隧道溫拌瀝青混凝土路面施工關(guān)鍵技術(shù)

任志偉

(山西路橋集團(tuán)國際交通建設(shè)工程有限公司，山西 太原 030006)

0 引言

2005年4 月我國率先對溫拌瀝青混合料技術(shù)進(jìn)行研究，同年9月鋪筑了全國首條溫拌瀝青混凝土試驗(yàn)路，至今，溫拌混凝土技術(shù)已成功應(yīng)用于重載交通的公路和城市快速路、主干路及隧道工程，積累了大量的成功經(jīng)驗(yàn)。大量的研究和實(shí)踐證明，采用表面活性劑法的溫拌瀝青混合料技術(shù)，可節(jié)省燃油、減少溫室氣體排放、減少瀝青煙塵等有毒氣體排放，是名副其實(shí)的高節(jié)能、低排放的高新技術(shù)，同時還能延長施工工期。為響應(yīng)“節(jié)能減排、保護(hù)環(huán)境”的基本國策。在隧道瀝青路面施工中如何排除煙塵是一個技術(shù)難點(diǎn)，很多隧道因此轉(zhuǎn)向選擇水泥路面，但水泥路面又帶來了噪聲大和維修困難的問題。通常情況下，隧道路面具有基礎(chǔ)堅(jiān)實(shí)、濕度較大、路面溫度低等工況特點(diǎn)。溫拌瀝青技術(shù)是一個恰當(dāng)?shù)乃淼缆访娼鉀Q方案。無煙塵的溫拌混合料，將節(jié)省施工過程中的大部分通風(fēng)成本，完全改善工人的操作環(huán)境，而且隧道施工往往處于冬季，氣溫較低，采用溫拌技術(shù)可有效地解決此問題。寒暑懸殊，冬季寒冷干旱，年有效施工期較短的氣候特點(diǎn)，隧道路面采用溫拌瀝青混凝土施工技術(shù)可很好地解決以下三個問題:1)隧道通風(fēng)及有害氣體排放問題;2)能耗問題;3)低溫條件下有效施工期較短的問題。我國目前高速公路采用表面活性型溫拌技術(shù)溫拌瀝青混合料路面，不斷的積累經(jīng)驗(yàn)，為以后的技術(shù)儲備力量。

1 對溫拌瀝青原材料的具體要求

1)表面活性型溫拌原材料。a.Evotherm是代表性的產(chǎn)品，能降低拌和所需的溫度，拌和溫度降低至90℃～120℃，碾壓溫度可降到80℃，優(yōu)異的抗水損害性能，可達(dá)80%以上，抗車轍能力比傳統(tǒng)的提高50%～100%。b.在施工中的拌和設(shè)備與工藝流程通熱拌相同，但溫度比熱拌顯著下降30℃以上，既節(jié)能又環(huán)保，也減輕材料老化的要求。c.在施工過程中，加入溫拌添加劑后不得產(chǎn)生有毒有害氣體。

2)瀝青的要求。技術(shù)指標(biāo)應(yīng)滿足《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》的要求，使用前對瀝青各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行測試。

3)集料的要求。主要是各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)和性能的檢驗(yàn)，滿足規(guī)范要求，采用的細(xì)集料應(yīng)干凈、堅(jiān)固，并略帶有棱角的顆粒，無黏土或少有泥土、粉土或其他有害物質(zhì)的松散顆粒材料。

2 溫拌瀝青路面的配合比設(shè)計(jì)

1)根據(jù)《瀝青路面施工規(guī)范》的相關(guān)級配要求，根據(jù)原材料的篩分結(jié)果，確定各熱料倉和礦粉等各種材料的配合比例，計(jì)算出礦粉混合料合成毛體積的相對密度。

