公路施工中瀝青路面壓實過程控制分析

傅華卿

（杭州余杭區(qū)交通項目管理有限公司，浙江杭州 311100）

0 引言

在公路系統(tǒng)不斷完善發(fā)展的背景下，公路的等級隨之提升，因此對公路技術、質量的要求也有所提升。公路路面的壓實度和公路質量有直接的關系，所謂的壓實就是減少瀝青中存在的氣孔，壓縮公路路面的瀝青空間，將固體顆粒在黏彈性介質中進行填實處理，使顆粒物質有序排列。壓實度成為檢測瀝青路面質量的有效指標，對路面的抗壓能力、抗水損壞能力、耐久性都有較高的參考價值。

1 瀝青路面壓實原理

瀝青路面的壓實過程是將松散且塑態(tài)的瀝青混合原料過渡到高抗拉強度以及黏聚態(tài)。在高溫下，瀝青膠結料的黏度相對較低且內聚力有限。因此在壓實期間，集料顆粒可以變形以及重新排序。此時集料顆粒的變形以及重組會受到瀝青膠結料的黏結力以及集料顆粒之間摩擦力的影響，使混合料在高溫和集料棱角較小的情況下更為緊致。通過附加壓實作用，使瀝青中的集料顆粒伴隨著瀝青的流動重新排序，在一系列操作以后使集料的接觸點達到受力平衡的狀態(tài)。優(yōu)質的壓實質量可以有效改善瀝青路面的穩(wěn)定性以及延長使用壽命[1]。

2 瀝青路面壓實病害影響因素

2.1 機械設備

施工期間常用的混合料壓實設備有靜壓鋼輪壓路機、輪胎壓路機、振動壓路機三種。開展壓實作業(yè)時，靜壓鋼輪壓路機和輪胎壓路機的壓實參數需要根據壓路機自身的噸位以及行駛速度的確定。振動式壓路機的壓實參數較其他兩種相對復雜，振動頻率、幅度、大小對壓實的效果都有較大的影響。在瀝青混合料壓實期間，壓實效果受壓路機噸位的影響，也就是說設備自身噸位越大在壓實過程中越容易損傷混合料的質量。因此采用較慢的行駛速度，壓實效果更為理想，但速度過于緩慢對施工的效率也會產生不同程度的影響。在振動壓路機工作期間，如果工作頻率相對較高就會發(fā)生鋼輪跳離地面的情況，甚至在空中停留片刻，存在跳振的情況，如果頻率過低，無法達到振動壓實的效果[2]。

2.2 碾壓次數

碾壓瀝青路面的時候，如果碾壓次數較少，壓實度也無法達到預期效果，在正式通車后長時間的碾壓下更容易出現車轍；如果碾壓次數比較多，也會因為短時間集中碾壓，使已經成型的路面出現波浪的形狀，或者粗骨料直接被壓碎。為了保證壓實的效果，需要確保壓實體有足夠的有效壓實時間。有效時間越長則用于壓實的時間也就越長；如果有效壓實時間相對較短，可能無法完成碾壓的過程，存在壓實度不足的情況[3]。在客觀因素無法控制的情況下，控制好一切主觀性因素，適當調整施工技術，確保在有效的壓實時間內完成碾壓作業(yè)。

2.3 混合料離析

在熱拌瀝青混合料中，因為粗集料、細集料在經過攪拌、運輸、鋪設等過程中動力特征的影響，會出現粗集料與細集料分布不均勻的情況，容易形成集配離析的現象。在粗骨料集中區(qū)域的瀝青路面，瀝青含量相對較低且孔隙率增加；在細集料集中區(qū)域的瀝青路面，瀝青含量相對較高且孔隙率不大。只要出現這兩種現象就會增加壓實特性變異情況的概率，影響路面壓實的質量。熱拌瀝青混合料在運輸、鋪設時，在不同位置的混合料溫度下降不同，出現溫度離析情況會更加嚴重。溫度離析導致的不同位置瀝青混合料溫度出現差異化，改變壓實的特性，對瀝青混合料的壓實度有一定的負面影響。

2.4 混合料溫度

參考工作材料數據、工作經驗，明確瀝青混合料的流動性和可壓性容易受溫度變化的影響，鋪設溫度、初壓溫度、終壓溫度、復壓溫度的參數也會影響壓實度。瀝青混合料是一種黏彈性材料，溫度越高可塑性也就越強。在科學范圍內，只要溫度越高混合料的壓實難度就會減小，壓實度會相應提升。

