袁星同

(中国市政工程中南设计研究总院有限公司，湖北 武汉 430010)

1 工程概况

1.1 工程背景

随着济南市经济快速发展，交通流量增长迅猛，济南市旅游路作为贯穿济南东西交通大动脉，对济南的城市交通发展起到了重大作用，其交通压力日益明显，一旦发生交通事故将严重影响济南市东西交通大动脉的畅通。

龙洞隧道作为旅游路控制性工程，左、右洞均长770.32 m，位于奥体东路与舜华南路之间并下穿王八盖子山。原设计标准为城市主干路，双洞双向四车道+人非车道，设计时速60 km/h，路面为混凝土路面。隧道于2004年2月开工建设，2006年6月正式建成通车，其中2009年对龙洞隧道进行过改造提升。经过十多年的运维，隧道现状为双洞双向六车道隧道，车道宽度3.0 m，混凝土路面。隧道总体技术状况评定类别为3类。隧道土建结构中等破损，存在破坏，发展缓慢，可能会影响行人、行车安全。隧道机电设施尚能运行，部分设备、部件和软件需要更换或改造。

1.2 道路现状

(1)龙洞隧道左洞路面

隧道路面存在横向、纵向、斜向等不同方向的裂缝，裂缝长度一般在0.4～5.5 m之间，数量都在50条以上。并且还存在板角断裂20多处，面积在0.12～3 m2之间，破碎板34处，面积在0.36～18.5 m2之间，边角剥落8处，面积在0.02～0.85 m2之间，坑洞24处，面积在0.01～0.45 m2之间。隧道左洞内、外侧均设有检修道，检修道采用钢筋混凝土整体现浇板的型式，上方铺设大理石装饰板，检修道存3处大理石板缺失和1处大理石板破损。

(2)龙洞隧道右洞路面

隧道路面存在横向、纵向、斜向等不同方向的裂缝，裂缝长度一般在0.4～5.0 m之间，数量都在36条以上。并且还存在板角断裂104处，面积在0.04～2.76 m2之间，破碎板27处，面积在0.42～10 m2之间，边角剥落139处，面积在0.01～0.74 m2之间，坑洞73处，面积在0.01～0.2 m2之间。隧道左洞内、外侧均设有检修道，检修道采用钢筋混凝土整体现浇板的型式，上方铺设大理石装饰板，检修道存8处大理石装饰板破碎，面积0.16～0.48 m2。

基于现有路况，应加快实施龙洞隧道综合提升改造工程，以确保济南市东西交通大动脉的畅通。

2 高韧性超薄罩面技术

2.1 常见薄层罩面分类

(1)薄沥青混凝土面层，罩面厚度在25～30 mm之间；

(2)很薄沥青混凝土面层，罩面厚度在20～25 mm之间；

(3)超薄沥青混凝土面层，罩面厚度在15～20 mm之间。

2.2 高韧性超薄罩面铺装层技术要求

(1)集料要求

生产高韧性沥青玛蹄脂碎石混合料SMA-8的集料包括5～8 mm玄武岩(可用S12玄武岩过9 mm×9 mm筛后获得)、3～5 mm玄武岩(S14)和0～3 mm玄武岩(S16)三档，规格应满足表1及表2要求。