2)油石比的確定。油石比的確定要經(jīng)過三個階段，目標(biāo)配合比、生產(chǎn)配合比及試拌試鋪，其中級配與最佳瀝青用量的確定與熱拌瀝青混合料一致，只是摻加了溫拌劑。運(yùn)用馬歇爾試驗(yàn)，對各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算和分析，對穩(wěn)定性和流值進(jìn)行確定，對孔隙率、瀝青飽和度、穩(wěn)定度、水穩(wěn)定性等關(guān)鍵性指標(biāo)進(jìn)行判斷。

3 實(shí)踐施工情況

1)研究過程及方法。a.進(jìn)行施工策劃、施工準(zhǔn)備、制定施工方案及質(zhì)量控制措施、編寫作業(yè)指導(dǎo)書、技術(shù)交底及施工作業(yè)培訓(xùn)，進(jìn)行瀝青混合料配合比試驗(yàn)。b.加強(qiáng)施工過程控制，從拌和、試鋪、運(yùn)輸、攤鋪、壓實(shí)等各個環(huán)節(jié)進(jìn)行過程控制。引入質(zhì)量動態(tài)管理辦法，建立數(shù)據(jù)庫，隨時采集、記錄各項(xiàng)溫度控制數(shù)據(jù)，繪制溫度動態(tài)管理圖，及時發(fā)現(xiàn)問題，提高施工質(zhì)量的穩(wěn)定性。c.通過總結(jié)，得出一套先進(jìn)可行、經(jīng)濟(jì)合理的施工工法。

2)研究成果。針對本項(xiàng)目所處的地理位置、水文氣象條件等實(shí)際情況，確定了隧道溫拌瀝青混凝土施工方案。施工完成后，經(jīng)質(zhì)量檢驗(yàn)，各項(xiàng)指標(biāo)合格，且解決了能源、工期、環(huán)保等問題，達(dá)到了提高路面性能、保證工程質(zhì)量的目的。

4 實(shí)踐操作中的關(guān)鍵技術(shù)及創(chuàng)新點(diǎn)

4.1 關(guān)鍵技術(shù)

1)施工工藝流程圖見圖1。

圖1 施工工藝流程圖

2)質(zhì)量控制要點(diǎn)。a.對現(xiàn)有拌和設(shè)備的改造和調(diào)整:添置泡沫瀝青生成系統(tǒng)等新設(shè)備。b.混合料的拌和。溫拌瀝青混合料的優(yōu)勢最直觀的體現(xiàn)是生產(chǎn)、施工溫度指標(biāo)。所以，應(yīng)全程記錄瀝青、礦料的加熱溫度，溫拌瀝青混合料的出廠溫度及運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場的溫度，與熱拌瀝青混合料對比工程能耗數(shù)據(jù)做比較分析。按照所使用溫拌技術(shù)的要求，重視瀝青、集料、混合料質(zhì)量及溫度控制，并在規(guī)定的溫度范圍內(nèi)加熱瀝青，防止瀝青的老化。由于溫拌瀝青混合料的拌和溫度低，集料中的水分不會完全烘干，這可能會增加溫拌瀝青混合料的水損破壞性，對混合料的路用性能產(chǎn)生潛在的影響。所以盡可能減少集料的含水量，使用改進(jìn)后的烘干滾筒對集料進(jìn)行加熱、干燥，使集料的含水量達(dá)到相關(guān)的要求。瀝青和添加劑應(yīng)按比例同步噴入拌和缸內(nèi)。干拌時間應(yīng)盡可能短，以不超3 s為限。拌和施工過程中，對排放的有害氣體種類和含量進(jìn)行測定，為后期進(jìn)一步改進(jìn)施工工藝做準(zhǔn)備。c.攤鋪工藝控制。按照所使用的溫拌技術(shù)資料，通過馬歇爾變溫變擊實(shí)次數(shù)試驗(yàn)，并結(jié)合粘溫曲線確定溫拌瀝青混合料的攤鋪溫度范圍。攤鋪過程中要檢測和保持?jǐn)備仚C(jī)自動找平裝置傳感器的靈敏性，隨時檢查攤鋪層厚度及路拱、橫坡坡度。隧道中攤鋪時，將攤鋪機(jī)調(diào)整到合適的攤鋪寬度，同時避免運(yùn)料車卸料時完全頂起碰觸隧道拱頂?？刂瞥跏济芏却笥?5%，松鋪系數(shù)不大于1.2。d.壓實(shí)工藝控制。壓實(shí)過程仍要遵循“緊跟、慢壓、高頻、低幅”的原則進(jìn)行，應(yīng)嚴(yán)格控制壓實(shí)溫度，要維持恒定的速度。

