王錢興,李 智

(1.廣東廣惠高速公路有限公司，廣州 510700;2.華南理工大學，廣州 510641)

0 引言

隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，交通量日益劇增，路面在長期的行車荷載和光熱共同作用下，容易出現(xiàn)車轍、疲勞開裂、抗滑性能下降等病害。熱拌瀝青混合料薄層罩面作為路面養(yǎng)護的主要措施之一，能夠提高路面的平整度和改善抗滑性能，吸收行車噪音，營造良好的行車體驗。

國內(nèi)外學者對薄層罩面技術進行了研究探索。李睿[1]對比分析了薄層罩面AC-5、SMA-5和Thus-12等三種瀝青混合料的路用性能；吳傳海[2]等研發(fā)了HET系列高性能抗滑表層技術；林益恭[3]等研究了薄層熱拌瀝青混凝土技術的適用條件及材料設計中應注意的要點；陳沃浩[4]探索了薄層瀝青混凝土在舊水泥混凝土橋面鋪裝的應用效果;Wei Jiang[5]等學者探索了多孔超薄瀝青罩面的性能;Siyu Chen[6]研究表明，RAR超薄瀝青罩面在低溫潮濕下具有較好的疲勞壽命和車轍性能;Arif Budiarto[7]等的研究表明，熱拌薄層罩面的結(jié)構(gòu)性能優(yōu)于傳統(tǒng)的AC瀝青混合料，更適合作為磨耗層。

UTAC超薄瀝青混合料是一種基于斷級配設計理念的骨架型密級配瀝青混合料，是借鑒了法國的斷級配密實型瀝青混合料BBM、美國的熱拌超薄磨耗層NovaChip和SMA而改進的一種薄層加鋪材料。其高溫性能、抗滑性能和抗水損壞性能相對優(yōu)良，抗疲勞性能突出，施工簡易，吸收交通噪音，表面美觀均勻，經(jīng)濟適用，可廣泛應用于養(yǎng)護或預防性養(yǎng)護瀝青罩面工程以及新建工程。

本文以廣惠高速公路養(yǎng)護工程為例，針對開裂、坑槽等路面病害采用了加鋪2cm UTAC-8薄層罩面的養(yǎng)護措施。并以路面損壞指數(shù)PCI、路面行駛質(zhì)量指數(shù)RQI、路面車轍深度指數(shù)RDI、路面抗滑性能指數(shù)SRI、路面技術狀況PQI為評價指標，對施工后的路面狀況進行檢測。

1 工程概況

廣惠高速公路是廣東省規(guī)劃的干線公路的重要組成部分，于2003年末建成通車，國高網(wǎng)改造后廣惠高速公路分為濟廣高速公路G35和廣惠高速公路S21兩段。其中，濟廣高速公路(G35)為雙向六車道，設計行車速度：平原微丘區(qū)120km/h、重丘區(qū)100km/h。其起點位于廣惠小金口出口匝道與惠河高速公路交點，終點位于蘿崗，與北二環(huán)高速公路相接，路線全長97.845km。濟廣高速公路在運營期內(nèi)，交通量大，重載交通比例大，在車輛荷載、光熱等因素長期共同作用下，曾出現(xiàn)了車轍、橋頭跳車及抗滑性能下降等嚴重病害，2008年～2018年期間先后采用了預防性養(yǎng)護、罩面、銑刨重鋪等養(yǎng)護維修方案。2019年對廣惠高速公路路況進行抽查，結(jié)果顯示部分路段(表1)路面裂縫較多，局部出現(xiàn)零星坑槽，路面損壞狀況指數(shù)PCI較低，而其它路面狀況指數(shù)較好。為了改善路面行駛狀況，排除安全隱患，同時給后續(xù)工程提供參考經(jīng)驗，于2020年采用UTAC-8薄層罩面技術對該部分路面進行處治。

表1 2019年G35濟廣高速公路PCI不合格路段

2 原材料和配合比設計

2.1 原材料

2.1.1 改性瀝青

UTAC-8瀝青混合料采用廣東粵運佳富實業(yè)有限公司生產(chǎn)的PG82-10改性瀝青，瀝青的技術指標見表2。瀝青各項試驗數(shù)據(jù)滿足設計要求。

表2 PG82-10改性瀝青技術指標

2.1.2 粗集料

UTAC-8瀝青混合料采用的粗集料為河源紫金芙蓉石場生產(chǎn)的5～8mm，其技術指標見表3。

表3 粗集料技術指標

2.1.3 細集料

細集料采用河源紫金芙蓉石場生產(chǎn)的0～3mm機制砂，填料采用龍門縣平陵鎮(zhèn)豐帆石灰粉廠生產(chǎn)的石灰?guī)r礦粉。細集料主要技術指標見表4。

