旧路改造排水沥青路面关键施工技术

李 俊，李明亮，曹东伟，平树江

(1.交通运输部公路科学研究院，北京 100088； 2.中路高科(北京)公路技术有限公司，北京 100088)

0 引 言

进入21世纪，中国迎来了高速公路建设发展的高峰期，按照高速公路设计使用年限15年的设计标准，在此期间修筑的高速公路将陆续迎来大中修。除了稀浆封层、微表处、薄层罩面等预防性养护措施之外，在沥青路面上方加铺一层罩面结构，既恢复了路表使用性能，亦通过将材料性能衰减较严重的层位下移，及时对旧路面结构进行保护，从而实现延长路面使用寿命的目标[1-8]。普通密级配罩面是高速公路大中修养护的主要手段之一，主要采用的沥青混合料类型有AC-13、SMA-13 等。在原路面病害已处治的前提下，通过设置黏结层或应力吸收层并加铺罩面，可保证路面具有较好的整体结构强度。长期使用效果已证明，罩面是一种有效的大中修养护方式。此外，将旧路改造成为排水沥青路面，使其具有优异的排水、降噪、抗滑等功能，亦符合中国绿色安全的交通建设理念。

本文依托江苏省S29盐靖高速公路、G2513淮徐高速公路，对连续4年在其旧路改造工程中修筑近130 km单双层排水沥青路面[9-12]的实践进行研究和分析；对排水沥青路面在施工过程中的防水黏结层、关键施工工艺以及排水设施改造等进行介绍，以期为排水沥青路面在大中修养护工程中的应用提供工程参考。

1 工程概况

G2513淮徐高速公路位于江苏省西北部，于2003年9月建成通车，双向四车道，设计速度为120 km·h-1。建设期路面结构形式包括3种：第1种是4 cm改性沥青Sup-13、6 cm改性沥青Sup-20、8 cm基质沥青Sup-25；第2种是4 cm改性沥青AK-13、6 cm改性沥青AC-20、8 cm基质沥青AC-25；第3种是4 cm改性沥青SMA-13、6 cm改性沥青AC-20、8 cm基质沥青AC-25。G2513全长约96 km，除了局部ECA罩面沥青路面采用就地热再生进行处治，以及桥梁桥面铺装现状较好未进行处治之外，徐淮方向半幅约80 km自2015年至2017年连续3年采用PAC-13进行罩面养护。2015～2017年各年度PAC-13目标配合比设计阶段的矿料级配设计结果如表1所示，路用性能试验结果如表2所示，PAC-13混合料均外掺0.1%聚酯纤维。

表1 排水沥青路面矿料级配设计

表2 排水沥青路面路用性能

2 旧路改造排水沥青路面关键施工技术

排水沥青路面作为骨架-空隙结构类型的沥青路面，其空隙率一般在18%以上。在旧路改造工程中应用排水沥青路面，雨水通过排水面层内部空隙排离路面，减少了沥青路面雨天水雾、水溅等现象，提高了雨天抗滑性能。另一方面，如何保证浸水状况下黏层的耐久性和排水通畅等也是旧路改造工程需要重点解决的问题。以下将从防水黏结层施工、排水沥青混合料施工、排水设施改造以及交通管制等几个方面详细介绍旧路改造排水沥青路面关键施工技术。

2.1 防水黏结层施工

2.1.1 旧路铣刨清扫

旧路面车辙深度大于10 mm时，为了避免加铺排水沥青路面后在轮迹带位置产生积水现象，应对车辙进行铣刨处理。桥梁不宜增重，因此桥面铺装需要铣刨重铺。铣刨宜采用精铣刨设备，开始铣刨时速度控制在0.5 m·min-1，待确保铣刨深度满足要求后，速度控制在1～3 m·min-1。当相邻的铣刨面错台大于5 mm时，需要对错台进行精铣刨。

铣刨设备应尽量减少洒水量，以免铣刨废料遇水结团，不易清理干净。铣刨后采用强制式清扫机清扫废料，必要时结合大功率空压机和森林灭火器除尘，局部可采用人工方式清扫。

2.1.2 防水黏结层施工

旧路改造排水沥青路面的防水黏结层宜采用改性沥青碎石封层，优先选用橡胶沥青碎石封层。施工前应对作业面再次进行认真清扫处理。

改性沥青和碎石洒布前应通过试洒确定洒布量，有条件时还可检测沥青厚度是否满足(1.5±0.2)mm要求。在沥青洒布过程中应重视接头的施工处理，保证足量均匀洒布。为避免防水黏结层凝固不彻底，应尽量在罩面施工前2 d内完成防水黏结层的施工。当条件不具备时，运输车辆应打开轮胎刹车喷淋装置将轮胎润湿(图1)，或施工前用洒水车在施工作业面喷洒雾状水以便防止粘轮(图2)。

