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摘要：为解决高速公路匝道水泥砼路面出现平整度欠佳、抗滑性能衰减过快等早期病害的技术难题，提高路面使用性能、耐久性及行车舒适性，在龙怀高速公路忠信东互通匝道实施加铺热拌沥青超薄磨耗层。实践表明，新型热拌沥青超薄磨耗层以它快速施工、快速开放交通、具有相当高的抗水损和抗滑性能以及改善平整度等功用使其具有宽阔的应用前景，对比传统的NOVACHIP超薄磨耗层及AC-13沥青罩面工程更具优势。同时，也看到了超薄磨耗层不能改善因路面承载力不足引起的病害和损坏，当路面整体强度与稳定性达到要求时，这项技术才能发挥出更大的社会效益和经济效益。
关键词：热拌沥青；超薄磨耗层；平整度；抗滑性能；行车舒适性
广东省龙川至怀集公路（龙川至连平段）是国家高速公路网规划“71118”布局方案中第17横——汕头至昆明高速公路的重要路段，也是广东省“九纵五横两环”高速公路网规划主骨架中“一横”的重要组成部分，全长约127.467km。项目施工重点、难点工程多，全线桥隧比43%，共设桥梁153座（特大桥3座）、隧道5座（特长隧道2座），高边坡211处。
其中，LM2合同段，主线全长42.974Km，采用双向四车道高速公路标准建设，共包含三角枢纽互通、忠信东互通、油溪互通、连平东互通、元善枢纽互通五处互通立交，其中忠信东互通AK0+000～AK0+385、BK0+000～BK0+175.9、CK0+141～CK0+437.065、DK0+085.71～DK0+393.748、EK0+154.37～EK0+499.887段原设计为C40混凝土路面。为解决匝道水泥砼路面出现平整度欠佳、抗滑性能衰减过快等早期病害的技术难题，提高路面使用性能及行车舒适性，提高龙连项目路面技术含量，在LM2合同段忠信东互通匝道实施加铺热拌沥青超薄磨耗层。
1 热拌沥青超薄磨耗层技术特点
超薄磨耗层技术是近年来发展起来的一种预防性养护工艺形式，预防性养护是作为一个完整的概念于20世纪80年代提出，是指在路面结构强度充足，仅表面功能衰减的情况下，为恢复路面表面服务功能而采取的一种周期性的养护措施[1]。而超薄磨耗层技术20世纪80年代末起源于法国，主要用于新铺路面的表面层和旧路面的养护[2]。超薄磨耗层养护技术，在我国高速公路养护工程中得到大力推广，已经是我国道路建设发展应用比较广泛的一种养护方式[3]。超薄磨耗层养护技术的引进，使道路的施工流程更为简单，工期短，超薄磨耗层能有效保护路基，提高路面性能，延长路面使用寿命，而沥青材料又是石油化工业的残渣，是资源的再利用，因此超薄磨耗层养护技术得到广泛的、有价值的应用[4]。
具有代表性的超薄磨耗层结构是 UTAC- 10和 Novachip，一般设计厚度为 2 cm 左右，设计使用
年限为4～5年，具有结构层薄、噪音低、排水性好、抗滑性能好等优点[5]。
1.1 传统NOVACHIP超薄磨耗层技术
NOVACHIP超薄磨耗层形成于1988年，由法国的SIR开发，1992年进入美国。现在欧洲、美国、澳大利亚及南非等地得到了广泛应用[6]。2001年交通部西部交通建设科技项目：超薄层沥青混凝土面层技术研究立项开展研究[7]，并在不同气候环境条件下铺筑了23km试验路，对施工工艺和使用性能进行了评价，提出了超薄磨耗层设计和施工指南。
目前，NOVACHIP超薄磨耗层系统作为成熟的预防性养护技术，同时也可作为新建道路的表面磨耗层，是将厚15～25cm的NOVABINDER（间断级配改性热沥青）混合料摊铺在一层NOVABOND膜（聚合物改性乳化沥青粘层）上，使用专用的设备NOVAPAVER进行施工[8]。
1.2 新型热拌超薄磨耗层
热拌超薄磨耗层是在成熟的NOVACHIP技术体系上进行了性能改进与提升后的新型热拌超薄磨耗层。该热拌超薄磨耗层系统是一种采用同步摊铺技术实施厚度为0.8～1.2cm的热拌沥青混凝土加铺结构层，以高性能聚合物改性沥青和经化学处治的聚合物改性乳化沥青为热拌沥青混合料和粘结层原料。对比NOVACHIP，新型热拌超薄磨耗层的厚度减少一半，其以特殊骨架连续级配和高比例的高性能聚合物改性沥青实现优良的密水与封水效果，同时在抗裂、抗滑和降噪等性能上均有明显改进，预期养护使用寿命可达8～10年，是高等级公路、城市道路、桥梁和隧道结构上一种应用前景较好的抗滑表层形式，符合现代高速公路养护发展方向。
