翟 志 強(qiáng)

(山西省壽陽(yáng)公路管理段，山西 晉中 045400)

?

半剛性基層路面常用的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)對(duì)策及分析

翟 志 強(qiáng)

(山西省壽陽(yáng)公路管理段，山西 晉中 045400)

解釋了預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的含義，從纖維封層應(yīng)力吸收層、橡膠瀝青應(yīng)力吸收層和薄層罩面工藝三方面，介紹了半剛性基層路面常用的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)，并對(duì)比分析了不同養(yǎng)護(hù)技術(shù)的剪切強(qiáng)度和拉拔強(qiáng)度，為路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)的選擇提供參考。

路面，預(yù)防性養(yǎng)護(hù)，剪切強(qiáng)度，拉拔強(qiáng)度

在我國(guó)公路建設(shè)中，90%以上的瀝青路面使用了半剛性基層，具有較高的剛度和荷載擴(kuò)散能力。半剛性基層的收縮開(kāi)裂引起的路面裂縫普遍存在，且內(nèi)部排水性能差，一旦損壞后沒(méi)有愈合的能力，無(wú)法進(jìn)行修補(bǔ)，只能挖掉重建。使用到一定年限的瀝青路面出現(xiàn)的裂縫、滲水、車(chē)轍等病害，極大地影響了路面的通行和行車(chē)安全。

公路的好壞直接影響著人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全。隨著使用年限及交通量逐年增加，路面狀況指數(shù)呈逐年下降趨勢(shì)，部分路段出現(xiàn)路面老化、松散等病害。對(duì)各病害進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析，針對(duì)坑槽、龜裂、車(chē)轍、翻漿等病害開(kāi)展路面養(yǎng)護(hù)就尤為重要。養(yǎng)護(hù)的目的在于盡可能保持路面使用性能，恢復(fù)破損部分，延長(zhǎng)使用年限。

與傳統(tǒng)的矯正性養(yǎng)護(hù)不同，低成本的預(yù)防養(yǎng)護(hù)是一種先進(jìn)的養(yǎng)護(hù)理念。參照國(guó)外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，推行預(yù)防性養(yǎng)護(hù)可顯著提升我國(guó)的道路服務(wù)水平，有效推遲重建時(shí)間，降低后期養(yǎng)護(hù)成本，延長(zhǎng)路面使用壽命。采用應(yīng)力吸收層及罩面增強(qiáng)措施是治理半剛性基層彎拉疲勞損壞最為成熟的處治方法。同時(shí)，采取有效的防水下滲措施可有效消除行車(chē)隱患，確保路橋安全暢通。

1 預(yù)防性養(yǎng)護(hù)概述

隨著使用年限的增加，路面出現(xiàn)裂縫、車(chē)轍、松散、坑洞等病害(如圖1，圖2所示)是不可避免的，應(yīng)采取有效措施防止病害擴(kuò)散，延緩路況下降速率，確保行車(chē)舒適與安全。因此，采取合理有效的養(yǎng)護(hù)措施是必須的。

在美國(guó)進(jìn)行的一項(xiàng)研究表明：一條質(zhì)量合格道路的性能可在其使用壽命75%的時(shí)間內(nèi)下降40%，在該節(jié)段進(jìn)行的養(yǎng)護(hù)稱(chēng)為預(yù)防性養(yǎng)護(hù)。當(dāng)未及時(shí)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)時(shí)，道路性能在隨后12%的壽命內(nèi)再下降40%，此時(shí)采取的養(yǎng)護(hù)稱(chēng)為矯正性養(yǎng)護(hù)，會(huì)大幅增加養(yǎng)護(hù)成本。

傳統(tǒng)養(yǎng)護(hù)是指矯正性養(yǎng)護(hù)，一般是在公路設(shè)施出現(xiàn)明確病害或已部分喪失服務(wù)功能的情況下，通過(guò)功能或結(jié)構(gòu)恢復(fù)來(lái)確保道路性能。

預(yù)防性養(yǎng)護(hù)是相對(duì)于傳統(tǒng)道路養(yǎng)護(hù)的一種新型養(yǎng)護(hù)理念和模式，通過(guò)強(qiáng)調(diào)治早治小，實(shí)現(xiàn)了道路養(yǎng)護(hù)的主動(dòng)性、超前性和動(dòng)態(tài)性，見(jiàn)圖3。在預(yù)防性養(yǎng)護(hù)理念里，強(qiáng)調(diào)養(yǎng)護(hù)措施須在公路設(shè)施和結(jié)構(gòu)良好或是病害、損毀發(fā)生初期進(jìn)行，將病害、損毀發(fā)生的速率顯著降低來(lái)延長(zhǎng)中修或大修的期限，從而實(shí)現(xiàn)延長(zhǎng)道路使用壽命，降低壽命成本的目的。在預(yù)防性養(yǎng)護(hù)模式里，確保最佳成本效益是核心，養(yǎng)護(hù)管理的強(qiáng)制性和計(jì)劃性是關(guān)鍵。

