高原寒冷地區(qū)瀝青路面施工技術(shù)研究

張樹奎

摘要： 結(jié)合火燒橋—額爾賓山公路項(xiàng)目高原高寒地區(qū)瀝青路面的施工，本文將詳細(xì)介紹其高寒瀝青施工的組織、人員機(jī)械配合、施工工藝方法等，總結(jié)施工經(jīng)驗(yàn)，不斷提高低溫環(huán)境下瀝青的施工質(zhì)量和施工的管理水平。

Abstract： Based on the asphalt pavement construction in the plateau alpine region of Huoshao Bridge-Eerbin Mountain highway project， this paper introduces the organization， man-machine cooperation， construction technology of the asphalt pavement construction in the alpine region in detail to summarize the construction experience， and constantly improve the construction quality and construction management level of asphalt in low temperature environment.

關(guān)鍵詞： 公路；高寒地區(qū)；溫拌瀝青；瀝青面層施工

Key words： highway；alpine region；warm mixed asphalt；asphalt pavement construction

中圖分類號(hào)：U416.217 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2017）10-0138-02

0 引言

通過分析、研究、論證能夠滿足在高原寒冷低溫環(huán)境下進(jìn)行瀝青路面施工，實(shí)現(xiàn)溫拌，同時(shí)又能提高抗水損害和抗車轍能力，并具有增強(qiáng)瀝青對(duì)石料的裹覆的抗剝落效果。通過該成果的實(shí)際應(yīng)用，達(dá)到確保施工安全、保證施工質(zhì)量及加快施工進(jìn)度的目的，積累施工經(jīng)驗(yàn)，提高技術(shù)人員水平。為公司在高原高寒地區(qū)公路施工行業(yè)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

1 工程概況

火燒橋—額爾賓山二級(jí)公路合同段是是新疆維吾爾自治區(qū)重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目，是旅游金三角的重要通道。線路全長(zhǎng)54.06公里。地處3500m高山之上，屬高原高寒地區(qū)，日溫差較大，常年降雪。歷年平均氣溫：10-12月，1-4月均在0℃以下。

2 高寒瀝青技術(shù)的難點(diǎn)和關(guān)鍵技術(shù)

關(guān)鍵技術(shù)：①溫拌瀝青混合料技術(shù)。②增加瀝青混合料的施工操作性，并不對(duì)路面使用性能構(gòu)成負(fù)面影響。③高原寒冷地區(qū)瀝青路面施工工藝控制。難點(diǎn)：1）在低溫環(huán)境下如何保證瀝青路面的質(zhì)量，是施工中的一個(gè)難點(diǎn)。

3 施工工藝

本標(biāo)段面層為5cmAC-16C瀝青混凝土，瀝青混凝土混合料的溫度、油石比、馬歇爾穩(wěn)定度等試驗(yàn)技術(shù)指標(biāo)均合格。

