申景輝 袁喜欽

摘 要：結(jié)合朱巴國際機場的改擴建工程，研究大寬度瀝青道面不停航攤鋪時，產(chǎn)生離析的原因并進行對策分析。在對試驗段道面攤鋪時發(fā)現(xiàn)，13%的攤鋪區(qū)域出現(xiàn)不同程度的離析。隨后對此進行離析原因分析并制定相應對策。經(jīng)處理后道面離析問題消失，效果顯著。研究成果對類似大寬度瀝青道面不停航攤鋪施工具有一定的借鑒意義和參考價值。

關鍵詞：攤鋪離析 大寬度道面 不停航施工 集料級配

離析分為級配離析和溫度離析，與瀝青混凝土道面的施工過程息息相關，過程包括集料的攪拌、存儲、堆放等。尤其是在施工難度技術(shù)較大的瀝青道面攤鋪環(huán)節(jié)，瀝青的離析將直接影響到道面的施工質(zhì)量和效果。瀝青道面粗集料密集處，瀝青空隙率較大且含量低，易導致瀝青道面耐久性降低及水損害，從而產(chǎn)生疲勞裂縫、坑洞以及剝落等其它病害；瀝青道面細集料集中處，瀝青空隙率小且含量大，易產(chǎn)生泛油、車轍等病害。因此，對瀝青道面攤鋪離析進行原因分析及對策研究，在工程施工中具有重大的實際意義。

1.研究背景及工程概況

民用航空項目建設對推動經(jīng)濟發(fā)展具有重大幫助。早期機場跑道施工以水泥混凝土為主，且由于機場跑道使用時間較長，不少機場道面出現(xiàn)了露石、拱起和裂縫等病害，嚴重影響到飛行的舒適及安全。對機場跑道的改擴建迫在眉睫。在原有水泥混凝土道面加鋪瀝青面層成為了機場改擴建的一種重要手段。從上世紀80年代末開始，在歐洲的樞紐法蘭克福機場，我國的上海虹橋機場及美國多個機場，都進行了瀝青加鋪的機場改擴建。然而，施工過程中瀝青道面攤鋪離析一直是個難題。

南蘇丹朱巴國際機場作為南蘇丹交通運輸?shù)闹匾军c。該機場于20世紀80年代建成?，F(xiàn)有跑道長2400m，寬45m，跑道表面常年缺乏維護且遠超過設計使用年限，嚴重影響飛行安全。對此進行機場改擴建一期工程，將現(xiàn)有2400m跑道修復改造并延長至3100m。由于朱巴機場是唯一機場，為保證機場正常運營，故對機場跑道改擴建進行不停航施工。道面范圍45m寬度內(nèi)內(nèi)必須進行全斷面攤鋪，項目采用4臺德納派克SD2550CS瀝青混凝土攤鋪機，每臺攤鋪機為11.25m的大寬度攤鋪。道面瀝青上面層采用SMA-16，瀝青中、下面層均采用AC-20瀝青混凝土。

2.瀝青混凝土攤鋪離析

在大寬度的瀝青攤鋪施工過程中，混合料經(jīng)螺旋布料器的運送長度越大時，越容易產(chǎn)生不同粒徑集料的離析。項目首先進行瀝青道面試驗段施工，為下一步的瀝青道面施工總結(jié)經(jīng)驗及選取合理的施工過程控制參數(shù)。在機場范圍內(nèi)選取了一塊11.25m×100m的開闊場地開展試驗段施工。試驗段施工結(jié)束后，發(fā)現(xiàn)局部區(qū)域出現(xiàn)離析現(xiàn)象（圖1）。針對瀝青道面大寬度攤鋪存在局部離析現(xiàn)象，對試驗段1125m2范圍內(nèi)存在離析的部位進行檢查。統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，共有13%的道面面積出現(xiàn)攤鋪邊緣離析、其他離析和泛油等現(xiàn)象（表1）。為了避免類似問題的出現(xiàn)，需要進一步分析離析原因并制定相應對策，滿足下一步道面施工質(zhì)量要求。