图1 车辆喷淋装置喷洒雾状水

图2 洒水车喷洒雾状水

宜采用SBS改性沥青预裹附碎石，油石比应大于0.5%，但要保证预裹附碎石不结团。碎石撒铺后及时用胶轮压路机紧跟碎石封层撒布车碾压1～2遍。对于碾压稳固后仍有堆积、脱落的碎石，应使用清扫车进行扫除。

2.2 排水沥青混合料施工

2.2.1 拌合

排水沥青混合料拌和设备宜采用间隙式沥青混合料拌合机，全部生产过程由计算机自动控制。间歇式拌合机每盘的生产周期不宜少于60 s，其中干拌时间不少于8～10 s。排水沥青混合料的生产温度按照表3控制。若出料温度低于170 ℃或高于195 ℃时，应作废弃处理。

表3 排水沥青混合料生产温度控制

采用直投式复合改性高黏度沥青时，高黏度改性添加剂应在粗集料投入的同时加入。高黏度改性添加剂宜采用自动装置投放，也可采用带有监控装置的人工投放工艺。纤维投放采用自动装置或人工投放均可，当采用人工投放时，应将纤维充分分散。

2.2.2 运输

为了保温、防污染等，运料车应用篷布覆盖，直至摊铺时方可揭开篷布。运输车辆应使用植物油、洗洁精、水等成分混溶物作为隔离剂，不宜采用柴油等腐蚀性较强的油类作为隔离剂。运输车辆不得在防水黏结层上紧急启制动、急转弯或调头等，不得在已修筑完毕但尚未养生充分的排水沥青路面上行驶。

排水沥青混合料的到场温度应由专人逐车检测，不得低于160 ℃。由于排水沥青混合料粗集料含量大，与空气接触面积大，为了避免运输过程中产生严重的短期老化，排水沥青混合料自出厂至开始摊铺合计耗费时间不宜大于5 h。

2.2.3 摊铺

根据试验段铺筑效果明确摊铺机夯锤和振动设置参数。摊铺机收料斗和螺旋等部位宜喷洒混溶隔离剂；摊铺机横向螺旋前端应加装防滚落粗集料挡板。摊铺前应根据松铺厚度、纵横坡度等调整好摊铺机拱度。摊铺机开始摊铺前熨平板应充分预热，排水沥青混合料摊铺温度应不低于155 ℃。

排水沥青混合料摊铺可采用1台摊铺机全幅摊铺或多台联合摊铺，宜采用非伸缩式摊铺机。当采用联合摊铺方式时，2台摊铺机前后行走间距为5～10 m，搭接宽度控制在5～10 cm。面层正式摊铺后，每10 m必须检查2台摊铺机对接横坡。接缝位置必须避开车道轮迹带。摊铺机必须缓慢、均匀、连续不间断地摊铺。速度宜控制在2～3 m·min-1范围内，弯道等特殊路段降低至1～2 m·min-1。在路面狭窄部分、中央开口带等的小规模工程可用人工摊铺。

2.2.4 碾压

采用初压、复压、终压的碾压工艺，其中初压采用钢轮压路机，应紧跟摊铺机碾压3～5遍，初压温度不宜低于155 ℃。复压采用胶轮压路机，为了防止高温下粘轮，应喷淋混溶隔离剂。复压一般在路表温度低于90 ℃时即可开展，复压遍数为3～5遍。终压采用钢轮压路机，主要作用是整平、收面，紧跟复压进行，一般碾压1～2遍。

摊铺、碾压速度应均衡考虑，压路机不宜赶工或长时间待工。等待碾压时压路机应停靠在应急车道。对于钢轮过压造成的排水沥青路面粗集料表面沥青膜损伤，当天应采用改性乳化沥青洒布0.10 ～0.15 kg·m-2进行补强[13]。

2.2.5 接缝施工

横缝采用平接缝，摊铺前宜采用接缝专用加热器加热接缝面，以利于新旧材料紧密结合。采用冷-热平接缝时，摊铺前需要对周边黏结物或铣刨坑的四壁人工涂刷改性乳化沥青(残留物大于60%)2～3遍[14]。摊铺后应充分压实，使连接平顺。排水沥青路面纵向接缝应采用热接缝，若特殊情况下采用冷-热接缝时，应在排水沥青面层施工后喷洒改性乳化沥青等材料进行补强。

