安全性，超薄磨耗层作为一种有效的表面处理方法得到广泛应用。通过合理调控施工温度、压实度和涂布量，以确保磨耗层能够充分黏结并与路面完美结合，有效修复路面微裂缝、减少车辆行驶所带来的冲击和摩擦，提升公路的使用性能和舒适性。因此，结合实例具体阐述超薄磨耗层施工技术要点，对于提高公路养护效果的意义重大。

1 公路工程概况

山西省太原市某公路为双向四车道设计，全线长度为36.56 km，设计行驶速度80 km/h，于2015 年建成通车投入使用，距今已经8 年有余，公路技术参数如表1所示。该公路路面在车辆荷载以及雨雪天气影响下，已经出现不同程度的磨损，出现裂缝、坑槽、车辙等质量病害，严重降低公路结构性能。若未予以及时的养护治理，随着病害的进展将缩短公路使用寿命，甚至增加行车危险。因此，经多方研讨决定对该公路实施养护处理，对现有病害进行处置后实施预防性养护施工。

表1 公路技术指标

2 确定公路养护施工技术方案

该工程在确定公路养护施工技术方案时，提出超薄磨耗层、微表处、雾封层养护技术。为选出最优的施工技术方案，对上述技术工艺在防水性能和抗滑性能方面作出对比，总结如表2 所示[1]。

表2 公路养护不同技术方案的优势对比

通过对三种养护施工技术在防水性、抗滑性方面的对比，超薄磨耗层养护施工均具有明显的技术优势，同时在完成超薄磨耗层养护且温度降低至50 ℃以下即可开放交通，更具有便利性。因此，该工程经方案论证，决定采取超薄磨耗层技术展开公路养护作业。

3 公路路面既有病害处理

3.1 裂缝

该公路路面的裂缝问题主要为横向裂缝和纵向裂缝，在沿线范围内均有所分布，根据裂缝程度不同确定病害处理方案如下：①宽度不超过3 mm 的微小裂缝，未形成严重病害且裂缝较浅，不对其进行特殊处理。②宽度在3～5 mm 的中等裂缝，因未形成严重病害情况，对裂缝位置清缝后实施热沥青材料灌缝施工，完成灌缝后在其上方设置玻璃纤维格栅，起到加固效果。③宽度在5 mm 以上的裂缝，形成时间长、裂缝深度深，具有较大的危害，对裂缝位置采取切槽、灌缝施工，沿裂缝走向开出10 cm左右宽度的施工槽，开槽深度至无裂缝区域，清槽并烘槽处理后，灌入热沥青材料，配合碾压密实，使灌缝位置与路面高程一致，确保灌缝后压实度在97%以上[2]。灌缝施工作业现场如图1 所示。④沿线范围内非集中分布一些网状裂缝，在处理时，先对裂缝的成因进行分析，对于因沥青材料老化而形成的较窄网状裂缝，以横纵向裂缝的中等裂缝方法处理。若因为公路结构性疲劳、承载力不足而导致网状裂缝，以开槽、灌缝施工方案处理，确保处理后压实度在97%以上。

图1 路面既有裂缝灌浆作业现场

3.2 车辙

该公路车辙病害主要分布在路肩、紧急停车带等位置，在处理时根据车辙程度的不同，采取差异化方案，具体如表3 所示[3]。

表3 路面车辙病害处理措施

3.3 坑槽

该公路沿线范围内坑槽问题分布较少，主要集中在水损害位置，采取局部修补方式进一步处理。具体操作如下：对坑槽位置不稳定性沥青混凝土进行清理，彻底清理槽内保证干净，均匀涂刷改性沥青后，于坑槽位置回填沥青混合料，具体施工工艺如下：①修补施工作业分层进行，相邻两层之间采用阶梯形式，每层的宽度为10 cm 并且进行搭接。②由施工人员使用镐和铁铲对坑壁进行凿边的工作，确保底部平整，坑壁垂直，形成规则的方形。凿边会形成一些松散的料，由施工人员清理干净后，使用鼓风机全面吹扫，确保清理干净。③在清理过程完成后，将热沥青均匀涂刷在坑槽内璧和底部。该工程热沥青的用量应控制在0.8 kg/m2左右。在回填新的修补材料之前，使用加热装置对接触面进行加热处理。该工程所用混合料为改性沥青混合料，需要加热到160～170 ℃。在卸料的过程中需要注意防止离析现象的发生。④对于路面旧料仍然可以使用的情况下，直接将乳化沥青均匀喷洒在旧料表面，确保形成良好的黏结效果。⑤严格执行碾压密实工序，控制压实度不低于97%。坑槽修补作业现场如图2 所示。

图2 路面既有坑槽修补作业现场

4 公路路面超薄磨耗层施工技术要点

4.1 确定施工材料性能

（1）粗集料。超薄磨耗层在通车运行后，直接受车辆荷载，粗集料的性能直接影响路面结构的抗滑性以及抗车辙能力，该工程选择间断级配的玄武岩作为粗集料，具体性能指标如表4 所示。

