高速公路路面工程施工新技術(shù)應(yīng)用探討

摘? 要：本文通過甘肅兩徽高速公路路面工程施工，介紹了新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備在高速公路路面施工的應(yīng)用，詳細闡述了施工中新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備的優(yōu)點，實踐證明該新技術(shù)具有廣泛的應(yīng)用價值。

關(guān)鍵詞：高速公路;路面工程;施工新技術(shù);探索;應(yīng)用

中圖分類號：U416.1? ? 文獻標識碼：A? ? 文章編號：2096-6903（2019）07-0000-00

1 工程概況

兩當縣至徽縣高速公路位于甘肅省隴南市境內(nèi)，地處秦巴山區(qū)徽成盆地東部，既是G316線長樂至同仁公路的重要組成部分，也是甘肅省高速公路網(wǎng)規(guī)劃的省網(wǎng)高速--S10線（陜西鳳縣至合作）的組成部分，同時也是十天高速與銀昆高速的聯(lián)絡(luò)線。

兩徽高速公路是2015年入選國家財政部PPP示范項目的高速公路，也是甘肅省政府批準采用PPP模式建設(shè)的首條高速公路，是連接兩當縣紅色教育示范基地的快速通道，該項目的建設(shè)對有效改善甘肅隴南地區(qū)的交通和經(jīng)濟發(fā)展環(huán)境具有重要作用。

由甘肅路橋第三公路工程有限責(zé)任公司承建的兩徽高速公路路面工程起點樁號K0+000，終點樁號K33+225，全長33.175km。主線按四車道高速公路標準建設(shè)，設(shè)計行車速度為80km/小時，路基寬度為24.5m（整體式）和12.25m（分離式）。全線采用瀝青混凝土路面，汽車荷載等級為公路-Ⅰ級。

2路面結(jié)構(gòu)

上面層：4cm? 高性能改性瀝青混凝土? SUP-13;

中面層：6cm? 高性能改性瀝青混凝土? SUP-20;

下面層：8cm? 密級配瀝青碎石? ATB-25;

封層：熱熔改性瀝青碎石;基層：34cm? 水泥穩(wěn)定碎石（水泥摻量4.8%）;

底基層：18cm? 水泥穩(wěn)定碎石（水泥摻量4.0%）。[7]

3新技術(shù)介紹

3.1 毫米GPS 3D基層智能攤鋪系統(tǒng)

3.1.1拓普康毫米GPS 3D基層智能攤鋪系統(tǒng)的工作原理

拓普康毫米GPS數(shù)字攤鋪自動控制系統(tǒng)主要由GPS基準站，PZL-1激光高程基準站，毫米GPS流動站和P63攤鋪機自動控制系統(tǒng)組成[1]。當系統(tǒng)工作時，在控制點處設(shè)置的GPS基準站和PZL-1激光基準站通過無線數(shù)據(jù)傳輸站和電纜（激光高程信息）將GPS差分信號和激光海拔信息發(fā)送到MC-R3接收器。MC-R3處理接收到的數(shù)據(jù)，并將3D坐標數(shù)據(jù)實時傳輸?shù)紾X-60控制箱?？刂葡鋾@得的當前3D坐標信息與控制箱中的設(shè)計卡數(shù)據(jù)進行比較，以生成相應(yīng)的高程校正。然后，控制箱將使用此信息來生成相應(yīng)的比例驅(qū)動信號。液壓閥用于驅(qū)動攤鋪機牽引臂液壓缸，以沿相應(yīng)方向調(diào)節(jié)熨平板，從而可以改變鋪裝道路的坡度和高度，以補償?shù)缆返牟▌樱_到所需的路面光滑度和厚度。同時，毫米GPS流動站實時監(jiān)控攤鋪表面的平面坐標和高程狀況，以實現(xiàn)過程監(jiān)控和施工。

3.1.2 成效對比（表1）

基準設(shè)置 事先要測量放樣、打鋼樁、放鋼絲繩基準線。 無需設(shè)置諸如打樁，放樣和拉絲之類的基準，從而減少了人為因素造成的誤差，減少了鋪路的準備時間，并提高了控制精度和工作效率。

坡度控制 無法實時進行坡度控制。 全數(shù)字顯示，精確控制高程和坡度，輕松鋪設(shè)最平整的路面; 實時攤鋪坡度并顯示與設(shè)計表面的差異，嚴格控制坡度和厚度。

