淺析ATB柔性基層在武夷新區(qū)快速通道應(yīng)用中的質(zhì)量控制

■周芳美

（福建省交通建設(shè)工程監(jiān)理咨詢有限公司，福州 350001）

0 引言

目前，我國(guó)瀝青路面結(jié)構(gòu)通常由半剛性材料底基層、半剛性材料基層和瀝青面層構(gòu)成，這類基層由于施工、氣候等原因極易產(chǎn)生溫縮、干縮裂縫，進(jìn)而反射到瀝青面層形成反射裂縫。研究發(fā)現(xiàn)，瀝青穩(wěn)定碎石柔性基層（ATB）具有較高的抗拉、抗剪強(qiáng)度和良好的抗疲勞性能，可有效抑制瀝青路面反射裂縫的產(chǎn)生。

因此，在半剛性基層之上設(shè)置瀝青穩(wěn)定碎石柔性上基層形成復(fù)合式路面結(jié)構(gòu)，不僅可以阻斷半剛性基層的反射裂縫，而且又能增加瀝青層厚度，提高路面結(jié)構(gòu)的整體性能，具有廣泛的應(yīng)用前景。本文以南平市武夷新區(qū)快速通道 S303線（新規(guī)劃的G327線）固縣至武夷山公館大橋段工程B標(biāo)段為依托，通過(guò)對(duì)混合料配合比和施工機(jī)械配置情況進(jìn)行驗(yàn)證，總結(jié)了瀝青穩(wěn)定碎石柔性基層的設(shè)計(jì)施工技術(shù)要點(diǎn)，以期為瀝青穩(wěn)定碎石柔性基層的推廣應(yīng)用提供技術(shù)參考。

1 工程概況

南平市武夷新區(qū)快速通道S303線 （新規(guī)劃的G237線）的起點(diǎn)位于建陽(yáng)洪尾，止于武夷山公館大橋，該工程是 《福建省普通國(guó)省干線公路網(wǎng)布局規(guī)劃》“八縱十一橫十五聯(lián)”的重要組成部分，是南平地區(qū)貫通南北的快速通道，同時(shí)也是省內(nèi)第一條結(jié)合軌道交通（武夷新區(qū)旅游觀光軌道交通）設(shè)計(jì)的公路，以及南平新行政中心武夷新區(qū)的重要交通主干道。

該項(xiàng)目全長(zhǎng)54.1km，按一級(jí)公路標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，總投資約41.9億元。其中固縣至武夷山公館大橋段B標(biāo)施工樁號(hào)為K29+854.622～K52+690，該路段路面結(jié)構(gòu)形式為：4cm改性瀝青混凝土抗滑上面層（AC-13C）+6cm中粒式改性瀝青混凝土下面層 （AC-20C）+16cm密級(jí)配瀝青穩(wěn)定碎石上基層 （ATB-25）+15cm級(jí)配碎石下基層+30cm3%水泥穩(wěn)定碎石底基層+土方路基+石方路基。

2 ATB-25柔性上基層配合比設(shè)計(jì)的質(zhì)量控制

2.1 原材料試驗(yàn)

本項(xiàng)目采用韓國(guó)加德士A級(jí)70號(hào)道路石油瀝青，各項(xiàng)試驗(yàn)技術(shù)指標(biāo)如表1所示。碎石采用政和護(hù)田村料場(chǎng)的石灰?guī)r，采用 19～31.5mm、9.5～19mm、4.75～9.5mm 和0～4.75mm水洗石屑5檔料，壓碎值為16.3%；砂采用0～2.36mm機(jī)制砂，砂粒干燥、潔凈、無(wú)雜質(zhì)，集料技術(shù)指標(biāo)如表2和表3所示；填料為強(qiáng)基性巖石經(jīng)磨細(xì)處理所得，其級(jí)配良好，外觀無(wú)團(tuán)料結(jié)塊，技術(shù)指標(biāo)如表4所示。

