二级公路沥青混凝土路面修补施工工艺研究

姜志榛

摘要 在不断增加的交通量作用下，二级公路沥青混凝土路面病害越来越多，威胁着交通的正常运营，为此，文章研究二级公路沥青混凝土路面修补施工工艺。依托实际工程，选择改性乳化沥青修补剂作为修补材料，通过钻孔压力注浆工艺将修补材料灌注到路面病害处，利用注浆压力和改性乳化沥青修补剂良好的流动性和黏结性，达到修补二级公路沥青混凝土路面病害的目的。试验结果显示，修补后的沥青混凝土路面渗水系数值在30 mL/min下，证实了研究的路面修补施工工艺可以显著提升二级公路路面病害的渗水性能。

关键词 二级公路；沥青混凝土路面；路面修补；施工工艺

中图分类号 U418.6文献标识码 A文章编号 2096-8949（2024）03-0048-03

0 引言

二级公路在我国公路体系中占据重要地位，对区域经济的推动作用不可忽视。沥青混凝土路面因其出色的耐磨、平整和降噪特性，成为二级公路建设的首选。由于多种原因造成的沥青路面破坏现象越来越多，导致沥青混凝土路面发生裂缝、松散以及变形等问题，这些病害不仅影响了公路通行安全，也对公路整体结构的稳定产生危害。研究二级公路沥青混凝土路面修补施工工艺至关重要，通过对沥青混凝土路面修补施工工艺的研究，有助于加深对沥青混凝土路面性能退化原因的了解，提升路面修复质量和效率，降低养护成本，为路面的预防性养护施工提供理论支持。

1 工程概况

选取贵州省黔东南地区某二级公路路面修补项目作为研究对象，该二级公路全长约20 km，为双向两车道，路面结构采用了水稳碎石基层+沥青混凝土面层的形式。该公路所在地区气候条件较为恶劣，由于公路四面环山，昼夜温差相对较大，年平均气温在5.5～29.3 ℃，年降水量约611.4 mm。在调研中得知，该二级公路自开通以来，通行量一直较大，公路受外界恶劣环境因素的影响也较大，造成了沥青混凝土路面局部路段破损严重，许多路段已经出现裂缝、坑槽、壅包等病害问题，具体病害形式与特征如表1所示。

由表1可知，该公路路面已经出现了不同程度的病害，急需开展修补养护施工。由于公路路面病害类型与严重程度存在较大差异，运用传统的路面修补施工工艺已经难以保障修补效果，因此该文以此二级公路为例，对沥青混凝土路面的修补养护施工工艺展开研究。

2 二级公路沥青混凝土路面病害类型

2.1 裂缝类病害

裂缝是沥青混凝土路面中最为常见的病害问题，路面裂缝按其成因大体可分为荷载型裂缝和非荷载型裂缝[1]。荷载型裂缝主要是由于车辆荷载作用下产生的裂缝；而非荷载型裂缝则主要是受外界环境影响、施工工艺不当或者材料不合格等原因所导致产生的裂缝。另外，如果沥青与混凝土混合配比不当、搅拌不均匀、路基压实度不足或压实不均匀等都会使沥青混凝土路面产生隐患问题，导致路面基层软化，强度不足，路面老化变脆等质量问题，进而会在车辆荷载的作用下产生裂缝。裂缝的表现形式主要有横向裂缝、纵向裂缝、网状裂缝以及反射型裂缝等形式[2]。

2.2 变形类病害

路面变形的表现有局部沉陷和路面褶皱推移两种，路面局部变形形成的坑洼和褶皱会严重影响路面的平整度和使用功能，还容易导致雨水的聚集，加快路基的腐蚀损坏程度。路面沉陷的原因主要包括：一是由于施工时局部路基压实度不足、强度不够而造成，在车辆荷载的压力下造成局部沉陷变化，大面积的沉陷是由于路基不均匀沉降而引起；二是由于没有及时处理和修补路面裂缝，地表水沿裂缝渗入地基，造成地基发软，进而导致路面出现沉陷变形的情况。路面出现褶皱推移变形的原因主要是施工把关不严、路面材料组成设计不合理造成的，再加上高温环境和车辆超载的影响，使路面强度不足以抵抗车轮摩擦下的水平作用力，所以产生褶皱推移变形。