表4 粗集料性能指标

（2）细集料。细集料为机制中粗砂，对砂料进行全面清理，确保无杂质，对其性能指标予以检验，均符合设计要求，如表5 所示。

表5 细集料性能指标

（3）沥青材料。沥青材料为改性乳化沥青，具体性能指标如表6 所示，经质量检验均符合实际要求[4]。

表6 沥青材料性能指标

（4）矿粉。为进一步提高超薄磨耗层养护质量，该工程在混合料中加入一定量的石灰石矿粉。经质量检验，材料亲水系数0.66、含水率0.62%等指标均符合设计要求。

（5）确定最佳油石比。施工前，根据设计级配和同类工程经验，选取四种不同的沥青胶结料用量进行试验。混合料的拌和温度为170 ℃，压实温度为160 ℃，使用旋转压实仪完成试件制作。试验结果表明，在沥青含量为4.8%时，混合料的最大相对密度为2.565 g/cm3。基于对不同沥青用量的体积性质以及最小油膜厚度要求的考虑，确定较为合理的沥青用量为4.8%。此时，乳化沥青的喷洒量为0.86 L/m2。为了进一步确认沥青用量的合适性，采用网蓝法进行测试。测试结果表明，混合料的沥青用量应控制在4.8%左右。

4.2 混合料拌和生产

为保证施工作业效率，该工程使用沥青拌和站（DG4000 型），可达到240～320 t/h 的生产能力。根据配合比设计准确计算材料使用量，严格控制加热温度与拌和生产时间。该工程控制集料加热温度为180～190 ℃，沥青材料加热温度为165～175 ℃，控制拌和温度为170～180 ℃。拌和30～45 s 后，检查混合料性能，若存在花白料或者明显的离析现象则及时查找原因，保证混合料性能。

4.3 混合料运输

混合料拌和且经过性能检测后，由运输车辆运输至施工现场。为确保到达现场后温度符合施工需求，运输车辆完成材料装载后，于车厢外侧覆盖保温措施。同时将防离析结构设置在车厢尾部，可有效避免卸料过程中导致骨料离析。该项目拌和站设置于距离施工现场8.5 km 且远离居民区位置，为保证施工作业连续性，使用18 t 自卸车辆进行材料的运输，为驾驶人员安排既定运输路线，要求运输人员运输途中保持匀速，到达施工现场后，听从施工人员指挥，有序完成混合料卸料。

4.4 混合料摊铺

该工程所用摊铺机设备为维特根专用摊铺机，可实现喷洒、摊铺、熨平沥青混合料的一次性操作。使改性乳化沥青能够在60～80 ℃下完成喷洒，在喷洒后及时完成沥青混合料的摊铺。具体摊铺作业技术要点总结如下：①摊铺作业前30 min 将熨平板预热，使其温度在100 ℃以上。将防黏剂均匀涂抹在螺旋送料器和受料斗上，避免混合料黏贴而影响施工质量。②对改性沥青混合料的喷洒量予以标定，该工程控制为0.86 L/m2，严格控制喷洒剂量标准，以保证摊铺均匀性，如图3 所示。在施工时，控制沥青混合料的摊铺温度为160～170 ℃，在喷洒改性乳化沥青5 s 内完成沥青混合料的摊铺，随后使用熨平板熨平，混合料摊铺作业现场如图4 所示[5]。③沥青混合料摊铺控制行进速度为15～25 m/min，若环境温度低于10 ℃或存在降雨则停止摊铺。④为保证摊铺作业效率，该工程采取两台机械联合作业，前后车辆保持10 m 左右距离，搭接位置宽度为30～50 cm。⑤利用摊铺机实现全幅大面积摊铺，对于边角位置摊铺机难以均匀摊铺，由施工人员跟进，进行人工修补、整平。⑥摊铺作业过程中要求摊铺机保持方向和速度稳定。

图3 改性沥青混合料的喷洒施工作业

图4 超薄磨耗层摊铺作业现场

4.5 超薄磨耗层碾压施工

超薄磨耗层混合料具有骨料密集型特点，摊铺完成磨耗层混凝土后，及时安排碾压施工作业，确保混合料之间具有良好的密实性。该工程碾压施工机械为双钢轮压路机，为保证碾压质量，先由压路机静压1～2 遍，再振动碾压4～6 遍，随后进行1 遍静压，起到收面的效果。超薄磨耗层厚度较薄，在振动碾压时严格控制振动频率在15～50 Hz 之间，振动幅度在0.3～0.5 mm 之间。为保证碾压作业质量，在施工作业时禁止压路机在未碾压路面上掉头或停放，碾压完成后做好交通管制。

