微表处技术在3 000 m以上高海拔山区公路养护中的应用

李鹏杰 杨智 刘平让 蒲爱华 张剑

摘要 为了能够有效改善高原高海拔地区道路养护效果，减少道路损坏情况。文章以甘孜州3 000 m海拔以上高度道路为例，采用微表处技术进行处理，并进行长期的实践和跟踪。通过研究可以发现，高海拔地区应用微表处技术，要取得良好的效果，需要从原材料、施工设备等多个方面出发，根据施工的气候条件进行科学调整。研究结果表明，微表处技术在3 000 m以上高海拔山区公路养护中的应用需要根据实际条件进行优化。

关键词 高海拔；山区；公路养护；微表处技术

中图分类号 U416.217文献标识码 A文章编号 2096-8949（2023）23-0118-04

0 引言

在我国公路建设网络中，川藏公路具有重要的意义，担负着联通东西部交通、增强中央对大西部地区的经济文化开发建设，以及军事、政治统一管理的重要作用，具有极其重要的战略作用。同时，川藏公路沿途有险峻壮观的景色、独特的民族风情，也吸引着广大的旅游爱好者，G317、G318国道每天车流量巨大，交通任务繁重。甘孜藏族自治州处于高原高海拔地区，冬季平均气温在?5 ℃左右且持续时间超过三个月。G317、G318国道贯穿全州，由于海拔高，气候环境特殊，昼夜温差大，弯道多、坡度大，重载车辆多，道路损坏较其他区域速度更快。特别是超过3 000 m海拔后，氧量更小、紫外线更强烈，对材料、设备等各方面影响更大。因此，加强日常公路养护和预防性养护，提高公路技术状况水平，尤其是寻找契合高海拔区域公路养护的新技术，是甘孜州公路工作者的一项重要任务。

近几年甘孜州公路局在做好日常公路病害处理和保通前提下，逐步实施被动养护向主动预防养护的转变，采用了微表处、同步碎石、开普封层等预防性养护技术，取得了良好的养护效果和经济效益，特别是微表处技术具有施工方便、性价比高、低碳环保、抗滑耐磨的特点，在甘孜州预防性养护中得到广泛应用。微表处技术是一种预防性的养护方法，采用一层密实的沥青混合料薄层结构，其主要是由改性乳化沥青和满足级配的矿料冷拌和成稀浆状态摊铺而成，成型后路面具有防水、抗滑、耐磨的作用。微表处技术在路面轻微病害的情况下进行使用，能够发挥出良好的效果。通过微表处技术的应用，可以形成良好的防水能力，确保路面不会受到雨水侵蚀并防止泄露。同时，通过该技术的应用还可以增加路面上的磨损层，改善路面的抗滑性能。此外，通过微表处技术的应用还能够改善路面的平整与外观，有效防止路面松弛与老化，并且还能够在一定程度上降低施工成本。

甘孜公路局和四川快马养护公司通过长期的工程实践和总结，认为3 000 m以上高海拔微表处技术的应用，要确保施工成功并取得耐久性养护效果。无论是原材料的选用和调整、施工设备的调整和标定，还是不同施工气候条件下的现场调整，3 000 m以上高海拔微表处技都与常规海拔下具有很大的不同。为了指导今后甘孜州公路系统3 000 m以上高海拔微表处施工，为同行业提供工程参考，该文将从以下几个方面做出总结，该文中的高海拔均指3 000 m以上的海拔高度。

