高等級瀝青混凝土路面組合式碾壓工藝探討

張 芳，袁 銘

(湖南省高速百通建設投資有限公司，湖南 長沙 410001)

0 前言

碾壓是瀝青混凝土路面施工過程最后一道重要工序，碾壓效果的好壞直接影響著路面的壓實度和平整度指標，從而影響路面的服務水平和使用壽命。瀝青混合料的壓實度越大，孔隙率越小，其穩(wěn)定度、強度和勁度就越大，耐久性越好。反之，碾壓不實，瀝青混凝土路面容易出現(xiàn)早期車轍、坑洞、剝落、泛油等損壞［1－3］。

1 碾壓的一般過程

碾壓過程主要分為3 個步驟:初壓、復壓和終壓。初壓使用10～20 t 雙鋼輪壓路機緊跟攤鋪機，并保持較小的初壓區(qū)段將路面初步壓實成型，減少熱量散失。初壓速度不宜過快，因為此時混合料尚未穩(wěn)定，速度過快會擾動集料。碾壓過程中避免急停急起，急速轉(zhuǎn)向。

復壓是碾壓過程中最重要的一環(huán)，混合料能否達到理想的密實度，關(guān)鍵在于此階段的碾壓。復壓宜緊跟初壓，采用鋼輪壓路機以3 km/h 或者輪胎式壓路機以5 km/h 的速度復壓4～6 遍，直至碾壓穩(wěn)定無顯著輪跡為止。壓路機碾壓段的總長度應盡量縮短，通常不超過60～80 m。采用不同型號的壓路機組合碾壓時宜安排每一臺壓路機作全幅碾壓。防止不同部位的壓實度不均勻。密級配瀝青混凝土的復壓宜優(yōu)先采用重型的輪胎壓路機進行搓揉碾壓，以增加密水性，其總質(zhì)量不宜小于30 t，噸位不足時宜附加重物，使每一個輪胎的壓力不小于15 kN，冷態(tài)時的輪胎充氣壓力不小于0.55 MPa，輪胎發(fā)熱后不小于0.6 MPa，且各個輪胎的氣壓大體相同，相鄰碾壓帶應重疊1/3～1/2 的碾壓輪寬度，碾壓至要求的壓實度為止。對粗集料為主的較大粒徑的混合料，宜優(yōu)先采用振動壓路機復壓;厚度小于30 mm的薄瀝青層不宜采用振動壓路機碾壓。振動壓路機的振動頻率以略高于瀝青混合料固有頻率為宜，約為 35～50 Hz，振幅宜為0.3～0.8 mm。層厚較大時選用高頻率大振幅，以產(chǎn)生較大的激振力，厚度較薄時采用高頻率低振幅，以防止集料破碎。相鄰碾壓帶重疊寬度為100～200 mm。振動壓路機折返時應先停止振動。

終壓是碾壓的最后一道工序，主要是消除粘層過程中產(chǎn)生的輪跡，確保路面平整度。終壓可選用雙輪鋼筒式壓路機或關(guān)閉振動的振動壓路機碾壓2～4 遍，至無明顯輪跡為止。如果復壓過后路面平整度達到要求，可免去終壓。

為了保證有足夠的壓實度，現(xiàn)場一般要求至少配備5 臺壓路機，進行配套施工。具體的壓路機數(shù)量、規(guī)格、碾壓次序、碾壓溫度應由試驗路確定。路面施工過程中，壓路機的配合至關(guān)重要。初壓、復壓、終壓組成一個合理的體系進行碾壓，方能達到最佳效果［4，5］。

2 工程碾壓案例

2.1 碾壓問題及分析

京港澳高速湖南耒宜段提質(zhì)改造工程第5 合同段采用了4 cm 改性瀝青SMA—13+6 cm AC—20+18 cm 連續(xù)配筋混凝土(舊路面)的復合式路面結(jié)構(gòu)。瀝青混合料采用玄武巖或者輝綠巖。AC —20 中面層采用中海油70#石油瀝青，事故多發(fā)路段添加玄武巖纖維;SMA—13 上面層采用SBS 改性瀝青，添加0.3%的木質(zhì)素纖維。在面層的施工過程中，通過現(xiàn)場檢驗發(fā)現(xiàn)路面存在壓實度不夠、平整度較差和滲水等情況，很容易造成路面的早期損壞，而路面碾壓是這一系列問題的主要原因。經(jīng)現(xiàn)場觀察，在瀝青混凝土的碾壓過程中發(fā)現(xiàn)了如下問題:

1)工作面組織混亂。初壓、復壓、終壓沒有形成碾壓體系，各個壓路機各自進行碾壓，造成有些部位碾壓過度，有些地方則碾壓不夠;由于初壓時混合料溫度很高，尚未成型，過快的初壓速度容易將混合料搓動移位;初壓和復壓沒有明確區(qū)分，由于初壓速度過快，初壓工作面很長，初壓的鋼輪壓路機“兼任”了部分復壓的工作，而復壓的壓路機則只是在很小的范圍內(nèi)進行著緩慢的碾壓。

