ATB-25柔性基層在高速公路改擴(kuò)建工程中的應(yīng)用

張勁雷

(山西呂梁路橋有限公司，山西呂梁 033000)

ATB-25柔性基層在高速公路改擴(kuò)建工程中的應(yīng)用

張勁雷

(山西呂梁路橋有限公司，山西呂梁 033000)

以某高速公路改擴(kuò)建工程為例，對(duì)比了柔性基層與半剛性基層的路面破壞特征，介紹了ATB-25柔性基層的設(shè)計(jì)要點(diǎn)和原材料要求，并闡述了該基層的鋪筑施工方法，指出ATB-25粗粒式瀝青穩(wěn)定碎石柔性基層具有整體強(qiáng)度高、抗裂性能強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)。

高速公路，柔性基層，半剛性基層，瀝青混合料

在我國(guó)高速公路施工中，半剛性基層具有強(qiáng)度高、模量大的特點(diǎn)，容易滿(mǎn)足規(guī)范中彎沉要求，是基層或底基層施工中應(yīng)用最為廣泛的結(jié)構(gòu)，能減薄面層厚度，降低工程成本。半剛性基層結(jié)構(gòu)中存在著先天缺陷，較大剛度的基層使得面層產(chǎn)生過(guò)高剪應(yīng)力，且材料收縮量較大，在重載和超載車(chē)輛碾壓下，極易在路面形成車(chē)轍、波浪、縱向裂縫等早期破壞。隨著使用年限的增多，橫向裂縫增加導(dǎo)致水侵入嚴(yán)重，造成路面出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性破壞。

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)持續(xù)高速增長(zhǎng)，公路交通狀況明顯變化。交通量迅猛增長(zhǎng)，重載卡車(chē)數(shù)量增加迅速，這些新的交通狀況變化對(duì)路面基層提出了新的要求，推廣和應(yīng)用柔性基層是克服半剛性基層缺陷，有效防止路面滲水問(wèn)題的有效途徑。在路面基層施工中，使用柔性基層，通過(guò)其隨荷載大小變形，起到荷載消能功效，克服半剛性基層因荷載產(chǎn)生破壞和板塊位移及開(kāi)裂，保護(hù)路基功能的正常運(yùn)行。

本文以某高速改擴(kuò)建工程中應(yīng)用的ATB-25粗粒式瀝青穩(wěn)定碎石為例，介紹高速公路柔性基層的施工工藝，以期借鑒。

1 柔性基層與半剛性基層路面破壞對(duì)比

在路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，為盡可能減薄瀝青層厚度，基層承擔(dān)了絕大部分的交通載荷。半剛性基層以剛度抵抗荷載，具有結(jié)板、彎沉小、擴(kuò)散荷載能力強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，在國(guó)內(nèi)巨大的公路建設(shè)規(guī)模中，是性?xún)r(jià)比較高的一種結(jié)構(gòu)。半剛性基層的缺陷在于極易形成反射裂縫。半剛性基層出現(xiàn)反射裂縫后，路面在行車(chē)載荷及水分下滲等綜合作用下，最終導(dǎo)致結(jié)構(gòu)性破壞的發(fā)生。

柔性基層與半剛性基層最大的區(qū)別在于材料性質(zhì)。柔性基層材料的粘彈性較強(qiáng)，對(duì)路面裂縫具有一定的自愈性。但其變形和彎沉較大，在施工中須增加路面厚度，使得工程成本增加。柔性基層隨著路面荷載大小變形，對(duì)荷載具有良好的消能功效，不會(huì)使基層由于荷載作用而產(chǎn)生破壞和板塊位移及開(kāi)裂，有效地防止路面滲水的問(wèn)題，也間接地保護(hù)了路基。在前期一次性投入高，后期維護(hù)費(fèi)用較少，可保證一二十年正常使用。

在半剛性基層路面結(jié)構(gòu)中，路面破壞過(guò)程一般是“自下而上”的順序，即從基層縮裂開(kāi)始逐步向面層延伸，在行車(chē)載荷作用下，最后發(fā)展成整個(gè)結(jié)構(gòu)的貫穿式破壞。研究發(fā)現(xiàn)，半剛性基層路面破壞的主要原因是反射裂縫，導(dǎo)致路面損壞維修難度較大。

在柔性基層路面結(jié)構(gòu)中，路面破壞過(guò)程一般是“自上而下”，即從面層的車(chē)轍、開(kāi)裂等破壞逐步向基層延伸，通過(guò)路面日常養(yǎng)護(hù)即可得到有效處治。同時(shí)，結(jié)構(gòu)內(nèi)部的微小裂縫可通過(guò)瀝青材料較強(qiáng)的粘彈性實(shí)現(xiàn)自愈。

ATB-25柔性基層在我國(guó)應(yīng)用較多，大量的施工實(shí)例表明，該基層具有足夠的整體強(qiáng)度，抗裂性能和抗車(chē)轍性能顯著。

