楊一希

(湖南交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南 長沙　410132)

?

高速公路SMA-13面層不均勻滲水成因分析

楊一希

(湖南交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南 長沙410132)

結(jié)合某高速公路SMA-13面層的滲水試驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)，硬路肩的滲水系數(shù)大于超車道，超車道的滲水系數(shù)大于行車道，滲水系數(shù)橫向的變化規(guī)律與溫度離析及壓實度大小的橫向規(guī)律有一定的相關(guān)性，且某些路段滲水系數(shù)偏大，結(jié)合施工實際有針對性地分析了該高速公路的不均勻滲水的成因。

；瀝青路面；SMA；滲水；溫度離析

0　前言

德國于20 世紀(jì)60年代中期開始應(yīng)用SMA路面，并于80 年代在歐洲許多國家得到了廣泛應(yīng)用。在1992 年新建的首都機(jī)場高速公路上我國首次應(yīng)用了SMA路面。隨著SMA技術(shù)的不斷改進(jìn)與成熟，SMA路面具有良好的抗車轍、抗裂和耐久性，雨天行車可以防止水霧產(chǎn)生，可以減少路面的噪聲3～5 dB，這些相對于其他類型路面無法比擬的優(yōu)越性，使得SMA路面在全國各地得到了廣泛推廣。沈金安先生認(rèn)為，控制SMA路面質(zhì)量的關(guān)鍵是確保路面的基本不透水。如果無法盡快排出進(jìn)入路面的水，使其長期積存在混合料內(nèi)部，會形成汽車荷載作用下的動水壓力，動水壓力會逐漸剝離瀝青膜與集料，以致產(chǎn)生松散、掉粒、最終成為坑槽，嚴(yán)重影響到行駛安全與路面質(zhì)量。本文結(jié)合某高速公路SMA-13面層的滲水試驗結(jié)果，有針對性地分析該條高速公路的不均勻滲水產(chǎn)生的成因。

1　工程項目背景

本項目起訖樁號為K33+740～K65+325，全長為31.58 km，為雙向四車道高速公路，共有3處互通，合同總造價為2.5億元，合同工期為10個月。本合同段基本情況和主要工程數(shù)量如表1和表2所示。

表1 本合同段基本情況表設(shè)計荷載設(shè)計速度/(km·h-1)路面寬度/m路面工程合同額/萬元公路-Ⅰ級1002628794.5466

表2 本合同段主要工程量表路面工程數(shù)量/(萬m3)主線支線連接線合計底基層000 0 基層24.670.7425.41瀝青面層12.170012.17水泥混凝土面層2.05002.05

2　滲水檢測方案及試驗結(jié)果

本研究選取某高速公路進(jìn)行滲水試驗，選取2個路段K34+068～K34+118和K40+750～K40+800進(jìn)行研究，沿路面橫向測試路面滲水系數(shù)，以硬路肩邊緣處為起點，在距離路面邊緣1.5、5、8.5 m處各測1次滲水系數(shù)，對比硬路肩、行車道和超車道的滲水系數(shù)。

SMA-13瀝青路面的滲水試驗選在已經(jīng)攤鋪壓實的路面上有代表性的點進(jìn)行，如圖1所示；然后采用規(guī)范規(guī)定的操作程序與步驟進(jìn)行滲水試驗，如圖2所示。

2個路段的滲水測試結(jié)果如表3所示。

圖1　滲水試驗點的選擇

圖2　瀝青路面滲水試驗

表3 K34+068～K34+118和K40+750～K40+800滲水系數(shù)結(jié)果路段樁號及位置滲水系數(shù)/(mL·min-1)硬路肩行車道超車道K34+068～K34+118K34+06835.4525.0532.77K34+07366.7748.6749.80K34+078203.3320.5023.65K34+083135.4583.50107.50K34+088268.88120.34190.57K34+093305.13100.67221.88K34+09834.5015.9832.50K35+10358.7328.3532.33K35+10832.8319.6827.89K35+11331.676.7030.50K40+750～K40+800K40+75065.0030.4540.69K40+75550.6328.7741.83K40+76031.6916.7820.00K40+76518.6410.4513.69K40+770253.7816.5319.57K40+77552.3835.8244.59K40+78028.3920.9130.14K40+78537.5824.8532.33K40+79041.2322.6627.89K40+79519.419.2716.88

從表3和圖3、圖4，可得出以下結(jié)論：

圖3　K34+068～K34+118滲水系數(shù)結(jié)果示意圖

1) 從整體上來看，硬路肩的滲水系數(shù)大于超車道的滲水系數(shù)，超車道的滲水系數(shù)大于行車道的滲水系數(shù)。

2) 滲水系數(shù)橫向的變化規(guī)律與前述溫度和壓實度橫向規(guī)律有一定的相關(guān)性。

3) K34+068～K34+118與K40+750～K40+800路段相比，滲水系數(shù)偏大。

3　造成滲水系數(shù)分布不均勻原因分析

1) 攤鋪機(jī)的攤鋪寬度較大，螺旋葉片在橫向傳送集料時，由于慣性的原因，容易造成粗細(xì)集料分離，粗骨料被送到邊緣部位的比例比細(xì)骨料更多，使得邊緣處的混合料經(jīng)過攤鋪、碾壓后的空隙率比中間部位大，導(dǎo)致滲水性增強(qiáng)。