2)復壓的碾壓速度不夠。根據(jù)現(xiàn)場測算，復壓輪胎式壓路機時速只有1.4～1.8 km/h;而初壓的鋼輪則達到5 km/h 以上。初壓的速度快且工作區(qū)段長，因此留給復壓的工作時間和工作面遠遠不夠，造成復壓碾壓次數(shù)遠遠不夠。此外膠輪壓路機碾壓速度過慢，大大降低膠輪的搓揉效果和碾壓溫度，現(xiàn)場檢測到，路面的復壓碾壓溫度在110 ℃左右，盡管符合要求，但是溫度偏低，影響碾壓效果。

3)終壓過度碾壓。由于復壓不到位，施工單位為了保證壓實度和平整度，盲目增加終壓次數(shù)，造成過度碾壓，面層表面油膜磨耗，集料泛白，甚至壓碎。

4)瀝青用量不足造成混合料干澀、粗燥，難以壓實。

此外，上面層使用了改性瀝青的SMA —13 路面結(jié)構(gòu)。改性瀝青的黏度較大，高溫施工容易造成瀝青老化，低溫碾壓則由于黏度過大而達不到理想的壓實效果，因此碾壓難度更大。為了增加SMA 結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，參加了0.3%的木質(zhì)素纖維，纖維在混合料充分展開形成類似網(wǎng)格的體系，提高混合料的整體性和穩(wěn)定性，這種性質(zhì)反而加大了碾壓的難度。同時，木質(zhì)素纖維的瀝青吸附性能較強，從而間接的降低了瀝青的潤滑作用，也增加了碾壓難度。因此，必須通過改善施工碾壓工藝來提高碾壓效果。

2.2 解決方案

通過上面的分析可以看出，協(xié)調(diào)好初壓和復壓之間的配合關(guān)系，使碾壓程序形成一套體系，是改善碾壓效果的關(guān)鍵。尤其是復壓不夠，必須通過方案調(diào)整來提高復壓程度。對此，提出了組合式碾壓的改善方案。組合式碾壓方案交錯利用鋼輪壓路機的振動壓實功能和膠輪壓路機的揉搓功能，充分發(fā)揮瀝青混凝土的溫度資源，在保持較高溫度的狀態(tài)下，對瀝青混凝土進行碾壓，做到及時壓實、及時消除輪跡，提高壓實度和平整度。采用組合碾壓工藝使設備組合更加經(jīng)濟完善，提高了壓實機具的使用率，加快了施工進度。具體調(diào)整方案如下:

1)調(diào)整好攤鋪機的前進速度，與壓路機的速度相匹配。由于復壓壓路機的設備原因，復壓速度偏慢，因此，適當降低了攤鋪機的前進速度，以保證充足的碾壓時間。

2)初壓速度適當降低，以保證初壓效果，壓縮初壓區(qū)段，騰出足夠工作面給復壓;對初壓、復壓、終壓段落應設置明顯標志，便于司機辨認。

3)適當加快復壓碾壓速度，不僅可以保證碾壓次數(shù)，并且可以加強輪胎式壓路機的搓揉效果，提高了密實度和平整度。

4)對松鋪厚度、碾壓順序、壓路機組合、碾壓遍數(shù)、碾壓速度及碾壓溫度應設專崗管理和檢查，做到既不漏壓也不超壓。

由于高速公路路面較寬，為提高效率，配置兩組壓路機，并排同時施工。這樣不僅節(jié)約了碾壓設備，而且提高了工作效率和碾壓效果。具體碾壓方式如下:

調(diào)整后的AC20 中面層碾壓方案為(見表1):

初壓:13 t 雙鋼輪壓路機2 臺前進靜壓，后退弱振碾壓各1 遍;

復壓:30 t 膠輪壓路機2 臺碾壓4～6 遍;

終壓:13 t 雙鋼輪壓路機1 臺靜壓至無痕。

表1 調(diào)整后AC—20 碾壓方案

調(diào)整后的SMA13 碾壓方案(見表2):

初壓:13 t 雙鋼輪壓路機2 臺前進靜壓，后退弱振碾壓;

復壓:13 t 雙鋼輪壓路機2 臺緊跟初壓進行碾壓;

終壓:13 t 雙鋼輪壓路機1 臺靜壓至無痕;