2.3 松散類病害

路面松散主要表现是路面在车轮摩擦作用下出现沥青混合料表面层中的集料颗粒脱落，松散现象会造成沥青面层脱落，导致路面强度和力学性能的不足，使路面更易出现磨损损坏。这种松散还会从公路表面向下发展，逐渐会造成路基层的损坏。路面松散的原因主要还是跟施工材料有关，比如沥青用量不足，沥青黏结性差、集料颗粒外裹粉尘过多、矿料过湿或铺撒不均匀等都会导致路面松散[3]。

3 二级公路沥青混凝土路面修补施工

3.1 选择路面修补材料

结合上述二级公路沥青混凝土路面修补工程实际情况，提出一种全新的钻孔压力注浆施工工艺，针对路面病害特征选择制备路面修补材料。常用修补材料主要以沥青为主，常规沥青难以充分填充路面结构的裂缝、坑槽等病害，选择一种改性乳化沥青修补剂作为二级公路沥青混凝土路面修补材料。改性乳化沥青修补剂是一种特殊的沥青材料，它兼具了乳化沥青与改性沥青的优点，更能满足二级公路沥青混凝土路面的修补需求[4]。在制备改性乳化沥青修补剂时，选择以sk90#基质沥青、阳离子乳化剂、丁苯胶乳SBR为主要原材料，具体参数如表2所示。

为了制备性能更加优越的改性乳化沥青修补剂，选择表2所示的三种原材料，采用边改性边乳化的方法来制备改性乳化沥青修补剂。首先，将基质沥青加热熔化，加热温度需要适宜，如果温度过低沥青流动性较差，如果温度过高会使乳化剂和修补剂失去活性，要将基质沥青加热熔化在一个合适的温度。在加热基质沥青时，需要将改性剂与乳化剂按照一定配比放入水中并搅拌至完全溶解的状态。将加热熔化后的基质沥青缓缓倒入配制好的皂液中，对基质沥青改性与乳化，将沥青与皂液的混合溶液放在高速剪切机下方，以5 000 r/min的转速旋转混合溶液的容器，使基质沥青和皂液形成黏稠状液体[5]。最后，将改性与乳化成功的沥青溶液从高速剪切机上分离，在注浆修补前定期搅拌溶液，避免改性乳化沥青修补剂发生离析现象。

3.2 路面基层修补施工

施工过程中，如果路面基层表层过干或是过于松散，要适量进行洒水作业；当表层过湿情况下，则要翻开晾晒或采用石灰掺入其中。施工中要对路基顶面的标高、宽度、路拱横坡、平整度、压实度及路基表面回弹膜量等指标进行测定，要均匀进行混合料的配制和拌和，确保级配与设计要求相符，在混合料处于最佳含水量时对其进行碾压施工，碾压完成后需要洒水对其进行养护，养护周期以7 d为宜。对于已经出现的横向裂缝，如果裂缝宽度在5 mm以内，要采取灌入热沥青的方式处理；如果裂缝宽度在5 mm以上，则需要利用机械对路面进行开槽，再用细粒式沥青混合料进行填充并捣实。如果裂缝出现较多，宜采用乳化沥青稀浆封层，要严格按照设计要求控制沥青混合料的配合比，避免出现离析现象，采用间歇式拌和机对热拌沥青混合料进行拌和，确保混合料拌和的均匀性。

3.3 钻孔压力注浆修补

根据上述内容确定了沥青混凝土路面的修补材料后，开始钻孔压密注浆工序操作，对较为严重的沥青混凝土路面病害开槽处理，如果裂缝尺寸超过5 mm，要沿着路面病害的形状与走向开出一条规整的凹槽，提升后续钻孔注浆修补效果。开槽过程中，要将凹槽的深度与宽度控制在16 mm左右，便于去除凹槽内松散破碎的杂质，也有利于提升改性乳化沥青修补剂的黏结效果。开槽处理完成后，通过大功率压缩热空气机将封槽处理干净，然后在开好的缝槽处进行钻孔，注浆孔布设如图1所示。