表1 韓國(guó)加德士A級(jí)70號(hào)瀝青技術(shù)指標(biāo)

表2 粗集料技術(shù)指標(biāo)

表3 細(xì)集料和砂技術(shù)指標(biāo)

表4 填料技術(shù)指標(biāo)

2.2 礦料級(jí)配選擇

根據(jù)各檔集料篩分結(jié)果，設(shè)計(jì)級(jí)配A、級(jí)配B和級(jí)配C3組級(jí)配，作為初擬級(jí)配，其各檔料用量占比及配合比計(jì)算結(jié)果如表5和表6所示，礦料級(jí)配曲線如圖1所示。

表5 初擬級(jí)配各檔料用量占比

圖1 初擬礦料級(jí)配曲線圖

表6 初擬級(jí)配質(zhì)量通過(guò)率

2.3 初試瀝青用量與混合料特性

基于工程經(jīng)驗(yàn)，以4%的瀝青含量對(duì)三種初試級(jí)配進(jìn)行馬歇爾試驗(yàn)，雙面擊實(shí)75次，擊實(shí)溫度控制在145℃，馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果如表7所示。

表7 初擬級(jí)配馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果匯總

由表7可知，級(jí)配B在初試瀝青用量下的混合料性能指標(biāo)均能很好的滿足技術(shù)規(guī)范要求，且該級(jí)配公稱最大粒徑附近集料用量較少、粗集料通過(guò)率較大，可以提高高溫穩(wěn)定性，減小生產(chǎn)、施工過(guò)程中粗集料集中所產(chǎn)生離析的幾率；級(jí)配下部分通過(guò)率較小，能較好的保證孔隙率，減小夏季高溫收縮對(duì)瀝青穩(wěn)定碎石的影響。因此，確定級(jí)配B為設(shè)計(jì)級(jí)配，即各檔占比為 19～13.5∶9.5～19∶4.75～9.5∶0～4.75∶機(jī)制砂∶礦粉=36∶23∶11∶19∶9∶2。

2.4 最佳瀝青用量確定

按照規(guī)范要求，通過(guò)馬歇爾試驗(yàn)確定ATB-25柔性基層的最佳瀝青用量。

（1）首先確定最佳瀝青用量的初試油石比為3.0%、3.5%、4.0%、4.5%、5.0%五組，根據(jù)選定的瀝青穩(wěn)定碎石混合料級(jí)配中各材料用量比例成型馬歇爾試件，每組4個(gè)。

（2）采用表干法測(cè)定馬歇爾試件的毛體積相對(duì)密度，并通過(guò)瀝青混合料實(shí)測(cè)理論最大相對(duì)密度計(jì)算各組試件的空隙率、瀝青飽和度、礦料間隙率、穩(wěn)定度和流值等各項(xiàng)指標(biāo)，各項(xiàng)指標(biāo)與油石比的關(guān)系曲線圖如圖2所示。

（3）分析圖2可以得出，密度沒(méi)有出現(xiàn)峰值，直接將目標(biāo)空隙率 （或中值）所對(duì)應(yīng)的瀝青用量a3=3.7%作為OAC1；同時(shí)，由圖2中分析可得，滿足各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)的瀝青用量范圍的中值為OAC2=（3.5%+4.4%）/2=4.0%。綜合以上分析，初定最佳瀝青用量為OAC=（OAC1+OAC2）/2=3.8%。

圖2 最佳瀝青用量確定組圖

經(jīng)確認(rèn)，3.8%所對(duì)應(yīng)的各項(xiàng)指標(biāo)均符合馬歇爾試驗(yàn)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，且相似氣候和交通狀況的浦南高速公路C合同段的瀝青穩(wěn)定碎石基層的最佳瀝青用量與此相近，因此該柔性基層的最佳瀝青用量為3.8%。

