彭少龍 劉艷軍 蔣代祥

摘要：為了確定某高速公路瀝青中面層最佳施工工藝參數(shù)，文章結(jié)合中面層首件試驗(yàn)段施工實(shí)例，驗(yàn)證了中面層滲水系數(shù)、平整度、厚度、壓實(shí)度等關(guān)鍵指標(biāo)滿足規(guī)范和設(shè)計(jì)文件要求，并通過(guò)優(yōu)化調(diào)整得到最佳工藝參數(shù)。最佳工藝參數(shù)的確定，將有助于為中面層大面積施工提供技術(shù)參數(shù)和指導(dǎo)，優(yōu)化路面整體施工質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：高速公路;中面層;工藝參數(shù);試驗(yàn)段

中圖分類(lèi)號(hào)：U412.36+6A120434

0 引言

公路路面含多種路面結(jié)構(gòu)形式，在我國(guó)，高速公路路面結(jié)構(gòu)形式主要以瀝青路面為主，然而瀝青路面早期破壞和耐久性差等現(xiàn)象是目前已通車(chē)項(xiàng)目普遍存在的問(wèn)題，制約著我國(guó)高速公路的健康發(fā)展。優(yōu)化瀝青路面基本技術(shù)指標(biāo)以及施工工藝對(duì)路面施工質(zhì)量控制有顯著提升效果。本文以廣西某高速公路實(shí)際工程為依托，開(kāi)展試驗(yàn)段施工[1-5]，從瀝青原材料、混合料級(jí)配設(shè)計(jì)及混合料的拌和、運(yùn)輸、攤鋪、碾壓等多個(gè)方面進(jìn)行分析，提出瀝青路面施工的最優(yōu)參數(shù)，為瀝青路面大面積施工提供技術(shù)參數(shù)，優(yōu)化路面整體施工質(zhì)量。

1 工程概況

項(xiàng)目起訖樁號(hào)K88+160～K129+500，里程38.691 km，本次路面瀝青混凝土中面層試驗(yàn)段為6 cm厚AC-20C瀝青混凝土面層，施工選擇在K98+340～K98+710左幅，長(zhǎng)度為370 m。主要設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及路面結(jié)構(gòu)形式如表1、下頁(yè)表2所示。

2 原材料與配合比設(shè)計(jì)

2.1 瀝青

AC-20C中面層、AC-13C上面層采用SBS-ID型的改性瀝青，改性瀝青應(yīng)采用適宜的生產(chǎn)條件及方法制備，改性劑用量和加工溫度應(yīng)通過(guò)試驗(yàn)得到合理的確定。瀝青和改性劑的質(zhì)量符合規(guī)范和設(shè)計(jì)要求，如表3所示。

2.2 集料

中面層集料由地方采石場(chǎng)提供。集料應(yīng)滿足以下要求：石質(zhì)堅(jiān)硬、潔凈、干燥、表面粗糙、無(wú)風(fēng)化、無(wú)雜質(zhì)、有棱角優(yōu)質(zhì)石料顆粒、中上面層與集料的粘附性應(yīng)達(dá)到5級(jí)，當(dāng)達(dá)不到要求時(shí)，應(yīng)摻加水泥、消石灰等抗剝落劑措施，其用量經(jīng)試驗(yàn)確定。礦粉是自產(chǎn)的，經(jīng)檢驗(yàn)該礦粉符合施工圖設(shè)計(jì)文件及《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTG F40-2004）中“瀝青混合料用填料質(zhì)量要求”[6]。

2.3 生產(chǎn)配合比

本次AC-20C瀝青混凝土中面層試驗(yàn)段生產(chǎn)配合比油石比為4.3%，集料配比：5#熱料倉(cāng)（16～23 mm）：22%;4#熱料倉(cāng)（11～16 mm）：24%;3#熱料倉(cāng)（6～11 mm）：23%;2#熱料倉(cāng)（4～6 mm）：6%;1#熱料倉(cāng)（0～4 mm）：23%;礦粉倉(cāng)：2%。

3 施工工藝參數(shù)試驗(yàn)研究

3.1 機(jī)械準(zhǔn)備

為了使路面混合料的生產(chǎn)能力滿足施工進(jìn)度，項(xiàng)目將集中優(yōu)良機(jī)械設(shè)備及配套的設(shè)施進(jìn)場(chǎng)，在試驗(yàn)段施工前進(jìn)行設(shè)備調(diào)試，確保攤鋪工作順利進(jìn)行。機(jī)械設(shè)備使用工作內(nèi)容、名稱(chēng)、型號(hào)、數(shù)量等情況如表4所示。

