超厚ATB柔性基層一次性攤鋪施工常見難點(diǎn)控制

王 楷

（保利長大工程有限公司，廣東 廣州 510000）

1 工程概述

根據(jù)我國現(xiàn)行規(guī)范，ATB-25適宜壓實(shí)厚度為8～12cm，壓實(shí)最小厚度為7cm。ATB設(shè)計(jì)厚度＞12cm，屬于超厚厚度ATB，一般采用分層攤鋪的施工形式[1]。G15陽茂高速擴(kuò)建項(xiàng)目拼寬新建路面在水穩(wěn)上基層和瀝青下面層之間設(shè)計(jì)一層厚度為14cm的ATB-25柔性基層。考慮到施工效率及成本因素，采用一次攤鋪成型是最有利的施工組織方案，但由于一次攤鋪厚度較厚，設(shè)計(jì)壓實(shí)厚度加上松鋪厚度使攤鋪總厚度約18cm。過厚的厚度使得混合料在布料時(shí)粗集料顆粒容易滾落底部，最終造成豎向離析明顯；碾壓時(shí)，底部壓實(shí)難以達(dá)到壓實(shí)要求，造成孔隙率偏大，滲水嚴(yán)重；且碾壓時(shí)壓路機(jī)更容易在折返處形成推擁，使碾壓后結(jié)構(gòu)層頂面形成波浪狀，平整度較差。

2 優(yōu)化方案及控制要點(diǎn)

針對以上常見控制難點(diǎn)，該項(xiàng)目通過三個(gè)方面對其予以控制：（1）優(yōu)化ATB-25的級配設(shè)計(jì)；（2）通過攤鋪設(shè)備改造，使攤鋪布料更均勻，避免豎向離析；（3）調(diào)整碾壓設(shè)備及碾壓工藝組合，并最終使壓實(shí)度及平整度均滿足規(guī)范及設(shè)計(jì)要求。

2.1 配合比設(shè)計(jì)優(yōu)化

ATB-25配合比設(shè)計(jì)所用粗集料為花崗巖，細(xì)集料采用花崗巖加工而成的機(jī)制砂，集料規(guī)格為5檔，分別是2～30mm、11～22mm、6～11mm、3～6mm、0～3mm。為提高混合料的強(qiáng)度及抗水損害能力，可摻加1.5%的水泥。

根據(jù)G15陽茂高速的氣候特點(diǎn)及交通荷載情況，要求柔性基層具備較強(qiáng)的承重、抗拉、防水等功能。配合比設(shè)計(jì)時(shí)提高4.75mm以上篩孔碎石含量，減少了9.5mm以上篩孔粗集料用量，即提高6～11mm這一規(guī)格集料的用量，適當(dāng)降低22～30mm和11～22mm規(guī)格的粗集料用量。這樣可以使粗集料之間既能形成骨架嵌擠結(jié)構(gòu)，提升結(jié)構(gòu)的承載強(qiáng)度，以提高抗高溫車轍的能力，又有利于混合料生產(chǎn)和施工時(shí)的均勻性，減少施工離析而造成局部滲水和粗細(xì)集料分層的情況出現(xiàn)。同時(shí)，適當(dāng)提高1.18mm通過率，使集料間隙得到充分填充，并以4.5%作為設(shè)計(jì)目標(biāo)空隙率，混合料瀝青飽和度控制在60%～70%，以提高ATB抗疲勞開裂能力，避免行車荷載后剩余空隙率過小而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)層承重能力不足。

據(jù)以上設(shè)計(jì)思路，計(jì)算出礦質(zhì)混合料的合成級配，并繪制礦料合成級配曲線，根據(jù)設(shè)計(jì)級配，馬歇爾試件成型。馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果如表1所示。

表1 ATB-25混合料馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果

2.2 離析控制

混凝土產(chǎn)生離析的原因主要是施工工藝和操作水平不當(dāng)，包括停機(jī)待料、梯形攤鋪速度差，搭接寬度控制不當(dāng)，過快收斗，不及時(shí)碾壓，等等。不規(guī)則離析，往往是施工工藝問題，而規(guī)則離析，大多是由攤鋪機(jī)的性能決定的。

