隧道瀝青路面施工實例分析

袁媛

摘 要：本文將結(jié)合吉懷高速公路某隧道瀝青路面工程，分析長隧道瀝青路面施工帶來的問題及原因，闡述長隧道瀝青路面施工應(yīng)對措施和方案，并詳細介紹乳化瀝青溫拌混合料在長隧道中的適宜性和應(yīng)用技術(shù)。

關(guān)鍵詞：高速公路；長隧道；瀝青混凝土；乳化瀝青溫拌；施工方案

中圖分類號：U416.217

文獻標識碼：B

文章編號：1008-0422（2013）08-0139-03

1 前言

近年來隨著高速公路的迅速發(fā)展，瀝青混凝土以其舒適、快捷、維修養(yǎng)護方便、噪聲小的特點已被廣泛應(yīng)用。越來越多的山區(qū)高速公路也選擇了在隧道內(nèi)鋪筑瀝青混凝土路面，但隧道獨特的地理、環(huán)境因素使得鋪筑隧道瀝青混凝土與常見的瀝青路面施工工藝有較大的差異。如何在長大隧道中施工好瀝青路面，對施工組織管理、施工技術(shù)提出了很高要求。

2 工程概況

吉懷高速公路路面第37合同段K51+540～ K77+780段，全長26.248km。其中桐木坳隧道全長1922m（屬于長隧道）單幅寬7.75m，其結(jié)構(gòu)設(shè)計采用復(fù)合式路面結(jié)構(gòu)。路面設(shè)計方案是上、下2層改性瀝青混凝土，上面層是4cmAC—13（C），下面層是6cmAC—20（C）。

該隧道瀝青路面工程特點和施工難點：

2.1 由于該隧道較長，通風條件有限，瀝青混合料施工過程中，隧道內(nèi)混合料的熱量加上機械設(shè)備產(chǎn)生的熱量難以有效散失，隧道內(nèi)的溫度會維持在較高位，容易使得各種施工機械水溫和油溫過高造成開鍋，造成不必要的停機怠工。

2.2隧道內(nèi)斷面較小，施工機械設(shè)備較多，光線不足，視野不好，噪聲較大，質(zhì)量和安全隱患突出。

2.3 傳統(tǒng)熱拌瀝青混合料在攤鋪過程中會散發(fā)出有害氣體，加之機械設(shè)備產(chǎn)生的廢氣不能及時散發(fā)，隧道內(nèi)的有害氣體濃度會越來越高，對施工人員的呼吸系統(tǒng)造成傷害，不利于施工人員的身體健康。

3 施工應(yīng)對措施和方案

3.1 隧道內(nèi)的通風方案

在兩側(cè)洞口各安裝T35-11 型 11 kW 的大功率通風機 2 臺，配備3臺柴油發(fā)電機供電。通風機置于隧道兩邊的排水溝蓋板上，具體通風方向是在攤鋪機前方的洞口，從外向里抽，壓路機后的洞口，由里向外抽，用于在自然風速過低，洞內(nèi)空氣流動不暢的情況下增加隧道內(nèi)空氣流動速度，保持新鮮空氣，保證現(xiàn)場氧氣比例。為了防止攤鋪機因水溫或油溫過高導(dǎo)致停機時間過長，應(yīng)該采用換水或使用吹風機對著攤鋪機發(fā)動機吹，盡快降低發(fā)動機的溫度。

3.2 照明方案

配備4臺csh-dz02 帶發(fā)電機式可升降移動照明燈，用于現(xiàn)場照明。 攤鋪機前面安排1臺，用于自卸車和指揮人員照明，有專人照看，隨攤鋪機前進而向前移動。 攤鋪機后部固定安裝 1 臺，用于質(zhì)量人員隨時檢查攤鋪質(zhì)量和施工人員處理兩側(cè)與路緣石銜接部位。在靠后部位兩側(cè)排水溝上部蓋板上各1 臺，給壓路機碾壓提供照明，安排專人負責按照碾壓段落調(diào)整照明方向和向前移動，使機械操作手和現(xiàn)場施工人員能看清每個角落。

3.3 安全技術(shù)方案

3.3.1所有施工人員必須經(jīng)體檢合格后方能上崗，每人均要配戴好防毒口罩，洞內(nèi)作業(yè)安排于平時 2 倍的工作人員進行2h1 次的輪流作業(yè)，輪流休息。 現(xiàn)場開水、淡鹽水和保?。ㄇ鍥觯╋嬃媳仨毠?yīng)充足，以滿足施工人員飲用和降溫需要。