热拌超薄磨耗层具有表面粗糙、内部密实、高粘结性和厚沥青油膜等技术特点，能够有效解决匝道混凝土路面抗滑衰减快、耐久性差、噪声大和防眩光能力弱等缺陷，提高路面使用性能，保证行车安全与通畅，延长使用寿命[9]。
图1 热拌超薄磨耗层示意图
2 适用范围
根据超波磨耗层施工技术的限制以及其他因素的影响，目前该施工技术应用于以下几种情况[10]：
第一，在一些高速公路中，适用于路面结构良好，路面摩擦系数严重降低的路段。这样的状况下，可以利用超薄磨耗层施工技术对其进行修补和改善。因此，超薄磨耗层施工技术可以说是一种提高路面使用性能的高速公路路面预养护技术，进而延长其使用寿命。
第二，在一些高速公路中，由于地质的原因，长时间的使用会出现细微和轻微的裂缝和剥落现象。在这样的情况下，可以利用超薄磨耗层施工技术对其进行修整。
第三，在一些高速公路中，由于路面在其行驶的过程中容易出现噪声大的情况，进而使用超薄磨耗层施工技术进行养护，减少路面轮胎的噪声。
3 技术指标要求
高速公路对路面性能要求极高，除了需要精湛的技术来实施，超薄磨耗层材料的适用与否也是重点，因此材料的选择非常重要[11]。用于热拌沥青超薄磨耗层的原材料除应符合JTGF40—2004《公路沥青路面施工技术规范》的要求外，对沥青的性能、粗集料的嵌挤能力、细集料的洁净度等要求更高。
3.1 沥青
热拌超薄磨耗层混合料所用的沥青胶结料为聚合物复合改性高粘高弹沥青，沥青性能指标应符合表1要求。
3.2 粗集料
粗集料要求采用耐磨耗性能好、粘附性能好的优质反击破加工成型集料，应采用玄武岩或辉绿岩集料。集料质量应从源头抓起，派专人进驻集料加工厂，对不合格的集料不得进场。具体粗集料技术指标应符合表3技术要求。
4 热拌沥青超薄磨耗层施工
超薄磨耗层施工工艺是一个有机的动态系统。在这个系统中，改性乳化沥青的喷洒与热拌沥青混合料同步摊铺，决定了在系统中的每一个环节都必须密切配合，协调运作，才能快速、连续施工。任一环节的缺失或遗漏都会造成较为严重的损失[13]。特别是在新建路面中，科学、严密的施工组织设计显得特别重要，将所有施工影响因素均需作为关键节点考虑。
4.1 施工准备
（1）热拌沥青磨耗层技术，要求原路面具有一定的结构强度，不作为结构补强层，结构强度不足的路段需进行结构强度恢复措施[14]。本项目施工路段为C40混凝土路面，经检测强度满足设计要求。
（2）施工前需对局部病害（裂缝、坑槽、沉陷等）或易发生病害位置进行预防处理，施工前要求路面整洁、无杂物。
（3）混凝土路面加铺时，路面要求洁净、无泥土和其他杂物，为提高粘结性能，需对原路面进行铣刨或抛丸处理。为防止超薄磨耗层发生脱层现象，要特别注意做好粘层，使上下层牢固粘结，这是超薄磨耗层成败的关键之一[15]。
（4）对于热拌沥青超薄磨耗层，其施工温度直接决定着施工质量，当气温或下卧层表面温度低于15℃时不得施工[16]，不得在雨天施工。
（5）该施工需9～12吨双钢轮压路机2台、小型双钢轮振动压路机1台、乳化沥青加热罐（车）一台、福格勒同步摊铺机1台、自卸车10台（根据运距）。
4.2 施工过程
（1）采用1台同步摊铺机梯队摊铺，以提高摊铺层均匀性并减少施工冷接缝数量。摊铺机的摊铺速度根据拌和机的产量、施工机械配套情况及摊铺厚度，按2-3m/min左右予以调整，通常不超过4m/min，容许放慢到1-2m/min，做到缓慢、均匀、不间断地摊铺。
（2）摊铺机调整到最佳工作状态，调试好螺旋布料器两端的自动料位器，并使料门开度、链板送料器的速度和螺旋布料器的转速相匹配。螺旋布料器的料量高于螺旋布料器中心，使熨平板的挡料板前混合料在全宽范围内均匀分布，并在每天起步前就将料量调整好，再实施摊铺，避免摊铺层出现离析现象；并随时分析、调整粗细料是否均匀，检测松铺厚度是否符合规定。摊铺前将熨平板预热至规定温度（不低于100℃），摊铺时熨平板采用中强夯等级，使铺面的初始压实度不小于90%。摊铺机熨平板拼接紧密，不存有缝隙，防止卡入粒料将铺面拉出条痕。
（3）采用静载压路机时，压路机的轮迹重叠1/3—1/4碾压宽度。不得向压路机轮表面喷涂油类或油水混合液，喷水系统不得处于常开状态，需要时喷涂清水或含有隔离剂的水溶液，喷洒呈雾状，以不粘轮为度。压路机以均匀速度碾压，对松铺厚度、碾压顺序、碾压遍数、碾压速度及碾压温度设专岗检查。严格控制碾压遍数，如碾压过程中发现有马蹄脂和乳化沥青上浮或石料压碎、棱角明显磨损等过碾压的现象时，立即停止碾压。