3.離析原因分析

利用調(diào)查分析，觀察驗證等方法，結(jié)合已有的瀝青道面攤鋪經(jīng)驗，在對有可能造成瀝青混凝土粗細集料離析的因素，包括人員、設備、工藝、集料及配合比等綜合分析后發(fā)現(xiàn)，大寬度瀝青道面不停航攤鋪離析產(chǎn)生的原因主要可以歸結(jié)為3點：

（1）進行大寬度攤鋪，螺旋布料器加長，造成離析。由于大寬度攤鋪施工需要較長的螺旋布料器，混合料運送距離相應變長且輸運量增大，而只有螺旋內(nèi)部才能進行物料輸運。因此為滿足施工要求需提高轉(zhuǎn)速。高轉(zhuǎn)速且暴露在空中的螺旋布料器會向物料上層拋送物料，造成瀝青施工的攤鋪離析。

（2）混凝土中粗、細集料過多或間斷級配造成離析。瀝青混凝土中最大粒徑越大，粗、細集料過多，集料級配中間檔較少容易造成離析，而上層瀝青正好屬于粗、細集料多，中間檔料少這種間斷級配，更容易造成離析。因此在前期瀝青混凝土配合比設計階段，選擇一個合理的級配是解決離析問題的關鍵。

（3）不停航攤鋪造成離析。不停航攤鋪必須保證第二天跑道正常開放使用，作業(yè)時間短，夜間作業(yè)條件差，為減少離析及粗集料對飛機輪胎磨損，現(xiàn)有2400m跑道除瀝青上面層采用SMA-16外，瀝青中、下面層均采用AC-20瀝青混凝土。攤鋪機工作時不得隨意中途停頓或變換速度，保證均勻、緩慢、連續(xù)不斷地工作，以減少粗細集料的離析和溫度離析，增大道面施工平整程度。然而，在現(xiàn)有兩座瀝青拌合站的條件下，45m跑道范圍內(nèi)4臺攤鋪機全斷面攤鋪存在及時供料的困難。為保證攤鋪過程連續(xù)、穩(wěn)定，必須確定合理的攤鋪速度。

以AC -2 0普通瀝青混凝土下面層為例，攤鋪最小壓實厚度為10cm。45m跑道道面范圍內(nèi)單位長度瀝青混凝土的重量為11.025t/ m。兩臺日工30 0 0型瀝青拌合站每小時產(chǎn)量分別為240t。兩臺瀝青拌合站每小時產(chǎn)量可攤鋪長度為：2×240/11.025=43.5m。因此在不壓料的情況下，瀝青混凝土攤鋪機的攤鋪速度為：43.5/60=0.725m/min。攤鋪速度過小不滿足規(guī)范要求。

4.對策實施及效果

針對以上分析的瀝青道面攤鋪離析原因，分別制定如下3點對策：

（1）優(yōu)化螺旋布料器，保證混合料的高度。采用低轉(zhuǎn)速大扭矩的螺旋布料器，提高物料的輸送率，降低轉(zhuǎn)速，使得不同顆粒之間慣性差別變小從而削弱離析程度。在鋪筑過程中保證布料器持續(xù)轉(zhuǎn)動，降低螺旋布料器的高度，保證物料的高度高于螺旋布料器2/3位置處（圖2上），使得物料從中間向兩邊移動，降低了不同粒徑集料的分離程度。

此外，施工過程中還應保證合適的送料倉高度，并保證送料器和布料器的勻速操作。攤鋪機在上一車集料攤鋪即將完成時，應當關閉送料器，在下一車集料倒入之后，再重復進行均勻送料、布料的操作。在攤鋪過程中，攤鋪機兩側(cè)還應設置專業(yè)的技術(shù)人員，對攤鋪全過程進行監(jiān)控，并保持與攤鋪機司機溝通，如出現(xiàn)問題及時調(diào)整（圖2下）。