在我國(guó)，半剛性基層是公路建設(shè)最常用的基層結(jié)構(gòu)形式，該種路面結(jié)構(gòu)最主要的破壞形式是彎拉疲勞損壞。按照預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的要求，采用加鋪應(yīng)力吸收層或罩面技術(shù)形成良好的保護(hù)層，可有效確保道路使用性能的恢復(fù)，且翻新后的路面還可具有防水、抗滑、耐磨等特性，使得道路的使用壽命顯著延長(zhǎng)。

2 瀝青纖維碎石封層

纖維封層自2007年起進(jìn)入中國(guó)，一經(jīng)使用便取得不俗的效果。使用瀝青纖維碎石封層作為路面的應(yīng)力吸收層，使得纖維本身的高抗拉伸強(qiáng)度和高彈性模量值得到顯著發(fā)揮，將封層的抗拉、抗剪、抗壓和抗沖擊強(qiáng)度有效提升。在舊路面與新路面間鋪設(shè)纖維封層作為應(yīng)力吸收中間層，具有超強(qiáng)的吸收和分散功能，如圖4所示，對(duì)提升路面使用性能效果顯著。

在纖維封層結(jié)構(gòu)中，在上下兩層均勻?yàn)⒉嫉臑r青中，使用專(zhuān)用機(jī)具專(zhuān)門(mén)工藝破碎切割成一定長(zhǎng)度的纖維呈亂向均勻分布，如圖5所示，相互搭接具有的加筋和橋接效果會(huì)形成良好的網(wǎng)絡(luò)纏繞結(jié)構(gòu)，相當(dāng)于形成具有良好彈性和強(qiáng)度的一層防護(hù)網(wǎng)墊，使得封層的抗拉、抗剪、抗壓和抗沖擊強(qiáng)度等綜合性能有效提高。

纖維封層(如圖6所示)與傳統(tǒng)瀝青路面相比，對(duì)改善瀝青路面效果顯著。工程應(yīng)用實(shí)踐表明，纖維封層的抗拉強(qiáng)度比傳統(tǒng)瀝青路面提升30%以上，應(yīng)力吸收和擴(kuò)散能力顯著，可有效抑制反射裂縫出現(xiàn)；其抗疲勞性能提升30%以上，抗車(chē)轍性能提升300%以上，具有顯著的高耐磨性、防水性和穩(wěn)定性，將早期破壞或毀損大大延緩；其施工方便快捷，養(yǎng)護(hù)時(shí)間極大縮短，使得交通開(kāi)放時(shí)間提前。

將瀝青纖維碎石封層作為舊瀝青路面、面層層間應(yīng)力吸收層，對(duì)提高路面性能，延長(zhǎng)養(yǎng)護(hù)周期具有顯著效果。

3 橡膠粉改性瀝青應(yīng)力吸收層

在半剛性基層與瀝青路面之間，或是水泥混凝土路面與瀝青路面之間鋪筑一層具有高變形能力的橡膠瀝青層應(yīng)力吸收層(見(jiàn)圖7)，可有效吸收裂縫部位的應(yīng)力集中，防止瀝青路面形成反射裂縫。

在施工中，先將高溫狀態(tài)下的橡膠瀝青由灑布車(chē)均勻?yàn)佊谂f路面上，再撒鋪碎石，并隨時(shí)檢測(cè)灑油量及撒石量。最后使用輪式壓路機(jī)在橡膠瀝青尚在高溫狀態(tài)下快速進(jìn)行碾壓后成型(見(jiàn)圖8)，并隨時(shí)進(jìn)行碾壓溫度控制。

在施工中，瀝青灑布量控制在2.4 kg/m2～2.6 kg/m2，碎石撒布量控制在14 kg/m2～16 kg/m2。

4 薄層罩面養(yǎng)護(hù)

薄層罩面是給原路面提供一個(gè)嶄新的表面，將其抗滑和封水性能有效恢復(fù)。在薄層罩面施工中，當(dāng)混合料的溫度損失過(guò)快時(shí)，對(duì)路面的壓實(shí)度容易產(chǎn)生不利影響。當(dāng)薄層罩面與下層粘結(jié)不牢時(shí)，翻新后的路面容易出現(xiàn)脫層等病害。

薄層罩面施工中，按工藝的不同，可分為冷薄層罩面、熱薄層罩面和溫薄層罩面。按使用的材料不同，可分為普通瀝青混凝土薄層罩面(AC系列)、SMA罩面，SAC罩面、超薄橡膠粉改性瀝青罩面等。

在高速公路養(yǎng)護(hù)中，常用的薄層罩面混合料主要有SMA-10，Novachip與微表處。以殼牌NovaChip薄磨耗層施工為例，乳化瀝青噴灑和熱拌料攤鋪同步施工(如圖9所示)后立即進(jìn)行碾壓(見(jiàn)圖10)。使用該技術(shù)進(jìn)行施工，每分鐘可施工10 m～30 m，薄層厚度控制在10 mm～20 mm，還可有效避免進(jìn)行碎石清理及長(zhǎng)時(shí)間封閉交通造成的社會(huì)影響。

