瀝青穩(wěn)定碎石排水層施工方法分析

關(guān) 健

(五大連池風(fēng)景名勝區(qū)自然保護(hù)區(qū)公路管理站，黑龍江 五大連池 164155)

水損害是導(dǎo)致公路結(jié)構(gòu)受損的主要原因。瀝青穩(wěn)定碎石排水層是路面結(jié)構(gòu)的重要組成，位于下承層之上，是一種多孔結(jié)構(gòu)，當(dāng)路面水分向下滲透時(shí)，可通過這些空隙及時(shí)將水分排出，避免影響公路下承層等主要結(jié)構(gòu)，達(dá)到保障公路穩(wěn)定性、延長(zhǎng)公路使用壽命的目的，提高路面結(jié)構(gòu)排水能力，降低水損害。近年來，瀝青穩(wěn)定碎石排水層已廣泛應(yīng)用于各級(jí)公路中，但由于施工方法不當(dāng)、技術(shù)管理不嚴(yán)，很多時(shí)候沒有達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。熟練掌握瀝青穩(wěn)定碎石排水層施工方法和管理要點(diǎn)具有十分重要的意義。

1 基礎(chǔ)材料的選擇

基礎(chǔ)材料的規(guī)格和質(zhì)量必須達(dá)到施工標(biāo)準(zhǔn)，這是保證瀝青穩(wěn)定碎石排水層功能的前提條件。設(shè)計(jì)階段，要提前做好調(diào)查，掌握施工路段地質(zhì)條件及路面排水要求，根據(jù)這些信息選擇合適的瀝青材料，其中抗拉性、耐磨性、抗壓性等是重點(diǎn)參數(shù)。部分地區(qū)還需要考慮高、低溫對(duì)瀝青材料的影響。除瀝青外，礦粉、集料等是用量較多的主要材料。選擇集料時(shí)，粗集料的壓碎值、針片狀含量、吸水率、小于0.075 mm顆粒的通過率及細(xì)集料的砂當(dāng)量、含水量、塑性指數(shù)等都是需要重點(diǎn)關(guān)注的技術(shù)指標(biāo)，必須滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

2 配合比設(shè)計(jì)

將各類基礎(chǔ)材料按照一定比例配合，可顯著提高混合材料的綜合性能，在提高路面結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、保證滲水及時(shí)排出等方面發(fā)揮積極作用。瀝青穩(wěn)定碎石排水層的配合比設(shè)計(jì)主要包含兩項(xiàng)工作：一是級(jí)配設(shè)計(jì)。粗集料發(fā)揮骨架支撐作用，細(xì)集料則發(fā)揮填充作用，粗、細(xì)集料相互搭配，既可以保證瀝青穩(wěn)定碎石排水層的支撐效果，還能保證孔隙率，滿足排水需要。二是最佳油石比設(shè)計(jì)。瀝青發(fā)揮黏結(jié)作用，但是對(duì)瀝青的用量也要進(jìn)行嚴(yán)格控制。試驗(yàn)研究表明，礦料表面的瀝青膜平均厚度為12～16 mm時(shí)可保持不出現(xiàn)瀝青流淌。瀝青用量可按集料表面積與瀝青膜平均厚度的乘積確定，表面積S則可按下列關(guān)系式估算：

S=0.41+0.41a+0.82b+1.64c+2.88d+6.14e+12.28f+32.77g(m2/kg)

式中，a～g分別代表4.75 mm、2.36 mm、1.18 mm、0.6 mm、0.3 mm、0.15 mm、0.075 mm篩孔的通過百分比。采用瀝青膜平均厚度的中值14 μm，運(yùn)用油膜厚度經(jīng)驗(yàn)公式初步估算最佳油石比為3.0%。

3 施工方法和管理要點(diǎn)

3.1 松鋪系數(shù)

松鋪厚度與達(dá)到規(guī)定壓實(shí)度的壓實(shí)厚度之比，即為松鋪系數(shù)。加強(qiáng)松鋪系數(shù)的控制，可充分發(fā)揮瀝青穩(wěn)定碎石排水層的功能。如果松鋪系數(shù)偏小，則說明松鋪材料用量偏少，鋪筑層厚度達(dá)不到施工標(biāo)準(zhǔn)，路面實(shí)際壽命低于設(shè)計(jì)壽命。相反，如果松鋪系數(shù)偏大，則導(dǎo)致鋪筑層偏厚，增加了物料用量和施工成本。施工過程中，影響松鋪系數(shù)的因素有多種，如壓實(shí)工藝(碾壓次數(shù)、碾壓機(jī)械)、材料組成(粗細(xì)集料的搭配、孔隙率的高低)等。現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)，要提前開展試驗(yàn)確定合適的松鋪系數(shù)，并在施工過程中嚴(yán)格控制。