3.3.2隧道內(nèi)作業(yè)嚴禁吸煙用火，攤鋪機上配備一定數(shù)量的干粉滅火器，洞口外停放滿載水車2 臺以上備用。同時開工前，作業(yè)地點和時間應(yīng)向當?shù)毓蚕啦块T備案。

3.3.3安排專人進行施工現(xiàn)場交通指揮，搞好隧道口交通管制。禁止非施工車輛和無關(guān)人員進入作業(yè)區(qū)域，排除和減少其他干擾因素。運料車到達施工現(xiàn)場設(shè)專人指揮，為減少廢氣排放，每次進洞不超過5輛。進入隧道內(nèi)汽車低速行駛，打開近光燈，以保證交通安全。進洞后一律?？吭谒淼烙覀?cè)的行車道上。 預(yù)留超車道為應(yīng)急通道，并保持通道暢通。 料車駛?cè)胧┕^(qū)等待倒料時要熄火，以免隧道內(nèi)產(chǎn)生過多的廢氣。

3.3.4在攤鋪機前設(shè)專人指揮卸料車倒車，無關(guān)人員一律不得在作業(yè)面內(nèi)停留；攤鋪后的瀝青混凝土如無必要嚴禁施工人員在上面行走，如果確實需要處理攤鋪質(zhì)量缺陷才可上去，但是在壓路機碾壓路線上嚴禁停留。

4 瀝青混凝土的選擇、技術(shù)原理

考慮到隧道較長，傳統(tǒng)熱改性瀝青混凝土的高溫和氣體排放可能導(dǎo)致隧道內(nèi)施工環(huán)境更加惡劣，影響施工人員的身體健康和施工進度。業(yè)主、設(shè)計院和施工單位一致同意變更設(shè)計方案，將原10cm改性瀝青混凝土設(shè)計方案變更為10cm改性乳化溫拌瀝青混凝土。

乳化瀝青溫拌混合料是一種以特制的乳化瀝青為結(jié)合料，拌和溫度介于熱拌瀝青混合料（150℃～180℃）和冷拌瀝青混合料（常溫）之間，性能與熱拌瀝青混合料相當?shù)囊环N新型瀝青混合料。

4.1乳化瀝青溫拌技術(shù)原理

溫拌乳化瀝青技術(shù)用的乳化瀝青通常含有較高的軟化點和蒸發(fā)殘留物含量（一般在70%左右），應(yīng)用溫度在80℃左右。當乳化瀝青與熱石料接觸時，乳化瀝青中的大部分水分將被瞬間蒸發(fā)掉，殘留水分質(zhì)量僅占瀝青膠結(jié)料質(zhì)量的0.2%左右。然而，這部分水分對瀝青混合料起到潤滑劑作用，使瀝青混合料的拌和、攤鋪和壓實溫度都得到了較大程度地降低。

4.2乳化瀝青溫拌混合料性能分析

本工程上面層石料為玄武巖，礦料級配為 AC—13。下面層石料為石灰?guī)r，合礦料級配為AC—20。合成礦料級配如表1所示。

在瀝青混合料設(shè)計階段，采用的瀝青膠結(jié)料為用于生產(chǎn)SBS乳化瀝青的SBS改性瀝青，其性能指標見表2，經(jīng)試驗確定的油石比分別為5.6%（AC—13）和4.4%（AC—20）。

所采用的SBS改性乳化瀝青的性能檢測結(jié)果見表3。根據(jù)乳化瀝青蒸發(fā)殘留物試驗結(jié)果，換算得到乳化瀝青溫拌混合料的油石比分別為8.2%（AC—13）和6.5%（AC—20）。

在瀝青混合料性能驗證階段，通過車轍試驗獲得的動穩(wěn)定度DS來評價瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性能，通過凍融劈裂試驗獲得的劈裂強度比TSR來評價瀝青混合料的水穩(wěn)定性能。此外，還通過旋轉(zhuǎn)壓實試驗比較了兩種不同瀝青膠結(jié)料的混合料在不同成型溫度下的壓實性能。

為了檢驗高溫穩(wěn)定性，成型車轍試件，試件尺寸為300 mm ×300mm × 50 mm，車轍試驗的試驗溫度為60℃，輪壓0.7 MPa，車輪行走速度42次/min，試驗時間1h。結(jié)果見表4。