2.3 排水系统改造

2.3.1 路面段

排水性沥青罩面施工段落起讫位置宜设置在桥头，以免排水性沥青罩面与路面之间因高程问题而设置顺坡段。若确因设计或其他原因造成起讫位置在路面段，应在起讫位置与路面段之间设置一段顺坡。顺坡段长度一般不小于40 m，为了保证线形平顺以及行驶舒适和安全，一般要求顺坡段的纵坡不大于0.1%。顺坡段应在应急车道外侧设置10 cm宽与顺坡段长度一致的汇水带，并辅以泄水口对排水系统进行改造，泄水口的间隔一般为8 m，应尽量减少对边坡的冲刷。

对于处治车辙病害的半幅铣刨段落，由于铣刨设备受路侧护栏空间限制，造成应急车道外侧边缘遗留阻水带。推荐在应急车道采用渐变深度铣刨的工艺，自应急车道内侧在约2.0 m宽度内(以铣刨设备的最大铣刨宽度为准)铣刨深度由设定值渐变至0，应急车道剩余宽度不进行铣刨，从而避免阻水带产生。

2.3.2 桥面段

桥面铺筑排水沥青路面宜充分利用原排水系统，包括碎石盲沟、泄水口等。排水沥青路面可直接铺筑至混凝土护栏，也可在靠近混凝土护栏位置设置10 cm宽与桥面长度一致的汇水带。

桥头伸缩缝构筑物不具有排水功能，桥面雨水下渗至排水沥青面层底部横排至路侧混凝土护栏位置，由于护栏和伸缩缝的阻水作用，易在雨天发生积水现象。因此，可在桥头伸缩缝、混凝土护栏位置钻取横向泄水口，泄水口直径建议在10 cm以上，泄水口做好防锈处理后布置1根PVC管(图3)，用于改善桥头伸缩缝位置的排水效率。

图3 钻孔位置布置PVC管

2.3.3 顺坡段

桥头与路面之间应设置顺坡段，完成桥头与路面之间的高程过渡。顺坡段长度一般不小于40 m，为了保证线形平顺以及车辆行驶舒适和安全，一般要求顺坡段的纵坡不大于0.1%。顺坡段应在应急车道外侧设置10 cm宽与顺坡段长度一致的汇水带，并辅以泄水口对排水系统进行改造(图4)，泄水口的间隔一般为8 m，应尽量减少对边坡的冲刷。

图4 泄水口构造

2.4 交通管制

排水沥青路面施工结束后，为了保证其具备足够的强度，养生24～48 h后方可开放。如遇紧急情况，可洒水加速降温，并待排水沥青面层表面温度低于50 ℃，且温度不再回升时开放交通[15]。

3 排水性沥青罩面施工要点

(1)提出采用改性沥青同步碎石封层作为排水性罩面层与原上面层层间黏结材料的黏层方案，在保证层间黏结良好的前提下能够充分发挥黏层的防水、抑裂作用。黏层所用的碎石为4.75～9.5 mm单粒径的SBS改性沥青预裹附碎石，沥青用量在0.5%以上，碎石裹附面积在80%以上。

(2)为保证旧路铣刨面的洁净、稳固，提出采用滑移清扫机、大功率空气压缩机以及森林灭火器的三重清扫工艺。

(3)针对因铣刨设备受路侧护栏空间限制造成的应急车道外侧边缘遗留阻水带的问题，推荐在应急车道采用渐变深度铣刨的工艺，自应急车道内侧在约2.0 m宽度内(以铣刨设备的最大铣刨宽度为准)铣刨深度由设定值渐变至0，应急车道剩余宽度不进行铣刨。

(4)为了减少土路肩对桥头路面顺坡段排水沥青路面排水功能的影响，提出采取在顺坡段应急车道外侧边缘设置汇水带并辅以泄水口的排水系统改造措施。

(5)对于紧急情况下必须开放交通时，应通过洒水加速降温在排水沥青面层表面温度低于50 ℃，且温度不再回升时方可开放交通。

4 结 语

排水沥青路面作为具有大空隙特征的沥青路面，与普通沥青路面在施工工艺上存在较大的技术差异。在高速公路养护工程中加铺排水性沥青罩面，更是面临着黏层防水、抑裂需求不、排水系统改造以及差异化交通管制等问题。通过论述旧路改造排水沥青路面各个施工工艺流程，对防水黏结层施工、排水性沥青罩面施工、排水系统改造以及交通管制等工艺的施工要点进行总结，能够指导高速公路沥青路面排水性沥青罩面施工，提高施工质量。