2 柔性基層設(shè)計(jì)要點(diǎn)和原材料

某工程改擴(kuò)建工程的柔性基層采用8 cm ATB-25粗粒式瀝青穩(wěn)定碎石。ATB-25瀝青穩(wěn)定碎石為粗粒式連續(xù)密集配瀝青混合料，具有穩(wěn)定、耐久、不易產(chǎn)生溫縮和干縮開(kāi)裂，可有效抑制和減少路面反射裂縫產(chǎn)生。

ATB-25瀝青混凝土配合比設(shè)計(jì)中，包括目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)、生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)和試驗(yàn)段鋪筑檢驗(yàn)三個(gè)階段，與半剛性基層配合比設(shè)計(jì)相同。

研究發(fā)現(xiàn)，在路基結(jié)構(gòu)中，拉應(yīng)力出現(xiàn)的最大部位為基層層底，則其疲勞開(kāi)裂的可能性也大。在基層結(jié)構(gòu)中，為保證路面基層耐久性，設(shè)路面計(jì)功能層為上面層，結(jié)構(gòu)承重層為中下面層和基層。通過(guò)增加瀝青用量和增加層厚可顯著提升基層耐久性和抗疲勞性能，中面層、下面層應(yīng)有較好的抗車(chē)轍性能和抗水損害能力。

瀝青穩(wěn)定碎石是骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)，粗骨料數(shù)量占礦料總量的70%以上，4.75 mm篩孔通過(guò)率不宜大于30%。選擇采用二次反擊式破碎機(jī)加工生產(chǎn)的碎石，碎石按19 mm～26.5 mm，9.5 mm～19 mm，4.75 mm～9.5 mm，2.36 mm～4.75 mm四檔備料。

細(xì)集料全部采用機(jī)制砂。應(yīng)采用優(yōu)質(zhì)的10 mm～20 mm以上，潔凈、無(wú)污染的石灰?guī)r碎石加工而成。

填料采用礦粉。選擇采用將石灰?guī)r使用球磨機(jī)磨細(xì)加工成的礦粉。礦粉應(yīng)干燥、潔凈，無(wú)結(jié)團(tuán)，從粉倉(cāng)中可自由流出。

3 柔性基層鋪筑

在進(jìn)行施工前，須對(duì)下基層進(jìn)行驗(yàn)收，修補(bǔ)缺陷后，進(jìn)行徹底清掃，做好測(cè)量放線和掛線。

3.1 拌和

采用間歇式瀝青混合料拌和機(jī)廠拌法進(jìn)行拌和，拌和工藝和普通瀝青混凝土區(qū)別不大。拌和樓的回收粉采用濕排方式，進(jìn)入再利用入口須封死。

ATB-25混合料中，集料較粗，油石比較小，拌合時(shí)間比一般瀝青混合料拌和要長(zhǎng)一些。在本工程中，干拌時(shí)間不少于6 s，每盤(pán)混合料的生產(chǎn)周期不少于50 s，以瀝青均勻裹覆集料為度。

在拌和中，瀝青加熱溫度控制在 160℃～170℃，集料為170℃～190℃。設(shè)置專(zhuān)人檢測(cè)成品出廠溫度，按155℃～170℃進(jìn)行控制。對(duì)超過(guò)190℃的混合料須廢棄。

當(dāng)混合料不能立即鋪筑時(shí)，應(yīng)放入成品儲(chǔ)料倉(cāng)儲(chǔ)。儲(chǔ)料倉(cāng)應(yīng)有保溫措施，儲(chǔ)料時(shí)間不宜超過(guò)72 h。

3.2 運(yùn)輸

為減少混合料運(yùn)輸途中的熱量損失，運(yùn)輸時(shí)間應(yīng)盡量縮短。選擇采用的運(yùn)料車(chē)車(chē)廂側(cè)板和底板可涂一薄層洗滌劑水溶液或油水混合物。

裝料時(shí)，應(yīng)盡量縮小下落距離，嚴(yán)格按前、后、中順序來(lái)回移動(dòng)裝料，以減少粗集料離析。運(yùn)料途中，應(yīng)勻速行駛，盡量避免顛簸、急剎車(chē)，加蓋篷布并綁緊。

應(yīng)對(duì)混合料進(jìn)行入場(chǎng)溫度檢測(cè)，不得低于150℃，使用具有金屬探測(cè)針的插入式數(shù)顯溫度計(jì)量較多。

運(yùn)料車(chē)緩慢倒車(chē)至攤鋪機(jī)前約20 cm，空檔等候，由攤鋪機(jī)向前推動(dòng)前進(jìn)并卸料。起斗分二次完成，先起一半高度接到信號(hào)后再升斗完成卸料。

