論高速公路加鋪改性瀝青路面施工技術(shù)

顧煒丹，王 明

(1.浙江滬杭甬養(yǎng)護(hù)工程有限公司海寧分公司;2.杭州市余杭區(qū)交通工程質(zhì)量安全監(jiān)督站)

1 工程概況

滬(上海)杭(杭州)甬(寧波)高速公路中的滬杭嘉興段，該路段全長87 km，為雙向八車道，主線路基寬度為41.5 m，設(shè)計(jì)行車速度為110 km/h，路面設(shè)計(jì)荷載為BZZ－100，橋涵設(shè)計(jì)荷載為汽車－超20 級(jí)，掛－120，互通路面寬度為10.5 m。高速公路沿線共有188 座橋梁，包括75 座小橋、79 座中橋、33 座大橋和1 座特大橋，共207 個(gè)涵洞，3 座高架橋。

2 施工準(zhǔn)備及技術(shù)要求

2.1 瀝青

參照高速公路施工地區(qū)的自然環(huán)境、地質(zhì)條件和氣候特征等因素，確定瀝青路面面層的功能型要求，全部路段的上面層均采用SBS－1－D 改性瀝青，全部路段的下面層分別采用90#A 級(jí)瀝青和70#A 級(jí)瀝青。根據(jù)瀝青的標(biāo)號(hào)和來源，將瀝青分開存放。使用過程中，應(yīng)嚴(yán)格控制瀝青存儲(chǔ)溫度，儲(chǔ)存罐的溫度維持在110 ～170 ℃之間，按照A 級(jí)瀝青的相關(guān)要求，確定瀝青和改性劑的配伍性。

2.2 粗細(xì)集料

(1)粗集料。在反擊式破碎機(jī)的作用下，得到的碎石作為粗集料，經(jīng)過試驗(yàn)，粗集料的抗滑性能滿足要求，技術(shù)指標(biāo)如表1 所示。若瀝青和粗集料的粘附性達(dá)不到施工要求時(shí)，可以加入適量的不飽和石灰水、水泥和消石灰進(jìn)行處理。

(2)細(xì)集料。采用石灰?guī)r磨制的方式獲得細(xì)集料，對(duì)于提高SBS 改性瀝青的高溫穩(wěn)定性，具有良好的效果。本工程中，細(xì)集料均使用優(yōu)選機(jī)制砂，這是因?yàn)橛捕容^高的巖石經(jīng)過反復(fù)破碎作用后，嵌擠性、棱角性和高溫穩(wěn)定性均會(huì)明顯提高，技術(shù)指標(biāo)如表2 所示。

表1 粗集料質(zhì)量技術(shù)指標(biāo)

表2 細(xì)集料質(zhì)量技術(shù)指標(biāo)

2.3 配合比

瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)包括三個(gè)環(huán)節(jié)，即目標(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。配合比設(shè)計(jì)主要是明確材料類別、最佳油石比以及礦料級(jí)配等參數(shù)，同時(shí)，必須采用馬歇爾試驗(yàn)，以保證配合比設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性。該工程中，上面層均采用SMA－13 結(jié)構(gòu)，由于最大粒徑為13.2 mm，因此，分界篩孔的直徑控制在2.36 ～4.75 mm 之間，以便篩分粗細(xì)集料。以礦料級(jí)配和最佳油石比的馬歇爾試驗(yàn)為例，相關(guān)的馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果分別如表3、表4 所示。該高速公路工程的空隙率需要控制在3% ～4.5%之間，結(jié)合指標(biāo)參數(shù)和試驗(yàn)結(jié)果，確定級(jí)配2 為最終方案，考慮到工程的氣候特征和路面性能指標(biāo)參數(shù)，得出最佳油石比為6.1%。

表3 級(jí)配馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果

表4 油石比馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果

2.4 填料

改性瀝青性能影響因素中，礦粉的作用非常關(guān)鍵，在礦粉的作用下，改性瀝青才可以與粗細(xì)集料有效的結(jié)合起來。該工程采用的礦粉生產(chǎn)工具主要是專業(yè)球磨機(jī)，原材料為優(yōu)質(zhì)石磨灰，加工過程中，不得混雜其他物質(zhì)，此外，還需要保證礦粉的干燥、潔凈，嚴(yán)禁使用回收粉塵作為礦粉。

