SMA13上面层结构在高速公路路面维修中应用探讨

【摘要】本文从高速公路路面病害分析、维修设计及施工管理等几个方面进行分析，总结了高速公路养护维修管理经验，特别分析了改性沥青SMA13型路面结构在高速公路路面维修加铺罩面中的应用情况，并提出了高速公路路面维修养护施工应注意的问题与建议，以供广大道路养护工成技术人员参考交流、

【关键词】高速公路沥青路面；养护维修；SMA；应用

某高速公路于1990年1月开工建设，1993年12月全线竣工通车，其中K0～K16段于1992年10月建成通车。通过10多年来运营实践充分证明，某高速公路的建设质量控制较好，加之日常预防性养护措施及时到位，确保了某高速公路路面使用质量在全国处于领先水平。但随着道路使用年限的增长以及自然因素的影响，沥青材料逐渐老化，尤其是超重车辆荷载的反复作用，使路面产生了网裂、泛油、车辙、拥包等病害，路面抗滑能力明显降低，局部基层也发生了疲劳破坏，已经影响了行车舒适与安全。作为该条高速公路的管理单位，奔着“预防为主、防治结合”的养护方针，认真组织有关专家科学选择了最佳维修罩面养护时机，在充分做好现场路况调查与病害路段检测分析的基础上，开始有针对性地科学选择维修补强方案逐段实施维修罩面[1,2]。通过对维修前后包括路面平整度、抗滑及弯沉等路用性能指标对比分析，结合病害处理效果总结出了高速公路沥青路面养护与维修的点滴经验。

1 某高速公路沥青路面病害类型与成因

1.1 某高速公路原路面结构厚度组合如下：4 cm厚中粒式沥青混凝土(LH 20 I)；6 cm厚粗粒式沥青混凝土(LH 30 II)；8 cm厚沥青碎石(LH 35 II)；24 cm厚二灰碎石或水泥稳定砂砾；30 cm 厚石灰土。

1.2 某高速公路混凝土路面病害主要表现为各类裂缝、泛油、坑槽等，病害形成原因虽然与原材料，施工过程、施工工艺、材料组成设计等有一定的关系，但从某高速公路建成通车10余年的日常养护角度而言，可以简单归纳为以下几点：

1.2.1 超载车与高温影响下的车辙作用。尽管近几年全国各地对超载车实施了查处力度，但由于利益驱动汽车超载现状仍不容乐观：根据省公安交管部门以及某高速公路收费站资料统计，5 t以上运货汽车80％～90％超载，其中以运建材、煤、钢材等重物的车辆超载最为严重。比如：有的车辆额定载重8 t，而实际载重达到30 t以上，超载多达275％。我们知道，在我国的路面设计方法中，都是将各种车辆轴载作用次数换算为某种标准轴载作用次数，分析标准轴载对路面结构的损耗，并以此来计算各种车辆轴载对路面结构的损耗。

1.2.2 以水损坏为主的包括温度变化引起的长时间自然作用。

1.2.3 路面结构、材料、沥青混凝土配合比控制、施工工艺、设备以及各类施工环境因素等。其他包括软基处理等在内的各种因素

2 科学制定维修设计方案

某高速公路分段维修设计，充分考虑满足使用期内交通量要求的路面强度，并根据路面现场破损状况以及路面平整度、抗滑性能等指标为依据，按照《公路沥青路面养护技术规范》(JTJ 073.2 2001)和《公路沥青路面设计规范》(JTJ 014 2004)征求意见稿中关于沥青路面养护对策的规定，充分考虑车流量的每年以10％的增加速度与当前超载车辆难以有效遏制的严峻形势，制定了两种维修结构模式。

2.1 对检测强度指标评价较好的路段以改善路面使用性能为主要目的设计。首先对局部病害做彻底处理，并对原有热熔标线与路面表层尘土等附着物进行彻底清除，然后按照1.8L／m2洒布一层乳化沥青，再用专用设备均匀喷洒SBS改性沥青防水黏结层(沥青用量1.8～2.2L／m2)并同时均匀撒布一层单一粒径4.75～9.5 mm的机制碎石，碎石撒布数量为布满面积的60％～80％，再用轻型压路机稳压一遍，而后在其上满幅加铺4 cm改性沥青玛蹄脂碎石混合料(SMA13)抗滑表层。

