瀝青混凝土路面平整度檢測及施工控制技術(shù)

徐艷

（寧夏金氏偉業(yè)建設(shè)工程有限公司，寧夏 銀川 750000）

路面平整度與強度、橫坡度等，都是評價公路性能的關(guān)鍵指標(biāo)。其中，路面平整度對行車安全性、舒適性和經(jīng)濟性有直接影響。在路面不平的情況下，駕乘人員的乘車體驗較差，車輛油耗增加，并且還存在一定的行車安全隱患。除此之外，路面平整度差還會導(dǎo)致后期公路養(yǎng)護成本的增加。因此，在瀝青混凝土路面施工中采取措施保證路面平整度達標(biāo)至關(guān)重要。對于施工企業(yè)來說，首先要明確可能導(dǎo)致路面平整度不達標(biāo)的常見因素，然后總結(jié)提出相應(yīng)的施工改進對策，從而在施工過程中加以控制。同時利用技術(shù)手段進行平整度檢測，若檢測結(jié)果發(fā)現(xiàn)平整度不達標(biāo)，則通過施工技術(shù)措施予以優(yōu)化，直至路面平整度達標(biāo)。

1 瀝青混凝土路面平整度檢測方法

以往路面平整度檢測主要采用3m 直尺測定法，但是在實際操作中弊端較為明顯，例如測試速度慢、測量精度低、人工成本高等。近幾年出現(xiàn)的車載式激光平整度儀在路面平整度檢測中，表現(xiàn)出了速度快、精度高、穩(wěn)定性好等一系列優(yōu)勢，成為瀝青混凝土路面平整度的主流技術(shù)。該方法是借助于激光傳感器、陀螺儀等完成路面平整度的測定。整套儀器固定在小車的底盤上，采用人力拉車或小車發(fā)動機提供動力的方式，在待測路面上按照固定方向移動。小車運動過程中，激光傳感器發(fā)射激光信號，并接收反射的激光束。通過微機處理將激光信號轉(zhuǎn)化成為路面真實斷面信號，并借助于數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)提供路面平整度檢測結(jié)果。車載式激光路面平整度測定儀的結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

圖1 車載式激光路面平整度測定儀

從系統(tǒng)組成上來看，整個激光路面平整度測定儀共包含了5 個激光器，其中2 個為長程斜射激光器，1 個為平整度與構(gòu)造深度共用激光器，1 個為平整度激光器，1 個為車轍激光器。在平整度檢測時，5 個激光器同時采集路面數(shù)據(jù)?？梢圆杉膬?nèi)容包括路面平整度、路面構(gòu)造深度、縱斷面、橫斷面等。然后由數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)完成數(shù)據(jù)統(tǒng)計、分析和結(jié)果轉(zhuǎn)化，得出路面縱斷面接測結(jié)果。

該測定方法的優(yōu)勢在于效率較高，相比于傳統(tǒng)的3m 直尺測定法，效率可以提升幾倍甚至十幾倍，對保證公路工程的施工進度有積極影響。小車運動速度可以在0-15km/h 之間自由調(diào)節(jié)，可適用于一些里程較長的公路，如高速公路、機場跑道的平整度檢測。并且在小車駛過待測路面后，能夠同步輸出檢測數(shù)據(jù)和檢測結(jié)果，如IRI 值、行駛質(zhì)量指數(shù)、坡度值等。同時，采用高精度的光學(xué)儀器進行路面的橫斷面掃描，保證平整度測定結(jié)果的精確性更高。采樣間距可以控制在0.15mm 以內(nèi)，檢測精度達到了0.1mm，保證最終的檢測結(jié)果完全滿足高等級公路的平整度檢測需要。利用陀螺儀和加速度計，能夠有效排除因為小車自身顛簸對測定結(jié)果產(chǎn)生的干擾，使得最終輸出的檢測結(jié)果具有更高的可信度。

2 瀝青混凝土路面施工中平整度控制技術(shù)

2.1 工程概況

某公路全長81.3km，路基寬度29.2m，為雙向4 車道形式，設(shè)計時速為80km/h，采用瀝青路面。路面組成為：下面層使用AC-25C 瀝青混合料，主要成分有石灰?guī)r集料、石灰?guī)r礦粉、70 號A 級石油瀝青，混合料厚度10cm；中面層使用AC-20C 型道路石油瀝青混合料，主要成分除了瀝青外還有石灰?guī)r集料、石灰?guī)r礦粉，厚度為6cm；表面層使用AC-13C型道路石油瀝青混合料，粗集料為玄武巖加工制成，細集料為機制砂，瀝青為A 級70 號石油瀝青。

