同步碎石封层技术在公路路面病害处置工程中的应用

张 辉

（甘肃省临夏公路事业发展中心双城公路段，甘肃 临夏 731800）

0 引言

公路养护工作的主要目的就是排除公路工程结构性病害问题，消除潜在的质量与安全隐患。同步碎石封层技术是当今公路病害处置中经常使用的技术方法，其利用同步碎石机等机械设备，将高温沥青与洁净干燥的石料同步喷洒到路面上，当沥青与石料有效结合后，则可形成具有特定强度的构造层，解决公路工程路面病害问题。该技术依托于特定厚度的沥青膜的粘结作用，最终构造同步碎石封层可在路面层间形成良好粘结力和抗剪力，可明显增强公路工程结构整体荷载[1]，应对不同状态下纵向剪应力与横向剪应力的影响，防止路面结构出现疲劳损坏。本文结合该技术在公路G568线上的应用总结实践经验，以供参考。

1 工程概况

G568 线K182+000～K186+000、K191+250～K193+000段碎石封层工程总长5750m，封层路面宽度7.5m，封层面积43125m2。该段公路原设计采用二级公路建设标准，设计速度60km/h，其中路基宽度12m，起终点桩号位置行车道宽度均为7.5m。路面结构为：4cm细粒式沥青混凝土（AC-13）+5cm中粒式沥青碎石（AC-16）+20cm水泥稳定碎石基层（水泥剂量5%）+20cm水泥稳定砂砾底基层（水泥剂量3.5%）。

该路面病害类型的外在表现相对复杂，存在横向裂缝、纵向裂缝和车辙等多种病害问题，影响道路交通正常通行。在区域经济贸易往来中，该道路承载的车辆动态荷载较强，若不及时养护，势必会影响正常通行效果。对此，拟采用改性沥青同步碎石封层技术进行处理，排除病害威胁，改善路面通行效果。

2 路面病害类型及产生原因

经现场踏勘，确认该维修路段的病害主要为纵横向裂缝、局部龟网裂，成因比较复杂。

2.1 纵横向裂缝产生原因

（1）疲劳破坏。疲劳破坏是该路段裂缝形成的主要诱因之一。在车辆荷载反复作用下，路面承载能力的均衡性受到影响，起始阶段会出现诸多小纵缝，进而演变成为龟裂裂缝，损坏路面结构，纵缝从上而下发展。

（2）基层反射。通常情况下，道路路面结构的整体荷载趋于均衡，但受半刚性基层裂缝的影响，其结构体会受到拉裂作用，导致路面结构的横向形态和纵向形态均出现明显变化，久而久之形成下宽上窄的反射裂缝。

（3）温度变化。从以往工程实践来看，沥青受温度条件的影响相对明显，具体表现为：当温度不断降低时，沥青混合料的硬度将明显提高，出现收缩变形。当上述应力变化幅度超出可承受的荷载范围时，则会出现温度裂缝，并逐步向下发展[2]。

2.2 龟网裂产生原因

（1）气候条件变化。气候条件变化对本路段龟网裂病害的影响极为直接，尤其在气温温差相对较大的状况下，构成路面结构层的各类材料更容易因收缩膨胀进度不同而形成裂纹。在已有裂纹之上，随着水分和尘土杂物的不断侵蚀，诱发形成显著的龟网裂。

（2）路面老化。受长期性的动荷载作用，公路路面面层结构所遭受的拉弯应力更加显著。车辆行驶过程中，车辆荷载会从轮胎区域向下施加重压，路面形成抗压应力。当车辆动荷载消除后，则其抗压应力随之消失，出现回弹，往复多次，则路面结构层难以恢复原有状态，松弛系数增大。当面层抗弯拉应力超出可承受能力或油石比偏低时，则逐渐形成龟网裂。

3 同步碎石封层技术应用要点

3.1 实施方案

针对 G568 线 K182+000～K186+000、K191+250～K193+000段纵横向裂缝和龟网裂病害拟采用洒布乳化改性沥青透层油进行封闭处理，然后在主车道7.5m范围内铺筑碎石规格为7～10mm的SBS热改性沥青碎石封层。改性乳化沥青下封层能封闭和弥合半刚性基层表面收缩裂缝，抑制和延缓半刚性基层顶面裂缝的反射与发展。热改性沥青碎石封层能有效处置路面贫油、掉粒、龟网裂等病害，还可提高路面抗滑性能及防渗水性能[3]。

3.2 应用流程

碎石封层同步应用流程为：施工前准备→封闭交通→路面清扫→同步洒（撒）布沥青和集料→碾压成型→初期养护→开放交通。

3.3 同步碎石封层技术施工要点

3.3.1 沥青洒布

（1）沥青洒布时，必须保持均匀一致、雾状喷洒；沥青洒布车作业速度宜为3～5km/h，洒布量最大偏差不宜超过设计值的±0.2kg/m2。

（2）沥青应预先进行试洒，施工过程中应随时观测沥青洒布状态，若出现洒布不均匀、漏洒或条状油带等异常时，必须立即关闭喷油嘴停车检查。当出现局部洒布量过大、漏洒或少洒等现象时，应立即停止作业，必须采取相应处治措施。