3.1 機(jī)械配制情況（見表1）

3.2 瀝青混合料的拌和

①溫拌瀝青制備：將計(jì)算好的生產(chǎn)用瀝青泵送至一單獨(dú)的瀝青罐中，加熱溫度不低于140℃，隨后按照0.6～0.7%的添加劑量計(jì)算溫拌添加劑的用量，準(zhǔn)確稱量后，將溫拌劑緩慢倒入瀝青罐中，隨后開啟攪拌裝置，攪拌約5小時(shí)，完成溫拌瀝青制備過程。②拌和設(shè)備的運(yùn)行：?jiǎn)?dòng)前拉動(dòng)信號(hào)，使各崗位人員相互聯(lián)系，確認(rèn)準(zhǔn)備工作就緒后進(jìn)行開機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。待設(shè)備各部位空轉(zhuǎn)正常，確認(rèn)工作良好后進(jìn)行負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。③上料：采用裝載機(jī)將不同規(guī)格的集料投入相應(yīng)的料倉(cāng)，在拌和設(shè)備運(yùn)行中經(jīng)常檢查砂石料倉(cāng)儲(chǔ)料情況。④拌和：根據(jù)試驗(yàn)室提供的生產(chǎn)配合比、設(shè)計(jì)瀝青用量進(jìn)行試拌，取樣進(jìn)行馬歇爾試驗(yàn)，將結(jié)果進(jìn)行比較，驗(yàn)證設(shè)計(jì)瀝青用量的合理性。確定適宜的拌和時(shí)間和攪拌缸的充盈率，該合同段瀝青拌和設(shè)備是間歇式的，每盤拌和時(shí)間采用45-60s，以瀝青均勻裹覆集料為度。拌缸容量按攪拌設(shè)備的設(shè)計(jì)參數(shù)設(shè)定每批的混合料容量，以保證瀝青混合料拌和均勻?yàn)闇?zhǔn)。確定適宜的拌和與出廠溫度：瀝青的加熱溫度控制在140-160℃，礦料加熱溫度控制在105-130℃，瀝青混合料出廠溫度控制在105-130℃，不利施工環(huán)境下（低于10℃）可適當(dāng)提高集料及出廠溫度10-30℃。每天最開始的幾盤集料應(yīng)干拌幾鍋集料廢棄，并提高加熱溫度，之后再正式加瀝青拌和混合料。要求拌合后的瀝青混合料均勻一致、無離析和結(jié)團(tuán)成塊、無花白等現(xiàn)象。做好各項(xiàng)檢查記錄。

3.3 溫拌作用機(jī)理及技術(shù)特點(diǎn)

拌和過程中在機(jī)械拌和力的作用下，溫拌劑的親水基團(tuán)俘獲大量毛細(xì)孔隙水，在瀝青內(nèi)部形成大量結(jié)構(gòu)性水膜潤(rùn)滑結(jié)構(gòu)。在拌和過程中該水膜結(jié)構(gòu)能夠有效避免瀝青膠結(jié)料的團(tuán)聚效應(yīng)，大大增加瀝青混合料在較低溫度時(shí)的拌和工作性。在壓實(shí)過程中，潤(rùn)滑作用的優(yōu)勢(shì)還將繼續(xù)發(fā)揮，可有效促進(jìn)瀝青混合料壓實(shí)。壓實(shí)終了時(shí)，在機(jī)械撕扯力以及環(huán)境因素的作用下，水膜結(jié)構(gòu)逐漸散失，其中的表面活性類化學(xué)物質(zhì)發(fā)生界面轉(zhuǎn)移，轉(zhuǎn)移至瀝青與集料交界面上，形成化學(xué)錨固結(jié)構(gòu)，發(fā)揮與瀝青抗剝落劑類似的作用，加強(qiáng)集料與瀝青膠結(jié)料的粘結(jié)性能。其技術(shù)特點(diǎn)和應(yīng)用結(jié)合點(diǎn)如下：首先，其降溫幅度大，有效壓實(shí)的時(shí)間延長(zhǎng)。圖1給出的是溫拌瀝青混合料和熱拌混合料相同情況下的溫度下降曲線對(duì)比情況。觀察圖1發(fā)現(xiàn)，在較低的溫度下溫拌瀝青混合料也能夠?qū)崿F(xiàn)充分壓實(shí)，若現(xiàn)場(chǎng)孔隙率的控制要求在3-5%之間，要滿足該要求只需將溫拌瀝青混合料保持在100℃以上即可，由于在140℃以下熱拌瀝青混合料就很難滿足空隙率控制要求，這說明從壓實(shí)的溫度范圍角度出發(fā)，溫拌瀝青混合料要比熱拌瀝青混合料寬得多，這也從側(cè)面說明了溫拌瀝青混合料更有利于壓實(shí)工作。另一方面，由于溫拌瀝青混合料自身溫度較低，使得其與環(huán)境溫度的差異減小，這就使得其溫度下降速率要比熱拌瀝青混合料低得多，從而更進(jìn)一步贏得了有效施工時(shí)間。