2.5 鋪設厚度

較厚的鋪層容易達到規(guī)定的壓實度。厚的鋪層保溫時間相對較長，且有足夠的時間完成碾壓；薄層溫度下降較快，給碾壓留下的時間也相對較短，無法保證鋪層的壓實度。允許碾壓時間越長對壓實度越有利，時間越短對壓實的負面影響越大[4]。允許碾壓時間與混合料的出料溫度以及環(huán)境溫度、鋪設厚度都有直接的關聯。在環(huán)境條件與出料溫度恒定的情況下，鋪設厚度越大對允許碾壓時間的影響就越大。因此為了保證有足夠的時間完成壓實作業(yè)，將薄層也就是小于4cm 厚度的鋪層混合料初壓溫度調至較高的溫度，對7cm 以上的鋪層可以適當降低初壓的溫度。

2.6 環(huán)境條件

施工現場的水文環(huán)境、氣候因素、風力影響、陽光照射時長、溫度變化都屬于環(huán)境條件的范疇。在其他條件恒定的基礎上，環(huán)境條件影響瀝青混合料溫度下降的速度，對瀝青混合料的壓實效果產生負面影響[5]。環(huán)境溫度越低，在鋪設以及碾壓期間，瀝青混合料的溫度損失越大。溫度下降較快時，碾壓混合料需要消耗的壓實功也會越大，增加了壓實的難度；此時溫度損失增加，空隙率更大，出現壓不實的現象。

2.7 下承層因素

基于半剛性基層瀝青路面為核心路面結構的前提下，在混合料壓實成型時，半剛性基層是剛度較大的下承層結構，也可能是剛度比較小的瀝青混合料下層。在外界溫度相同的基礎上，黑色會因為自身吸熱的特性，使瀝青混合料下承層的溫度大于半剛性材料下承層的溫度。鋪設及壓實時，對瀝青混合料維持高溫度有幫助，該層面和路面距離更近，對結構層的平整度要求更高，因此瀝青混合料下承層的平整度更為理想，可以有效控制被壓實層瀝青混合料鋪設厚度。

3 公路施工中瀝青路面壓實過程控制

3.1 嚴格控制壓實溫度

在通常情況下，新攪拌的瀝青混合料溫度都相對較高，且在運輸以及鋪設期間，容易受到氣溫、風力、下承層溫度的影響，溫度離析越來越嚴重。采取有效的措施達到降低溫度下降速度的目的，保證瀝青混合料溫度的均勻性。在運輸混合料期間，選用覆蓋物將混合料的溫度控制在合適的范圍內，如果環(huán)境溫度相對較低，可以減少混合料溫度散失的概率。運輸車輛不只是瀝青混合料的運輸工具，更是瀝青混合料短期內的保溫環(huán)境?？梢栽跒r青混合料的頂部覆蓋一層保溫材料，或者在運輸車輛車廂的周圍粘貼隔熱材質，解決瀝青混合材料溫度下降的問題。

3.2 選擇合適的壓路機

結合混合料的特征以及鋪設設備的生產率、鋪設層次、鋪設厚度、碾壓流程等影響因素，選擇合適的壓路機。在選擇壓路機時要注意：按照瀝青路面的碾壓厚度、鋪設速率選擇,減少機械成本以及提升壓實工作質量。在選擇壓路機時，結合碾壓路面的厚度選擇不同噸位的壓路機，保證壓實的效果。上文提到的靜壓鋼輪壓路機就是利用自重完成碾壓。輪胎壓路機在碾壓路面期間不會壓碎混合料中的集料，在碾壓新舊路面結合的位置也不會破壞舊路面的邊緣結構，通過輪胎的揉搓可以提升瀝青路面面層的穩(wěn)定性。振動壓路機的壓實質量相對較高、壓實厚度也較大，在同樣壓實效果的要求下，需要的碾壓次數最少，其消耗的能源也隨之減小。

3.3 選用智能化系統(tǒng)

在壓路機上安裝聯合開發(fā)的壓實設備控制與檢測系統(tǒng)，如在振動壓路機上安裝振動壓路機示波器。將其應用于連續(xù)壓實控制文件系統(tǒng)中，更好地處理CCC 數據需要的DC 軟件程序。該程序包含著中央數據服務軟件窗口，主要就是將其顯示在屏幕上便于觀察。而壓實度低于預設值的區(qū)域會呈現紅色，也可以將某個區(qū)域針對性放大。經過處理的文件，可以用圖標、特性的格式呈現。實施瀝青路面壓實工作時，將采集系統(tǒng)、GPS 定位系統(tǒng)、溫度傳感器、加速傳感器安裝于壓路機上，利用采集系統(tǒng)在壓路機工作時，將現場的所有數據資料儲存在設備中。遠程工作人員可以實時監(jiān)測工作現場的情況，提升壓實的質量。