（4）纵向施工缝：在前部已摊铺混合料部分留下10-20cm宽暂不碾压作为后高程基准面，并有5-10cm左右的摊铺层重叠，以热接缝形式在最后作跨接缝碾压以消除缝迹。
4.3 注意事项
（1）在运料车进入施工现场时，应当对轮胎进行清洁，避免轮胎上沾有泥土等污染路面。
（2）施工时要注意施工区域起止处的衔接段，保证衔接路段的平滑，避免出现跳车情况。
（3）超薄磨耗层在进行摊铺后，需要压路机进行跟随碾压，防止温度降低后影响沥青混合层的黏合度。压路机碾压时要注意压力程度，避免路面失去原有的排水性能[17]。
5 超薄磨耗层路用性能评价
为客观评价超薄磨耗层路用效果，对忠信东互通A、B、C、D、E共5个匝道用3m直尺进行平整度检测以及用摆式摩擦系数测定仪进行抗滑性能检测。结果如表6、表7所视。
5.1 平整度
结果表明，热拌沥青超薄磨耗层的平整度远远优于水泥砼路面。
5.2 抗滑性能
表7 超薄磨耗层抗滑性能分析表
阶段BPN20平均值BPN20最大值BPN20最小值BPN20标准差BPN20变异数
施工后6880582.84.5%
通车后一个月6574552.64.1%
抗滑性能在施工结束后采用摆式摩擦系数测定仪进行检测，通车一个月后在相同位置又进行了比对检测。通过检测数据的分析可以看出一个月的车辆通行，摆值衰减很小，抗滑性能改善效果良好。
通过在龙怀高速龙连段使用超薄磨耗层技术的实践，经过对路面使用性能技术指标的对比分析，我们可以得出超薄磨耗层在改善路面平整度、提高路面抗滑性能等方面效果非常显著。
6 超薄磨耗层的优势
对比AC-13沥青罩面工程，超薄磨耗层在性能方面的优势非常明显，主要体现在以下几个方面：
（1）超薄磨耗层采用的是断级配的沥青混合料，从而使得其更有利于骨料之间的嵌挤，而且又因为其厚度很薄，所以在形成车辙方面，其潜在影响较小。在南方高温地区，超薄磨耗层有很大的技术优势[18]。
（2）超薄磨耗层的沥青（乳化沥青和改性沥青）都的采用研制的高品质沥青，粘度高、粘结性能好，所以抗裂性能和抗松散性能好。
（3）超薄磨耗层下层采用乳化沥青封层，而其上部还有1/10~2/10的地方存在空隙，所以，水会沿着路拱横坡从这些空隙中流走，所以超薄沥青磨耗层的抗水损坏能力较强。而在传统级配的AC-13中，如果压实度不够，水份就很容易滞留其中，在长期的使用过程中，水份在行车压力的作用下，不断冲刷沥青混合料，把沥青从矿料上剥落下来，造成沥青混凝土路面的水损坏[19]。
（4）超薄磨耗层比传统的AC-13在使用过程中能更好的吸收噪音。（5）沥青路面抗滑性能与现代交通的安全性紧密联系，需要进一步完善当前国内沥青路面抗滑性能评价指标以及验收规范，进一步完善检测方法，提高检测设备的精确性和自动化，尽可能降低交通事故率，保证沥青路面在设计、施工、养护等环节都必须具有较高的抗滑性能[20-21]。通过超薄磨耗层罩面的砼路面，在雨天其抗滑性能更优，且其行车舒适度及安全性能更好。
7 结语
通过此次专项工程的实践，我们可以得出以下结论：
（1）超薄磨耗层技术以它快速施工、快速开放交通、具有相当高的抗水损害和提高抗滑性能以及改善平整度等功用使其具有宽阔的应用前景。
（2）超薄磨耗层对下承层的要求较高，且不能改善因路面承载力不足引起的病害和损坏，当路面整体强度与稳定性达到要求时，这项技术才能发挥出更大的社会效益和经济效益。
（3）对比NOVACHIP，新型热拌超薄磨耗层的厚度减少一半，其以特殊骨架连续级配和高比例的高性能聚合物改性沥青实现优良的密水与封水效果，同时在抗裂、抗滑和降噪等性能上均有明显改进。
（4）超薄磨耗层对比AC-13沥青罩面工程，其在高温稳定性、水稳定性、抗裂性能以、抗松散以及降噪性能方面的优势非常明显。
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论文作者:廖津和1
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第12期
论文发表时间:2018/9/11
标签：磨耗论文; 沥青论文; 路面论文; 性能论文; 高速公路论文; 技术论文; 预防性论文; 《建筑学研究前沿》2018年第12期论文;