3 ATB-25施工關(guān)鍵技術(shù)質(zhì)量控制

3.1 混合料拌和中的質(zhì)量控制

（1）在正式攤鋪前先進(jìn)行試拌，以確定拌和時(shí)間以及驗(yàn)證瀝青拌和樓性能穩(wěn)定，同時(shí)在此過(guò)程中，應(yīng)注意對(duì)混合料的均勻性等進(jìn)行目測(cè)檢查，觀察是否出現(xiàn)白花、離析、冒青煙等現(xiàn)象，對(duì)出現(xiàn)的異常情況進(jìn)行及時(shí)分析解決。

（2）嚴(yán)格控制集料和瀝青的加熱溫度，對(duì)瀝青加溫應(yīng)控制在 155～165℃，礦料加溫應(yīng)控制在 165～175℃，瀝青混和料出料溫度應(yīng)大于160℃，當(dāng)高于195℃時(shí)應(yīng)廢棄。

（3）拌和樓的電腦打印裝置要運(yùn)行良好，要逐盤(pán)打印混合料用油量、各料倉(cāng)集料用量以及瀝青混合料重量，并繪制油石比波動(dòng)圖。

（3）嚴(yán)格控制礦料質(zhì)量和級(jí)配，生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)礦料級(jí)配、油石比等原材料技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行定期檢驗(yàn)，生產(chǎn)配合比不當(dāng)應(yīng)及時(shí)調(diào)整。

3.2 混合料運(yùn)輸中的質(zhì)量控制

（1）根據(jù)拌和能力和運(yùn)距合理安排運(yùn)輸車輛數(shù)量，該合同段運(yùn)輸車輛采用30t自卸式卡車。車廂應(yīng)保持清掃干凈，為防止瀝青與車廂板粘結(jié)，車廂側(cè)板和底板均噴涂一薄層油水混合液（柴油∶水=1∶3），有余液積聚在車廂底部，立即進(jìn)行清掃。

（2）在運(yùn)料車裝載時(shí)，采用三次或多次卸料法，以減少混合料粗細(xì)集料的離析，即第1、2次卸料分別位于車廂兩端，第3次卸料位于車廂中部。

（3）運(yùn)料車全部用帆布覆蓋，用以保溫、防雨、防污染。不得超載運(yùn)輸，或急剎車、急彎掉頭。運(yùn)料車進(jìn)入攤鋪現(xiàn)場(chǎng)，輪胎上不得沾有泥土等有可能污染路面的臟物，避免瀝青路面施工過(guò)程中的交叉污染。

（4）瀝青混合料在出廠時(shí)和攤鋪前要進(jìn)行溫度檢測(cè)，為方便檢測(cè)溫度，運(yùn)料車側(cè)面中部應(yīng)設(shè)置溫度檢測(cè)孔，孔口距車廂底面約300mm，檢測(cè)時(shí)插入式熱電偶溫度計(jì)插入深度大于150mm，瀝青混合料運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)的溫度不低于 150℃。

3.3 混合料攤鋪中的質(zhì)量控制

（1）現(xiàn)場(chǎng)采用兩臺(tái)德國(guó)產(chǎn)福格勒攤鋪機(jī)聯(lián)合攤鋪，其熨平板采用電加溫，提前1小時(shí)對(duì)燙平板預(yù)熱，一般情況下應(yīng)將燙平板的溫度加熱到100℃以上。在施工之前，還應(yīng)根據(jù)要求對(duì)自動(dòng)找平裝置進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。同時(shí)，在攤鋪過(guò)程中，也可以開(kāi)啟提供夯錘和振動(dòng)功能的振動(dòng)板，以有效的確?；旌狭系某跏济芏?。

（2）本合同段上基層設(shè)計(jì)總厚度為16cm，分兩層施工，單層施工厚度8cm；根據(jù)攤鋪機(jī)振搗情況和以往施工經(jīng)驗(yàn)初擬松鋪系數(shù)為1.2，待攤鋪碾壓完畢，選取試驗(yàn)段的8個(gè)斷面，24個(gè)點(diǎn)碾壓前后的厚度進(jìn)行檢測(cè)，以確定是否對(duì)松鋪系數(shù)進(jìn)行調(diào)整，并在下一步的攤鋪中再次驗(yàn)證其適宜性。