1 高海拔微表处实施前路面处理的方法和要求

高海拔沥青混凝土路面因昼夜温差大、紫外线辐射强，加速沥青老化，容易形成大量的温缩裂缝以及坑槽等路面病害。微表处作为一种路面薄层预防性养护技术，不能有效解决原路面的这些病害。因此，微表处施工前一定要对原路面进行仔细的病害排查和有效处理。高海拔区域沥青拌和站资源较少，运距大，因此，小面积坑槽处理可采用溶剂型冷补料或BCR改性乳化沥青冷拌冷补；大面积坑槽可采用热拌沥青混合料，但要注意混合料的保温运输，运输要采用沥青混合料保温装置，避免摊铺温度和碾压温度过低^[1]。对不具备热拌料混合料供应条件的，可采用冷拌冷铺进行修补，但要求在破乳后进行压实，并在足够的成型强度后才能开放交通。若因基层局部强度不足等原因导致破坏形成的沉降类坑槽，应先处治基层，在基层强度满足要求后再进行面层的修补。对于基层引起的反射性裂缝，要在开槽后，采用低温型道路密封胶进行灌缝，对于浅层温缩或老化疲劳裂缝，清洁干净后，可以不用开槽。对于沉降性裂缝，最好采用高聚物注浆先进行处理，然后灌缝。对于块状网裂或龟裂，采用网裂贴或网裂修补剂进行处理。对于高海拔区域路面，微表处实施前，一定要对原路面病害的处理情况进行全面检查，对未达到技术标准的路面进行重新处理，这对于微表处实施效果具有重要意义。

另外，对于高海拔公路实施微表处技术时，必须先对原路面喷洒高渗透改性乳化沥青黏层油，提高抑制裂缝反射和增加层间结合的能力。高渗透改性乳化沥青乳液黏度和颗粒粒径比普通乳化沥青要小，蒸发残留物针入度和5 ℃延度不小于100，具有良好的抗老化和低温性能。

2 高海拔微表处对原材料的技术要求

改性乳化沥青是微表处的核心材料，微表处选用的改性乳化沥青应选用阳离子型聚合物改性的乳化沥青，改性剂剂量（改性剂有效成分占纯沥青的质量百分比）不宜小于3%。受地域特点及气候、交通等方面影响，对技术指标有不同的要求。在满足高低温、降雨量等气候分区指标前提下，通过工程实践总结，认为3 000 m海拔以上高度微表处改性乳化沥青与常规微表处改性乳化沥青有着明确的技术指标要求^[2]。一是要具备更高的低温延度，二是要具备更快的破乳速度，三是要有较好的弹性回复率。二者指标要求对比如表1所示。

由于3 000 m以上海拔区域常年温度较低，因此在工程实际中更注重低温性能，软化点可以低于常规微表处标准，但5 ℃延度要求需要大幅度提高。由于3 000 m以上海拔区域，每天的温差很大，因此增加了弹性回复率要求，高弹性回复可以降低温缩裂缝产生的概率。因3 000 m以上海拔高度空气稀薄，温度较低，混合料成型较慢，因此要求改性乳化瀝青要有较高的固含量，减少混合料水分，加快破乳速度和成型，同时，混合料油石比选择，在工程施工中不能低于设计的最佳油石比，要高于实验室设计标准的油石比0.2～0.5为宜。同时，混合料拌和试验要考虑施工的最低温度，根据现场拌和，调整乳化沥青的破乳速度。按照《微表处技术规程》（T/CECSG：M53-02—2020），选用A级微表处的技术要求。

3 高海拔微表处对矿料级配的要求

国内微表处施工矿料多数采用玄武岩、辉长岩、石灰岩经过破碎筛分的粗细集料、矿粉等掺配而成，考虑甘孜州区域特点和资源条件，在满足质量指标要求的前提下，尽量采用当地矿料，粗集料主要是卵石等经多级破碎而成，细集料采用卵石破碎水洗而成，砂当量值高但粉料少，一般通过添加矿粉满足配比要求，以提高甘孜州养护的经济型和施工可行性。微表处矿料级配见表2。

但在工程实践中发现，在3 000 m海拔以上微表处，采用的矿料级配在满足表2微表处矿料级配范围时，不取中线，而采用粗集料（2.36 mm以上）偏下线，细集料（2.36 mm以下）偏上线，具有较好的抗滑、防水等路用性能。修正后的3 000 m以上微表处矿料级配见表3。