2.2 加強瀝青混合料的質(zhì)量驗收

結(jié)合上文分析可知，粗集料的級配、細集料的含泥量、瀝青的針入度等，都是判斷混合料性能的關(guān)鍵指標(biāo)，進而對瀝青混凝土路面的平整度產(chǎn)生了直接影響。因此，在制備瀝青混合料前，首先要明確各類基礎(chǔ)材料的規(guī)格、要求，然后對材料進行質(zhì)量檢驗，確保符合使用要求后再按照配合比制作混合料。本次工程中所用的道路石油瀝青混合料，要求針入度（25℃，100g，5s）在80-100mm 之間，軟化點為50℃，彈性恢復(fù)（25℃）≥60%。細集料公稱粒徑0.075-2.36mm，針片狀顆粒含量≤3%。礦粉由石灰?guī)r磨細得到，表觀密度≥2.5t/m3，含水量≤1%，塑性指數(shù)＜4。

通過選樣測定，確保滿足上述要求后方可入場使用。經(jīng)過質(zhì)量檢驗確定基礎(chǔ)材料均滿足要求后，還要按照標(biāo)準(zhǔn)流程進行瀝青混合料的拌和，流程如圖2 所示。

圖2 瀝青混合料的拌和工藝流程

2.3 施工機具的科學(xué)選型

在公路的瀝青混凝土路面施工中，科學(xué)選用機械設(shè)備除了能夠顯著提高施工效率外，對保證路面壓實度、平整度也有積極幫助。對于拌和設(shè)備來說，應(yīng)選擇自動化程度較高、出料溫度均勻、混合料級配合理的先進設(shè)備。以國產(chǎn)的LB2000型可搬式拌和設(shè)備為例，其基本參數(shù)如表1 所示。

表1 瀝青混凝土拌和設(shè)備基本參數(shù)

2.4 加強施工質(zhì)量的控制

2.4.1 選擇合適的松鋪系數(shù)

松鋪系數(shù)是瀝青混合料壓實前的鋪筑厚度與壓實后實際厚度的比值。在施工設(shè)計中確定了松鋪系數(shù)后，還要在施工現(xiàn)場隨機選取若干個測量點，采用鉆芯取樣的方式，分別測量瀝青混凝土在壓實前、壓實后的厚度。松鋪系數(shù)與不平整度傳遞值之間呈正相關(guān)關(guān)系，如圖3 所示。

圖3 不平整度傳遞至與松鋪系數(shù)的關(guān)系曲線

結(jié)合上圖可知，在松鋪系數(shù)較大的情況下，瀝青混凝土路面的平整度較小。因此在實際施工時，應(yīng)做好碾壓檢測，增加混合料攤鋪后的預(yù)壓實密度。如果按照設(shè)計方案完成碾壓后，松鋪系數(shù)仍然較高，可以繼續(xù)加壓1-2 遍，將松鋪系數(shù)維持在較低水平，從而提高路面平整度。

2.4.2 攤鋪機行駛速度的控制

在攤鋪作業(yè)時，要求攤鋪機必須勻速運行，保證公路各處瀝青混合料的厚度均勻、密度接近，為提高路面平整度奠定基礎(chǔ)。攤鋪機的行駛速度會影響攤鋪厚度，因此在現(xiàn)場施工時必須要綜合考慮拌合機的拌和能力，以及攤鋪機自身的性能和公路的平整度要求等，來確定最佳的攤鋪速度。根據(jù)有關(guān)要求，攤鋪速度通常要維持在2-6m/min。原則上來說，取低限（2m/min）能夠提高預(yù)壓密實度，松鋪系數(shù)小，碾壓后路面平整度更理想。但是實際施工時還必須考慮效率、成本等因素。最佳攤鋪速度可通過下式計算：

式（1）中，V 為攤鋪機行駛速度，單位為m/min；Q 為拌合機產(chǎn)量，單位為t/h；D 為壓實瀝青混凝土的毛體積密度，單位為t/m3；W 為攤鋪密度，單位為m；T 為瀝青混凝土壓實后的平均厚度，單位為cm；C 為攤鋪機的效率系數(shù)，通常取0.9。

2.4.3 熨平板振動頻率與夯錘夯擊頻率的調(diào)控

在瀝青混合料的攤鋪作業(yè)中，熨平板主要發(fā)揮兩項功能：其一是進行加熱，使瀝青混合料的攤鋪溫度維持在120-165℃之間；其二是通過振動完成預(yù)壓，保證攤鋪面有較好的平整度，為接下來的碾壓創(chuàng)造良好條件。根據(jù)路面瀝青混合料的厚度不同，選擇的振動頻率也有差異。通常是面層越厚，振動頻率越高，選擇高檔位；面層較薄時，振動頻率選擇低檔，防止面層出現(xiàn)“搓板”現(xiàn)象，提高路面平整度。夯錘也是攤鋪環(huán)節(jié)進行預(yù)壓的主要設(shè)備，夯擊頻率的調(diào)整與熨平板類似。在上面層混合料厚度為4cm、攤鋪機行進速度為5m/min 的情況下，本工程中夯擊頻率與振動頻率的控制要求如表2 所示。

