导航：安全管理网>> 安全论文>> 交通安全论文>>正文

高速公路隧道养护中薄层沥青混凝土罩面技术的应用

文档作者：尚青文档来源：南昌路兴交通工程监理咨询有限公司		更新日期： 2026年10月04日	点击数：
下载地址：点击这里	文件大小： 286.68 KB 共3页	文档格式： PDF	下载点数： 1 点（VIP免费）

全屏查看

内容预览 [文件共3页]

本文件共3页，如需编辑使用，请下载。

注：预览效果可能会出现部分文字乱码（如口口口）、内容显示不全等问题，下载是正常的。

	文件大小：286.68 KB 共3页文件格式：PDF 下载点数：1 点（VIP会员免费）

上一篇：高速公路通信管道施工质量控制

文本预览

仅提取页面文字内容，供快速阅读使用。

·114· 交通科技与管理工程技术
0　引言
我国南方地区隧道大多采用水泥混凝土路面，在长
期行车荷载作用下，抗滑性能逐渐衰减。因抗滑性能不
足、水泥路面平整度降低，行车安全性和舒适性大大降
低。结合已有工程经验，加铺沥青层不失为一种有效的
处治措施。加铺相对较厚的沥青结构层能满足抗反射裂
缝方面的需要，但因隧道中净空、环境污染、施工工效
等方面的限制，工程量较少的薄层罩面更具合理性。学
者们在展开大量理论研究的同时，大都将研究重点放在
薄层罩面技术应用范围、路用性能评价等方面，对材料
级配设计、抗反射裂缝、层间黏结等问题重视程度略显
不足。基于此，该文采用断级配设计思路，对连通性更好、
路表构造更丰富的抗滑级配展开探索，并通过改进碎石
封层，提升隧道水泥混凝土路面抗反射裂缝及层间黏结
性能。
1　薄层沥青混凝土罩面技术概述
该技术通过普通施工设备碾压，达到2~3 cm 的加铺
层厚度，对于普通混凝土桥梁、隧道、路基等路段加铺
十分适用；层间采用碎石封层技术或乳化沥青黏层。该
结构层充分利用了NovaChip（超薄磨耗层）、SMA（沥
青玛蹄脂碎石混合料）及BBTM（特薄沥青混凝土）等
技术优势，属于施工性能和路用性能较好的骨架密实型
沥青混凝土[1]。为保持密水性，该混合料主要采用粒径
0~3 mm、3~5 mm、5~8 mm 等公称粒径较小的机制砂，
粗集料比例相对增大，接近单一粒径，同时也具备较好
的施工均匀性。
目前，薄层沥青混凝土材料主要按照马歇尔混合料
方法设计，级配上、下限主要根据经验确定，造成其混
合料抗滑性能差异较大，施工效果并不理想。该混合料
基本只能改善旧沥青路面平整度，其余方面路用性能的
提升相当有限。
2　薄层沥青混凝土罩面功能设计
2.1　级配设计
为提升薄层沥青混凝土罩面抗滑性能和结构耐久
性，首先必须展开级配设计。结合相关研究成果对2.36~
4.75 mm 颗粒全间断、半间断、无间断构造偏差深度均值
和骨架构造等的比较分析，在间断程度持续增大，4.75~
9.5 mm 颗粒数量持续增多的情况下，骨架构造密度增强，
偏差深度均值增大，路面构造凹凸程度随之增强[2]。采
用工业CT 扫描技术对混凝土细观结构分布情况展开检测
得出，4.75 mm 完全间断级配的骨架密实型混凝土抗滑性
能最佳，2.36 mm 完全间断级配次之，4.75 mm 部分间断
级配效果最差。综合考虑施工便利性、材料抗水损性、
抗滑性等技术方面的要求，薄层沥青混凝土罩面应采用
2.36 mm 间断级配。
此外，必须结合沥青混凝土内部高温抗变形能力以
及路表抗滑颗粒和车轮间的接触特性，应用主骨料空隙
填充法展开薄层沥青混凝土骨架级配设计和体积设计[3]，
配合比计算公式如下：
（1）
（2）
式（1）中，qc—— 粗集料质量分数（%）；qf ——
细集料质量分数（%）；qp——矿粉质量分数（%）；式（2）中，
γs—— 粗集料相对紧装密度；VCADRC—— 主骨架紧装间
隙率（%）；VVs——沥青混凝土目标空隙率设计值（%）；
qa—— 沥青用量质量分数（%）；γf —— 细集料表观相
