UTAC-8超薄罩面在公路隧道养护中的应用

2021-09-10欧阳丁沛关钰麟

广东公路交通 2021年4期

欧阳丁沛，关钰麟

(广东罗阳高速公路有限公司，广东阳江 511500)

1 工程概况

肇阳高速公路阳阳段主线采用双向四车道，路线全长55.178km，设计时速为120km/h，其中水泥路面51.131km，沥青路面4.047km。全线包括鹅步岭隧道和沙洋寨2座隧道，单洞长5 395m，洞内为水泥混凝土路面。肇阳高速公路阳阳段于2010年底通车，由于行车荷载等外在因素作用下，近年来鹅步岭隧道4.3km和沙洋寨隧道0.2km的水泥路面抗滑性能衰减较快，严重影响了隧道的行车安全。考虑隧道路面净空等因素[1]，采用2cm热拌超薄磨耗层进行罩面加铺处治。

UTAC-8沥青混合料是一种断级配混合料，具有以下特点：(1)粗料比例用量达70%～75%，可提供良好的、耐久的抗滑构造；(2)粉料多，可达7%～8%；(3)改性沥青用量相对较多，达6%左右，这样可以获得丰富的沥青油膜保护，使混合料具有优良的耐久性[2]。此外，UTAC-8沥青混合料是在UTAC-10基础上进行的改良，将粗集料最大粒径由10mm减小为8mm，能更好地保证罩面的均匀性。

2 UTAC-8型混合料设计

2.1 集料

(1)粗集料的品质较大程度上决定着沥青路面磨耗层路用性能的耐久性[3]，为保证路面磨耗层抗滑耐久性，粗集料应具备坚硬、强度高、耐磨等特性，同时为保证施工均匀性，集料应具有较好的颗粒形状。为此，粗集料采用广西贵港市木梓镇石牛岭石场生产的5～8mm碎石，岩性为辉绿岩，其各项性能指标见表1。

表1 粗集料性能试验结果

(2)细集料以采用100%破碎加工成的机制砂为宜，要求机制砂干燥、洁净、无杂质且颗粒的棱角性好。为保证超薄罩面层的抗滑耐久，细集料的选择尽量与粗集料同源。为此，细集料采用石牛岭石场辉绿岩材质的0～3mm机制砂，其各项性能指标见表2。

表2 细集料性能试验结果

(3)矿粉的选择。矿粉采用化州市粤能化工实业有限公司生产的石灰岩矿粉，其各项性能指标见表3。

表3 矿粉性能试验结果

2.2 沥青

改性沥青作为超薄罩面沥青混合料的关键因素，对沥青路面质量的耐久性起决定性作用，必须保证实现超薄磨耗层系统的整体功能。经对比，采用壳牌SBS改性沥青(PG82)，其各项技术指标见表4。

表4 壳牌SBS(PG82)改性沥青主要指标检测结果

2.3 配合比设计

2.3.1 目标配合比设计

原材料检测结果显示所用集料相关指标均符合设计及规范要求，最终确定的UTAC-8目标配合比为：5～8mm：0～3mm：矿粉：水泥=75：17：6.5：1.5，其沥青用量(油石比)范围为5.7%～6.0%，最佳油石比为6.0%。

2.3.2 生产配合比设计

根据目标配合比确定的最佳油石比进行生产配合比的调试。结合UTAC-8沥青混合料级配和沥青混合料性能指标的要求，确定最终的生产配比为：1#热料仓(0～3mm)：2#热料仓(3～6mm)：3#热料仓(6～9mm)：矿粉：水泥=15.5%：5%：70%：8%：1.5%，确定最佳油石比为6.0%。生产配合比的具体结果见表5。

表5 生产配合比合成级配

考虑到UTAC-8沥青混合料是断级配富油型混合料，级配调试过程中严格控制关键筛孔的通过率，尤其是4.75mm和0.075mm两个筛孔的通过率，分别控制在31%、9%左右。

3 UTAC-8型超薄罩面施工

3.1 原路面的处理

由于超薄罩面层仅为功能层，所以在施工前要对原路面的裂缝、坑槽等病害进行处治，清扫路面杂物，确保与原路面的粘结性。实施交通分流前，采取封闭单车道的交通组织，用高压水枪对路面进行彻底的清洗清理。同时根据刻画好的铣刨面积和铣刨深度沿行车方向逐道进行铣刨。速度控制在合理的范围内，铣刨后边线顺直，路槽应及时清理干净，避免影响层间的粘结效果。

3.2 沥青混合料的拌和与运输

UTAC-8型超薄沥青混合料采用玛连尼MAC320型沥青拌和楼生产，产量按2 000kg/锅控制拌和，拌和时间按60s控制，其中干、湿拌时间分别按10s、50s控制。考虑到隧道内温度较低、PG82改性沥青UTAC-8混合料的特性以及仅有2cm的厚度，出厂温度严格按照设计要求进行控制。

沥青混合料的运输采用自卸汽车，并用篷布覆盖严实，用以保温和防止污染。自卸车车厢内应平整、洁净，并涂刷1:3的植物油水混合液。

3.3 沥青混合料温度控制

温度控制是超薄磨耗层施工质量控制中的重要环节[4]，UTAC-8型沥青混合料施工过程中的温度控制要求和检测结果见表6。

表6 沥青混合料温度检测结果 (单位：℃)

3.4 沥青混合料的摊铺与碾压

混合料进行摊铺前，应预先实施SBS改性沥青碎石封层。改性热沥青洒布量按照1.2～1.6 kg/m2控制，集料采用(5～8 mm)的碎石、洒布量按照5～8kg/m2控制，同时集料应经沥青拌和楼除尘处理。洒布时应注意，碎石应不完全覆盖，均匀覆盖面积以60%为宜，露黑、不粘轮，局部撒布过多的石料时应人工清除。

混合料进行摊铺时，采用2台沃尔沃摊铺机联机摊铺。摊铺机前后间距按5～10m控制，并使用平衡梁自动找平的方式。由于隧道内水泥板平整度较差，故降低摊铺速度，保持较高的初始压实度，摊铺速度按2m/min控制。混合料摊铺后，混合料温度快速下降，应及时跟进碾压。复压中振动压路机采用弱振，并要求胶轮压路机紧跟碾压。碾压方案见表7。

表7 沥青混合料试验路碾压机具组合方案

4 质量检测与评价

通过以上各环节施工质量的有效控制，隧道水泥路面的2cm UTAC-8超薄罩面层的加铺取得了良好效果。工后罩面外观质量均匀、美观，国际平整度指数IRI平均值由原来的2.65m/km下降至1.21m/km，路面横向力系数SFC平均值由罩面前的36增加至54，路面平整度和抗滑性能明显改善。渗水系数、构造深度和压实度三项指标均达到UTAC-8超薄罩面的技术要求，合格率为100%。UTAC-8型超薄罩面技术对隧道原水泥混凝土路面的使用性能起到良好的改善作用。