摘要：微表處作為高速公路預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施。通過調(diào)查瀝青路面的主要病害, 對(duì)微表處的適用條件以及性能進(jìn)行了分析, 提出微表處的材料標(biāo)準(zhǔn)、施工流程等相關(guān)技術(shù)要求, 介紹了江蘇高速公路的應(yīng)用情況。
關(guān)鍵詞：微表處; 預(yù)防性養(yǎng)護(hù); 高速公路養(yǎng)護(hù)
【中圖分類號(hào)】【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】
【文章編號(hào)】1007-9467( 2008) 01-0082-04
1 引言
國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，對(duì)交通設(shè)施提出了越來越高的要求，不僅要加快公路建設(shè)，而且要做好對(duì)已建公路的養(yǎng)護(hù)工作，保證整個(gè)路網(wǎng)暢通，并不斷提供其性能。我國瀝青路面設(shè)計(jì)使用生命為15a，今后我省的高速公路將陸續(xù)進(jìn)入使用中期，而且交通量還在持續(xù)增加，路面的破損也隨之增加，為了保持高速公路良好的使用性能，延長其使用壽命，必須加強(qiáng)高速公路的養(yǎng)護(hù)工作。
微表處（Micro-surfacing）是國外在稀漿封層技術(shù)的基礎(chǔ)上開發(fā)出的瀝青路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)，它以其開放交通快、抗滑性能卓越、可修復(fù)車轍等技術(shù)優(yōu)點(diǎn)，成為國外發(fā)達(dá)國家重要的路面維修養(yǎng)護(hù)手段。按照國際稀漿封層協(xié)會(huì)（ISSA）的定義：微表處是一種由聚合物改性乳化瀝青、集料、填料、水和外加劑按合理配比拌和并通過專門施工設(shè)備攤鋪到原路面上，達(dá)到迅速開放交通要求的薄層結(jié)構(gòu)。我國高速公路的瀝青路面結(jié)構(gòu)、交通狀況、氣候條件等與國外大不相同，結(jié)合我國高速公路瀝青路面病害的特點(diǎn)，因地制宜地使用微表處來養(yǎng)護(hù)維修國內(nèi)的高速公路，值得研究。本文從我國瀝青路面的病害著手，對(duì)微表處技術(shù)性能以及設(shè)計(jì)施工等進(jìn)行了探討。
2 高速公路瀝青路面的破損
我國的高速公路路面結(jié)構(gòu)絕大多數(shù)是半剛性基層+ 瀝青路面，出現(xiàn)的病害具有普遍性，主要有下面幾種類型。
2. 1 裂縫
半剛性基層瀝青路面在使用中均出現(xiàn)了橫行裂縫，例如1999 年3 月滬寧高速公路僅蘇州段裂縫總數(shù)為1 478 條（見2001 年江蘇寧滬高速公路股份有限公司，東南大學(xué)交通學(xué)院《滬寧高速公路江蘇段路面性能評(píng)價(jià)及養(yǎng)護(hù)對(duì)策研究》），比1998 年同期增加了1 264 條，2001 年8 月裂縫總數(shù)滬寧方向?yàn)? 559 條，寧滬方向1 533 條，總計(jì)3 092 條。橫行裂縫主要發(fā)生在行車道上，有少數(shù)貫穿整個(gè)路幅，裂縫沿路面大致呈均勻分布。道路的路基和路面是一種帶狀構(gòu)造物，其長度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于寬度，冬季低溫收縮，即在路面產(chǎn)生橫行裂縫；半剛性基層材料容易發(fā)生收縮裂縫，反射到路面上，也形成了橫行裂縫，這種類型的橫行裂縫占多數(shù)；車輛荷載重復(fù)作用或嚴(yán)重超載也會(huì)導(dǎo)致橫向裂縫。