对密度；γp——矿粉表观相对密度；γa——沥青相对密度。
采用主骨料空隙填充法展开薄层沥青罩面混凝土级
配设计，所拟定的混凝土目标空隙率为4.5%，粉胶比为
1.3；根据经验所确定的油石比为6.0%，据此可确定出
7.8% 的矿粉用量。结合以上分析，薄层沥青罩面混凝土
以4.75 mm 颗粒为主，故按照《公路沥青路面养护技术
　　　　　　　　　　　　
收稿日期：2022-11-17
作者简介：尚青（1989—）, 男, 本科, 工程师, 从事路桥工作。
高速公路隧道养护中薄层沥青混凝土罩面技术的应用
尚　青
（南昌路兴交通工程监理咨询有限公司, 江西 南昌 330000）
摘要　文章在概述薄层沥青混凝土罩面技术原理的基础上，展开混合料级配设计、抗反射裂缝及层间黏结设计，将设
计结果成功应用于某高速公路隧道水泥混凝土路面病害处治。结果表明，采用断级配设计思路后，可明显丰富沥青路
面抗滑构造；使用高性能改性沥青后能提升路面抗反射裂缝性能；采用高模量沥青纤维碎石黏结层，能提升罩面层
黏结性能。
关键词　隧道养护；薄层罩面；沥青混凝土；加铺
中图分类号　U414　　文献标识码　A　　文章编号　2096-8949（2022）24-0114-03
2022 年　第3 卷　第24 期
工程技术 交通科技与管理 ·115·
进一步通过摆式仪和铺砂试验展开薄层罩面沥青混
凝土抗滑性能试验和评价。结果显示，薄层沥青罩面混凝
土表面构造深度为1.02 mm，摆值取78.6 BPN，高于改进
型密级配混凝土0.93 mm 的表面构造深度和72.4 BPN 的
摆值，抗滑性能更加优异。
2.2　抗反射裂缝设计
公路隧道病害水泥混凝土路面加铺薄层沥青罩面后，
加铺层因受到行车荷载的反复作用，会产生剪切和弯曲；
快速运行的车轮荷载在裂缝周围施加较大的作用力，形
成冲击荷载，长此以往，必定会形成反射裂缝。在材料
设计阶段，必须对罩面层沥青混合料在冲击荷载作用下
的力学性能展开分析评价。
按照《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》
（JTG3420—2020）的要求制备试件，并测定试件受到冲
击荷载作用后的变形曲线，曲线和横轴所夹面积即为引
发材料断裂所需的能量。受到行车荷载冲击作用后，变
形曲线的面积代表冲击韧性，该取值越大，说明材料抗
反射裂缝性能越强[4]。相关研究成果也表明，半刚性基
层沥青路面反射裂缝尖端应力强度因子主要受沥青层模
量的影响，且随着沥青层模量的增大，裂缝尖端应力强
度明显增大。由此可见，从沥青材料角度加强薄层沥青
混凝土抗反射裂缝性能设计切实可行。
具体而言，可采用PG82高模量SBS改性沥青结合料，
并增大沥青用量，在5.8% 的油石比下矿料间隙率显著提
高，抑制反射裂缝的效果也更加优异。
为综合评价薄层沥青混凝土抗反射裂缝性能，制备
尺寸为25 cm×3.5 cm×3.0 cm 的小梁试件，展开三点弯曲
试验，根据试验结果绘制荷载- 跨中挠度曲线，并计算
混凝土材料的抗冲击韧性。结果详见表3。通过表中试验
结果，对于相同品质的SBS 改性沥青而言，SMA 沥青混
合料冲击韧性最高；PG82 SBS 改性沥青冲击韧性略低于
SMA。表明PG82 SBS 改性沥青的使用及沥青用量的提
高能明显提升沥青混合料抗反射裂缝性能。此外，化纤
纤维的掺加能形成网状结构，提高黏层沥青裹覆集料的
性能，更加有效地锁住封层集料，提升加铺混合料和旧
水泥混凝土路面的层间黏结力和封层结构强度。应力吸
收黏结层形成后，还会使竖向应力荷载更加柔和地分散
至加铺结构层间，减缓行车荷载对面层的破坏。
规范》（JTG 5142—2019）所规定的单一4.75 mm 颗粒
进行主骨架紧装间隙率测定，结合式（1）和（2）所计
算出的粗细集料质量分数分别为73.8% 和18.4%。
薄层沥青罩面混凝土不用3~5 mm 间断级配规格料，