3.2 施工流程

瀝青混凝土中面層施工工藝見(jiàn)圖1。

施工前測(cè)量組用全站儀對(duì)施工段落進(jìn)行了中線和設(shè)計(jì)邊線的放樣工作，為了在施工完工后驗(yàn)證混合料鋪設(shè)的松鋪系數(shù)，一般在直線上間隔20 m，在平曲線上間隔10 m布設(shè)標(biāo)高點(diǎn)。

中面層施工前，對(duì)下承層進(jìn)行徹底清理，并安排專(zhuān)人清除下承層表面雜物，采用大功率鼓風(fēng)機(jī)將表面清理干凈，必要時(shí)將采用水車(chē)對(duì)下承層表面進(jìn)行沖洗。

本次A級(jí)70號(hào)道路石油瀝青施工，采用智能型瀝青灑布車(chē)噴灑。噴灑的瀝青成均勻霧狀，形成一薄層均勻分布在路面全寬度內(nèi)，并對(duì)噴灑缺陷進(jìn)行處理，不足處進(jìn)行補(bǔ)灑，過(guò)量處進(jìn)行刮除。結(jié)構(gòu)物與瀝青接觸的部位都已均勻涂刷石油瀝青。

3.3 瀝青混合料拌和

瀝青混合料溫度控制要求：（1）瀝青加熱溫度>165 ℃，集料加熱溫度控制在170 ℃～185 ℃;（2）混合料出場(chǎng)溫度控制在165 ℃～180 ℃;（3）第1盤(pán)混合料出料溫度為170.1 ℃，拌和站溫度控制滿足要求。

拌和過(guò)程中干拌時(shí)間設(shè)定為5 s，濕拌時(shí)間設(shè)定為45 s。根據(jù)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)及逐盤(pán)記錄結(jié)果，計(jì)算的平均油石比均為4.3%，滿足瀝青中面層的最佳油石比要求。本次試驗(yàn)段第1車(chē)混合料出場(chǎng)溫度為170.1 ℃，滿足溫度控制的要求。混合料出料均勻一致，無(wú)花白、冒青煙、離析等現(xiàn)象，色澤發(fā)亮，油膜裹附良好。

3.4 瀝青混合料運(yùn)輸

中面層采用10輛自卸車(chē)進(jìn)行運(yùn)輸，平均運(yùn)距約2 km，運(yùn)輸平均時(shí)間為10 min。施工過(guò)程中，保證前場(chǎng)有3輛車(chē)待鋪，后場(chǎng)有3～4輛車(chē)待裝料，每車(chē)平均裝料時(shí)間約為15 min。為了防止運(yùn)輸過(guò)程中車(chē)廂頂面錐形混合料發(fā)生離析現(xiàn)象和灑落，已要求所有運(yùn)輸車(chē)裝平車(chē)廂即可，裝載數(shù)量平均為45 t。

運(yùn)輸車(chē)裝料前均按要求對(duì)車(chē)廂進(jìn)行清理、沖洗、晾干、噴涂隔離劑等工作。噴涂過(guò)程中以不流淌、不積液為準(zhǔn)。裝料時(shí)，運(yùn)輸車(chē)按“前、后、中”三部分挪動(dòng)汽車(chē)進(jìn)行裝料，防止瀝青混合料在裝料過(guò)程中產(chǎn)生離析。全程未揭開(kāi)篷布，車(chē)輛卸料時(shí)已安排專(zhuān)人指揮向攤鋪機(jī)受料斗倒車(chē)≤5 km/h，當(dāng)車(chē)輛后輪離攤鋪機(jī)30 cm左右時(shí)已要求停止倒車(chē)并掛空擋，控制剎車(chē)，且攤鋪機(jī)向前推動(dòng)并根據(jù)信號(hào)鈴聲開(kāi)始緩慢卸料，整個(gè)卸料過(guò)程中，未出現(xiàn)撞擊攤鋪機(jī)情況?；旌狭系竭_(dá)現(xiàn)場(chǎng)后實(shí)測(cè)溫度167.7 ℃，滿足規(guī)范要求。

3.5 瀝青混合料攤鋪

采用PowerDT-1900攤鋪機(jī)攤鋪，試驗(yàn)段施工前，應(yīng)提前0.5～1 h對(duì)攤鋪機(jī)熨平板進(jìn)行加熱，預(yù)熱溫度≥100 ℃。開(kāi)始鋪筑混合料時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)須有至少3車(chē)瀝青混合料候場(chǎng)。攤鋪中嚴(yán)格控制溫度，遵循“快卸料、快攤鋪、快整平、快碾壓”“人停機(jī)不?！钡仍瓌t。同時(shí)，為提高路面初始?jí)簩?shí)度，應(yīng)注重調(diào)整攤鋪機(jī)熨平板或夯錘壓實(shí)裝置的振搗頻率或振幅。為使攤鋪的混合料沒(méi)有明顯的離析和拖痕，熨平板加寬連接應(yīng)緊密。