（3）攤鋪時(shí)兩臺(tái)攤鋪機(jī)前后交錯(cuò)排列同步施工，在攤鋪施工過(guò)程中，為了有效控制攤鋪層厚度，采用外側(cè)攤鋪機(jī)一側(cè)走鋼絲，另一側(cè)在攤鋪好的層面上走“雪橇”，內(nèi)側(cè)攤鋪機(jī)外側(cè)走鋼絲，另一側(cè)走自動(dòng)找平裝置。

（4）攤鋪機(jī)之間的距離保持在10m左右，軌道重疊10cm左右，以保證接縫處的平整密實(shí)且為熱接縫；攤鋪機(jī)在施工過(guò)程中應(yīng)保持勻速、不間斷攤鋪，速度控制在2.5m/mim，避免出現(xiàn)突然停止或者改變方向的操作。在攤鋪時(shí)，如發(fā)現(xiàn)混合料出現(xiàn)離析、波浪和裂縫等問(wèn)題，應(yīng)及時(shí)采取相應(yīng)的處理措施。

3.4 混合料碾壓中的質(zhì)量控制

熱拌瀝青混合料碾壓成型后應(yīng)滿足壓實(shí)度和平整度雙重要求，因此合理安排壓路機(jī)組合方式與碾壓步驟顯得很重要，該試驗(yàn)段選用下面的碾壓組合。

（1）初壓：采用CC-522型雙鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)前進(jìn)靜壓1遍，初壓盡量緊跟攤鋪機(jī)進(jìn)行，兩端的折返位置隨攤鋪機(jī)前進(jìn)面推進(jìn)；

（2）復(fù)壓：先用2臺(tái)YL30膠輪壓路機(jī)碾壓4遍，再用CC-522雙鋼輪壓路機(jī)掛強(qiáng)振碾壓3遍；

（3）終壓：用一臺(tái)DD110雙鋼輪壓路機(jī)碾壓2遍，至無(wú)明顯輪跡為止，終壓完成后溫度不低于80℃。

4 結(jié)語(yǔ)

施工完畢后按有關(guān)規(guī)范要求對(duì)該試驗(yàn)段攤鋪后的攤鋪厚度、平整度、壓實(shí)度和空隙率進(jìn)行檢測(cè)，各項(xiàng)指標(biāo)均滿足規(guī)范和設(shè)計(jì)要求。

本文通過(guò)對(duì)原材料、配合比設(shè)計(jì)和施工技術(shù)的質(zhì)量控制，保證了現(xiàn)場(chǎng)的施工質(zhì)量，為瀝青中、上面層質(zhì)量取得好成績(jī)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。瀝青穩(wěn)定碎石基層具有很好的抗疲勞性和強(qiáng)度以及較為適度的柔性，能有效防止反射裂縫的產(chǎn)生，顯著延長(zhǎng)路面的使用壽命，其在高等級(jí)公路中應(yīng)用前景廣闊。

[1]中華人民共和國(guó)交通部.JTG F40-2004，公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范[S].北京，人民交通出版社，2005.

[2]侯民強(qiáng).基于力學(xué)指標(biāo)的瀝青穩(wěn)定碎石ATB-25配合比設(shè)計(jì)[J].交通世界，2017（18）：132-133+137.

[3]張帥.ATB-25的原材料要求及施工中的質(zhì)量控制[J].山西建筑，2015，41（33）：209-210.

[4]李華，滕康保，凌高祥.瀝青穩(wěn)定碎石基層級(jí)配設(shè)計(jì)與施工質(zhì)量控制[J].江蘇交通科技，2008（2）：15-16.