4 高海拔微表处对稀浆混合料的技术要求

稀浆混合料的技术指标直接关系微表处的施工和道路使用性能，为了确保3 000 m海拔以上微表处的工程质量，根据试验和实践，提出高于常规微表处的稀浆混合料的技术要求，见表4。

在3 000 m以上高海拔微表处施工，稀浆混合料设计要满足表4规定的同时，还要注意以下几点：

（2）3 000 m以上高海拔微表处水分蒸发缓慢，施工稀浆混合料的理想稠度要高于常规微表处，加水量尽量小，保证能快速破乳，形成初期强度。

（3）混合料拌和试验要考虑施工的最低温度，通过现场拌和，调整乳化沥青的破乳速度。按照《微表处技术规程》（T/CECS G：M53-02—2020），选用A级微表处的技术要求。

（4）3 000 m以上高海拔微表处水泥添加量要根据气温变化随时调整，在满足稠度和可拌和時间下，适当提高水泥量，但不超过3%。

（5）3 000 m以上高海拔微表处正式施工前要进行试验段的摊铺，试验段的摊铺尽量选择施工期相对较差的气候条件（施工可能出现的低温、阴天），更利于整体项目的后期顺利进行。

高海拔微表处稀浆混合料设计的特点为：油石比高，稠度大，拌和时间短，加水量小。

5 3 000 m以上高海拔微表处对设备的影响和要求

微表处摊铺设备大多装载在货车地板上，随车辆移动施工。整个摊铺体系包括作业动力系统、给料系统、拌和系统、摊铺系统和控制系统，能将集料、填料、水、乳化沥青及添加剂按一定比例输送到拌和器内，经快速搅拌形成流动状态的微表处稀浆混合料，通过摊铺槽均匀平坦地摊铺在路面上。微表处技术施工过程中，工作系统由一台发动机提供动力，各种材料通过液压系统传递动力，保证各种原材料按照事先设定的比例混合，因此，各种原材料计量的准确性和输送的稳定性非常重要，由于高原高海拔区域的气候特点和气压变化，在3 000 m以下施工，摊铺设备功率衰减不明显，而超高3 000 m海拔，发动机功率随着海拔高度的升高而大幅度下降，液压系统动力各单元出现不同程度的下降，影响混合料配合比的准确性，难以保证施工质量。根据多年的高海拔施工经验，在3 000 m海拔以上进行微表处施工的设备，必须是性能良好的较新设备，对发动机进排气系统要进行调整，加大进气量，选择有质量保证的燃油，必要时更换液压系统元件，保证液压动力强劲，满足施工要求^[3]。

由于高原高海拔环境下，随着海拔、温度和气压等方面的变化，会造成摊铺设备功率降低和各材料输出系统变化不一致，造成摊铺出来的微表处质量无法得到保证。因此，目前国家微表处技术指南和设备厂家给予的微表处摊铺车标定要求和标定方法不能适用于高海拔区域，在3 000 m以上海拔施工时，要加大设备标定频次，在项目首次设备标定后，如果施工气温和首次标定气温相差5 ℃以上，要对摊铺设备进行重新标定。

采用“三控检验法”对微表处稀浆混合料进行油石比检验，发现油石比异常时，要及时对设备进行重新标定。

设备是高海拔微表处成功实施的关键因素之一，在3 000 m海拔以下，各生产厂商的设备功率供应基本可以满足；在3 000 m海拔以上，设备功率下降很快，动力单元匹配问题就会暴露出来，会出现实际生产原材料配合比和设计配合比出现重大偏差；在3 000 m同一海拔，不同季节、不同温度下，设备都会呈现不同的“高原反应”，这一方面的经验需要施工单位引起高度重视。

6 高海拔微表处施工质量控制及注意事项

遵循科学、严谨的态度进行高海拔微表处的施工，一定要高度重视3 000 m以上海拔的气候特点，不可按照常规思维和低海拔区域施工经验进行高海拔区域微表处施工。为了保证高海拔微表处的施工质量，每天施工前一定要做好原材料、设备、人员健康等方面的检查工作^[4-5]。