縱向裂縫即與路面中線大致平行的裂縫。大多出現(xiàn)在高填方、半填半挖路基或路面加寬處。其原因是由于壓實(shí)度不夠，高填方路段路基土滑移，路基或基層出現(xiàn)不均勻沉降而產(chǎn)生縱向裂縫?；旌狭蠑備仌r(shí)縱向施工搭接質(zhì)量不好，也會(huì)出現(xiàn)縱向裂縫。
2. 2 水損害
水損害是瀝青混凝土路面早期破壞中最為常見的類型。
在降雨中，雨水通過瀝青混凝土的空隙滲入到混凝土路面上面層中，侵入瀝青與集料的界面。在行車荷載的作用下，產(chǎn)生很高的動(dòng)水壓力，例如車速100km/ h 時(shí)的動(dòng)水壓力能達(dá)到30kPa[1]，瀝青混凝土長期在動(dòng)水壓力作用下，使得瀝青膜與集料開始剝離局部瀝，青混凝土松散，碎石被車輪甩出，在道路的表面形成坑洞。
如果雨水滲入到上面層和中面層并滯留在這兩層中，在行車的作用下，使瀝青混凝土中部分混凝土的瀝青剝落，導(dǎo)致表面產(chǎn)生網(wǎng)裂、變形和向外側(cè)推擠，或產(chǎn)生坑洞。剝落的瀝青向上遷移，最終在路表面形成1mm～2mm 的油膜即泛油，這種形式的泛油出現(xiàn)在行車道，與瀝青混凝土的油石比無關(guān)。
水透過瀝青混凝土面層滯留在半剛性基層頂面，瀝青下面層又往往是空隙率大的混合料，空隙中充滿水，給水損壞提供條件。當(dāng)集料與瀝青膜剝離后，瀝青混合料不再是一個(gè)整體，集料在荷載作用下，對(duì)基層產(chǎn)生了力的作用，使基層的局部松落形成灰漿，從路面的縫隙向上擠出來，在瀝青路面上形成了白色的唧漿。路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度下降，發(fā)生變形沉陷、網(wǎng)裂、坑槽。
2. 3 車轍
瀝青路面在輪胎的反復(fù)作用下，輪跡帶向下凹陷，形成車轍，這是瀝青混凝土路面一種主要病害。如果瀝青混凝土的壓實(shí)度不夠，那么車轍的表現(xiàn)就是向下凹陷；如果車轍主要是是由于行車產(chǎn)生的，輪跡帶產(chǎn)生凹陷的同時(shí)，兩側(cè)的瀝青混凝土臌起。車轍對(duì)行車安全危害極大，特別在車轍內(nèi)有積水，如果行車的速度過快，容易發(fā)生滑水現(xiàn)象，即在動(dòng)水壓力的作用下，輪胎與路面脫離接觸，方向失去控制；在寒冷的冬季，積水就會(huì)變成冰，降低了輪胎與路面的附著系數(shù)。
車轍深度達(dá)到什么程度需要養(yǎng)護(hù)維修，各國的做法不盡相同。英國規(guī)定車轍深度達(dá)到10mm 為路面的臨界狀態(tài)，需要對(duì)路面進(jìn)行養(yǎng)護(hù)維修，美國瀝青協(xié)會(huì)的瀝青路面設(shè)計(jì)方法中規(guī)定車轍的臨界值是13mm，SHELL 瀝青路面設(shè)計(jì)中規(guī)定高速公路的車轍臨界值是10mm，日本規(guī)定車轍達(dá)到20mm 時(shí)必須進(jìn)行加鋪。滬寧高速公路南京段的車轍深度在10mm～30mm，京滬高速公路徐宿段的車轍大部分2mm 左右，局部路段超過3mm。
2. 4 松散
松散是指瀝青面層中的集料由于喪失相互間的黏結(jié)而逐漸酥軟直至松垮的現(xiàn)象，首先集料顆粒從表面層開始脫落，并從表面逐漸向下發(fā)展。集料顆粒與裹覆瀝青之間喪失黏結(jié)力是顆粒脫落的主要原因。松散后喪失的集料顆粒被輪胎帶起引起安全問題；松散的路面會(huì)留下一個(gè)一個(gè)洼坑，如果有足夠的深度有水，還能引起滑水現(xiàn)象。