表4 細集料主要技術指標

2.2 級配設計

按照UTAC-8的技術要求和篩分結(jié)果，計算確定了原材料級配曲線和配合比，見表5。根據(jù)UTAC-8馬歇爾配合比設計要求和《公路瀝青路面施工技術規(guī)范》(JTG F40-2004)中熱拌瀝青混合料配合比設計方法，該設計確定的最佳油石比為6%，并按該油石比進行了馬歇爾試驗，試驗結(jié)果見表6。油石比為6%的UTAC瀝青混合料滿足技術要求。

表5 UTAC-8瀝青混合料級配組成

表6 UTAC-8改性熱拌瀝青混合料試驗結(jié)果

3 UTAC薄層罩面的施工

UTAC所用的施工機具原則上與AC類罩面材料基本相同，一般不需特殊配備施工機械和試驗設備。

3.1 基礎工作

加鋪前對原路面病害進行處治：(1)存在松散嚴重、裂縫呈網(wǎng)狀、坑槽連續(xù)的路段采取銑刨4cm 面層、回填完再加鋪的方式；(2)存在一般裂縫病害的路段采用熱瀝青灌封+貼壓縫帶處治后再加鋪的方式。預防性養(yǎng)護路段只對行車道進行加鋪，不影響路側(cè)波形護欄高度，加鋪后恢復處治路段的標線、突起路標等交通安全設施。

3.2 拌和

UTAC-8瀝青混合料采用間歇式拌和機，通過3個拌合倉生產(chǎn)熱料，并以電子重量傳感器和紅外線溫度傳感器對材料的質(zhì)量和溫度進行監(jiān)測。采用二次除塵設備，盡可能地收集粉塵，減少有害粉塵的排放。當產(chǎn)料與用料速度不能很好協(xié)調(diào)時，可設置一個150t以上能保溫的貯料倉。

3.3 攤鋪

(1)攤鋪前，應明確拌合機提供熱料的數(shù)量、施工器械的情況、攤鋪厚度。以兩臺攤鋪機為梯隊，做到均勻、不間斷、緩慢地攤鋪，確保攤鋪層壓實均勻。

料門開度、鏈板送料器的速度和螺旋布料器的轉(zhuǎn)速要相匹配，使混合料在攤鋪范圍內(nèi)均勻分布，避免出現(xiàn)離析現(xiàn)象。當攤鋪機集料斗剩余10cm厚的熱料時，運料車可開始供料，避免粗料集中。

(2)攤鋪宜在當天高溫時段進行，當路表面溫度低于15℃時不宜攤鋪。遇到下雨，應立刻停止施工，并清除未壓實成型的混合料，遭受雨淋的混合料應廢棄，不得卸入攤鋪機攤鋪。UTAC瀝青混合料的施工溫度應控制在適當?shù)姆秶?，見?。根據(jù)過往路段的施工經(jīng)驗，抽檢 UTAC 滲水指標小于120ml/min占比90%以上為合格。

表7 UTAC熱拌瀝青混合料施工溫度(單位：℃)

3.4 壓實

(1)初壓應盡量安排在攤鋪后較高溫度下進行，確保壓實度和平整度，避免混合料產(chǎn)生推移、開裂等現(xiàn)象。

(2)壓路機應以緩慢而均勻的速度碾壓。建議碾壓步驟為初壓：鋼輪靜壓一遍；復壓：鋼輪振動2遍，輪胎2～3遍，兩種碾壓工藝交替進行；終壓：光輪1～2遍，不振動。施工中應采取緊跟快壓的方法，同時減少振動壓實次數(shù)，增加輪胎碾壓次數(shù)。

碾壓速度隨初壓、復壓、終壓及壓路機的類型而別，初壓建議采用大噸位雙鋼輪振動壓路機，復壓宜采用大噸位雙鋼輪振動壓路機或輪胎壓路機，終壓應采用雙鋼輪壓路機靜壓成型。

(3)路面攤鋪后應抓緊碾壓，對壓路機的碾壓順序、碾壓路線、碾壓遍數(shù)、碾壓速度和瀝青層的松鋪厚度應做好檢測，控制質(zhì)量，使攤鋪面在較短時間內(nèi)達到設計要求的壓實度。壓路機折返應呈梯形，不得在同一斷面上。UTAC-8路面壓實度控制要求采用雙控指標，最大理論密度壓實度不小于93%，馬歇爾密度壓實度不小于97%。路面壓實完成24h后，方可允許施工車輛通行。施工工藝如圖1所示。

圖1 施工工藝流程

4 施工后的檢測與分析

為了檢驗UTAC-8薄層罩面技術對路面性能的改善效果，根據(jù)《公路狀況技術評定標準》(JTG 5210-2018)要求和基于施工前路面只有PQI指數(shù)不達標的情況，采用路面狀況損壞指數(shù)PCI、路面行駛質(zhì)量指數(shù)RQI、路面車轍深度指數(shù)RDI、路面抗滑性能指數(shù)SRI、路面技術狀況PQI為主要指標，對施工后的公路路面進行檢測。