表2 夯擊頻率與振動頻率控制要求

2.4.4 混合料碾壓溫度的調(diào)控

本次工程中所用的瀝青混合料，出廠溫度控制在150-170℃之間，然后經(jīng)由自卸汽車運輸至施工現(xiàn)場。雖然汽車的車廂采取了保溫措施，但是不可避免會出現(xiàn)失溫情況，因此要求在施工現(xiàn)場卸料時溫度不低于130℃。正常情況下攤鋪施工混合料溫度不低于120℃。各類情況下的溫度控制要求如表3 所示。

表3 瀝青混合料的施工溫度控制要求

在碾壓施工中，通過控制瀝青混合料溫度維持在最佳區(qū)間，一方面能夠保證混合料具有良好的流動性，便于攤鋪、碾壓，提高了作業(yè)效率；另一方面，還能提高碾壓后的密實度、平整度。

2.4.5 碾壓遍數(shù)與碾壓速度的控制

碾壓既是瀝青混凝土路面施工的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，同時也是決定路面平整度的核心因素。本次工程中用于路面瀝青混合料碾壓的設(shè)備，主要有輪胎壓路機和雙鋼輪壓路機2 種類型。在試驗路段分別測試了3 種不同的碾壓方案，每種方案的碾壓方法和碾壓遍數(shù)如表4 所示。

表4 3 種碾壓方案的對比

從試驗結(jié)果來看，采用方案一碾壓后，粗集料被壓碎的情況較多，并且第一次鋼輪碾壓后，混合料溫度下降明顯，再使用膠輪碾壓，瀝青混合料的揉搓擠密效果較差，路面平整度不理想。采用方案二碾壓后，第一次膠輪碾壓后瀝青混合料橫向推擠情況明顯，第二次鋼輪碾壓后也不能完全消除輪跡，路面平整度不理想。采用方案三碾壓后，平整度較好。最后選擇鉆孔取樣的方式進行對比，發(fā)現(xiàn)使用方案三碾壓的芯樣，無論是密度、穩(wěn)定度還是壓實度，均優(yōu)于另外兩種方案，故本次工程中最終選擇膠輪鋼輪膠體碾壓的方法。

瀝青混合料攤鋪完成后分別進行初壓、復(fù)壓和終壓3 次碾壓，碾壓時要采取“連續(xù)、及時、緊跟”的原則。鋼輪壓路機在前，往前碾壓10m 左右，膠輪壓路機緊跟在后，兩臺機器一前一后配合碾壓。行進過程中不允許中途停止或轉(zhuǎn)彎，保證當(dāng)前路段一次性碾壓完成。然后調(diào)整機具方向后，反方向碾壓。終壓完成后再使用雙鋼輪壓路機完成收光。在每次碾壓時，現(xiàn)場施工人員應(yīng)緊跟在壓路機后面觀察路面是否有坑槽、孔洞，如果存在質(zhì)量問題，要立即采取措施修復(fù)，然后重復(fù)碾壓，保證路面平整度達標(biāo)。碾壓遍數(shù)和碾壓速度的相關(guān)要求如表5 所示。

表5 碾壓遍數(shù)和碾壓速度的控制要求

壓路機的振幅也是決定路面壓實效果和平整度的重要因素。通常根據(jù)攤鋪厚度來選擇振幅檔位。攤鋪厚度在4cm以下的，選擇靜壓；攤鋪厚度在4-6cm 的，選擇1 檔；攤鋪厚度在6-8cm 的，選擇2 檔或3 檔；攤鋪厚度在8-10cm 的，選擇3 檔或4 檔。另外，壓路機每行進5cm 就需要振動一次，因此要想保證碾壓效果，壓路機行進速度不能過快。

3 結(jié)論

平整度是決定瀝青混凝土路面施工質(zhì)量的關(guān)鍵因素之一。在實際施工中，瀝青混合料的配制質(zhì)量與溫度，攤鋪與碾壓效果等諸多因素，都會對路面平整度產(chǎn)生影響。因此，要想保證路面平整度達標(biāo)，必須要加強施工技術(shù)控制，并在施工結(jié)束后選擇車載式激光路面平整度測定儀或車載式顛簸累積儀進行平整度測定，對不達標(biāo)的地方予以處理，保證公路工程高標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)完成。