3.4 瀝青混合料的運(yùn)輸

①運(yùn)輸時(shí)最好采用大噸位卡車（30～40噸）。②考慮到低溫施工，所以在運(yùn)輸溫拌料的過程中必須做好保溫措施，具體措施包括：在運(yùn)輸車頂部蓋油布，最好另加蓋2層棉被，確保覆蓋嚴(yán)實(shí)，杜絕覆蓋敷衍、夾層通風(fēng)等現(xiàn)象。③篷布不能在前車倒料完成前撤離。④瀝青混合料運(yùn)輸車的運(yùn)量應(yīng)較拌和能力和攤鋪速度有所富余，攤鋪機(jī)前方應(yīng)有足夠的運(yùn)料車等候卸料，并且應(yīng)做好施工組織工作，最好保證瀝青混合料出料至攤鋪至路面之間的等待時(shí)間不超過五小時(shí)。⑤拌和機(jī)向運(yùn)料車放料時(shí)，汽車應(yīng)前后移動(dòng)，分幾堆裝料，以減少粗集料的分離。⑥采用數(shù)字顯示插入式熱電偶溫度計(jì)檢測(cè)瀝青混合料的出廠溫度和運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)溫度。采用溫拌技術(shù)，允許瀝青混合料在出料后經(jīng)歷更長(zhǎng)的運(yùn)輸時(shí)間，這樣就可以減少拌和樓站場(chǎng)布置，集中資金建設(shè)大型站場(chǎng)，集中供料，保證施工質(zhì)量。

3.5 瀝青混合料的攤鋪

①面層攤鋪前將已經(jīng)交驗(yàn)過的水泥穩(wěn)定基層表面上的浮土、雜物全部清除干凈。對(duì)透層油缺損的地方進(jìn)行人工補(bǔ)灑，以保證基層與面層的聯(lián)結(jié)。②根據(jù)設(shè)計(jì)頂面寬度10.5m及設(shè)計(jì)橫坡將攤鋪機(jī)熨平板調(diào)整為全幅寬度，橫坡符合設(shè)計(jì)要求，并調(diào)整好自動(dòng)找平裝置。攤鋪機(jī)開工前應(yīng)提前0.5-1h將熨平板加熱，加熱溫度不低于100℃。根據(jù)供料能力確定的攤鋪速度進(jìn)行平行攤鋪。③攤鋪方式：采用LTU120型攤鋪機(jī)全幅攤鋪的方式進(jìn)行攤鋪。面層采用浮動(dòng)平衡粱控制攤鋪厚度和平整度。攤鋪機(jī)兩側(cè)各安裝一臺(tái)基準(zhǔn)裝置，每副裝置的前端基梁上裝有可上下伸縮的“雪橇板”，滑行在基層的表面上。后端基梁也裝有“雪橇板”，滑行在以攤鋪的瀝青混合料表面上。由于基梁裝置的雪橇板能上下自由伸縮，因而可消除基層和攤鋪層表面的局部不平整，使攤鋪層即達(dá)到了設(shè)計(jì)標(biāo)高和厚度，又提高了平整度。攤鋪時(shí)攤鋪機(jī)的行走速度應(yīng)和拌和站產(chǎn)量相匹配，以確保攤鋪路面的均勻和不間斷。④攤鋪機(jī)必須緩慢、均勻、連續(xù)不斷地進(jìn)行攤鋪，攤鋪過程中不能隨便變換速度或中途停頓，以提高平整度，減少混合料的離析。攤鋪速度以2-6m/min為宜。⑤瀝青混合料攤鋪過程中隨時(shí)檢查其寬度、厚度、平整度、橫破及濕度，使其滿足規(guī)范要求；對(duì)運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)的瀝青混合料采用數(shù)字顯示插入式熱電偶溫度計(jì)檢測(cè)瀝青混合料的出廠溫度和運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)溫度；攤鋪平整度設(shè)專人用6m鋁合金尺及時(shí)連續(xù)檢測(cè)控制，平整度應(yīng)小于5mm，對(duì)不合格的地方及時(shí)進(jìn)行調(diào)整處理。