3 微表處
微表處作為一種薄層結(jié)構(gòu)，主要用于預(yù)防性養(yǎng)護(hù)，按照瀝青路面使用性能的變化，在其即將出現(xiàn)但尚未出現(xiàn)病害之前，進(jìn)行預(yù)防性養(yǎng)護(hù)，使道路能夠繼續(xù)保持良好的使用狀態(tài)。當(dāng)然，微表處也可以對(duì)有些功能型破損進(jìn)行處理。
3.1 微表處的技術(shù)特點(diǎn)
微表處薄層的空隙率小，不透水，以作封水處理。水損害是目前高速公路破壞的一個(gè)主要因素，微表處后，可有效防止路表水下滲，并對(duì)路面細(xì)小的滲水裂縫進(jìn)行有效處治，防止路面病害進(jìn)一步發(fā)展，避免造成結(jié)構(gòu)性破壞，延長路面的使用壽命。
微表處可填補(bǔ)修復(fù)輕度車轍及其他輕微病害，改善路面裂縫的狀況，特別是道路表面的外觀和平整度，可以提高路面宏觀構(gòu)造深度和摩擦系數(shù)，使路表面具有良好抗滑性能。
微表處所含的聚合物使乳化瀝青增加了黏結(jié)力，并采用質(zhì)量較高的骨料，使得微表處比普通稀漿層有著更強(qiáng)的黏合力，能夠適應(yīng)重交通路面。微表處作為一種薄層結(jié)構(gòu)，不會(huì)改變路面的斷面和排水系統(tǒng)。
3.2 材料
改性乳化瀝青是微表處的黏結(jié)材料，我國目前還沒有制定改性乳化瀝青的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)改性乳化瀝青和微表處的研究和應(yīng)用主要參照美國、日本和國際稀漿封層協(xié)會(huì)的有關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)前建議的技術(shù)要求如表1。
用于微表處的集料應(yīng)當(dāng)堅(jiān)硬、耐磨，不含泥土雜質(zhì)，砂當(dāng)量大于65%，并且其級(jí)配組成必須符合一定的級(jí)配標(biāo)準(zhǔn)，一般采用ISSA 推薦的Ⅱ、Ⅲ型級(jí)配（見表2）。
3.3 微表處的施工
微表處施工是在常溫條件下作業(yè)，降低能耗、不釋放有毒物質(zhì)，符合環(huán)保要求。施工速度快，連續(xù)式稀漿封層機(jī)一天之內(nèi)能攤鋪500t 的微表處混合料，折合為一條10.6km 長的標(biāo)準(zhǔn)車道，施工后1h就可通車。成型快，工期短，可迅速開放交通，對(duì)交通的影響小。施工季節(jié)長，可以夜間作業(yè)的優(yōu)點(diǎn)尤其適用于交通流量大的高速公路。
3.3.1 施工前準(zhǔn)備工作
微表處由于厚度薄，主要起防水、防滑、耐磨和改善路面平整度的作用，在路面結(jié)構(gòu)體系中，只能作為表面保護(hù)層和磨耗層，而不起承重性的結(jié)構(gòu)作用。原路面必須具有足夠的強(qiáng)度和剛度，表面平整、密實(shí)、清潔，整體穩(wěn)定。
在施工之前，應(yīng)對(duì)提前對(duì)施工段路面病害進(jìn)行徹底處治,保證原路面的平整度及完整性。當(dāng)原路面上有坑洞、邊線破損和裂縫寬大時(shí)，應(yīng)進(jìn)行修補(bǔ)。
有深洞時(shí)，應(yīng)分層填補(bǔ)并壓實(shí)。雖然稀漿可以填補(bǔ)多數(shù)的裂縫，但最好還是在鋪設(shè)稀漿之前，將寬大的裂縫封起來。對(duì)于大的擁包和深的車轍（如車轍深超過10mm），應(yīng)先進(jìn)行銑刨和填補(bǔ)。