3 SMA的机理与应用效果反馈

改性沥青玛蹄脂碎石混合料(Stone Matrix Asphalt，简称SMA)是一种由改性沥青、纤维稳定剂、矿粉及少量细集料组成的沥青玛蹄脂结合料填充间断级配的粗集料骨架间隙而组成的沥青混合料。根据近几年在国内外高速公路上面层结构的使用情况表明，SMA路面结构不仅在高温、重载时车辙变形量低，而且低温性能良好。正是基于SMA与普通热沥青混合料相比，具有更好的抗疲劳、抗车辙等性能、高温稳定性、低温抗裂性有明显改善的多种优点，某高速公路维修罩面设计大胆采用了SMA路面结构罩面。某高速公路维修罩面后经过两年多的运行证明耐久效果十分显著。

4 确保路面维修施工质量控制的几个要点

4.1 局部病害必须在加铺罩面前做彻底处理。

4.2 雨季施工必须根据天气预报全面科学做好进度安排，并应做好原材料、沥青混合料以及铣刨后路面的排水等防雨措施。

4.3 做好碎石、沥青、木纤维、矿粉等原材料质量控制，包括材料的采购、筛分、存放，确保原材料供货及时、质量稳定。

4.4 科学选定级配类型与材料用量

SMA沥青混凝土作为上面层级配一般采用较细的级配，国内常用的级配为ＳＭＡ１６型和SMA13型，试验证明两者性能没有很大差别，但是考虑到SMA 16与SMA 13相比易离析，某高速公路路面加铺罩面采用细级配，我们认为更有利于确保施工质量。沥青用量6.2％，纤维用量为混合料的0.3％。

4.5 沥青混合料拌和与各类施工设备的选用

某高速公路济南段路面施工采用了以下设备：进口意大利玛来尼MAP260型沥青拌和机，每小时可生产AC 20G沥青混凝土260 t，SMA 13改性沥青混稀土200-220 t，该MAP260型拌和机具有生产SMA沥青混稀土的相关设备(木质纤维添加装置等)，并备有260 t热料贮存罐，足以保证SMA改性沥青混合料连续摊铺施工，从而能够保证工程施工质量。另外本项目还配备了一辆SX5190JLQ型智能性沥青洒布车、两套石屑洒布机和两台美国进1：3的山猫多功能路面清扫机；摊铺机两台；11～16 t双轮震动压路机两台；7～10 t钢轮压路级2台。

4.6 拌和、运输、摊铺与碾压

4.6.1 由于SMA使用了SBS改性沥青，拌和温度比拌普通沥青混合料提高了10℃～20℃左右。沥青加热温度掌握在170～180℃；矿料加热温度在185℃～195℃；矿粉和纤维不加热；SMA出料温度控制在175~185℃之间，运料车全部采用帆布覆盖确保摊铺温度160～175℃之间，初压温度要求大于160℃，碾压终了温度在115℃左右，开放交通温度不高于55℃。

4.6.2 碾压做到紧跟、中速、高频、低幅。SMA成型温度较高，所以碾压一定要在摊铺后马上进行；紧跟就是振动压路机要紧跟摊铺机，及时碾压；振动碾压必须采用高频率、低振幅，以确保平整度和压实度。

4.7 为确保某高速公路车辆正常通行的前提下路面摊铺尽可能连续，同时考虑到实际施工进度(包括各类病害处理)，我们结合某高速公路中隔带每2 km一个开口区域的情况决定采取单幅施工封闭长度4 km，这样既能确保施工连续又能确保有序行车，实际施工进度在多阴雨天气的不利形势下基本保持在平均每天完成单幅1．5 km左右的进度，确保了工程施工路段的施工进度和施工质量。

5 结语

高速公路路面病害维修方案选择需要慎重考虑，沥青混合料从拌和到施工质量控制更为关键，经检测各项指标均能够达到设计要求，并且经过4年多运营证明维修质量良好，SMA路面结构抗疲劳、抗车辙等性能等多种优点在某高速公路路面维修实践中得到充分体现。改性沥青SMA 13型抗滑表层在某高速公路路面维修中的成功推广应用，也标志着我国近几年SMA技术的进一步完善与提高。

参考文献

[1]沈金安．改性沥青与SMA路面[M]．北京人民交通出版社，1999．7．

[2]李中秋, 马敬坤. 高速公路沥青路面罩面层结构及施工技术研究[J]. 内蒙古公路与运输, 2004,(3).