4.2 創(chuàng)新點(diǎn)

1)溫拌劑的添加技術(shù);2)溫拌瀝青混合料的溫度控制技術(shù);3)隧道內(nèi)照明方法的改進(jìn)與提高。

5 帶來的社會、經(jīng)濟(jì)效益分析

1)經(jīng)濟(jì)效益。a.延長施工季節(jié)至少2個月、減少隧道通風(fēng)設(shè)備投入成本。采用溫拌瀝青技術(shù)，至少可以延長施工季節(jié)2個月。這樣以來經(jīng)濟(jì)效益遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過溫拌添加劑所增加的成本;另外，對于隧道瀝青路面攤鋪，如果采用熱拌瀝青混合料攤鋪，以往施工都需要配備通風(fēng)設(shè)備，如果采用了溫拌瀝青混合料，隧道內(nèi)部施工時不會產(chǎn)生煙霧，減少通風(fēng)設(shè)備的投入，有利于改善工人的操作環(huán)境。b.節(jié)約路面的養(yǎng)護(hù)成本。溫拌技術(shù)由于對溫度相對不敏感，同時在較低工作溫度下的壓實(shí)效果很好，以及乳化技術(shù)對石料良好的裹附性，使其抗水損害性能高于熱拌混合料，同時也提高了路面抗車轍的能力。因此，溫拌技術(shù)能夠延長路面使用壽命，增加了道路養(yǎng)護(hù)周期，從而使得道路養(yǎng)護(hù)綜合成本降低。

2)社會效益。a.節(jié)能。由于降低了混合料的生產(chǎn)溫度，相應(yīng)減少了生產(chǎn)過程中的燃油消耗。b.減排。在路面施工中采用溫拌技術(shù)，可以明顯降低混合料生產(chǎn)過程中的有害氣體特別是溫室氣體排放，減少二氧化碳排放50%以上，減少瀝青煙霧排放90%以上。目前在瀝青混合料的生產(chǎn)和施工過程中所產(chǎn)生的瀝青煙霧中含有大量的化學(xué)物質(zhì)，其被認(rèn)定為對人體產(chǎn)生嚴(yán)重危害的高致癌物，溫拌技術(shù)的應(yīng)用可將其危害降到最低。

6 目前存在問題及工程應(yīng)用

1)溫拌瀝青混合料在配合比設(shè)計(jì)階段和普通瀝青混合料完全相同，按常規(guī)設(shè)計(jì)方法進(jìn)行設(shè)計(jì)和檢驗(yàn)。2)溫拌瀝青混合料運(yùn)輸、攤鋪、碾壓的施工工藝與普通瀝青混合料幾乎完全相同，只是拌和時操作工藝稍有差別，但溫拌瀝青混合料的拌和及碾壓溫度比一般熱拌瀝青混合料低30℃左右，減少了煙霧的排放，降低了對周邊環(huán)境以及施工人員的健康危害。3)與熱拌瀝青混合料相比，溫拌瀝青混合料具有較好的高溫抗車轍性能，水穩(wěn)定性能以及低溫抗裂性能。4)溫拌瀝青混合料和易性好，易碾壓，可在溫度較低的情況下達(dá)到很好的壓實(shí)度，適合夜間施工和冬季施工。

針對目前所使用的溫拌技術(shù)如混合料中石料的加熱要求、含水率情況、溫度控制技術(shù)、污染氣體的排放等還不是很完善，尚需進(jìn)一步提高與改進(jìn)，以達(dá)到更好的效果。