平整度檢測 無法顯示和記錄當前點的高程。 GPS平面和激光高程導(dǎo)航，整個過程不間斷測量，實時顯示并記錄鋪路平面的位置和高程信息。

攤鋪厚度控制 無法實時顯示攤鋪層的攤鋪厚度 實時數(shù)字顯示和記錄鋪路層厚度，嚴格控制材料用量，精確施工并節(jié)省成本

與設(shè)計結(jié)合 只能以方格網(wǎng)放樣形式與設(shè)計院CAD設(shè)計數(shù)據(jù)結(jié)合。 嚴格按照設(shè)計院CAD設(shè)計的項目數(shù)據(jù)進行數(shù)字化施工，可以按1：1的比例有效地進行現(xiàn)場施工，減少了初步測量工作量，節(jié)省了人力資源成本。

3.1.3毫米GPS 3D基層智能攤鋪系統(tǒng)的優(yōu)點

采用先進的 3D數(shù)字化路面自動攤鋪控制系統(tǒng)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的打鋼樁、掛鋼絲繩、采用滑靴傳感器引導(dǎo)高程的方式，使路面平整度、厚度、松鋪系數(shù)的控制全面實現(xiàn)數(shù)字化、無樁化、智能化、精準化、軌跡化，節(jié)省了大量人力、物力、財力及時間，最大限度的減少了人為因素對施工的影響，提高了工作效率。

（1）毫米GPS 3D自動攤鋪技術(shù)代替了傳統(tǒng)的人工打鋼樁、掛鋼絲繩引導(dǎo)高程的方法，避免鋼絲繩撓度造成對平整度的影響，經(jīng)大厚度水泥穩(wěn)定碎石基層試驗段驗證，平整度滿足《公路路面基層施工技術(shù)細則》（JTG/T? F20-2015）的要求，同時節(jié)約人工費，距初步測算，一個工作日可節(jié)約人工費600元[2]。

（2）引用毫米GPS 3D基層智能攤鋪系統(tǒng)+基層邊部支護鋼模板，實現(xiàn)了高程、厚度、寬度的精準控制，避免材料浪費。

3.2 水泥穩(wěn)定碎石振動攪拌技術(shù)

3.2.1振動拌和原理

振動拌和原理是在普通攪拌工藝的基礎(chǔ)上，增加了高頻次、高強度的振動沖擊作用，振動攪拌裝置每分鐘釋放1500次以上的彈力波，同時對混合料撞擊能量達到普通拌缸5倍以上，在混合料攪拌過程中粉料是最難拌和均勻的，施加強烈的振動作用可以使粉料處于不斷的顫動、游離狀態(tài)，使粉料在骨料中分散速度加快，同時水分子也處于顫動狀態(tài)，打散抱團的的粉料顆粒，粉料與水充分結(jié)合形成膠結(jié)材料，均勻的裹敷在骨料表面，改善混合料的微觀結(jié)構(gòu)，振動攪拌技術(shù)對解決水泥穩(wěn)定碎石結(jié)構(gòu)層耐久抗裂性能提供重要技術(shù)支撐和創(chuàng)新空間[3]。

3.2.2 振動拌和的優(yōu)點

（1）節(jié)約水泥：在混合物強度不變的情況下，振動攪拌可以節(jié)省水泥量;與普通的強制攪拌相比，將水泥用量減少10%后，振動攪拌仍具有較高的抗壓強度，可以滿足混合物強度的設(shè)計要求;（2）提高混合物的強度和性能：振動攪拌可以顯著提高混合物的性能，強度高，分散系數(shù)小;與普通的強制攪拌相比，在相同的測試條件下，振動攪拌可使混合物的強度提高約15%。（3）混合時間縮短了約20%：混合軸在旋轉(zhuǎn)時振動，從而消除了無效區(qū)域（4）提高了機器的可靠性：采用了動平衡計算和設(shè)計，并且機器的可靠性和性能都很好;（5）無軸托，易于清潔：一般的混合軸托非常嚴重，需要每周至少清潔一次。如果不及時清洗，不僅會影響生產(chǎn)效率，而且很容易損壞主機并引起事故。振動攪拌的振動效果是，骨料不易粘附在主軸和葉片上，基本上避免了軸的固定現(xiàn)象，易于清潔;（6）提高了抗凍性和抗?jié)B性混合物。振動不僅增加了混合物中的氣體含量，而且還顯著改善了混凝土的孔隙等級和孔隙分布。這體現(xiàn)在以下事實中：混凝土中的孔沿減小的方向移動，大孔的數(shù)量減少，小孔的數(shù)量增加，并且增加。毛細血管和凝膠毛孔[4]。

3.3 寬幅大厚度基層全寬全厚一次攤鋪技術(shù)

3.3.1 大厚度基層邊部鋼模板支護

模板高度320mm，采用兩塊160mm高的鋼模板立面拼接，沿2個邊線方向布設(shè)模板、立模，調(diào)整線型，確定鋼釬加固點位，采用沖擊鉆打眼，鉆孔深度10cm以上，將鋼釬放入加固孔內(nèi)，采用大錘錘擊至鋼釬不松動為止[5]。