修補(bǔ)完成后，對(duì)需加鋪封層的路面應(yīng)事先將所有雜草、松動(dòng)的材料、泥塊等任何障礙性的東西加以清除，可以采用人工清掃、機(jī)械清掃、空氣吹掃或水沖等方法。但是如果原路面空隙率很大或透水性太高時(shí)，應(yīng)避免用水沖洗，可采用高壓氣吹的方法清理。原路面有大塊油污時(shí)，應(yīng)將其清除，以免影響稀漿封層與原路面的黏結(jié)。
微表處攤鋪車采用的是體積計(jì)量方式, 在鋪筑前對(duì)其進(jìn)行認(rèn)真標(biāo)定確定材料配合比等施工技術(shù)指標(biāo)和施工工藝。對(duì)用于施工的各類機(jī)械作全面的檢查、調(diào)試,使之處于良好狀態(tài),并準(zhǔn)備備用配件。
3.3.2 施工工藝
微表處施工通常采用以下工藝流程（見圖1）：
攤鋪是最關(guān)鍵的一環(huán)，一般采用機(jī)械攤鋪。微表處攤鋪施工中，施工車走線要順直，使外觀線條整齊美觀。施工過程中，應(yīng)靈活掌握各種情況并及時(shí)調(diào)整，以確保工程的質(zhì)量。攤鋪后的局部缺陷應(yīng)及時(shí)使用橡膠耙等工具進(jìn)行人工找平，特別應(yīng)該注意個(gè)別超大粒徑礦料產(chǎn)生的縱向刮痕，橫、縱向接縫等。
4 微表處應(yīng)用概況
自2002 年3 月起[2]，開始對(duì)南京段實(shí)施微表處技術(shù)維護(hù)，至2002 年10 月，共計(jì)完成316 103m2。南京段主線雙向共17km，實(shí)施微表處后對(duì)路面病害數(shù)量進(jìn)行了跟蹤調(diào)查,結(jié)果表明PCI 提高了35%，SFC 提高能了70。還采用鋪2 層微表處手段來處理長約8km 的車轍，通過一年多的觀察，效果明顯，基本能消除車轍，穩(wěn)定性好。
江蘇某高速瀝青路面于2000 年建成通車[ 4 ]，經(jīng)過近4a 的通車后該段路面整體性能較好，但路面還是出現(xiàn)了一些較明顯的早期病害，路面病害主要表現(xiàn)為路面車轍、橫向裂縫，其中車轍大的地方超過了2 cm，對(duì)路面進(jìn)行了微表處處理。在施工完成通車1 年后，對(duì)施工路面進(jìn)行了表面服務(wù)功能測試，摩擦系數(shù)平均值為56. 8，構(gòu)造深度平均值為0. 79 cm，平整度在0mm~3mm 之間，處理效果較好。
5 結(jié)論
微表處養(yǎng)護(hù)措施適合于路面病害程度較輕，還未出現(xiàn)嚴(yán)重破壞的瀝青路面的預(yù)防性養(yǎng)護(hù), 可以處理路表面的松散、表面細(xì)小裂縫、車轍和坑槽等各種病害，提高路面的抗滑性和防水性，改善路面平整度和行車舒適性。微表處施工方便、成本低、材料環(huán)保無污染，成型時(shí)間短，不影響交通，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益顯著，可以在高速公路的養(yǎng)護(hù)中推廣應(yīng)用。
參考文獻(xiàn)：
【1】孫立軍，等. 瀝青路面結(jié)構(gòu)行為理論[M]. 上海：同濟(jì)大學(xué)出版社，2003.
【2】吳贊平，徐中寧，徐衛(wèi)東，等.滬寧高速公路微表處實(shí)施路段路用性能評(píng)價(jià)[J].公路，2004（12）：190-193.
【3】胡厚琪, 張守城, 辛宇. 微表處技術(shù)在高速公路養(yǎng)護(hù)中的應(yīng)用[J]. 石油瀝青, 2006, 20(3):35-38.