仅使用0~3 mm 和5~10 mm 规格料，级配情况见表1。
根据级配设计结果，通过2.36 mm 筛孔的集料质量分数
仅为8.9%。基于此，进行了马歇尔试验，确定出的最佳
油石比为5.8%，混合料马歇尔试验结果见表2。
表1　设计级配
筛孔/mm 0.075 0.15 0.3 0.6 1.18 2.36 4.75 9.5 13.2
通过的质量分数/% 9.8 11.4 13.1 16.4 18.7 8.9 35.6 99.7 100
表2　马歇尔试验结果
性能参数稳定度/kN 饱和度/% 矿料间隙率/% 空隙率/% 毛体积相对密度理论相对密度油石比/% 流值/0.1 mm
实测值12.9 74.3 17.2 4.6 2.534 2.652 5.8 38.3
表3　混凝土材料抗冲击韧性试验结果
混合料类型UTAC 薄层沥青混凝土SMA-13 GAC-16 FAC-20
沥青种类PG82 SBS 改性沥青SBS 改性沥青SBS 改性沥青SBS 改性沥青
沥青用量/% 5.8 6.0 4.8 5.0
冲击韧性/（N·m） 2.85 2.94 2.05 2.34
纤维及用量/ 0.3% 化纤/ /
2.3　层间黏结设计
原水泥混凝土路面和加铺的混凝土罩面属于两种刚
度完全不同的材料，对于纵坡较大的高速公路隧道工程，
必须在加铺层和原路面之间设计较大的水平剪应力，以
增强层间黏结。与此同时，水泥混凝土板和加铺的混凝
土罩面之间也必须设置性能良好的应力吸收层，应对反
射裂缝的不利影响。
基于以上考虑，可对碎石封层展开以下两个方面的
改进设计。一是掺加纤维，通过纤维网状结构裹覆黏层
沥青，嵌锁住封层集料，防止集料脱落的同时，提升封
层结构强度；二是以高模量改性沥青为封层黏结料，形
成厚度在5~10 mm 左右的黏结力及模量均较大的应力吸
收黏结层，以便使竖向应力荷载均匀地分散至加铺结构
层，最大程度降低行车荷载对罩面层的碾压破坏。
为进行薄层沥青混凝土罩面层与应力吸收碎石封层
间黏结性能的评价，对3 cm 厚的罩面层+1 cm 厚的纤维
碎石封层展开25℃抗拉拔试验。在碎石封层改性沥青洒布
量、纤维及碎石撒布量分别为2.2 L/m2、120 g/m2、6.5 kg/m2
的情况下，罩面层实测抗拉拔强度均值为0.9 MPa，最大
达到1.2 MPa，层间黏结性能明显优于以SBS 改性乳化
沥青为黏结层的超薄磨耗层。
·116· 交通科技与管理工程技术
3　工程应用
某高速公路为双向四车道设计，起讫桩号K120+000~
K175+421，线路长55.421 km，全线设置2 座隧道，单洞
长度均为5 459 m，洞内铺设水泥混凝土路面。该高速公
路于2011 年初建成通车，在长期行车荷载和环境因素的
综合作用下，2 座隧道水泥混凝土路面性能均快速衰减，
为提升隧道内路面性能，保证行车安全，必须及时实施
养护处治。公路管理部门经过多方调查和论证，最终决
定加铺2 cm 厚的热拌薄层沥青混凝土罩面。薄层沥青混
凝土属于间断级配混合料，粗集料用量大，粉料多，改
性沥青用量相对较多，能提供更加耐久的抗滑构造和丰
富的沥青油膜保护，提升罩面层结构的耐久性。同时，
将粗集料最大粒径从10 mm 减至8 mm，优化了罩面混
凝土的均匀性。
3.1　薄层沥青混凝土罩面施工
薄层罩面为功能层，在施工前必须彻底处治原水泥
混凝土路面病害，清理路面杂物，保证罩面层和原路面
的有效黏结。结合所划出的铣刨面积和深度逐道铣刨，
保证铣刨后边线顺直，还应彻底清理路槽。
该公路隧道薄层罩面沥青混凝土通过设计生产能力
为每锅200 kg 的MAC-320 型沥青拌和楼制备，拌和时
间60 s，其中干拌与湿拌时间分别按10 s 和50 s 控制。
隧道内温度比隧道外低。为此，必须严格按照设计要求
控制混合料出厂温度。在使用自卸车运输混合料的过程
中，必须通过篷布严密覆盖，起到保温及防尘作用。