3.4 優(yōu)化壓實機械設備組合

選擇壓路機或者將多種壓路機綜合應用時，需要結合當初檢測的參數、相關工作經驗、碾壓作業(yè)的長度、振幅等，在多次試驗中明確碾壓方案。參考《公路瀝青路面施工技術規(guī)范》（JTG F40—2004）的要求，尋找最佳工藝方法。

其一，在初壓階段，考慮應用輪胎壓路機碾壓地面，振動壓路機在后面復壓，等振動壓路機壓實時，適當提升振動頻率，綜合調整振幅。由于輪胎壓路機在完成壓實時，可以消除振動壓路機的痕跡，將其作為組合就可以避免終壓操作，減少資金的支出。充氣輪胎對瀝青混合料有較好的揉搓作用，增加其密實程度，最大限度減少上面層的滲水問題。

其二，在初壓階段和復壓階段，選用振動壓路機。壓路機緊跟鋪設機，選用振動模式完成壓實操作。假如路面存在輪跡，需要將壓路機設置為靜態(tài)模式。應用該方式可以在鋪設混合料后，應用振動壓路機完成碾壓操作，此時不需要選擇靜壓鋼輪壓路機完成初壓操作。只要施工環(huán)境溫度較高，就可以充分發(fā)揮集料顆粒瀝青的潤滑作用。在低溫環(huán)境下施工，瀝青混合料的溫度下降速度加快，無法采取保溫措施，需要在短時間內完成壓實作業(yè)，保證壓實的質量。

3.5 接縫施工以及壓實技術

在瀝青路面正常施工中，會出現縱向或者橫向的施工縫隙，上下層橫向接縫盡量錯開1m 距離，保證各層橫向接縫也用垂直平接縫的鋪設方式。開始橫向縫連續(xù)施工前，先在斷面涂刷黏層油，確保橫向接縫的順滑。在鋪設之后用3m 直尺檢測平順度，校正高度，或者用雙鋼輪壓路機反復碾壓，從跨縫向新鋪的層面逐漸移動，緩慢跨過橫向接縫。對于縱向施工縫，考慮用兩臺設備結合的方式完成壓實，工藝技術可以選用梯隊作業(yè)的方式。在已經鋪設的混合料中，提前預留15cm 左右的位置，在該位置不再進行壓實操作，重疊碾壓已鋪層10cm，選用熱接縫方式跨接碾壓，解決縫隙問題。

3.6 嚴格控制原材料質量

選擇瀝青原材料的時候，將瀝青材質的參數控制在要求范圍內。如果瀝青混合料的指標沒有達到要求，也會影響材料之間的融合程度以及施工質量，因此需要重點檢測瀝青的相關指標。在氣溫較高的位置，選擇稠度相對較低的瀝青混合料。選擇集料的時候，根據標準控制碎石集料的集配。選擇粗集料時，盡量選用硬度高、潔凈度理想、質地堅硬的石料作為基層材質，最好將石料的形狀固定為一種，減少孔隙率。選擇石料時，選用反擊式破碎機制材料，嚴格控制石料的結構、大小、直徑，保證其與標準相吻合。在選擇細集料的時候，除了要具備粗集料的高硬度、高質量外，還需要配置人工壓制的米砂，切勿選用采石場中廢棄的材料，嚴格控制米砂的質量?？刂苹旌衔锏幕旌蠝囟?、時間、速度等，按照優(yōu)化的材料比例調配。

3.7 嚴格控制路基施工環(huán)節(jié)

回填路基的時候，需要先做好原地面的處理工作，及時將路基范圍內的草皮、樹根清除干凈，在壓實檢驗合格以后，才可以進行填土施工。在回填階段，必須嚴格控制虛鋪厚度、壓實度，避免由于填土厚度過高、壓實度達不到相關要求出現路基沉降。因此，需要嚴格控制路基填料，堅決不應用檢驗不合格的材料，施工期間同類型的材料填土厚度要大于0.5m。認真處理填挖結合的位置，保證其接口位置的施工質量達到相關要求。利用開挖臺階、埋設土工織物，避免出現沉降差。在條件允許的情況下，路基施工完畢等待其自然沉降一段時間，減少后期影響路面質量。

4 結語

綜上所述，控制瀝青路面的壓實質量是為了保證力學性能與路面性能滿足設計要求，更是路面施工的最后程序。在開展壓實工作期間，要滿足路面的壓實度與平整度要求，施工難度就會隨之增加，加之影響路面壓實質量的因素相對較多，因此施工方需要統(tǒng)籌考慮各個方面的因素，降低不利因素的影響程度，加強施工管控，爭取從源頭杜絕問題的出現，在保證施工質量的同時也保證了公眾出行安全以及社會效益。