[分享]开普封层在沥青路面预防性养护中的应用

S201 线迎水桥至红卫段全长46.66km，路线起点为中卫市迎水桥镇，经沙坡头旅游区、孟家湾、长流水，至营盘水。本段公路穿越腾格里沙漠南缘，紧邻包兰铁路、固沙林场，全线人烟稀少。该段公路于1994 年建成通车，最近一次改扩建时间为2001年。随着交通量的迅速增长，特别是重载车辆的不断增加，造成S201 线迎水桥-红卫段路面出现了不同程度的损坏，给日常养护工作造成了很大的压力，同时路面的严重损坏也对车辆的正常通行带来了不利影响。为进一步提高宁夏干线公路通行能力、行车安全及舒适性，提升公路服务水平，管理部门决定对其养护管理的S201 线迎水桥至红卫段进行养护维修。

调查发现S201 线k164+500-k173+700 段、k181+650-k183+700 段、k203+400-k206+800 段、k210+000-k211+160 段路面病害类型主要有横向裂缝、纵向裂缝、车辙、龟网裂、松散、坑槽等病害，因此，针对该路段路面破损严重的情况，结合评定结果和现场调查结果，制定以下处治方案：存在龟、网裂和唧浆病害的路段，铣刨原有沥青混凝土路面，挖除局部破损的水稳基层后，采用AC-20C 沥青混凝土、15cm 贫混凝土回填至原路面标高。其他路段根据裂缝宽度不同分别对2~5mm 和大于5mm 的横纵裂缝作开槽、清缝、灌缝胶灌缝处理。旧路面病害处治后统一采用开普封层罩面处理。

本工程开普封层由2层同步碎石封层（第一层采用10~15mm单粒径碎石，第二层采用5~10mm单粒径碎石）和1层MS-III型微表处组成。

粗集料采用石质坚硬、清洁、不含风化颗粒、近似立方体的石灰岩碎石，技术指标见表1。

细集料采用坚硬、洁净、干燥的机制砂，技术指标见表2。

由于S201 线迎水桥至红卫段车流量巨大，且以重载交通为主，为提高开普封层抵抗原路面裂缝向上反射的能力，并增强开普封层高温稳定性和低温抗裂性，碎石封层选用高粘高弹改性沥青，微表处选用SBS改性乳化沥青，其技术指标分别见表 3和表 4。

根据设计要求，微表处混合料类型为MS-III型，通过对3~5mm和机制砂比例进行调整，得到满足MS-III型的合成级配见图 1。

根据以往MS-III型微表处拌合经验，选择6.2%、6.8%、7.4%、8.0%四个油石比，选择不同的用水量分别进行拌合试验，试验结果见表 5。可见在选定的4个油石比下，混合料的可拌合时间及拌合状态均较为理想。

对6.2%、6.8%、7.4%、8.0%四个油石比的混合料分别进行湿轮磨耗和负荷轮粘砂试验，试验结果见图 2 。可知油石比6.8%、7.4%时，湿轮磨耗值和粘附砂量均能满足要求，而油石比6.2%时，湿轮磨耗值不符合要求，油石比8.0%时粘附砂量不符合要求。结合宁夏地区微表处混合料设计经验，选择油石比为6.8%，乳化沥青用量为11.0% 。

图1：湿轮磨耗和负荷轮粘砂试验结果

按6.8%油石比进行混合料各项指标验证，试验结果见表 6，可知各项指标均能满足技术要求，故最终确定微表处配合比如表 7所示。

S201 线迎水桥至红卫段养护工程开普封层施工总面积约17.7万m2。施工工序如下：

(1)对原路面坑槽、车辙、裂缝等进行详细处治，并彻底清理原路面的泥土、杂物等；

(2)撒布第一层碎石封层，并碾压；

(3)通车碾压2~3天，控制车速不超过30km/h；

(4)清扫多余的碎石，然后撒布第二层碎石封层，并碾压；

(5)通车碾压2~3天，控制车速不超过30km/h；

(6)清扫多余的碎石，然后摊铺微表处混合料；

(7)养生2~6h，开放交通。

(1)开普封层施工前，应将原路面的泥土和杂物彻底清理，防止层间粘结不良，并对原路面的病害进行仔细处理，以免下层病害继续向上反射，同时可采取局部铣刨等方式对原路面的进行处理，以保证原路面具有足够的平整度；

(2)严禁在雨天或未来24h发生降雨的天气施工，碎石封层撒布前应保证原路面干燥；

(3)严格控制高粘高弹改性沥青撒布温度在180~190℃之间，避免由于温度过低造成沥青喷洒困难形成“油条”，或沥青温度过高造成老化；

(4)应严格控制碎石针片状含量、粒径组成及含泥量，如有条件，可考虑将碎石预裹覆0.3%~0.5%的沥青，以增强沥青与碎石之间的粘结强度；

(5)碎石撒布车应匀速行驶，保证碎石覆盖原路面95%以上，并适当超撒，以保证碎石之间能够形成嵌挤作用；

(6)胶轮压路机应紧跟碎石封层车进行碾压，以免沥青温度下降过多，与碎石之间不易形成有效粘结；

(7)碎石封层完成后应开放交通，控制车速不超过30km/h，使碎石在交通碾压作用下达到最佳排列状态；

(8)铺筑下一层之前，应该充分清理路面，将路面上的杂物和脱落的碎石扫除，避免形成夹层，造成开普封层脱落；

(9)稀浆封层车应该提前进行标定，如改性乳化沥青蒸发残留物含量或矿料含水率等发生变化时，应及时调整稀浆封层车的参数设定；

(10)微表处施工时，应对下层碎石封层进行湿润，以免由于碎石封层吸水过多导致微表处过快破乳，路面湿润程度以浸润碎石封层而不流淌为宜；

(11)微表处施工完成后，待微表处强度满足要求后即可开放交通，但开放交通初期应控制车速。