3.6 瀝青混合料的碾壓

①碾壓機(jī)械組合：根據(jù)本段的攤鋪厚度、攤鋪機(jī)的生產(chǎn)率及混合料的特性，確定碾壓遍數(shù)為：雙光輪壓路機(jī)靜壓1遍，接著振動(dòng)碾壓1遍；兩臺(tái)膠輪壓路機(jī)再各碾壓2遍。②瀝青混合料完成攤鋪后，立即進(jìn)行壓實(shí)作業(yè)。壓實(shí)分為初壓、復(fù)壓、終壓三個(gè)階段進(jìn)行，壓路機(jī)應(yīng)以慢而均勻的速度碾壓，碾壓速度初壓2-3km/h，復(fù)壓（振動(dòng)）3-5km/h，終壓（靜壓）3-6km/h。③初壓應(yīng)緊跟攤鋪機(jī)后碾壓，并保持較短的初壓區(qū)長(zhǎng)度（10-20m），以盡快使表面壓實(shí)，減少熱量損失。碾壓時(shí)先輕后重，在超高路段由低向高碾壓。膠輪壓路機(jī)每次重疊后輪1/3輪寬，雙光輪壓路機(jī)每次重疊后輪1/2輪寬。復(fù)壓應(yīng)緊跟在初壓后開始，且不得隨意停頓。壓路機(jī)碾壓段的總長(zhǎng)度應(yīng)盡量縮短，通常不超過60-80m。④禁止壓路機(jī)在未碾壓成型或未冷卻的路段上轉(zhuǎn)向、調(diào)頭、加水或停留。在當(dāng)天成型的路面上不得停放各種機(jī)械設(shè)備或車倆，不得散落礦料、油料等雜物。⑤壓實(shí)成型的路面要平整，無泛油、松散、裂縫、啃邊、積水現(xiàn)象。⑥待攤鋪層完全自然冷卻，混合料表面溫度低于50℃后，方可開放交通。⑦當(dāng)遇雨或下層潮濕時(shí)，不能攤鋪混合料，對(duì)未經(jīng)壓實(shí)即遭雨淋的瀝青混合料，應(yīng)全部清除，更換新料。

4 質(zhì)量要求的各項(xiàng)指標(biāo)

面層完工后主要對(duì)縱斷高程、橫坡度、壓實(shí)度、寬度、平整度、厚度、彎沉進(jìn)行自檢。跟熱拌瀝青混合料一樣，溫拌瀝青混合料采用目前國(guó)內(nèi)應(yīng)用最為普遍的馬歇爾設(shè)計(jì)方法。設(shè)計(jì)指標(biāo)方面，馬歇爾試驗(yàn)的穩(wěn)定度和流值，僅作為配合比設(shè)計(jì)的參考性指標(biāo)，而凍融劈裂強(qiáng)度比、車轍動(dòng)穩(wěn)定度等性能指標(biāo)作為裁決性指標(biāo)。溫拌瀝青混合料操作溫度明顯下降后，瀝青老化會(huì)明顯減輕。同樣配比的情況下，溫拌瀝青混合料抽提物的針入度分級(jí)可能比熱拌高1-2個(gè)等級(jí)。因此，溫拌瀝青混合料的馬氏穩(wěn)定度一般較熱拌低10%左右，抗水損害指標(biāo)、車轍指標(biāo)、抗疲勞性能、低溫抗開裂性能等均符合規(guī)范要求。

5 溫伴技術(shù)使用對(duì)環(huán)境的意義

項(xiàng)目處于新疆重要的旅游風(fēng)景保護(hù)區(qū)，其環(huán)境保護(hù)訴求強(qiáng)烈，溫拌瀝青混合料生產(chǎn)時(shí)其瀝青溫度只需要確保其流動(dòng)性，而石料加熱溫度降低明顯，出料溫度顯著下降，低于瀝青膠結(jié)料中輕組分燃燒的臨界溫度，其污染物排放大幅度減少，這樣有利于保護(hù)當(dāng)?shù)刈匀画h(huán)境。因此從上述分析可以看出，溫拌技術(shù)以其獨(dú)特的技術(shù)特點(diǎn)，與高海拔高寒地區(qū)特殊的氣候條件和施工條件有著很好的契合點(diǎn)，具有良好的適用性。

6 結(jié)束語

本項(xiàng)目通過研究低溫瀝青路面施工新技術(shù)、新材料、新工藝等，對(duì)施工數(shù)據(jù)歸納、總結(jié)、整理出一整套施工技術(shù)，為該單位以后高寒地區(qū)施工打下堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。

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