2.5 纖維穩(wěn)定劑

實(shí)際工程中，改性瀝青路面的穩(wěn)定劑材料以纖維為主，添加適量的纖維穩(wěn)定劑，可以明顯提升瀝青的加筋作用、分散作用、穩(wěn)定作用和增粘作用。該工程中，纖維穩(wěn)定劑采用絮狀木質(zhì)素纖維，其來源是針葉類木材，纖維穩(wěn)定劑的運(yùn)輸和存放過程中，應(yīng)進(jìn)行妥善保管，避免受潮，此外，纖維穩(wěn)定劑還需要承受一定的干拌溫度，一般不能低于2 500 ℃，可承受溫度范圍內(nèi)，不能出現(xiàn)脆化、變質(zhì)等問題，纖維穩(wěn)定劑的摻合量確定依據(jù)是瀝青混合料的總量，常用比例為0.3% ～0.4%，允許誤差控制在0.5%以內(nèi)，纖維穩(wěn)定劑的質(zhì)量技術(shù)指標(biāo)如表5 所示。

表5 纖維穩(wěn)定劑的質(zhì)量技術(shù)要求

3 施工工藝

3.1 拌制過程質(zhì)量控制

改性瀝青混合料拌制過程中，主要原則是均勻混合，為了實(shí)現(xiàn)這一要求，必須選擇合適的拌和方式，從拌和效率和拌和時(shí)間兩個(gè)方面控制拌和的均勻性，該工程采用間歇式拌和方式。經(jīng)過拌和試驗(yàn)，確定最優(yōu)拌和時(shí)間為40 ～45 s，拌和時(shí)間過長，會(huì)影響拌和料的產(chǎn)量，拌和時(shí)間過短，會(huì)出現(xiàn)拌和不均勻的現(xiàn)象，比如凝塊、花白等現(xiàn)象，因此，拌和時(shí)間是混合料能夠拌和均勻的重要保證，必須嚴(yán)格控制。此外，拌和過程中，還應(yīng)該注意各溫度的變化，以瀝青、礦料加熱溫度和改性瀝青混合料的出場溫度為主要的控制指標(biāo)，瀝青加熱溫度的最優(yōu)范圍在160 ～165 ℃，集料加熱溫度為190 ～220 ℃，瀝青出場溫度的最優(yōu)范圍在170 ～185 ℃之間。

3.2 運(yùn)輸過程質(zhì)量控制

(1)保證瀝青混合料運(yùn)輸通道的通暢，提高運(yùn)輸效率，縮短運(yùn)輸時(shí)間，采用載重量不低于20 t 的自卸式裝料車，為防止瀝青混合料出現(xiàn)離析現(xiàn)象，應(yīng)該按照先兩端后中間的順序裝料，并用棉被或者帆布遮蓋，保證混合料的溫度滿足要求。(2)瀝青混合料運(yùn)輸車必須配置運(yùn)料單，記錄瀝青混合料的出場溫度，以便與瀝青混合料的現(xiàn)場溫度進(jìn)行比對(duì)，若溫度不滿足相關(guān)要求，則瀝青混合料不能用于路面施工。(3)保證運(yùn)輸車的潔凈，避免其他物質(zhì)進(jìn)入瀝青混合料攤鋪現(xiàn)場，污染路面，應(yīng)該在運(yùn)輸車進(jìn)入現(xiàn)場之前，沖洗車身、輪胎，確保瀝青混合料的攤鋪質(zhì)量。(4)安排專門的工作人員，負(fù)責(zé)瀝青混合料運(yùn)輸車的調(diào)度工作，嚴(yán)禁出現(xiàn)供料不足或者現(xiàn)場擁堵的情況，為了確保攤鋪?zhàn)鳂I(yè)的連續(xù)性，運(yùn)輸車的瀝青混合料供給能力應(yīng)該大于攤鋪能力，至少3 臺(tái)運(yùn)輸車在攤鋪現(xiàn)場等待卸料，至少5 臺(tái)運(yùn)輸車在施工現(xiàn)場等待卸料。