ATB-25由于整體級配較粗，從整個(gè)攪拌、運(yùn)輸及攤鋪過程來看，均容易產(chǎn)生粗、細(xì)集料離析狀況[2]。從以往瀝青路面施工經(jīng)驗(yàn)來看，拌和設(shè)備、混合料裝卸、攤鋪機(jī)質(zhì)量的好壞已成為瀝青路面離析的主要原因。因此，控制這幾個(gè)環(huán)節(jié)成為瀝青攤鋪離析控制的關(guān)鍵點(diǎn)。

（1）拌和設(shè)備的自動(dòng)計(jì)量系統(tǒng)準(zhǔn)確要高，確保逐盤打印差異控制在最小程度。

（2）瀝青混凝土混合料運(yùn)輸車輛接料時(shí)，必須使料車接料斗縱向中軸線對中瀝青拌和樓成品倉開倉口。從拌和機(jī)向運(yùn)料車上放料時(shí)，運(yùn)輸車借料嚴(yán)格按照“前—后—中”的順序，每卸一斗混合料挪動(dòng)一下汽車位置，每裝完一車混合料移動(dòng)3次位置，盡最大可能減少粗細(xì)集料的離析現(xiàn)象。

（3）攤鋪離析是目前路面施工中最容易產(chǎn)生也是最難控制的問題[3]。目前，攤鋪機(jī)物料的輸送和分布，由刮板輸送和螺旋分料器2個(gè)環(huán)節(jié)完成。級配混合料中的內(nèi)摩擦力作用以及物料與輸料螺旋之間的外摩擦力作用，影響著螺旋輸料和二次攪拌的效果。輸料器送料應(yīng)均勻穩(wěn)定，將瀝青攤鋪機(jī)螺旋喂料器調(diào)整到最佳狀態(tài)。合理的攤鋪機(jī)螺旋分料器應(yīng)具有良好的攪拌物料的能力，使前期工序產(chǎn)生的物料離析得到有效改善。G15陽茂擴(kuò)建項(xiàng)目采用大功率的福格勒攤鋪機(jī)。對大多數(shù)小功率攤鋪機(jī)來說，物料的內(nèi)、外摩擦力作用造成大粒料容易被送往螺旋兩外側(cè)，攤鋪寬度增大則離析加重。因此，物料輸料高度應(yīng)位于螺旋中心上方葉片直徑2/3處。攤鋪機(jī)集料斗在刮板尚未露出、尚有約10cm厚的混合料時(shí)，開出料車，同時(shí)攏料，攏料速度盡量慢且均勻；料斗兩翼復(fù)位后，下一輛料車開始卸料。

（4）由于螺旋送料器的工作機(jī)理，輸送至遠(yuǎn)端兩側(cè)的集料較容易離析，且粗骨料集中，積堆后粗骨料滾落底部，造成底部粗集料集中，豎向離析明顯，容易導(dǎo)致底部碾壓不密實(shí)、造成滲水。為解決這一弊端，采用在螺旋末端加轉(zhuǎn)反向螺旋葉片，可減少末端離析狀況。由于攤鋪厚度較厚，螺旋布料器抬高較高，螺旋布料器前擋板離地空隙較大，導(dǎo)致攤鋪前拖時(shí)，布料器中料堆粗骨料沿料堆坡面往下滾落，底部粗集料集中，造成豎向離析。對此，可在攤鋪機(jī)輸送螺旋的前擋板下部加設(shè)柔性擋板。經(jīng)實(shí)操驗(yàn)證，該操作可有效減少豎向離析現(xiàn)象。前擋板下部加設(shè)柔性擋板示意圖如圖1所示。

圖1 前擋板下部加設(shè)柔性擋板

2.3 碾壓組合及碾壓工藝優(yōu)化

陽茂高速擴(kuò)建拼寬部分?jǐn)備亴挾葹?.5m，采用1臺福格勒攤鋪機(jī)一次攤鋪成型，按正常攤鋪速度2m/min控制，配套日工5000型瀝青拌和站，完全可以保障連續(xù)供料攤鋪。拌和站產(chǎn)能及相應(yīng)配套運(yùn)輸車輛數(shù)量充足，能保證連續(xù)供料、攤鋪，是保障ATB攤鋪均勻、平整度好的重要前提。

（1）設(shè)備配置組合?？紤]到一次攤鋪寬度只有7.5m，故前場碾壓設(shè)備采用2臺雙鋼輪壓路機(jī)（13t）+2臺膠輪壓路機(jī)（30t）+1臺雙鋼輪（13t）的壓實(shí)設(shè)備配置。

