开普封层施工技术在省道S308线公路预防性养护中的应用

开普封层施工技术在省道S308线公路预防性养护中的应用

【摘要】本文通过在省道308线预防性养护中应用开普封层技术，从结构设计、应用范围、施工工艺和施工质量控制等角度出发，开展开普封层技术应用研究。该项技术的成功应用将对提高我段公路养护技术水平、延长道路使用寿命、促进公路养护新材料、新技术的推广应用具有积极的现实意义，具有良好的经济效益和社会效益。

【关键词】橡胶沥青；改性乳化沥青；碎石封层；微表处；开普封层；公路预防性养护

1 开普封层技术研究现状

开普封层（Cape Seal）是碎石封层系统（Chip Seal）与稀浆封层系统（Slurry Seal）的结合，这种结构首先在南非的开普敦（Cape Town）使用，因此称为开普封层，多用于中、低等级公路新建工程面层或公路预防性养护工程，这种封层技术以其低廉的价格、优良的性能在国外的发展非常迅速，它是一种有效的路面养护、路面修复和路面重建技术。随着路面技术的发展，表面层引入了微表处（Microsurfacing），开普封层结构得到迸一步改良。

美国引进开普封层后，主要应用于路面养护，先后在干线公路和城市主要道路采用了6-7mm、9-10mm的骨料碎石封层后加铺Ⅱ型稀浆封层，能有效填充路面的裂缝，是替代道路罩面比较经济的方案。

开普封层在国内起步较晚，2004年底，国内开始铺筑开普封层试验段。2012年我段在省道S308线公路预防性养护维修工程中采用了该技术，在此之前我段已经成功应用了改性乳化沥青同步碎石封层技术、橡胶沥青同步碎石封层技术和微表处技术，而且改性乳化沥青和橡胶沥青为我段材料研发中心自行生产，以上技术在我段的成功应用都为开普封层的应用创造了有利条件。

2 开普封层的结构特点

开普封层属于复合结构形式，它以碎石封层（或者改性稀浆封层）为下承层，微表处作为面层形成整体的结构层次，这种结构结合了碎石封层/稀浆封层和微表处两者的优点，在具有优良的抗滑性能和良好的平整度的同时，可以有效地阻止地面水对基层的渗透，缓解基层病害对面层的影响。开普封层可以有效地保护路面，提高路面耐久性。公路预防性养护中在原路面上铺筑碎石封层+微表处的复合路面结构形式，其特点在于充分利用了微表处作为上封层时良好的防水性能和抗滑性能，同时又能发挥出碎石下封层柔性的特点，有利于各结构层受力均匀，变形协调，且可以减缓面层的反射裂缝，承载能力和耐久性更好。在省道S308线预防性养护中开普封层采用了两种结构形式：一是，乳化沥青碎石封层+微表处；二是，橡胶沥青碎石封层+微表处。

3 公路状况调查分析

3.1 调查的目的和意义

为了全面地了解和掌握省道S308线目前的使用性能和存在的问题，必须对路面状况进行调查。通过路况调查，了解路面结构形式、路面病害、路面材料以及交通组成情况，为开普封层典型路面结构的设计、施工和质量控制提供依据，以避免结构设计时的盲目性和随意性。

3.2 调查方式

调查的主要方式为现场调查和书面收集资料相结合的方式。主要调查公路路面结构类型、路面病害与交通组成情况等。通过对调查资料的统计和分析，了解面结构形式、材料种类、病害类型及路基状况等，为开铺封层结构的设计和预防性养护路段的选择提供必要的依据。本次调查的主要内容主要有：路面结构形式及病害的调查，交通量及交通组成的调查。

4 开普封层工程材料的选择和技术要求

4.1 碎石封层所用原材料主要包括粘结料和碎石两类，其选择需要考虑公路等级、路面类型、交通流量、气候和材料供应能力等各种因素。同步碎石封层用的集料不同于其它沥青混合料的集料，该种集料不但要具有一般用于表面层集料的要求，而且对它的个别性能要求更严格，尤其是针片状含量和洁净程度。集料选择的五个重要方面：