在試驗(yàn)段攤鋪過(guò)程中應(yīng)合理調(diào)整攤鋪機(jī)工作參數(shù)。攤鋪前檢查攤鋪機(jī)各工作部件運(yùn)轉(zhuǎn)情況，攤鋪速度3 m/min。刮板和螺旋器為自動(dòng)給料裝置控制，應(yīng)保證料槽內(nèi)的料量在螺旋器葉片2/3左右的位置。嚴(yán)格控制攤鋪機(jī)收斗次數(shù)，減少因收斗可能造成的離析現(xiàn)象，每次收斗采用半行程停止送料的方式，即收斗側(cè)板關(guān)閉約60°角，送料刮板停止傳動(dòng)，待下一車(chē)到位卸料后，再進(jìn)行送料，確保收斗產(chǎn)生的離析粗細(xì)集料再次經(jīng)過(guò)刮板和螺旋布料器進(jìn)行拌和，減少離析的發(fā)生。

3.6 瀝青混合料碾壓

采用3臺(tái)雙鋼輪壓路機(jī)和4臺(tái)膠輪壓路機(jī)組合進(jìn)行碾壓作業(yè)，雙鋼輪配置自動(dòng)噴水霧裝置，根據(jù)鋼輪干濕情況及時(shí)調(diào)整噴水量，膠輪壓路機(jī)配置自動(dòng)涂抹隔離劑裝置，人工在攤鋪過(guò)程中檢查涂抹效果，保證涂刷均勻、油漬不滴漏、無(wú)腳印，確保攤鋪質(zhì)量。

碾壓前，壓路機(jī)停在鋪設(shè)好的帆布上，提前除銹除污并涂刷含有隔離劑的水溶液，碾壓由專(zhuān)人進(jìn)行指揮，保證碾壓過(guò)程不重壓、不過(guò)壓、不漏壓，并根據(jù)攤鋪機(jī)的行駛速度適當(dāng)調(diào)整碾壓速度，以避免壓路機(jī)過(guò)壓或碾壓不及時(shí)問(wèn)題的出現(xiàn)。

碾壓過(guò)程要求：（1）遵循“緊跟、慢壓、高頻、低幅”原則;（2）初壓在較高的溫度下進(jìn)行，同時(shí)碾壓時(shí)相鄰碾壓帶應(yīng)重疊1/3輪寬;（3）初壓壓路機(jī)緊跟攤鋪機(jī)，復(fù)壓和終壓依次進(jìn)行循環(huán)向前碾壓;（4）碾壓時(shí)將驅(qū)動(dòng)輪朝向攤鋪機(jī)，初壓時(shí)壓路機(jī)成45°角斜線碾壓一遍;（5）碾壓路線及方向不應(yīng)突然改變;（6）壓路機(jī)起動(dòng)、停止必須減速緩行，不準(zhǔn)急剎制動(dòng);（7）碾壓過(guò)程中及時(shí)檢測(cè)混合料的溫度。

4 施工質(zhì)量檢測(cè)

試驗(yàn)段完成后采用路面滲水儀對(duì)瀝青中面層進(jìn)行滲水系數(shù)檢測(cè)。中面層完成后對(duì)其平整度進(jìn)行檢測(cè)，采用3 m直尺檢測(cè)2個(gè)斷面，每個(gè)斷面連測(cè)5尺。鉆芯取樣檢測(cè)厚度。同時(shí)，對(duì)試驗(yàn)段寬度、橫坡、高程進(jìn)行檢測(cè)[7]。

對(duì)滲水系數(shù)、平整度、壓實(shí)度、路面寬度、橫坡數(shù)據(jù)檢測(cè)指標(biāo)匯總?cè)绫?所示。

5 施工關(guān)鍵參數(shù)確定

5.1 生產(chǎn)配合比的驗(yàn)證

生產(chǎn)配合比的最佳油石比為4.3%（瀝青用量為4.12%），各檔集料的比例為：5#熱料倉(cāng)（16～23 mm）：22%;4#熱料倉(cāng)（11～16 mm）：24%;3#熱料倉(cāng)（6～11 mm）：23%;2#熱料倉(cāng)（4～6 mm）：6%;1#熱料倉(cāng)（0～4 mm）：23%;礦粉倉(cāng)：2%。