（2）碾壓遍數(shù)組合。ATB-25熱拌瀝青混合料的碾壓分為初壓、復(fù)壓和終壓三個(gè)階段。初壓：由2臺雙鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)（13t）完成；靜壓1遍，速度擬定3km/h，緊跟攤鋪機(jī)碾壓，盡量少噴水，堅(jiān)持高溫碾壓，壓實(shí)溫度控制在140～145℃，不得產(chǎn)生推移、開裂。復(fù)壓：開始復(fù)壓溫度應(yīng)在120℃左右，通過復(fù)壓達(dá)到或超過規(guī)定的ATB-25柔性基層壓實(shí)度不小于96%的要求；復(fù)壓分為兩個(gè)階段，分別由2臺雙鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)（13t）振壓2遍和2臺輪胎壓路機(jī)（30t）碾壓3遍完成，輪胎壓路機(jī)速度為擬定5km/h。終壓：碾壓溫度≥70℃。終壓采用1臺雙鋼輪壓路機(jī)（13t）；終壓時(shí)不得振動(dòng)，靜壓1遍，速度為擬定5km/h，少數(shù)不平整處靜壓增加1遍，直至無明顯輪跡。

（3）碾壓控制要點(diǎn)。以往返一遍計(jì)算，共計(jì)7遍（雙鋼輪壓路機(jī)靜壓1遍、雙鋼輪壓路機(jī)振動(dòng)碾壓共2遍、膠輪壓路機(jī)揉搓碾壓共3遍，雙鋼輪光面1遍）的壓實(shí)遍數(shù)、2km/h左右的碾壓速度可滿足壓實(shí)要求。但這三個(gè)階段必須緊密銜接，遵循“少量噴水，保持高溫，梯形重迭，分段碾壓”的碾壓原則。

3 檢測結(jié)果

針對超厚ATB一次性攤鋪常見的平整度、壓實(shí)效果及離析問題，通過上述措施調(diào)整和控制，各項(xiàng)措施通過在項(xiàng)目實(shí)際生產(chǎn)中進(jìn)行驗(yàn)證，均取得很好的預(yù)期效果。通過結(jié)構(gòu)層抽芯可看到，芯樣密實(shí)、集料分布均勻，各項(xiàng)檢測指標(biāo)均符合規(guī)范及設(shè)計(jì)要求。

（1）通過攤鋪前場對混合料取樣，進(jìn)行馬歇爾擊實(shí)試驗(yàn)（擊實(shí)溫度為135～155℃），得出瀝青混合料馬歇爾擊實(shí)試驗(yàn)的結(jié)果如表2所示。從馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果來看，試拌瀝青混合料3.8%油石比的穩(wěn)定度、流值、空隙率、飽和度、礦料間隙率等技術(shù)指標(biāo)符合規(guī)范及設(shè)計(jì)要求。

表2 馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果表

（2）平整度檢測抽取6處，合格率100%。

（3）選取不同各點(diǎn)進(jìn)行滲水試驗(yàn)可知，ATB-25瀝青上基層的結(jié)構(gòu)密實(shí)性比較好，滲水系數(shù)遠(yuǎn)小于300mL/min，滲水檢測合格。

4 結(jié)束語

ATB柔性基層的施工在高速公路瀝青路面施工中較為常見，傳統(tǒng)施工方法也較為成熟。對于設(shè)計(jì)厚度大于12cm的超厚ATB的施工，通常采取分層攤鋪的施工方法。一般情況下，采用一次性攤鋪成型工藝，可減少中間黏結(jié)層的施工，消除黏結(jié)面污染的風(fēng)險(xiǎn)，減少設(shè)備周轉(zhuǎn)的次數(shù)，減少施工成本，且大大提高了施工功效。但一次性攤鋪施工若照搬常規(guī)厚度ATB的施工工法，存在平整度差、碾壓不密實(shí)、豎向離析明顯等質(zhì)量缺陷風(fēng)險(xiǎn)。通過關(guān)鍵施工環(huán)節(jié)的優(yōu)化和創(chuàng)新，經(jīng)驗(yàn)證，完全可消除類似質(zhì)量問題，使超厚度ATB柔性基層一次性攤鋪的工藝更趨于完善，值得后續(xù)項(xiàng)目推廣應(yīng)用。