表1 SMA-8所用粗集料规格

表2 SMA-8所用细集料规格

集料必须经水洗除去表面吸附粉尘后风干使用，处理后的集料应保证洁净、干燥以及具有粗糙的表面，其质量指标应达到表3中的相关要求。

表3 集料技术要求

(2)填料要求

用于高韧性沥青玛蹄脂碎石混合料SMA-8的矿粉必须采用石灰岩经磨细得到的矿粉，原石料中的泥土杂质应清除干净。拌合机的粉尘不得作为矿粉回收使用。

用于高韧性沥青玛蹄脂碎石混合料SMA-8的矿粉应干燥、洁净，能自由的从矿粉仓流出，其质量应符合表4中相关要求。

表4 矿粉的技术要求

(3)高韧性沥青

生产高韧性沥青玛蹄脂碎石混合料SMA-8的高韧性沥青应符合表5的技术要求。

表5 沥青的技术要求

(4)配合比设计

①SMA-8建议的矿料级配范围

高韧性沥青玛蹄脂碎石混合料SMA-8采用马歇尔试验配合比设计方法进行混合料设计，建议的矿料级配范围见表6。

表6 SMA-8的建议矿料级配范围

②SMA-8混合料马歇尔试验配合比设计技术要求

高韧性沥青玛蹄脂碎石混合料SMA-8的马歇尔试验配合比技术要求见表7。

表7 SMA-8混合料马歇尔试验配合比设计技术要求

(2)稳定度难以达到要求时，容许放宽到5.5 kN，但动稳定度检验必须合格。

③SMA-8混合料的路用性能要求

在马歇尔试验确定混合料设计结果的基础上，按照标准试验方法检验高韧性沥青玛蹄脂碎石混合料SMA-8的路用性能具体要求见表8。

表8 SMA-8混合料的路用性能要求

3 高韧性超薄罩面技术在龙洞隧道路面工程的应用

3.1 龙洞隧道道路设计标准

(1)道路改造设计标准

①道路等级：城市主干路。②设计车速：50 km/h。③车道数：双向六车道。④隧道建筑限界(2009年改造至今，本次不改造)：净宽：12.75 m，净高：5 m；其中车行道宽共9.5 m，路缘带宽0.25 m，人行道宽2.0 m，检修道宽0.75 m。⑤路面坡度：1.5%单向坡。⑥路面：沥青混凝土路面。

(2)道路改造设计原则

路面处理原则：在对路面进行详细勘察后，逐条评估损害程度，根据不同损坏类型及损坏程度采用针对性修复手段，保证结构安全、经济合理、降低对日常行车的影响。评估标准及修复方式如下。

①产生裂缝的原水泥路面板块，若裂缝宽度小于3 mm，灌水泥砂浆处理；若缝宽大于等于3 mm，需要进行部分切除修复；

②对板角断裂的路面板块进行板角修补；

③原路面板块破损严重时采用整体换板修复。

④水泥板块表面局部剥落、坑洞采用环氧树脂砂浆进行修复。

处理方法。

①注浆：对脱空的板块基础及板上小于3 mm线裂损坏注入水泥砂浆进行修复。②条带补块：贯穿全板厚的3 mm及以上裂缝需在裂缝两侧切缝，并凿除缝间混凝土板块，凿毛切口后布设双层钢筋网浇筑C40混凝土。③板角损坏及换板均需凿除损坏路面板，补充拉杆及传力杆后重新浇筑路面板。

路面加铺方案设计：本工程为养护维修工程，可在局部病害处理完成后采用抛丸加罩沥青路面的方式提升隧道行车舒适性、降低噪音、节能降耗。具体加罩措施如下。

①按照修复要求处理病害路面。②通过抛丸对路面进行拉毛处理。③高黏沥青胶砂灌缝。④摊铺各沥青面层，沥青面层结构设计如下。

3 cm高黏改性沥青玛蹄脂碎石(SMA-8)；PC-3高黏改性乳化沥青粘层油；2 cm高黏改性沥青胶砂(AC-5)；烧毛土工布；高黏改性沥青封层。

3.2 施工工艺

(1)路面预处理

施工前应对旧路面附着杂物、泥土和灰尘进行全面清理，局部病害进行预处理，路表找平，路面应干燥无积水。

(2)黏结层施工

黏结层施工应采用专用、剂量控制精准、加热、保温效果理想的洒布设备。施工前应对洒布设备仔细清理，严禁将污染物带上施工断面；检查喷嘴是否堵塞、洒布量是否准确。

表9 异步施工黏结层要求

(3)超薄罩面混合料和、施工温度控制

高韧性超薄罩面混合料SMA-8拌和、施工温度按照表10中的要求进行。

表10 高韧性超薄罩面混合料SMA-8拌和、施工温度

(4)SMA-8混合料拌和

①拌合站的各种传感器设备必须标定准确。

②生产开始后前几盘集料应提高加热温度，烘干集料的残余含水率不得大于1%，干拌至少3锅集料，检验温度后废弃。

③拌合机除尘得到的回收粉不得代替矿粉使用。

④间歇式拌合机生产高韧性超薄罩面混合料SMA-8的拌和周期不宜少于55 s，其中干拌10 s，保证加入的纤维材料在混合料中充分分散，拌和均匀；加入沥青后的拌和时间不少于45 s；如果沥青胶结料裹覆不均匀，应适当延长拌和时间。