摊铺薄层罩面混凝土前必须先施工SBS 改性沥青碎
石封层，按照1.3~1.8 kg/m2 的用量洒布改性沥青，粒径
5~8 mm 的碎石集料则按照5~8 kg/m2 的量撒布。碎石料
应均匀撒布，覆盖面积达到60% 即可，并通过人工方式
铲除撒布过多的碎石集料。使用2 台沃尔沃ABG-6820
型沥青摊铺机按照5~10 m 的距离前后摊铺，借助平衡梁
自动找平。考虑到该高速公路2 座隧道中水泥混凝土面
板平整度均不良，故应加强初始压实度控制，同时将摊
铺速度降至2.0 m/min 左右。摊铺后应及时紧跟碾压。碾
压施工方案详见表4，其中，往返1 次为1 遍。
表4　碾压施工方案
碾压阶段碾压设备及方式
碾压遍
数/ 遍
碾压速度/
（km·h-1）
初压2 台YZ20H-I 型振动压路机静压0.5 1.5~2.0
复压2 台YZ20H-I 型振动压路机振动碾压1.5 4.0~5.0
2 台XP301 胶轮压路机碾压8 3.5~4.5
终压1 台22 t 钢轮压路机静压2 2.0~3.0
表5　薄层罩面沥青混凝土施工温度控制要求
控制项目出厂温度到场温度摊铺温度初压温度复压温度终压温度
控制
结果
规范值/℃ 175~190 165~175 ≥ 165 ≥ 150 ≥ 130 ≥ 100
最大值/℃ 189 183 170 160 140 120
最小值/℃ 183 176 165 154 135 107
为保证薄层罩面沥青混凝土施工质量，必须加强温
度控制，具体要求和实测结果见表5。
3.2　施工效果
该高速公路2 座隧道加铺薄层沥青混凝土罩面后，
外观质量均匀良好，对于竣工通车及工后运行过程展开
为期2 年的跟踪观测，观测结果见表6。由此可知，加铺
薄层沥青混凝土罩面后，国际平整度指数均值从处治前
的2.65 m/km 降至1.22 m/km，路面横向力系数均值从处
治前的36 提升至处治后的75，路面平整度及抗滑性能均
显著改善。从表中检测结果看出，公路隧道病害水泥路
面加铺薄层沥青混凝土罩面后，横向力系数、摆值、构
造深度等取值显著提高，工后检测值完全满足《公路沥
青路面养护技术规范》（JTG 5142—2019）要求；通车6
个月、12 个月及24 个月后相应参数取值仍超出规范水平。
表明薄层沥青混凝土罩面抗滑性能良好，路用性能优良。
表6　施工效果检测
检测项目处治前工后6 个月12 个月24 个月
国际平整度指数/
（m·km-1） 2.65 1.22 1.22 1.21 1.20
路面横向力系数36 75 69 64 62
表面构造深度/mm 1.02 1.05 1.03 1.01 0.99
摆值/BPN 78.5 64.1 63.8 59.2 58.9
4　结论
综上所述，薄层沥青混凝土罩面厚度较薄，密水性、
表面排水性及抗滑性十分优异，同时具备一定的机构补强
功能，在施工设备、工艺等方面也无特殊要求。施工结果
表明，该高速公路隧道养护处治过程中，通过加强原材料
选择，严格级配控制等措施，保证了隧道内病害水泥混凝
土路面加铺薄层罩面施工质量，使隧道路面抗滑性、抗磨
耗性等得以恢复和提升，平整度大大改善，行车舒适性提
高，也为该技术的推广应用奠定了经验基础。
参考文献
[1] 王子硕. 基于离散元的UTAC-10 材料设
计及其性能仿真评价[D]. 广州：华南理工
大学, 2019.
[2] 欧阳丁沛, 关钰麟. UTAC-8 超薄罩面在
公路隧道养护中的应用[J]. 广东公路交通,
2021(4): 109-112.
[3] 陈其红, 孟繁诚, 李智. UTAC 加铺技术
在隧道水泥路面处治中的应用[J]. 交通科技,
2021(3): 63-66+83.
[4] 李智, 孟繁诚. UTAC 加铺技术在隧道降
噪中的应用[J]. 公路与汽运, 2021(3): 156-
159.

网友评论 more

交通安全论文最新内容

10-04