常规微表处施工前材料的质量检查应以同一料源、同一批次运至生产现场的相同规格品种的集料、（改性）乳化沥青等为一“批”进行检查。3 000 m高海拔微表处的矿料尽量按工程需要，同一料源一次性准备充足，避免矿料变化带来质量波动。（改性）乳化沥青指标按工程稀浆配合比设计确定的生产配方，应单独设置储存罐，进入工地每批次进行检查并进行拌和试验后，满足A级混合料要求方可使用^[6]。每天检查矿料级配和含水量，发生变化时必须调整摊铺机的设定，确认材料配比符合设计配比后才可施工。每天要记录温度和湿度的变化情况^[7-8]，寻找规律变化，适时做出调整。

（1）施工前必须提供原材料的检测报告、稀浆混合料设计报告和复核报告，确认符合要求；必须提供摊铺车标定报告。在确认材料、设备等没有发生变化，符合要求后，方可施工。

（2）施工前要充分做好气象记录，关注天气变化，考虑可能出现的最低温度和降温、降雨、降雪天气，做好工程预案。

（3）施工过程中尽量选择较好的天气，每天早施工早收工，防止突如其来的降雨降雪，造成质量缺陷和损失。

（4）施工过程中做好人员、设备的安全保护措施，对施工完成后的路面做好保护，避免行人、牦牛、车辆等对路面造成损害。

（5）高海拔微表处初期成型后，必须采用胶轮压路机进行碾压，采用6～14 t胶轮，控制好碾压时间，以防止黏轮或出现松散现象。

（6）重点关注阴坡路段、树荫部位，最好安排在温度较高、阳光充足的时间段进行施工。

（7）做好弯道的摊铺宽度调整和补偿，保证摊铺线性美观，施工过程中尽量选择上坡施工。

7 高海拔微表处施工案例及总结

近年来，通过不断积累工程经验，甘孜州公路在3 000 m高海拔微表处技术应用取得了良好的工程效果，如图1～3所示，3 000 m以上海拔的微表处施工中、施工刚结束、施工运行后效果。

经过对康定、新龙、德格等3 000 m以上海拔微表处工程路段进行跟踪和检测，微表处施工过程中，在温度15 ℃以上、无下雨情况下，摊铺的微表处可以实现2 h开放交通；在阴山路段，潮湿天气下，当日8 h内可实现开放交通。采用单幅施工，施工对交通影響较小，真正实现快速养护。由于微表处采用的是冷拌冷铺，无须加热，无烟气粉尘产生，对环境影响小，绿色环保。

微表处实施后，路面防水性能大幅度提高，渗水系数均小于6 ml/min，减少路面水分，对冻融病害有很好的抑制作用，减缓高海拔路面的破损速度，达到很好的路面预防养护效果。路面抗滑能力明显增强，对山区道路的行车安全有很好的提升，目前，还在积极推进高海拔抗凝冰微表处的工程试验，希望能解决高海拔道路长时间凝冰带来的安全困扰。为了响应交通部“材料循环利用”号召，解决旧沥青混合料的再生利用，实现绿色养护、节能降碳，在高海拔养护工程项目中，铺筑了再生微表处试验段，也取得了成功。

8 结语

总之，高海拔实施微表处养护技术是非常有效的公路预防性养护措施。但是通过研究发现，要保证高海拔微表处的工程质量，需要在原材料、设备、混合料设计、施工过程的质量控制中，做出相应调整。甘孜公路局正在总结工程经验，跟踪工程效果，制定相应的技术指南，用于指导高海拔微表处的施工。今后，每年根据路面状况检测结果，有计划地安排微表处预防性养护工程，节约养护成本，保证公路运行质量。继续探索高海拔区域新的养护技术，推动高海拔公路养护水平的提高。

参考文献

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收稿日期：2023-10-09

作者简介：李鹏杰（1987—），男，本科，工程师，研究方向：高原高寒地区道路建设与养护四新技术开发和利用。