3.2 材料溫度

瀝青作為非晶體材料，溫度變化會(huì)對(duì)瀝青的針入度、延度有直接影響。保持合適的材料溫度，能夠讓瀝青與集料充分混合，從而提升整個(gè)瀝青穩(wěn)定碎石排水層的使用效果。正常情況下，瀝青混合料的攤鋪溫度應(yīng)控制在120℃～130℃，在保證瀝青混合料具有較高延度的前提下，可避免出現(xiàn)瀝青滴落、材料離析的情況。目前使用的瀝青混合料攤鋪機(jī)通常有自動(dòng)調(diào)溫功能，可隨時(shí)檢測(cè)出口處瀝青混合料的溫度，根據(jù)材料實(shí)際溫度和設(shè)定溫度的差異，進(jìn)行加熱或降溫。還要考慮特殊作業(yè)環(huán)境對(duì)瀝青混合料溫度的影響。如夏季高溫天氣施工，地表溫度可能在40℃以上，這時(shí)可以適當(dāng)降低瀝青混合料溫度。

3.3 碾壓工藝

材料攤鋪結(jié)束后，要及時(shí)進(jìn)行碾壓。相比于普通的瀝青混合料，由于瀝青穩(wěn)定碎石排水層中使用了較多的粗集料，因此對(duì)壓實(shí)要求更高。為保證壓實(shí)效果，要選擇合適的壓路機(jī)，根據(jù)壓實(shí)度需要，準(zhǔn)備多臺(tái)不同噸位的壓路機(jī)，如25 t重的膠輪壓路機(jī)，15 t重的雙鋼輪壓路機(jī)，及10 t重的鋼輪壓路機(jī)。碾壓瀝青混合料時(shí)，按照順序先使用膠輪壓路機(jī)完成初壓，這一遍碾壓的目的是壓縮粗、細(xì)集料的空隙，保證表面基本平整。然后再根據(jù)壓實(shí)效果，選擇雙鋼輪或單鋼輪壓路機(jī)，完成復(fù)壓。復(fù)壓時(shí)，同一路段需要按照相同方向進(jìn)行碾壓，不允許在路面掉頭，也不允許在路面中途停車，必須保證勻速運(yùn)行。壓實(shí)前，為防止瀝青粘在壓路機(jī)滾輪上，可提前在輪胎上刷上一層植物油。復(fù)壓時(shí)，先完成規(guī)定的碾壓次數(shù)，然后檢查壓實(shí)度、平整度是否達(dá)標(biāo)。對(duì)于局部不達(dá)標(biāo)的位置，要增加碾壓次數(shù)，直到符合標(biāo)準(zhǔn)。

4 施工質(zhì)量檢測(cè)

完成瀝青穩(wěn)定碎石排水層主體施工后，要進(jìn)行必要的養(yǎng)護(hù)。如加強(qiáng)管護(hù)，防止人為踩踏或機(jī)具行駛，瀝青混合料完全硬結(jié)后，再開放行駛。為了確保施工質(zhì)量，要開展質(zhì)量檢測(cè)。檢測(cè)方式有兩種：一是混合料抽檢。油石比的誤差應(yīng)控制在0.3%以內(nèi)。通過率誤差應(yīng)控制在5%以內(nèi)，其他粒徑的通過率要符合施工要求的配合比。路面隨機(jī)選擇取樣部分的檢測(cè)達(dá)標(biāo)率要達(dá)到90%以上，說明施工質(zhì)量良好。二是鉆芯取樣檢測(cè)。將整個(gè)施工路段劃分成等長(zhǎng)的若干片段，每個(gè)片段內(nèi)隨機(jī)選擇3～5處取樣點(diǎn)，使用鉆孔機(jī)進(jìn)行鉆芯取樣。在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)對(duì)樣品進(jìn)行分析，空隙率應(yīng)控制在15%～25%，鋪層厚度應(yīng)控制在10±0.5 cm，馬歇爾穩(wěn)定度則應(yīng)高于3.5 kN。如果發(fā)現(xiàn)有未達(dá)標(biāo)的，結(jié)合某一項(xiàng)性能、質(zhì)量缺陷，采取相應(yīng)的加固措施，保證整體施工效果。

5 結(jié)語(yǔ)

瀝青穩(wěn)定碎石排水層在公路工程建設(shè)中廣泛推廣應(yīng)用。施工人員不僅要熟悉整個(gè)作業(yè)流程，明確相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，還要嚴(yán)格加強(qiáng)技術(shù)管控，保證工程質(zhì)量，充分發(fā)揮瀝青穩(wěn)定碎石排水層的應(yīng)用價(jià)值，延長(zhǎng)公路工程的使用壽命。