（3）集料要求是经过反击（锤式）破碎的集料，水洗风干以保证集料洁净、干燥、无石粉和沉土。碎石烘干后，针片状严格限制在10%以下，压碎值≤20%为宜。

（4）沥青洒布后，集料未撒布前，严禁任何车辆和行人通行。

（5）沥青用量控制，预裹覆沥青碎石同步封层的最佳用量是碎石落到沥青表面上，由于流体沥青的表面张力，使热沥青沿石料表面向上爬升高度约为石料高度的2/3，并在石料表面形成一个半月面，使石料被沥青裹覆的面积达到70%。在生产实践中，一般使用7～10mm的碎石，8mm左右的最佳，沥青撒布量控制在1.2～1.4kg/m2内，要求沥青喷撒后形成均匀、等厚度的沥青膜防止因沥青不均匀而导致石料出现剥离斑纹，沥青撒布形状规则，线形顺直。

（6）每车沥青洒布作业结束后，应对沥青用量进行总量校核，检查是否符合设计要求；当日施工结束后，应在指定区域立即清理洒布车存储罐中的残余沥青[4]。

3.3.2 集料撒布

（1）集料撒布应紧跟沥青洒布进行，分步施工时，集料撒布与沥青洒布的间距宜控制10～20m，撒布作业速度宜为3～5km/h，撒布量不宜超出设计值的±0.5kg/m2。

（2）集料撒布必须保持均匀一致，随时观测布料器工作状态，不得出现卡料、待料现象，严禁出现沥青油膜外漏、漏撒及集料重叠现象。

（3）每个作业面应安排1～2名工人紧跟撒布作业，对集料出现的重叠、漏撒、条状及超粒径集料等缺陷，立即采用扫帚或铁锹进行修复或清理[5]。

3.3.3 碎石封层的碾压及成型

（1）集料撒布后，宜采用胶轮压路机进行碾压作业，碾压速度2.0～2.5km/h。碾压时，可雾状喷洒少量水或隔离剂，轮迹重叠不小于1/3轮宽，碾压遍数不小于3遍。

（2）SBS改性沥青碎石封层，宜在集料撒布后立即进行碾压作业。碾压时，压路机不得在碎石封层上随意刹车掉头，严禁出现粘轮、推移现象。

3.3.4 碎石封层的接缝处理

（1）横向接缝宜采用对接法，在作业起点前及终点位置，现场铺设铁(皮)板或油毡材料；碎石封层车完成作业后，必须立即清扫、撤除。

（2）纵向接缝宜采用搭接法，线型必须顺直。施工时，一侧沥青正常喷洒，集料应减少一个卸料槽的宽度；另一侧沥青洒布时应半扇面喷洒，重叠10～20cm，集料应正常撒布。

3.3.5 碎石封层养护及开放交通

（1）碎石封层碾压结束后，必须将多余、松散的集料进行集中回收处理。

（2）SBS改性沥青，宜在结合料温度接近常温后开放交通，开放交通初期，车辆限速不宜大于20km/h，不得产生飞石现象。

（3）开放交通后，定期观测碎石封层变化，对质量缺陷部位必须采取修补措施。

3.4 同步碎石封层技术管理要点

（1）粘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，应把层间清扫检查作为质量控制的关键点。

（2）同步碎石封层要用专用机械设备，专人操作和管理，定期维护。施工单位要配备足够的其他机械，以保证施工的进度需要。

（3）工地要设置工地试验室，要有试验资质的试验人员，随时对沥青、石料进行试验，对试验数据要做详细的分析，以试验数据指导生产。

（4）项目负责人要对施工人员和劳务队伍进行定期或不定期的安全教育，召开安全分析会，使安全意识深入人心，防患于未然。

（5）抓好现场管理，坚持文明施工，设置醒目的安全指示标志和限速牌等交通标志，并设专人指挥疏导交通，保障人身、机械和器材的安全。

（6）根据同步碎石封层施工技术要求，在特定施工区域范围内配备交通管制人员，设置清晰醒目的安全引导标识。当同步碎石封层作业初步完成后，应按照既定顺序撤除事先配置的安全防护设施。对于锥形交通路标状况的设置，则应严格控制其间距与作业区边缘等，保持与路中心线的平行状态。

（7）根据现场施工状况与需求，确定是否进行半幅施工。若采用半幅施工，则需在同步碎石封层碾压作业完成后，再行恢复交通。做好车速引导管理，不得超速行驶。

（8）按照同步碎石封层技术规范，对公路养护作业中使用到的沥青和碎石等材料进行专业技术检测，任何不合格材料均不得入场。

（9）坚持文明施工，树立企业形象。对全体人员进行环境保护的思想教育，提高全体人员的文明施工和环保意识。

（10）未列事项请施工单位严格按照部颁有关施工技术规范和规程进行。

4 结束语

实践表明，同步碎石封层技术具有良好的防水性和层间排水功能，其施工作业中所形成的沥青薄膜可阻断水分渗透，即便在降雨多、雨季长的地区，依然具有较强的适用性。同步碎石封层技术的诸多优点，决定了其在公路病害处置及预防养护中的关键地位。该项目获得的应用经验是，只要技术人员根据公路养护和维修项目的实际需求，建立系统性的同步碎石封层技术流程规范，优化选用各类施工原材料，细化施工技术方案，明确同步碎石封层各个作业环节的具体要求，改进施工现场管理条件，提升作业人员操作技能，就能全面实现同步碎石封层技术的应用效果，提升公路养护质量。