廣東省高速公路瀝青路面修筑技術(shù)綜述

姚 楓

(長沙理工大學(xué)交通運(yùn)輸工程學(xué)院，湖南長沙 410076)

1 概況

廣東省2008年底高速公路通車總里程達(dá)2 000 km，其中瀝青路面有1 300多千米。至目前為止，我省瀝青路面尚未進(jìn)行過大修，但由于早期對超載運(yùn)輸估計(jì)不足，為了節(jié)省投資，有的高速公路未采用改性瀝青，2002年潭邵高速公路瀝青路面上、中、下三層均為70號道路石油瀝青，2003年衡棗高速公路瀝青中、下面層未使用改性瀝青，通車后，由于重車多和超載運(yùn)輸致使行車道高溫產(chǎn)生變形，形成車轍，尤其是上坡段，車轍較深，車轍嚴(yán)重的路段已進(jìn)行過銑刨加鋪。從2005年開始，修建的幾條高速公路瀝青路面在技術(shù)上取得了較大的進(jìn)步，瀝青路面基本上未出現(xiàn)早期損害現(xiàn)象，車轍很少。我省高速公路瀝青面層一般厚度為15 cm～18 cm，水泥穩(wěn)定碎石基層、底基層總厚度為50 cm～60 cm。

2 瀝青面層技術(shù)

2.1 路面結(jié)構(gòu)和材料級配組成的優(yōu)化

2.1.1 瀝青面層結(jié)構(gòu)厚度

我省高速公路瀝青路面起步較晚，外省的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)對我省有重要的借鑒作用，從第一條高速公路瀝青路面就十分重視，防止和減少水損害和高溫變形，對路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和材料組成進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。瀝青路面面層三層即上面層一般厚度4 cm～5 cm，中面層一般厚度5 cm～6 cm，下面層一般厚度6 cm～10 cm，均采用了基本不透水的密級配瀝青混合料，每層厚度與瀝青混合料公稱最大粒徑之比不小于2.5。為保證瀝青路面上面層的密水性，上面層厚度與瀝青混合料公稱最大粒徑之比不小于3.0，上面層厚度為4 cm時(shí)，集料的公稱最大粒徑為13.2，即AC-13或SMA-13;厚度為5 cm時(shí)，公稱最大粒徑為16.0，即SMA-16。

2.1.2 合格集料的選擇

廣東省各地市都有強(qiáng)度較高、貯量豐富的適合作瀝青路面的石灰石資源，因此我省路面水泥穩(wěn)定碎石基層、瀝青下封層、中、下面層粗細(xì)集料均采用具有足夠強(qiáng)度、耐磨耗的加工合格的石灰石作碎石。上面層采用質(zhì)地堅(jiān)硬、表面粗糙、耐磨的、具有良好嵌擠能力的玄武巖、輝綠巖、砂巖等石料破碎的碎石，對上面層細(xì)集料必須采用由制砂機(jī)專門生產(chǎn)的優(yōu)質(zhì)石灰石機(jī)制砂，機(jī)制砂應(yīng)干凈、堅(jiān)硬、干燥、無風(fēng)化、無雜質(zhì)和其他有害物質(zhì)，且棱角性好，并有適當(dāng)?shù)念w粒級配，其主要的質(zhì)量技術(shù)指標(biāo)見表1，機(jī)制砂級配見表2。

表1 細(xì)集料的主要質(zhì)量技術(shù)要求

表2 上面層用機(jī)制砂級配要求

瀝青混合料的礦粉必須采用石灰?guī)r經(jīng)磨細(xì)得到的新鮮礦粉，拌和場不使用回收粉代替礦粉，為提高瀝青混合料的水穩(wěn)定性，采用水泥或石灰作為填料代替等量礦粉，通常石灰用量不超過集料總量的2%，水泥用量不超過集料總量的3%，瀝青路面上面層，在瀝青結(jié)合料中添加具有耐熱、耐水和經(jīng)試驗(yàn)檢測驗(yàn)證效果較好的抗剝落劑。