为保证碾压作业质量，施工时高度重视如下几点内容：①超薄磨耗层的厚度在10 mm 以下，施工时严格控制厚度，确保在规定范围内，以达到设计要求。②在低温或过高温度下，磨耗层的施工可能会受到不利影响，施工时应注意气温、路面温度和施工材料的温度，确保初压温度在150 ℃以上。③施工现场应保持整洁，防止杂质混入磨耗层材料中，在雨雪天气下及时停止施工作业。④根据不同碾压工序，合理选择碾压设备并进行合理的调试和维护，确保碾压压力、振动频率等参数符合要求，以保证施工效果。

4.6 接缝位置处理及养护

接缝处理效果直接影响超薄磨耗层施工质量，该工程接缝处理采取冷接缝形式，具体技术要点如下：①纵向接缝的搭接宽度在50 mm 以上，在接缝搭接位置均匀洒布改性乳化沥青，确保接缝面黏结效果良好。②施工时因不可抗力因素导致摊铺作业中止后，利用切割机进行切缝处理，确保切面平整。再次进行施工时对横向接缝位置予以振动碾压。③在对纵向接缝碾压时，压路机从已经压实的一侧逐渐跨缝碾压。④完成摊铺作业后，摊铺机在距离端部位置1 m 处将熨平板抬起，驶离现场，由施工人员人工摊平端部位置并进行碾压。⑤完成施工作业后，安排专人对施工现场进行看管，避免行人、车辆等破坏尚未降温的超薄磨耗层。待超薄磨耗层的温度达到50 ℃以下后，有序开放交通，限制车速40 km/h，待完全冷却后，正式开放通行。

5 公路路面超薄磨耗层施工质量控制要点

5.1 严格控制施工温度

在沥青路面超薄磨耗层施工中，混合料的温度是一个非常重要的因素。如果混合料的温度超出了控制标准，混合料流动性增大，可能导致热流变效应，使得混合料易流失或产生波浪形状，无法达到平整的效果，同时，高温下混合料的黏附性下降，无法牢固黏附在基层上，易出现剥离或起泡现象。低温下混合料的黏附性不足，容易出现开裂、剥离等问题，会对施工质量产生不利影响。因此，为强调超薄磨耗层质量控制，该工程施工时，严格控制各技术环节温度参数，具体如表7 所示。

表7 超薄磨耗层施工温度控制参数

5.2 严格控制黏结层施工

超薄磨耗层为路面最表层，需要与路面面层进行黏结处理以形成整体结构。如果在磨耗层和面层之间没有优质的材料进行黏结处理，就会形成层间结合面的薄弱环节。在车辆行驶过程中，受荷载影响，路面将出现层间滑移，滑移位置通常为路表以下2～3 cm，正是磨耗层和面层的结合位置。长期滑移会影响路面结构稳定性，因此该工程在施工时加强黏结层质量控制，运用高黏度的改性乳化沥青作为黏结料且严格控制施工温度与喷洒量，保证层间黏结效果。

6 公路路面超薄磨耗层施工质量检测结果

6.1 检测抗滑性能

抗滑性是检验公路路面性能的重要指标。为检验养护施工质量，在施工完成后，由技术人员利用铺砂法，检测公路的构造深度。所选测点检测结果如表8 所示。对比各测点检测结果，构造深度均在设计要求范围内，说明超薄磨耗层养护显著改善路面抗滑性能。

表8 抗滑性能检测结果

6.2 检测抗渗性能

良好的抗渗水性能够避免雨水向路面基层位置下渗，保证公路结构质量稳定性。为检验超薄磨耗层对路面抗渗性能的影响，施工后随机选择3 个测点，利用渗水仪法对渗水系数进行检测，具体数据如表9 所示。经检测结果对比，各测点渗水系数均符合施工技术要求，超薄磨耗层养护具有良好的抗渗性能。

表9 抗渗性能检测结果

6.3 检测高温稳定性

超薄磨耗层为直接和自然界接触的面层，受车辆的直接荷载和阳光直射，需具有较高的温度稳定性。为保证公路路面预防性养护施工质量，该工程从车辙试验稳定性和马歇尔稳定性方面对面层高温稳定性进行检验，具体数据如表10 所示。分析检测结果，该工程超薄磨耗层各项指标均达到技术标准，具有良好的高温稳定性，即使在高温环境下也能够保证路面性能，延长使用寿命。

表10 高温稳定性检测结果

7 结束语

综上所述，超薄磨耗层是公路预防性养护施工常用技术方法，具有较好的耐久性、使用寿命长等优点。太原市某公路养护作业中运用超薄磨耗层技术，有效处理既有病害的同时，路面抗滑性能与抗渗性能以及高温稳定性均得到显著提升。在具体运用中，严格执行技术工艺的同时，还需加强质量控制，全面提高超薄磨耗层养护施工水平，为公路运输安全运行提供保障。