⑤高韧性超薄罩面混合料SMA-8生产后储存过程中温度降低不得大于5 ℃，不得有沥青滴漏，并且只限于当天使用。

(5)SMA-8混合料的运输

①高韧性超薄罩面混合料SMA-8在运输过程中应加盖苫布覆盖保温。

②运料车使用前必须清扫干净，在车厢板上涂一薄层防止沥青黏结的隔离剂或防黏剂，但不得有余液积聚在车厢底部。

③运料车进入摊铺现场时，轮胎上不得沾有泥土等可能污染粘结层的赃物，否则应设置水洗池洗净轮胎后进入工程现场。

④摊铺过程中运料车应在摊铺机前100～300 mm处停住，空挡等候，由摊铺机推动前进开始缓缓卸料，避免撞击摊铺机。

(6)混合料的摊铺

①高韧性超薄罩面混合料SMA-8不得在气温低于15 ℃，粘结层潮湿、大风等环境下施工。

②摊铺作业前，摊铺机的受料斗应涂刷薄层隔离剂或防黏结剂。

③摊铺机开工前应提前1 h预热熨平板不低于120 ℃。

④为减少施工接缝对桥面铺装层使用质量的影响，根据破损面积大小，尽量采用全幅摊铺。

⑤摊铺机必须缓慢、均匀、连续不断的摊铺，不得随意变换速度或中途停顿，以提高平整度，减少混合料的离析，摊铺速度宜控制在2 m/min。

⑥SMA-8混合料摊铺前应检查下部粘结层状态，满足后续摊铺的条件时方可继续施工。

⑦摊铺机的螺旋布料器应相应于摊铺速度调整至稳定的速度均衡地转动，两侧应保持有不少于2/3高度的混合料。

(7)混合料的压实和成型

①施工高韧性超薄罩面混合料SMA-8应配备震荡压路机，以达到最佳碾压效果；同时配备小型压路机一台，对作业面边缘及与原路面接缝处等大型设备无法充分碾压区域进行补充碾压；重型夯实器具8～10套，对开槽边缘压路机不能有效碾压的区域进行人工夯实。

②压路机以慢而均匀的速度进行碾压，压路机的碾压速度应符合表11中的规定。

表11 压路机碾压速度 单位：km/h

③压路机的碾压路线及碾压方向不能突然改变而导致混合料的推移。

④压路机的碾压温度应在符合表中的要求。在不产生严重推移和裂缝的前提下，初压、复压和终压都应在尽可能高的温度下进行。不得在低温状况下反复碾压机振动碾压。

⑤初压：初压应紧跟摊铺机后碾压，尽快压实表面，减缓热量散失；

复压：复压紧跟初压后开始，不得随意停顿。振动压路机在复压时采用高频低幅的振动方式；压路机折返时应先停止振动；

终压：终压应紧跟复压后进行，可采用已关闭振动的压路机不宜少于2遍，至无明显轮迹为止。

⑥碾压轮在碾压过程中应保持清洁，如有混合料沾轮应立即清除；对钢轮应涂刷隔离剂或防黏结剂，但严禁刷柴油。

⑦压路机不得在未碾压成型路段上转向、调头、加水或停留。

(8)开放交通

高韧性超薄罩面混合料应待完全自然冷却至表面温度低于50 ℃后方可开放交通。

3.3 应用效果

(1)安全环保，节能减排

高黏沥青所采用SMC沥青增粘改性剂，使得沥青在170 ℃即可融化，显著减少了挥发性气体的产生，降低有害气体排放量高达50%。同时随着熔点降低，生产过程中的能耗显著降低，与普通沥青混合料相比，可节能35%以上。

(2)施工灵活，及时通行

混合料SMA-8可实现即铺即通，铣刨后能一次碾压成型并且对原路不会产生影响，施工速度快，降低对交通的影响度。

(3)抗滑降噪，延缓开裂

沥青胶砂嵌入原混凝土面板纵横缝后，就像关节之中的软骨，一方面限制了混凝土面板的位移，另一方面在温度等力的作用下可以吸收部分应力，避免混凝土板的开裂，协同粘层油和烧毛土工布在混凝土表层的缓冲，可以有效减少反射裂缝的产生。

抗滑指标可以满足规范要求，且行驶中产生的胎噪远远小于OGFC等开级配路面。

(4)降低综合成本

SMC薄层罩面的厚度可以降低到最初3 cm的一半，SMC磨耗层沥青混合料可以减少混合料生产能耗高达35%以上，大大降低了建造成本，使用效果也得到了提升。

4 结 论

(1)提出了超薄沥青混合料的矿料级配组成类型和配合比设计理论方法，提出了超薄层沥青混合料的设计要求指标和设计方法。

(2)阐述了沥青混凝土超薄罩面施工过程中需要注意的具体事项，给实际工程应用提出了具体的措施和方法。

(3)沥青混凝土薄层罩面大大增强了原路面的表面功能，道路周边环境得到改善，路面病害基本得到解决。提高了道路的服务水平和安全性，是一项值得推广的养护技术。