2.1.3 瀝青混合料的級配組成

在混合料的配合比設(shè)計(jì)中高度重視混合料的級配范圍，既要達(dá)到密水性和均勻性的要求，以防止瀝青路面的水損害，又要使混合料形成骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)，即提出的材料級配組成有足夠的抗變形能力，以提高瀝青路面高溫抗車轍性能，經(jīng)過室內(nèi)反復(fù)試驗(yàn)比較，及多條高速公路瀝青路面應(yīng)用實(shí)踐，其集料級配范圍見表3。

表3 瀝青面層各層瀝青混合料級配范圍表

2.1.4 路面各層瀝青混合料集料分檔

根據(jù)表3路面各層瀝青混合料級配范圍表，下面層AC-25有13種單粒徑集料，中面層AC-20有12種單粒徑，上面層AC-13，SMA-13有10種單粒徑集料，實(shí)際施工中，因拌和樓料倉有限，也不可能按單粒徑備料，路面施工技術(shù)規(guī)范未對瀝青混合料集料分檔作具體規(guī)定，通常瀝青混合料拌和樓只有5個(gè)喂料斗，我省高速公路瀝青路面下面層AC-25與上面層AC-16，SMA-16集料分5檔備料，中面層AC-20、上面層AC-13與SMA-13分為4檔備料，其備料比例見表4，表5。

表4 中、下面層碎石集料分檔備料表 mm

表5 上面層碎石集料分檔備料表 mm

中下面層碎石集料分檔，除大于19.0 mm段粗粒徑集料分為一檔用于瀝青路面下面層，其余各對應(yīng)粒徑的檔次所用方孔篩尺寸基本一致，這大為方便了碎石場與拌和場的生產(chǎn)，上面層AC-16與SMA-16集料分為5檔，比分為4檔大大減少了面層瀝青混合料的離析，提高了上面層瀝青混合料的均勻性、密水性。

2.2 結(jié)合料的選用

廣東省具有夏季炎熱，持續(xù)高溫，春季潮濕多雨、冬季常有冰凍的氣候特點(diǎn)，要求瀝青路面高溫抗變形、低溫抗收縮，我省第一條高速公路瀝青路面就十分重視瀝青結(jié)合料的選用，沿海省份瀝青材料多使用進(jìn)口瀝青，當(dāng)時(shí)進(jìn)口瀝青價(jià)格一般要比國產(chǎn)瀝青約高500元/t以上，為了節(jié)省投資，對國內(nèi)外道路石油瀝青各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行了試驗(yàn)比較，如濱州AH-70、泰州AH-70、加德士AH-70、韓國SK AH-70、殼牌AH-70等多種品牌瀝青按瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范的技術(shù)要求作了全套指標(biāo)試驗(yàn)，得到國產(chǎn)36-1泰州AH-70與進(jìn)口的殼牌AH-70瀝青較好，經(jīng)反復(fù)取樣比較，兩種瀝青各項(xiàng)指標(biāo)試驗(yàn)結(jié)果不相上下，尤其是國產(chǎn)36-1泰州AH-70瀝青表觀粘度較大，與石料粘結(jié)性能好，且價(jià)格合理。就這樣，我省從第一條高速公路就大量使用國產(chǎn)36-1泰州AH-70A級道路石油瀝青。

為了提高高速公路瀝青路面的抗車轍性能，對重載交通等級的高速公路瀝青路面中面層和上面層采用了SBS改性瀝青，根據(jù)高溫季節(jié)對瀝青路面溫度調(diào)查，當(dāng)氣溫達(dá)到40℃，瀝青路面表面溫度超過65℃，而公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范的聚合物改性瀝青技術(shù)要求SBS I-D軟化點(diǎn)TRγB≥60℃。我省將SBS改性瀝青有關(guān)技術(shù)指標(biāo)適當(dāng)提高了要求，軟化點(diǎn)由不低于60℃，提高到不低于70℃，5度延度由不小于20 cm提高到不小于25 cm，25度彈性恢復(fù)不小于85%，并對改性瀝青使用的基質(zhì)瀝青與改性瀝青產(chǎn)品實(shí)行了監(jiān)控，當(dāng)改性瀝青運(yùn)到拌和場時(shí)，每車都取樣作針入度、軟化點(diǎn)、延度、針入度指數(shù)、離析等指標(biāo)試驗(yàn)，第一條高速公路瀝青路面中、下面層均采用了改性瀝青，即使該路交通量很大且超載運(yùn)輸嚴(yán)重，但運(yùn)行了8年，車轍較少，這與上、中面層均采用軟化點(diǎn)高、延度好、彈性好的高性能SBS改性瀝青膠結(jié)料是密不可分的。廣東某高速公路瀝青路面上面層、中面層、長大上坡段的下面層均采用了改性瀝青膠結(jié)料，這將會延長瀝青路面的設(shè)計(jì)使用壽命。