3.3 攤鋪過程的質(zhì)量控制

為了提高改性瀝青的攤鋪質(zhì)量和攤鋪效果，該工程采用雙攤鋪機(jī)作業(yè)的方式，并按照相關(guān)的施工要求，安裝自動(dòng)找平裝置，比如無接觸自動(dòng)找平裝置或者浮動(dòng)基準(zhǔn)梁自動(dòng)找平裝置，嚴(yán)格控制改性瀝青路面的平整度和厚度，同時(shí)，確保自動(dòng)找平裝置的安裝誤差在允許誤差之內(nèi)。攤鋪機(jī)工作過程中，需要遵循均勻、緩慢、不間斷的原則，保證攤鋪速度為恒定值，未經(jīng)允許，不能改變攤鋪機(jī)的運(yùn)行速度或者運(yùn)行方向，更不準(zhǔn)出現(xiàn)停止作業(yè)的情況，攤鋪機(jī)的運(yùn)行速度為2.5 m/min。

3.4 碾壓和接縫過程質(zhì)量控制

該工程采用剛性碾進(jìn)行施工，以保證碾壓質(zhì)量，碾壓的終了溫度最低為90 ℃，碾壓速度最高為3 km/h。按照由低邊向高邊的順序進(jìn)行碾壓，相鄰的碾壓區(qū)域至少保證50 cm的重疊區(qū)域。對(duì)于攤鋪機(jī)無法施工的區(qū)域，可以使用人工攤鋪的方式進(jìn)行施工，但需要保證攤鋪的效率，比如緊急停車帶、匝道、道橋連接處以及涵洞等位置。對(duì)于縱向裂縫來說，可以采用熱接縫的方式來消除縫跡，對(duì)于橫向接縫來說，則必須采用冷接縫的方式來消除縫跡，由于冷接縫方式的施工難度較高，會(huì)對(duì)路面的平整度產(chǎn)生直接的影響，故必須嚴(yán)格按照要求進(jìn)行施工。

表6 基質(zhì)瀝青混合料與SBS 瀝青混合料車轍動(dòng)穩(wěn)定度對(duì)比

4 結(jié)論及建議

以實(shí)際高速公路工程為例，考慮到高速公路的交通條件和氣候狀況，根據(jù)相關(guān)規(guī)范的要求，得出瀝青混合料的礦料級(jí)配，同時(shí)，結(jié)合馬歇爾試驗(yàn)，確定上面層SMA－13 瀝青瑪蹄脂碎石的最佳油石比為6.1%，還對(duì)6.1%SBS 改性瀝青混合料以及基質(zhì)瀝青混合料的使用功能進(jìn)行了研究，結(jié)果顯示(如表6 所示)，SBS 改性之后，車轍動(dòng)穩(wěn)定度明顯提升，達(dá)到10 000 次/mm，約為基質(zhì)瀝青混合料的3.5 倍左右，說明SBS 改性瀝青的高溫抗裂性能提高;SBS 改性瀝青的極限抗彎拉強(qiáng)度提升51%，極限彎拉應(yīng)變提升48%，勁度模變僅提高6%，SBS 改性瀝青的承載能力明顯提升，極限應(yīng)變和變形能力的提高，說明SBS 改性瀝青的低溫抗裂性能增強(qiáng);SBS改性瀝青的凍融劈裂強(qiáng)度和穩(wěn)定殘留度分別提高11%和38%，說明SBS 的水穩(wěn)定性也得到明顯的提高，因此，SBS 改性瀝青的應(yīng)用價(jià)值十分明顯。

［1］紀(jì)永安，何子鵬.高速公路Superpave 瀝青混凝上路面設(shè)計(jì)施工技術(shù)探討［J］.民營科技，2012，(9):273－275.

［2］代坪，李家強(qiáng).關(guān)于高速公路瀝青混凝上路面施工中的技術(shù)分析［J］.黑龍江交通科技，2013，(8):36－37.

［3］李建法.高速公路水泥混凝上路面改造工程共振機(jī)械碎石化施工技術(shù)與應(yīng)用［J］.公路，2011，(7):53－57.

［4］杜艷花，張金喜，王淑影.高速公路瀝青路面平整度評(píng)價(jià)方法的探討［J］.市政技術(shù)，2010，(3):27－28.