通過(guò)在原路面上進(jìn)行的薄層罩面施工，使得薄罩面與碎石封層的優(yōu)勢(shì)得到充分發(fā)揮，相當(dāng)于在舊路面上鋪筑了一層壽命長(zhǎng)達(dá)8年～10年的超薄表面磨耗層，且抗滑、抗車(chē)轍、抗水霧、抗磨耗、降噪性能良好。

5 結(jié)語(yǔ)

在舊路面的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)中，新舊面層間的層間粘結(jié)是影響施工質(zhì)量的關(guān)鍵因素。在施工中，應(yīng)通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)分析采取不同的養(yǎng)護(hù)對(duì)策下的剪切強(qiáng)度和拉拔強(qiáng)度來(lái)合理解決層間粘結(jié)問(wèn)題。

表1為不同的應(yīng)力吸收材料瀝青面層間的界面剪切強(qiáng)度檢測(cè)結(jié)果。

表1 不同的應(yīng)力吸收材料瀝青面層間的界面剪切強(qiáng)度檢測(cè)結(jié)果

從表1中可以看出，從抗剪強(qiáng)度上來(lái)說(shuō)，橡膠瀝青應(yīng)力吸收層最好，其次是纖維增強(qiáng)瀝青應(yīng)力吸收層，最差的是乳化瀝青粘層。但纖維增強(qiáng)瀝青應(yīng)力吸收層施工和易性要好些。

表2為不同的應(yīng)力吸收材料瀝青面層間的界面拉拔強(qiáng)度檢測(cè)結(jié)果。

表2 不同的應(yīng)力吸收材料瀝青面層間的界面拉拔強(qiáng)度檢測(cè)結(jié)果

從表2中可看出在20 ℃下三種不同類(lèi)型的應(yīng)力吸收層粘結(jié)強(qiáng)度，粘結(jié)強(qiáng)度最大的是橡膠瀝青應(yīng)力吸收層，纖維增強(qiáng)瀝青應(yīng)力吸收層次之，聚合物改性乳化瀝青粘層最差。

表3 不同的應(yīng)力吸收材料瀝青面層間的界面剪切疲勞強(qiáng)度檢測(cè)結(jié)果

表3為不同的應(yīng)力吸收材料瀝青面層間的界面剪切疲勞強(qiáng)度檢測(cè)結(jié)果。

從表3可以看出相同對(duì)數(shù)應(yīng)力水平下三種不同類(lèi)型應(yīng)力吸收層的疲勞壽命，橡膠瀝青應(yīng)力吸收層最高，纖維增強(qiáng)瀝青應(yīng)力吸收層次之，聚合物改性乳化瀝青粘層最差。

在半剛性基層路面養(yǎng)護(hù)中，應(yīng)綜合考慮氣候、行車(chē)載荷、地理環(huán)境等因素合理選擇最適用的材料和施工工藝，踐行預(yù)防性養(yǎng)護(hù)理念，確保施工質(zhì)量，以達(dá)到有效延長(zhǎng)路面養(yǎng)護(hù)周期及壽命的目的。

預(yù)防性養(yǎng)護(hù)理念是公路建設(shè)養(yǎng)護(hù)的一輪新的技術(shù)革新。在我國(guó)進(jìn)行推廣和應(yīng)用，對(duì)提高道路的養(yǎng)護(hù)水平，延長(zhǎng)路面使用壽命具有重要意義。

[1] 凌天清.瀝青應(yīng)力吸收層及薄層罩面增強(qiáng)技術(shù)[Z].2015.

[2] 劉 廣，黃橋連，關(guān)宏信，等.改性瀝青應(yīng)力吸收層材料及結(jié)構(gòu)性能試驗(yàn)比較[J].中外公路，2013(33)：92.

[3] 廖衛(wèi)東.基于應(yīng)力吸收層的舊水泥混凝土路面瀝青加鋪層結(jié)構(gòu)與材料研究[D].武漢：武漢理工大學(xué)，2007.

Common preventive maintenance countermeasures and analysis of semi-rigid-base pavement

Zhai Zhiqiang

(ShanxiShouyangHighwayAdministrationSection,Jinzhong045400,China)

The thesis explains the definition of preventive maintenance, introduces common preventive maintenance technologies of semi-rigid-base pavement from three aspects of rubber asphalt stress absorbing layer and thin overlaying technology, and comparatively analyzes shearing strength and pull-resisting strength of different maintenance technologies, which has provided some guidance for selecting pavement maintenance technology.

pavement, preventive maintenance, shearing strength, pull-resisting strength

1009-6825(2016)28-0146-03

2016-07-22

翟志強(qiáng)(1968- )，男，助理工程師

U416.2

A