2) 施工規(guī)范要求各部位均勻碾壓，但實際施工時，出于安全的考慮，或者為了避免損壞路邊構(gòu)筑物，導(dǎo)致邊緣處往往碾壓不到位，所以，邊緣的壓實度可能小于中央?yún)^(qū)域。同時路面在攤鋪完下面層后會要求開放交通，而運(yùn)輸材料的車輛和其他車輛主要行駛在中央?yún)^(qū)域，路面邊緣受壓機(jī)會較少，這樣，就造成了路面超車道的滲水系數(shù)要高于行車道的滲水系數(shù)，硬路肩的滲水性要高于超車道的滲水系數(shù)。

3) 從攤鋪和碾壓溫度上來看，混合料溫度在邊緣的和中間的不一樣，早壓和晚壓的溫度也有差異。通過紅外熱像儀分別對攤鋪機(jī)分料槽和路面碾壓溫度進(jìn)行觀測，攤鋪機(jī)螺旋分料槽中的溫度中間高兩邊低，左側(cè)最低溫度133 ℃，右側(cè)最低溫度138 ℃，中部最高溫度169 ℃，溫差36 ℃，如圖5所示。

圖5　螺旋分料槽中部和左側(cè)

而剛剛攤鋪的瀝青混合料雖然溫度基本均勻，但由于初壓時，壓路機(jī)鋼輪需要噴水，從而會使SMA表面的溫度快速下降；復(fù)壓之后的SMA路面平均溫度為130.0 ℃；終壓時路面基本壓實，如圖6所示。

a) 初壓　　　　　　　　　　　b) 復(fù)壓

因此，由于瀝青混合料在運(yùn)輸、施工過程中溫度離析，導(dǎo)致碾壓完畢后，存在溫差的區(qū)域壓實度、空隙率不一樣。低溫區(qū)壓實度低，空隙率大，道路投入使用后，由于車輛荷載的作用，該區(qū)域會被繼續(xù)壓實；由于低溫區(qū)域其空隙率大，滲水現(xiàn)象很嚴(yán)重，水滲入集料與瀝青的界面，在反復(fù)長期車輛荷載的作用下，集料松散、脫落，導(dǎo)致最后形成坑槽。

4) K34+068～K34+118路段滲水系數(shù)偏大，一方面，由于此路段為試驗路段，瀝青瑪蹄脂數(shù)量偏少，粗骨料空隙未得到充分填充，影響密實度的大小。另一方面，這一路段是路面加寬路段，攤鋪機(jī)由原來的1臺10.5 m的攤鋪機(jī)增加到2臺，增加1臺3.5 m的攤鋪機(jī)，攤鋪機(jī)出現(xiàn)少許故障，施工銜接不夠緊密，導(dǎo)致混合料攤鋪碾壓溫度相對較低，也對壓實度造成了一定的影響。路面壓實度不足，使瀝青混凝土空隙大于設(shè)計空隙率，出現(xiàn)連通孔隙。瀝青混合料的離析和路面壓實度的局部不均勻是路面的薄弱環(huán)節(jié)，路面滲水部位往往都從這些薄弱環(huán)節(jié)開始的，因此，這些部位的滲水系數(shù)會增大，而沒有發(fā)生離析的部位滲水系數(shù)較小。

4　結(jié)語

該高速公路SMA-13面層的不均勻滲水主要與攤鋪寬度較大、攤鋪和碾壓過程溫度離析、邊緣碾壓不到位、施工銜接不緊密等因素有關(guān)。在今后的施工過程中，將采取對應(yīng)的施工防治手段，保證SMA-13瀝青面層的均勻滲水。

[1]沈金安，李福普.SMA路面設(shè)計與鋪筑[M].北京：人民交通出版社，2003.

[2]郭大進(jìn)，沙愛民，孫建華，等.運(yùn)用紅外熱像儀改善瀝青混合料溫度離析效果的研究[J].公路交通科技，2007，24(5)：63-66.

[3]計偉帥.利用紅外熱像儀對瀝青混凝土路面施工過程中溫度變異的研究[D].哈爾濱：東北林業(yè)大學(xué)，2011.

[4]郭大進(jìn)，孫建華，王迪昀，等.無核密度儀在瀝青面層壓實度檢測中的應(yīng)用[J].公路交通科技，2007，24(6)：50-52.

[5]鄭曉光，叢林，郭忠印.瀝青混合料溫度離析對路面性能的影響[J].重慶交通大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，2007，26(6)：100-104.

2016-01-21

湖南省教育廳科學(xué)研究項目(14C0409)

楊一希(1982-)，男，講師、工程師，主要從事高職路橋?qū)I(yè)教學(xué)和研究。

；1008-844X(2016)03-0043-03

；U 414.03

；A