2.3 瀝青混合料指標(biāo)

瀝青混合料指標(biāo)見表6～表8。

表6 瀝青結(jié)合料馬歇爾試驗(yàn)技術(shù)指標(biāo)

表7 瀝青混合料水穩(wěn)定性指標(biāo)

3 瀝青路面施工

3.1 施工準(zhǔn)備工作

瀝青面層開工前，施工單位應(yīng)做好一切準(zhǔn)備工作，包括施工組織，合格材料的準(zhǔn)備，拌和場地排水、硬化、搭建雨篷，施工人員的技術(shù)培訓(xùn)，工地試驗(yàn)室的建設(shè)，儀器設(shè)備的標(biāo)定，這些準(zhǔn)備工作均應(yīng)經(jīng)業(yè)主和監(jiān)理的驗(yàn)收和確認(rèn)。

表8 瀝青混合料高低溫穩(wěn)定性指標(biāo)

3.2 先進(jìn)、配套的機(jī)械設(shè)備

1)拌和機(jī):采用間歇式、計(jì)算機(jī)控制生產(chǎn)、逐盤打印瀝青混合料生產(chǎn)結(jié)果，配有不小于80 t的瀝青混合料儲料倉和產(chǎn)量不低于300 t/h的瀝青混合料拌和機(jī)，拌和機(jī)是確保瀝青面層質(zhì)量關(guān)鍵性的施工機(jī)械，安裝后必須做好調(diào)試和標(biāo)定工作。

2)攤鋪機(jī):4車道高速公路路面單幅施工的面層，采用兩臺機(jī)械性能穩(wěn)定型號相同的攤鋪機(jī)進(jìn)行梯隊(duì)式攤鋪，兩臺攤鋪機(jī)前后距離控制在5 m～8 m，鋪面的均勻度與平整度均與攤鋪機(jī)的性能及其攤鋪機(jī)的調(diào)試密不可分。

3)瀝青混合料轉(zhuǎn)運(yùn)車:在廣東某高速公路瀝青面層施工中，普遍采用了瀝青混合料轉(zhuǎn)運(yùn)車，即將瀝青混合料卸在轉(zhuǎn)運(yùn)車接收料斗中，通過輸送帶轉(zhuǎn)送到攤鋪機(jī)料斗中，再進(jìn)行攤鋪，通過轉(zhuǎn)運(yùn)車，混合料得到進(jìn)一步拌和，使級配更均勻，溫度更均勻，同時(shí)減少攤鋪機(jī)收斗，攤鋪機(jī)可保持勻速前進(jìn)，避免了收斗離析。

4)壓路機(jī):為保證瀝青面層的壓實(shí)度，每個(gè)路面合同段配備6臺重型壓路機(jī)，瀝青路面中、下面層采用了3臺膠輪壓路(＞25 t)、3臺雙鋼輪壓路機(jī)(＞12 t)，SMA-13(或SMA-16)表面層采用6臺雙鋼輪壓路機(jī)，為了保證瀝青面層的壓實(shí)度，應(yīng)堅(jiān)持“緊跟、慢壓、高頻、低幅”碾壓原則。

5)瀝青同步碎石封層車與智能灑布車:封層采用瀝青同步碎石封層車施工，有利于控制膠結(jié)料與集料的用量，膠結(jié)料與集料同時(shí)灑布或撒布，提高了集料與改性瀝青(或?yàn)r青)粘結(jié)性能，透層油與粘層油采用智能灑布車噴灑，確保灑布的均勻性。