4.1 路面狀況損壞指數(shù)PCI

路面狀況損壞指數(shù)PCI對不同的路面損壞，如龜裂、(塊狀、縱向、橫向)裂縫、沉陷、車轍、波浪擁包、坑槽、松散、泛油和修補等進行評價，按照其損壞程度的不同進行權(quán)重換算。圖2是廣州蘿崗方向K1903～K1911和K1954～K1960段的PCI檢測數(shù)據(jù)。施工前，PCI有13.16%的路面低于80，59.87%的路面介于80～90，平均為86.66，路面有較多病害，不滿足行駛要求，存在較大隱患；施工后，低于80的有0.66%，介于80～90的有8.55%，平均為97.83。施工前后相比，PCI平均提高了11.17。采用UTAC-8薄層罩面技術能較好地處治路面病害，提高PCI指數(shù)。

圖2 蘿崗方向K1903～K1911、K1954～K1960路面損壞狀況指數(shù)PCI

4.2 路面行駛質(zhì)量指數(shù)RQI

路面行駛質(zhì)量指數(shù)RQI可評價路面的平整度。圖3是廣州蘿崗方向K1903～K1911和K1954～K1960段的RQI檢測數(shù)據(jù)。施工前，有2.63%的路面RQI低于80，18.42%的路面介于80～90，平均為92.22，路面平整度較好；施工后，低于80的為0%，介于80～90的有10.53%，平均為93.35。施工前后相比，RQI平均提高了1.13。應用UTAC-8薄層罩面技術可小幅提高RQI指數(shù)，改善路面平整度。

圖3 蘿崗方向K1903～K1911、K1954～K1960路面行駛質(zhì)量指數(shù)RQI

4.3 路面車轍深度指數(shù)RDI

高速公路一般采用橫斷面儀記錄橫斷面形狀，確定路面車轍狀況的檢測指標車轍深度RD，計算得到路面車轍深度指數(shù)RDI，從而評價路面車轍。圖4是廣州蘿崗方向K1903～K1911和K1954～K1960段的RQI檢測數(shù)據(jù)。施工前，RDI平均為95.67，路面車轍病害不多；施工后，RDI平均為97.67。施工前后相比，RDI提高了2.00。應用UTAC-8薄層罩面技術能小幅提高RDI指數(shù)，改善路面車轍狀況。

圖4 蘿崗方向K1903～K1911、K1954～K1960路面車轍深度指數(shù)RDI

4.4 路面抗滑性能指數(shù)SRI

路面抗滑性能指數(shù)SRI主要依據(jù)輪胎與路面間的摩擦阻力，以橫向力系數(shù)SFC計算得到SRI，評價路面抗滑性能。圖5是廣州蘿崗方向K1903～K1911和K1954～K1960段的SRI檢測數(shù)據(jù)。施工前，有8.55%路面的SRI介于80～90，平均為92.03，路面抗滑性能良好；施工后，SRI全部大于90，平均為96.46。應用UTAC-8薄層罩面技術可小幅提高SRI指數(shù)，改善路面抗滑性能。

圖5 蘿崗方向K1903～K1911、K1954～K1960路面抗滑性能指數(shù)SRI

4.5 路面技術狀況PQI

路面技術狀況PQI是綜合考慮路面損壞、承載能力、平整度、抗滑、車轍、磨耗和跳車等因素，對路面進行總的評價。圖6是廣州蘿崗方向K1903～K1911和K1954～K1960段的PQI檢測數(shù)據(jù)。施工前，有23.68%路面的PQI介于80～90，平均為91.49；施工后，介于80～90的有6.58%，平均為95.89。施工前后相比，PQI平均提高了4.40。應用UTAC-8薄層罩面技術小幅提高了PQI指數(shù)，改善了路面質(zhì)量。

圖6 蘿崗方向K1903～K1911、K1954～K1960路面技術狀況PQI

4.6 檢測結(jié)果分析

UTAC-8薄層罩面技術在施工后，PCI平均提高了11.17，RQI平均提高了1.13,RDI平均提高了2.00，SRI平均提高了2.33，PQI平均提高了4.40。UTAC-8薄層罩面技術大幅提高了PCI指數(shù)，而其他指數(shù)得到了小幅提升。

5 結(jié)論

對PCI指數(shù)不滿足要求而其他指數(shù)良好的路段，加鋪2cm的UTAC薄層罩面后，能夠小幅提高路面狀況損壞指數(shù)PCI、路面行駛質(zhì)量指數(shù)RQI、路面車轍深度指數(shù)RDI、路面抗滑性能指數(shù)SRI，大幅提高路面技術狀況PQI。這說明UTAC薄層罩面技術可有效改善開裂、坑槽等路面病害，提高路面平整抗滑性能，保障路面的行駛質(zhì)量，延長路面使用壽命。該技術的工程應用經(jīng)驗，可為類似工程提供參考。