4.2 微表处混合料应选择坚硬、粗糙、耐磨、洁净的集料。各项性能应符合《公路沥青路面施工技术规范》JTG F40-2004要求，其中微表处用通过4.75mm 筛的合成矿料的砂当量不得低于65%，稀浆封层用通过4.75mm筛的合成矿料的砂当量不得低于50%。集料砂当量指标对混合料的性能影响巨大，采用砂当量低的集料会增大乳化剂用量，增加生产成本。当用于抗滑表层时，还应符合表中有关磨光值的要求。细集料宜采用碱性石料生产的机制砂或洁净的石屑。对集料中的超粒径颗粒必须筛除，否则在摊铺过程中易出现划痕和颗粒脱落的现象，减少粗颗粒用量，这种现象会大大减少。

4.3 填料

微表处矿料中可以家矿粉、水泥、消石灰等填料。填料应干燥、疏松，无结团，并应符合《公路沥青路面施工技术规范》中的相关要求。矿粉的主要作用是改善矿料级配。水泥、消石灰等具有化学活性的填料的主要作用是调整稀浆混合料的可拌和时间、成浆状态和成型速度等。填料还有提高稀浆混合料的稳定性和提高封层的强度的作用，水泥类型会影响到混合料的拌和时间及性能。

4.4 添加剂

添加剂的主要作用是调节稀浆混合料可拌和时间、破乳速度、开放交通时间等施工性能，并在一定程度上改变混合料的路用性能。常用的添加剂包括无机盐类添加剂、有机类添加剂等。对于阳离子乳化沥青混合料，无机盐类添加剂一般会延长可拌和时间，延缓成型。添加剂种类和剂量的确定是混合料设计的一项重要内容，添加剂的掺加不应对混合料路用性能产生不利影响。未经验证的添加剂不得在施工中采用。

5 开铺封层施工步骤和施工工艺

开普封层施工步骤为：路况调查→施工准备→碎石封层施工→碎石封层养护→微表处施工→养护成型，其中碎石封层施工和微表处施工科可视为两个独立的过程，施工工艺流程分别进行详细说明，碎石封层与微表处的施工间隔一般控制在7-20天之间，施工间隔时间要充分保证碎石封层基本成型。

5.1 碎石封层施工5.1.1 施工前，应对原路面进行检测，对路面强度不足的地方进行补强处理，对路面坑槽、车辙、沉陷、拥包、5mm以上的裂缝等病害进行修补；若有其他污染或杂物应进行冲洗或清扫，当用水冲洗时，应水分蒸发表面完全干燥后才可进行同步碎石封层的施工。根据设计要求准备石料，机械设备，生产橡胶沥青。施工前根据交通管制方案设置交通标志标牌，引导车辆行人通行。

5.1.2 铺筑试验段，根据设计方案标定石料撒铺量，沥青洒布量，行车速度等参数。通过铺筑试验段，对以上参数进行校正，试验段验收后进行大面积施工。

5.1.3 橡胶沥青洒布，洒布前先在原路面划上引导线，有标线的可以标线为参照物，使施工车辆与标志线对齐，洒布过程中，施工车辆按设定速度保持匀速行驶，确保沥青石料洒布均匀，出现不均匀现象时，应及时进行人工处理，同时压路机要进行及时碾压，使修补的石料与橡胶沥青充分粘结，形成良好整体，在人工修复时做到不漏点、无浮料。

5.1.4 接缝处理

横缝的处理：横缝采用对接法处理方式。在每段接头处，用铁板或油毡纸横铺在本段起点前及终点后，以准确进行横向衔接，洒布车经过后应及时取走铁板或油毡纸。

纵缝的处理：在进行接缝处理时，第一幅右侧的橡胶沥青正常喷洒，而碎石则要减少一个卸料槽的宽度，从而为接缝做好准备，第二幅左侧的橡胶沥青洒布与第一幅交叉重叠10cm左右（两个喷嘴形成的半个扇面重叠），使橡胶沥青用量刚好达到正常要求，左侧碎石撒布正常，右侧减小一个卸料槽宽度，以此类推，直至到最边幅时施工右侧调整到正常状态。

5.1.5 碾压，在洒布完成后，应立即进行碾压，控制碾压速度为5～8 km/h，使单粒径碎石嵌入沥青之中且牢固，没必要进行过多的碾压。碾压完成后即可开