3.3.2 大厚度基層攤鋪[6]

采用1臺陜西中大 DT1800伸縮熨平板攤鋪機，熨平板拼接寬度應(yīng)滿足正常路段基層寬度，加寬段通過控制伸縮熨平板延伸攤鋪。攤鋪速度宜控制在1.0-1.5m/min。

攤鋪機的螺旋布料器應(yīng)埋入水泥穩(wěn)定碎石混合料2/3以上。攤鋪機攤鋪混合料時，不宜中斷，如中斷時間超過2h，應(yīng)設(shè)置橫向接縫。料車卸料時分2次挺舉車廂，采用泄洪式卸料，嚴禁滾落式卸料，以防止卸料離析。

松鋪系數(shù)的測定方法：采用毫米GPS流動站分別測量10個固定點的底基層頂面高程，記錄這10個點的坐標。攤鋪完成后，在尚未碾壓時，用毫米GPS流動站根據(jù)前面記錄的坐標，找出這10個點的位置，測量碾壓前的虛鋪面高程。碾壓結(jié)束后，用毫米GPS流動站根據(jù)前面記錄的坐標，找出這10個點的位置，測量這個10個固定點終壓后的高程。通過計算得到松鋪系數(shù)：松鋪系數(shù)=（虛鋪高程-原地面高程）/（壓實后高程-原地面高程）。

碾壓完成后繼續(xù)在這10個固定點通過灌砂法測取壓實度，選取達到規(guī)定壓實度測點的松鋪系數(shù)平均值作為今后施工的松鋪系數(shù)的控制值。

3.3.3 大厚度基層碾壓（表2）

3.3.4 現(xiàn)場檢測

碾壓完成后用灌砂法檢測壓實度，基層壓實度不低于98%。若壓實度檢測不合格，應(yīng)在水泥初凝時間內(nèi)及時補壓，并檢測合格為止。碾壓完成后宜在養(yǎng)生完成后7天內(nèi)完成鉆芯檢測。

3.3.5 大厚度基層的優(yōu)點

寬幅全厚一次攤鋪成型技術(shù)解決了分層攤鋪基層整體承載能力變?nèi)醯膯栴}，避免了基層層間彎拉應(yīng)力，保證了基層的整體受力性能;施工工序減少，縮短工期，機械調(diào)遷也相應(yīng)減少，節(jié)省了養(yǎng)生費用，降低了施工成本。

4 結(jié)語

為了實現(xiàn)兩徽高速公路品質(zhì)工程創(chuàng)建，我公司在甘肅兩徽高速公路路面工程施工中采用了大量的新技術(shù)、新工藝和新設(shè)備，努力提高工程技術(shù)含量，路面施工品質(zhì)大幅度提升，取得了良好的經(jīng)濟效益和社會效益。遺憾的是毫米GPS 3D基層自動攤鋪技術(shù)雖然在施工中采納，但是內(nèi)頁測量資料還沒有形成正式的通用表格，希望在將來，相關(guān)質(zhì)檢部門能完善與毫米GPS 3D基層自動攤鋪系統(tǒng)配套的測量記錄表格，提升內(nèi)頁資料編制品質(zhì)。高速公路大厚度基層全寬全厚一次攤鋪技術(shù)目前已得到社會各界的廣泛認可，但沒有形成規(guī)范，因此需要我們繼續(xù)探索，總結(jié)相關(guān)施工經(jīng)驗和技術(shù)數(shù)據(jù)，為形成規(guī)范奠定基礎(chǔ)。

參考文獻

1） 張良奇.混凝土振動攪拌機理和工業(yè)應(yīng)用研究[D].西安：長安大學(xué)，2013.

[2] 公路路面基層施工技術(shù)細則，JTG/T? F20-2015）[S].

[3] 公路工程質(zhì)量檢驗評定標準，JTG F80/1-2017）[S].

[4] 甘肅省公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范，DB62/T3136-2017）[S].

[5]公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范，JTG F40-2004）[S].

收稿日期：2019-09-20

作者簡介：魏喬邦（1982—），男，甘肅皋蘭人，本科，工程師，研究方向：公路路面施工。

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Discussion on Application of New Technology in Construction of Expressway Pavement Engineering

WEI Qiaobang

（Gansu Road and Bridge Third Highway Engineering Co.， Ltd.， Lanzhou Gansu? 730030）

Abstract： This paper introduces the application of new technologies， new processes， and new equipment to the construction of expressway pavement through the construction of the highway of Gansu Lianghui Expressway. It has wide application value.

Keywords： highway; pavement engineering; new construction technology; exploration; application