強化碾壓:20 t 膠輪壓路機慢壓。

表2 調(diào)整后SMA—13 碾壓方案

與 AC 層碾壓不同，SMA—13 層選用13 t 鋼輪振動式壓路機進行復壓，主要是利用了雙鋼輪壓路機較快的碾壓速度進行反復的振動搓揉，以強化SMA骨架密實結(jié)構(gòu)的形成。采取“緊跟慢壓”策略:復壓則緊跟初壓之后，協(xié)調(diào)一致;復壓和初壓間隔控制在2～3 m，一前一后，同進同退。這就要求操作手熟練操作，形成默契。由于是并排施工，還要注意相鄰壓路機間的距離，同左同右，以保證均勻碾壓。快速的碾壓保證了碾壓的溫度，同時前后、左右的節(jié)奏一致，使得壓實效果得到了明顯提升［6］。此外，現(xiàn)場還配備了1 臺膠輪壓路機最終收尾，對終壓完的SMA 路面進行強化碾壓2 遍以進一步提高SMA 的密水性。由于此時SMA 路面結(jié)構(gòu)已經(jīng)形成，膠輪壓路機的搓揉效果可能損壞SMA 的骨架結(jié)構(gòu)，造成瑪蹄脂上浮甚至泛油，產(chǎn)生輪跡，因此必須控制在80℃以下進行慢速碾壓。

方案調(diào)整后，現(xiàn)場及實驗室檢驗表明(表3)，路面的壓實度和平整度指標等均有所提高。達到規(guī)范和設計文件要求。組合碾壓方案在工程實踐中取得成功。

表3 碾壓方案調(diào)整前后碾壓效果對比(上面層)

3 其他影響因素

影響碾壓壓實效果的因素還有很多，在過程中對各個細節(jié)進行了嚴格控制:

1)嚴格控制碾壓溫度，各碾壓過程的溫度必須滿足規(guī)范和設計文件要求，對不達標的混合料應予以廢除。

2)調(diào)整好攤鋪機與壓路機之間的行進速度，初壓和復壓之間的進退組合，以有效地形成碾壓體系，碾壓過程中嚴禁突然轉(zhuǎn)向或者急停急開。

3)碾壓過程中噴灑水霧保持鋼輪濕潤，但應控制水量，以免水量過大降低路面溫度;對膠輪要安排專人噴灑食用油或者潤滑劑以避免沾粘混合料。一旦出現(xiàn)沾粘，應立即用刮刀刮除。

4)及時修正，按規(guī)范要求進行壓實度、滲水、平整度檢測，終壓完成后，即用3 m 或者6 m 直尺對平整度進行檢查，對超過5 mm 部位及時進行修整;實驗室和施工現(xiàn)場形成配合，根據(jù)壓實情況及時調(diào)整混合料級配、拌合時間、出料溫度等［7］。

5)未冷卻的路面上嚴禁停放任何車輛及設備，包括壓路機在內(nèi)。

6)防止離析，攤鋪機布料器不能過高(混合料應覆蓋布料器至少2/3 高度)。

4 結(jié)語

瀝青混凝土路面的碾壓是一個細致、技術(shù)性要求高、講究系統(tǒng)配合的過程。為達到理想的碾壓效果，要求:

1)瀝青混凝土的碾壓采用過程控制，并結(jié)合壓實度、平整度、滲水等檢測指標，及時調(diào)整碾壓方案，方能達到理想的效果。

2)匹配好設備間的行進速度和行進方向，將初壓和復壓過程有機組合起來，以對路面進行系統(tǒng)性地碾壓，工作效率和碾壓效果更好。根據(jù)不同的路面結(jié)構(gòu)形式，采取不同的碾壓組合方式:對于AC 類瀝青混合料，復壓采用重噸位，慢速碾壓;對于SMA骨架密實型路面結(jié)構(gòu)，采用初復壓同步快速碾壓的碾壓組合。

3)組合式碾壓方案要求碾壓人員技術(shù)嫻熟、配合默契，需要加強現(xiàn)場施工人員的工作責任心和協(xié)調(diào)指揮能力，根據(jù)現(xiàn)場情況和碾壓效果，選擇最合適的碾壓方案。

［1］鄧學鈞.路基路面工程［M］.北京:人民交通出版社，2008.

［2］郝培文.瀝青路面施工與維修技術(shù)［M］.北京:人民交通出版社，2001.

［3］王 勇.瀝青混凝土碾壓技術(shù)［J］.黑龍江交通科技，2005(1):42 －44.

［4］徐秀琴.瀝青混凝土路面組合碾壓施工技術(shù)要點［J］.山西建筑，2013，39(4):131 －132.

［5］畢雅萍.影響瀝青混凝土路面壓實的因素［J］.交通世界，2011(9):181 －182.

［6］吳聚巧.瀝青混凝土路面面層施工質(zhì)量控制措施［J］.河北交通科技，2007，4(3):34 －37.

［7］但淑英.京珠高速粵境南段瀝青路面壓實機械選配與碾壓技術(shù)［J］.公路交通技術(shù)，2004(1):32 －33.