（2）通過試驗驗證，優(yōu)化瀝青混合料配合比。通常來說，瀝青混合料中大粒徑顆粒越多，越易造成離析現(xiàn)象；瀝青混合料設計按目標配合比設計、生產(chǎn)配合比設計和驗證三個階段進行。三個階段的配合比都需對集料的配比組合進行調(diào)試，力求符合瀝青混合料均勻性最優(yōu)級配曲線。在混合料的空隙率、穩(wěn)定度等指標符合設計要求的基礎上，選取混合料均勻性最好的配合比進行試驗段試鋪，并根據(jù)現(xiàn)場多次試鋪的效果確定混合料配合比的級配曲線（圖3）。

控制瀝青混合料級配最后的一個環(huán)節(jié)在拌合站。在跑道面層施工過程中，試驗室安排專人在拌合站值班對生產(chǎn)AC-20 SBS、SMA-16 SBS瀝青混合料進行監(jiān)控，密切觀察瀝青混合料生產(chǎn)過程中的質(zhì)量變化，確保瀝青混合料生產(chǎn)質(zhì)量穩(wěn)定。對每班組生產(chǎn)的瀝青混合料抽檢不少于2次，在采用高溫燃燒爐法檢測瀝青含量的同時篩分剩余的集料。并檢測篩分的級配與配合比設計的級配誤差是否小于規(guī)范要求。如果不滿足誤差要求，及時調(diào)整各規(guī)格碎石的配比，保證生產(chǎn)的瀝青混合料級配穩(wěn)定。

為了提高AC-20普通瀝青混凝土下面層攤鋪速度，且不致攤鋪中途停頓或變換速度，保證攤鋪連續(xù)、穩(wěn)定，必須提前進行備料。由于瀝青下面層攤鋪涉及到“除膠-清掃道面-舊跑道灑熱瀝青灌縫修復及補坑修復-锨刨上一次臨時接坡-清掃接坡-灑熱瀝青-人工鋪土工布-土工布碾壓-放控制樁-放平衡梁-攤鋪瀝青-碾壓-做下一道臨時接坡--設備退場-臨時標線-灑水降溫-清理跑道”等一系列復雜工序，為保證第二天機場道面的不停航，經(jīng)過精密策劃和計算之后，安排每晚攤鋪瀝青100m。攤鋪速度取1.45m/min，滿足與上面層SMA瀝青攤鋪速度一致，則攤鋪時間為69min。攤鋪瀝青混凝土為100×11.025=1102.5t，瀝青拌合站需拌合138min，因此拌合站需要提前138-69=69min進行備料，且提前備料552t。瀝青混凝土采用大型自卸車運輸，每車裝料36t，故需提前備料16車（圖4）。

為了應對拌合站和瀝青攤鋪機發(fā)生故障，避免瀝青攤鋪中斷，造成級配離析和溫度離析。除了平時對拌合站加強維護保養(yǎng)之外，項目建有兩座拌合站防止一臺臨時發(fā)生故障。若遇拌合站或瀝青攤鋪機發(fā)生故障，在盡力搶修的同時，根據(jù)已經(jīng)拌合出的瀝青混凝土料的數(shù)量，調(diào)整當晚施工工作量，保證第二天順利通航。

根據(jù)如上制定的3點對策，應用到試驗段瀝青道面攤鋪施工。隨機選取800m2道面，對改進后的瀝青混凝土SMA-16的外觀質(zhì)量進行檢查、統(tǒng)計，發(fā)現(xiàn)表面平整密實，無泛油、松散、裂縫、離析、花白料、結(jié)團成塊現(xiàn)象（圖5），道面外觀質(zhì)量符合MH5011-1999的要求。

5.結(jié)語

本文結(jié)合南蘇丹朱巴國際機場改擴建工程，分析大寬度瀝青道面不停航攤鋪的離析原因并制定相應對策。分析產(chǎn)生離析的原因主要為螺旋布料器加長；混凝土集料級配間斷和不停航攤鋪。對此制定相應對策：優(yōu)化螺旋布料器并保證混合料的高度；優(yōu)化瀝青混合料配合比設計；提前備料且計算合理的攤鋪施工速度。對策實施后，有效解決了瀝青道面離析的問題，提高道面施工質(zhì)量。并為相關大寬度瀝青道面施工工程提供了技術(shù)參考和管理經(jīng)驗借鑒。

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