5.2 合理的機(jī)械配置數(shù)量和組合方式

MAC360-5000-UT2型瀝青拌和樓，位于K100處1#拌和站，距施工現(xiàn)場(chǎng)約2 km，最大理論生產(chǎn)能力為360 t/h，能滿足正常的施工需要，前場(chǎng)機(jī)械的配置為PowerDT-1900攤鋪機(jī)、3臺(tái)雙鋼輪壓路機(jī)、4臺(tái)膠輪壓路機(jī)及一臺(tái)小型壓路機(jī)。

運(yùn)輸車(chē)輛共用10輛大型裝載車(chē)，每車(chē)裝量約為45 t，滿足施工要求，后續(xù)大面積施工根據(jù)實(shí)際情況增加車(chē)輛，以滿足施工需求。

5.3 攤鋪?zhàn)鳂I(yè)的工藝過(guò)程

確定的工藝過(guò)程為：

（1）攤鋪機(jī)攤鋪前：1 h對(duì)熨平板加熱溫度達(dá)100 ℃。

（2）攤鋪過(guò)程中：隨時(shí)檢查松鋪標(biāo)高，并確保攤鋪機(jī)工作的連續(xù)性，攤鋪溫度≥160 ℃，攤鋪速度根據(jù)運(yùn)輸能力宜控制在3 m/min，控制范圍為2～4 m/min。

5.4 壓路機(jī)的碾壓順序、速度、遍數(shù)等壓實(shí)工藝

改性瀝青中面層試驗(yàn)段施工過(guò)程中，分別采用了兩種碾壓方案進(jìn)行壓實(shí)，碾壓過(guò)程遵循“緊跟、慢壓、高頻、低幅”原則進(jìn)行碾壓施工。

碾壓方案：

初壓2遍，采用2臺(tái)雙鋼輪壓路機(jī)（13 t）并行靜壓;復(fù)壓4遍，采用2臺(tái)膠輪壓路機(jī)（30 t）并行碾壓4遍;終壓2遍，采用2臺(tái)膠輪壓路機(jī)（30 t）并行碾壓2遍;最后采用雙鋼輪壓路機(jī)（13 t）收面1～2遍（碾壓至無(wú)明顯輪跡），小型壓路機(jī)（3 t）進(jìn)行碾壓邊部。

5.5 拌和站性能、混合料施工溫度

MAC360-5000-UT2型瀝青混凝土拌和站，產(chǎn)量在330～360 t/h之間，最佳出料產(chǎn)量為360 t/h。按360 t/h的產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)，10 min可裝滿一車(chē)料（約45 t左右），其生產(chǎn)能力完全可滿足正常施工需要。拌和站出料穩(wěn)定、性能可靠，現(xiàn)場(chǎng)無(wú)攪拌不均勻出現(xiàn)花白料的現(xiàn)象。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)混合料實(shí)際溫度進(jìn)行測(cè)量，各時(shí)間段的溫度均符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。

6 結(jié)語(yǔ)

以現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)段方式，檢驗(yàn)了AC-20C瀝青中面層施工的關(guān)鍵性參數(shù)，并通過(guò)分析研究成果質(zhì)量情況，優(yōu)化調(diào)整施工工藝及關(guān)鍵性參數(shù)，最終確定了高速公路AC-20C瀝青中面層的施工工藝參數(shù)，將有助于提高瀝青路面施工質(zhì)量。主要結(jié)論如下：

（1）確定了生產(chǎn)配合比的最佳油石比，其值為4.3%。

（2）MAC360-5000-UT2型瀝青拌和樓能滿足正常的施工需要，搭配PowerDT-1900攤鋪機(jī)、3臺(tái)雙鋼輪壓路機(jī)、4臺(tái)膠輪壓路機(jī)及一臺(tái)小型壓路機(jī)，運(yùn)輸車(chē)輛共用10輛大型裝載車(chē)，每車(chē)裝量約為45 t，滿足施工需求。

（3）攤鋪溫度≥160 ℃，攤鋪速度根據(jù)運(yùn)輸能力宜控制在3 m/min，控制范圍為2～4 m/min。

（4）碾壓方案：初壓2遍，采用2臺(tái)雙鋼輪壓路機(jī)（13 t）并行靜壓;復(fù)壓4遍，采用2臺(tái)膠輪壓路機(jī)（30 t）并行碾壓4遍;終壓2遍，采用2臺(tái)膠輪壓路機(jī)（30 t）并行碾壓2遍;最后采用雙鋼輪壓路機(jī)（13 t）收面1～2遍（碾壓至無(wú)明顯輪跡），小型壓路機(jī)（3 t）進(jìn)行碾壓邊部。

（5）MAC360-5000-UT2型瀝青混凝土拌和站，產(chǎn)量在330～360 t/h之間，最佳出料產(chǎn)量為360 t/h。

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收稿日期：2020-04-09