3.3 攤鋪

攤鋪機(jī)就位后，兩臺(tái)同型號(hào)攤鋪機(jī)聯(lián)合攤鋪，先調(diào)整攤鋪機(jī)的振幅和振頻應(yīng)一致。調(diào)整熨平板寬度后，調(diào)整熨平板拱度和橫坡，兩臺(tái)攤鋪機(jī)熨平板間應(yīng)有25 mm～30 mm左右寬度的重疊。

兩臺(tái)攤鋪機(jī)以梯隊(duì)方式作業(yè)，兩臺(tái)攤鋪機(jī)前后錯(cuò)開(kāi)10 m～20 m，緩慢、均勻、連續(xù)不斷的攤鋪。攤鋪速度須與拌和、運(yùn)輸能力相匹配，一般在2 m/min～4 m/min左右。應(yīng)避免停機(jī)待料情況。發(fā)現(xiàn)混合料出現(xiàn)明顯的離析、拖痕時(shí)，應(yīng)分析原因，予以消除。

攤鋪溫度應(yīng)不小于140℃，對(duì)超溫料、花白料、不合格料要拒絕攤鋪，退回廢棄。

對(duì)局部混合料明顯離析、波浪、裂縫或明顯拖痕的攤鋪面，采用人工做局部處理或更換混合料。

3.4 接縫處理

接縫處理與半剛性基層路面處理相同。

在攤鋪機(jī)過(guò)程中，縱縫嚴(yán)禁產(chǎn)生冷接縫，橫縫嚴(yán)禁斜接縫。橫縫處理時(shí)，將相鄰兩個(gè)幅面及上下層搭接處錯(cuò)開(kāi)1 m以上。充分壓實(shí)，連接平順。

3.5 碾壓

ATB-25混合料層厚較厚，碾壓過(guò)程中的溫度控制是影響碾壓質(zhì)量的關(guān)鍵因素。

碾壓作業(yè)可分為初壓、復(fù)壓、終壓，應(yīng)注意避免過(guò)度碾壓。雙鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)應(yīng)緊隨鋪攤機(jī)進(jìn)行初壓，初壓時(shí)的混合料溫度應(yīng)在130℃以上，采用“前靜后振”碾壓。初壓后緊接進(jìn)行復(fù)壓，使用鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)與輪胎壓路機(jī)組合進(jìn)行碾壓效果良好。復(fù)壓后緊接進(jìn)行終壓，采用雙鋼輪壓路機(jī)靜壓。碾壓結(jié)束后的混合料內(nèi)部溫度應(yīng)不低于80℃。

壓路機(jī)應(yīng)勻速前進(jìn)，碾壓遍數(shù)按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行。

碾壓完成的柔性基層表面應(yīng)平整密實(shí)，無(wú)泛油、松散、裂縫和明顯離析。施工接縫必須緊密、連接平順、不得產(chǎn)生明顯的接縫離析，無(wú)明顯顛簸現(xiàn)象。瀝青混凝土表面不得有柴油或汽油污染。

4 結(jié)語(yǔ)

ATB-25瀝青穩(wěn)定碎石柔性基層應(yīng)用于高速公路建設(shè)，可使得路面抗車(chē)轍性能顯著增強(qiáng)，延緩反射裂縫的發(fā)生，使得路面耐久性大幅提升，減少后期養(yǎng)護(hù)成本。隨著使用年限的增加，通過(guò)定期的罩面或銑刨加鋪是確保柔性基層路面良好使用性能的有效途徑。

在柔性基層施工中，做好路面結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，確保施工質(zhì)量，能充分發(fā)揮其良好的路用性能和綜合效益。在我國(guó)進(jìn)行推廣和應(yīng)用ATB-25瀝青穩(wěn)定碎石柔性基層，對(duì)提高我國(guó)的路面使用壽命，提高工程綜合效益具有重要意義。

［1］林 苗，張明文.柔性基層ATB-25試驗(yàn)路的設(shè)計(jì)與施工［J］.中外公路，2007(4):22-23.

［2］馬 亮.密級(jí)配瀝青碎石下面層(ATB-25)施工技術(shù)研究［J］.鐵道建筑技術(shù)，2015(8):31-32.

［3］燕增學(xué).瀝青穩(wěn)定碎石柔性基層(ATB-25)施工工藝研究［J］.山西建筑，2015，41(4):129-130.

On application of ATB-25 flexible base in reorganization and expansion projects of expressways

Zhang Jinlei
(Shanxi Lvliang Road and Bridge Co.，Ltd，Lvliang 033000，China)

Taking some reorganization and expansion project of some expressway as the example，the paper compares the roadbed damage features of the flexible base and semi-rigid roadbed，introduces the design of ATB-25 flexible base and the requirements for the raw materials，indicates the pavement method for the base，and points out ATB-25 coarse graded asphalt stable macadam base has higher overall strength and better anticrack performance.

expressway，flexible base，semi-rigid base，asphalt mixture

U418.8

:A

1009-6825(2016)36-0163-03

2016-10-19

張勁雷(1975-)，男，工程師