由图1可知，在缝槽附近沿“之”字形布设注浆孔，钻孔过程中让钻机和路面之间呈垂直状态，避免钻取孔洞发生偏移，在各注浆孔处安装注浆针嘴。采用T形扳手与橡皮锤等工具完成注浆针嘴的安装，将针嘴的橡胶部分完全打入注浆孔内，将针嘴上部的针筒拧紧，防止浆液注浆过程中从针嘴和针筒连接部位冒出。采用槽贴缝式进行封缝处理，将灌缝材料缓慢灌注至缝槽内，避免堵塞针孔口。采用高压注浆机压力注浆，先将注浆管阀门关闭，当注浆压力到达3 MPa，再将高压注浆机和注浆针嘴连接在一起，采用较低的压力试灌修补剂，让注浆管与注浆针嘴中的空气缓慢排出，再逐步增加灌浆压力直至达到设计标准。当改性乳化沥青修补剂从注浆孔冒出时即可停止注浆，并将其和注浆针嘴脱离，以同样的步骤注浆下一个注浆孔。在全部注浆孔的注浆完成后，还要对修补后的沥青混凝土路面开展养护处理，达到更好的病害修补效果。

4 施工结果检测

为了验证工艺的可靠性，要对修补后的沥青混凝土路面结构展开渗水试验。在路面结构上随机布设10组具有代表性的试验点，在各试验点位置处布置渗水仪，用于模拟与测定沥青混凝土路面病害处的渗水情况，选取下式所示的渗水系数作为沥青混凝土路面渗水试验的评价指标。

式中，η——二级公路沥青混凝土路面的渗水系数值（mL/min）；Q1、Q2——路面第二次与第一次记录时间下的渗水量；t1、t2——路面第二次与第一次渗水记录时间。根据上式测定并计算修补后的二级公路沥青混凝土路面各试验点的渗水系数值，根据《公路工程技术标准》中的理论规定值，绘制路面修补效果如图2所示。

根据图2所示的沥青混凝土路面渗水系数实测值和理论值对比曲线可知，经过施工修补后的二级公路沥青混凝土路面病害点对应的渗水系数值在15～25 mL/min之間，最高不超过规定的30 mL/min理论值。由此说明，试验点所在的沥青混凝土路面病害的修补效果较好，经过修补后的沥青混凝土路面病害处结构黏结性与渗水性得到了显著提升，进一步验证了该文所提沥青混凝土路面修补施工工艺的可行性与可靠性，可以满足我国二级公路路面病害修补施工要求。

5 结束语

该文以二级公路沥青混凝土路面修补施工为主题，旨在探讨有效的修补方法和施工工艺，以提高路面的使用性能和延长使用寿命。首先，简单介绍了实例工程概况与路面病害特征；然后结合二级公路沥青混凝土路面情况，引入钻孔压密注浆修补施工工艺对路面病害填充修补；最后对修补后的沥青混凝土路面进行渗水试验。根据试验结果，验证了该文研究的路面修补施工工艺的有效性，可以为同类型二级公路沥青混凝土路面修补施工提供参考和借鉴。

参考文献

[1]闫兆柏， 刘攀， 周家强， 等. 高性能弹性混凝土在桥面反射裂缝快速修补工程中的应用[J]. 公路， 2022（8）： 23-28.

[2]成高立， 张伟， 卢川， 等. 低温下坑槽修补界面黏结液的选择及黏结性能对比分析[J]. 中外公路， 2021（5）： 254-258.

[3]唐士润， 高江涛， 魏永锋. 适用于沥青路面的常温浇筑式快速修复材料的研究[J]. 中外公路， 2021（3）： 310-313.

[4]张艳云， 孙洋， 李鑫. 沥青混凝土材料在市政道路施工中的应用[J]. 材料保护， 2021（1）： 207-208.

[5]崔凯， 于翔鹏， 裴强强， 等. 注浆模式对土遗址裂隙修复浆-土界面黏结性能影响研究[J]. 岩土力学， 2021（6）： 1501-1511.