由于乳化瀝青溫拌混合料中含有占瀝青膠結(jié)料質(zhì)量0.2%左右的水分，這部分水分在瀝青混合料中起到潤滑劑的作用，使乳化瀝青溫拌混合料具有良好的施工和易性。而良好的施工和易性使得混合料中的空隙分布更加均勻（圖1），從而保證乳化瀝青溫拌混合料的結(jié)構(gòu)強度分布均勻。這也是乳化瀝青溫拌混合料的動穩(wěn)定度高于相應(yīng)的熱拌瀝青混合料的原因。

所謂水損壞是指瀝青路面在水或凍融循環(huán)的作用下，由于汽車荷載的作用，進入路面空隙中的水不斷產(chǎn)生動水壓力或真空負壓抽吸作用，水分逐漸滲入瀝青與集料界面上，使瀝青黏附性降低并逐漸喪失黏結(jié)力。瀝青混合料的抗水損壞能力是保證路面水穩(wěn)定性能的關(guān)鍵因素之一，本文通過凍融劈裂試驗確定的凍融劈裂強度比來評價混合料的水穩(wěn)定性能。結(jié)果見表5。

從表5可知，在其他試驗材料和試驗條件完全相同情況下，乳化瀝青溫拌混合料的水穩(wěn)定性能與相應(yīng)的熱拌瀝青混合料相當。

為考察乳化瀝青溫拌混合料的壓實性能，試驗中選用AC-13礦料級配，在不同壓實溫度下經(jīng)旋轉(zhuǎn)壓實儀成型試件。旋轉(zhuǎn)壓實儀參數(shù)為：壓實角1.25 0、壓力600 kPa，設(shè)定壓實次數(shù)為100次。試驗過程中，還對比研究了SBS改性瀝青混合料在不同溫度下的壓實性能。結(jié)果見圖2。

從圖2可知，相同的壓實溫度下，乳化瀝青溫拌混合料的壓實度更高，即更易于壓實。在相同的壓實度下，乳化瀝青溫拌混合料的壓實溫度比SBS改性瀝青低30℃左右。在100℃—130℃的壓實溫度范圍內(nèi)，乳化瀝青溫拌混合料的壓實度僅提高0.6%，而在120℃-150℃的壓實溫度范圍內(nèi)，相應(yīng)SBS改性瀝青混合料的壓實度提高了1.5%。可見，乳化瀝青溫拌混合料的可壓實溫度范圍更寬。

4.3乳化瀝青溫拌混合料氣體排放

由于拌和溫度和攤鋪溫度的降低，在乳化瀝青溫拌混合料生產(chǎn)過程中，各種氣體排放得到了很大程度降低。表6為國家環(huán)境分析測試中心分別在拌和樓和攤鋪現(xiàn)場檢測的氣體排放數(shù)據(jù)。表7為拌和廠燃油消耗檢測數(shù)據(jù)。

表6、表7的檢測結(jié)果表明，與熱拌瀝青混合料相比，乳化瀝青溫拌混合料更加節(jié)能環(huán)保，瀝青煙等有害氣體排放降低50%以上，這使得乳化瀝青溫拌混合料非常適合隧道等通風不暢項目施工。對比攤鋪現(xiàn)場實際施工環(huán)境也表明，乳化瀝青溫拌混合料更適合于隧道等通風不暢環(huán)境下的施工作業(yè)。

5 溫拌路面使用性能檢驗

乳化瀝青溫拌路面鋪筑后，必須對路面鋪筑質(zhì)量進行評定。評定方法和標準與熱拌瀝青混合料路面完全相同，評定項目包括厚度、平整度、壓實度、摩擦系數(shù)、構(gòu)造深度和滲水系數(shù)等指標。結(jié)果見表8、表9、表10。

以上檢測結(jié)果表明，乳化瀝青溫拌路面質(zhì)量完全滿足《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTG F40-2004）中關(guān)于高等級路面施工質(zhì)量技術(shù)要求。

6 結(jié) 語

目前該長隧道瀝青面層已完成，從各項檢測數(shù)據(jù)來看，采用的各項技術(shù)措施和施工工藝是可行的。通過對該長隧道瀝青路面施工難點的技術(shù)攻關(guān)，總結(jié)出相應(yīng)施工應(yīng)對措施和方案，積累了一定的技術(shù)經(jīng)驗。

溫拌瀝青混合料可壓實溫度范圍更寬，拌和、攤鋪和壓實溫度能夠降低30℃以上，不僅能夠節(jié)約能源，還能有效降低有害氣體和粉塵的排放，施工質(zhì)量控制可完全參照現(xiàn)有熱瀝青混合料相關(guān)技術(shù)規(guī)范執(zhí)行，尤其適于隧道等通風不暢環(huán)境下的施工。

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