3.3 瀝青混合料的配合比

每條高速公路瀝青路面混合料均按照設(shè)計(jì)文件，選擇合格的原材料，認(rèn)真進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)，對瀝青路面下面層、中面層、上面層各類型的瀝青混合料嚴(yán)格進(jìn)行目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)、生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)和生產(chǎn)配合比驗(yàn)證試驗(yàn)。實(shí)際施工過程中，當(dāng)原材料發(fā)生變化時(shí)，則進(jìn)行必要的生產(chǎn)配合比調(diào)整，但必須在級配允許的范圍內(nèi)，并經(jīng)過批準(zhǔn)，與生產(chǎn)配合比的驗(yàn)證試驗(yàn)。

3.4 瀝青面層試驗(yàn)路

在正式開始攤鋪瀝青路面各層之前，均應(yīng)修筑不少于200 m的試驗(yàn)路段，瀝青面層試驗(yàn)段鋪筑應(yīng)分為試拌及試鋪兩個(gè)階段，主要試驗(yàn)內(nèi)容:確定正式施工用的標(biāo)準(zhǔn)瀝青混合料的配合比;確定施工機(jī)械型號數(shù)量、組合方式;確定拌和機(jī)上料速度、拌和溫度，瀝青和集料的變化與波動(dòng)的調(diào)控手段，驗(yàn)證拌和機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)的可信度，確定攤鋪溫度、速度、松鋪系數(shù)，初步振搗夯實(shí)的方法，自動(dòng)找平方法與避免和減少離析的措施，兩臺與多臺攤鋪機(jī)梯隊(duì)攤鋪協(xié)調(diào)方式及合理間距;確定壓路機(jī)類型、數(shù)量、組合方式，碾壓溫度、速度、遍數(shù)、縱橫施工縫的處理方式等。

3.5 強(qiáng)化施工過程質(zhì)量保證措施

為確保瀝青路面施工質(zhì)量，在建立政府監(jiān)督、社會監(jiān)理、施工單位自檢的質(zhì)量保證體系的基礎(chǔ)上，廣東高速公路路面工程引進(jìn)了路面技術(shù)服務(wù)方，技術(shù)服務(wù)方一般由理論與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)豐富的單位承擔(dān)，技術(shù)服務(wù)內(nèi)容廣泛，包括料場材料準(zhǔn)入、拌和場建立、機(jī)械的配套、人員培訓(xùn)、試驗(yàn)項(xiàng)目、新技術(shù)、新材料等屬技術(shù)咨詢服務(wù)的內(nèi)容，技術(shù)服務(wù)單位工作的重點(diǎn)是瀝青路面施工全過程質(zhì)量控制，如原材料選擇與評價(jià)、瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)，試驗(yàn)路的成敗結(jié)論;施工過程瀝青、改性瀝青、粗細(xì)集料、礦粉、外摻劑、纖維質(zhì)量抽查、熱料倉、瀝青混合料的抽檢，瀝青面層厚度、壓實(shí)度、空隙率、平整度、滲水系數(shù)、離析的檢驗(yàn)，這些抽查資料是評價(jià)瀝青面層質(zhì)量的重要依據(jù)。

4 結(jié)語

廣東省高速公路瀝青路面通車?yán)锍膛c其他省市相比還有差距，但2008年，2009年新開工的高速公路有3 000 km，大多為瀝青路面結(jié)構(gòu)且多橋隧、多彎道、多長大坡道。為防止瀝青路面的早期損害，延長瀝青路面設(shè)計(jì)使用壽命，提高瀝青路面的使用性能，將是我省瀝青路面技術(shù)工作的重點(diǎn)。

［1］ 廣東省交通科技項(xiàng)目，瀝青路面柔性基層半剛性底基層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及施工工藝研究報(bào)告［R］.2006.

［2］ JTG F40-2004，公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范［S］.

［3］ JTJ 034-2000，公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范［S］.

［4］ 沙慶林.高等級公路半剛性基層瀝青路面［M］.北京:人民交通出版社，1998.