瀝青路面結(jié)構(gòu)優(yōu)化施工技術(shù)及實(shí)踐應(yīng)用研究

趙鐘虹

(福建省海盛交通投資有限公司,福建 三明 353000)

瀝青路面結(jié)構(gòu)作為工程建設(shè)質(zhì)量的重要影響因素，很多研究學(xué)者嘗試對(duì)路面構(gòu)造、接頭路面構(gòu)造進(jìn)行改造，但是都沒(méi)有取得較好的研究成果，并且在排水方面存在較大問(wèn)題[1-2]。為了彌補(bǔ)以往研究的不足，從結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)施工角度出發(fā)，提議新的瀝青路面結(jié)構(gòu)優(yōu)化施工方案，以革命老區(qū)新建古田縣環(huán)湖生態(tài)運(yùn)動(dòng)休閑旅游區(qū)公路(X921平湖至鳳埔公路工程)項(xiàng)目為例，在福建省寧德市革命老區(qū)古田縣翠屏湖原生態(tài)地區(qū)展開(kāi)新建施工優(yōu)化方案實(shí)踐應(yīng)用研究，并嘗試探究實(shí)踐應(yīng)用效果。

1 瀝青路面施工條件

1.1 施工環(huán)境與氣候

項(xiàng)目線(xiàn)位位于福建省古田縣原生態(tài)的自南向北古田水庫(kù)西岸上游，沿西岸向上游展線(xiàn)；由鳳埔段的支線(xiàn)匯合主線(xiàn)，自西邊環(huán)線(xiàn)向東沿環(huán)古田生態(tài)水庫(kù)支溪展線(xiàn)。線(xiàn)路曲折蜿蜒，高低起伏大。全縣位于山區(qū)地勢(shì)略高，北部略低，海拔最高為455 m，海拔最低在378 m，高差相對(duì)一般50 m以?xún)?nèi)。形成天然地勢(shì)的水庫(kù)，岸邊相對(duì)來(lái)說(shuō)比較陡峭，自然坡度一般15°～25°，局部30°～35°。這個(gè)項(xiàng)目路線(xiàn)主要穿越連綿起伏的丘陵、山間溝谷、山間盆地、沖洪積階地、沖洪積平原等地貌，雨水在路面凝結(jié)產(chǎn)生水膜，短時(shí)間內(nèi)不會(huì)干。這種施工環(huán)境和氣候，給瀝青材料路面建設(shè)造成了嚴(yán)重影響。

1.2 施工現(xiàn)場(chǎng)交通情況

主路古田縣X921平湖至鳳埔：起點(diǎn)位于原縣道X921對(duì)接后洋村，沿著延綿起伏山邊布線(xiàn)經(jīng)設(shè)置后港里大橋跨越玉源溪至賴(lài)墩村羅洋，然后展線(xiàn)于古田水庫(kù)和魚(yú)塘岸邊，經(jīng)杭下至賴(lài)墩村蘭尾，而后設(shè)隧道下穿崎嶺寺，沿著古田水庫(kù)西岸邊展線(xiàn)，經(jīng)桃州村至古田水庫(kù)林場(chǎng)桃洲工點(diǎn)，再途徑際下洋，穿過(guò)埡口并沿古田水庫(kù)岸邊布線(xiàn)，直至與X915極樂(lè)村縱五至鳳埔公路終點(diǎn)對(duì)接為終點(diǎn)，樁號(hào)FK7+539.130為輔道，長(zhǎng)度為7.669 km(其中設(shè)置長(zhǎng)短鏈130 m)。主路行車(chē)速度為40 km/h按二級(jí)公路建設(shè)，主路基10 m，輔道4.5～6.5 m，路面為瀝青混凝土；共計(jì)土石方93.8萬(wàn)m3、2座大橋532 m，涵洞787.39 m 41道，路面11.5萬(wàn)m2。

玉源路共計(jì)為1.207 km，起點(diǎn)位于水庫(kù)邊與X921平湖至鳳埔公路樁號(hào)為K1+700平交，終點(diǎn)至玉源村，與原縣道X921平交，終點(diǎn)樁號(hào)K1+206.709。路線(xiàn)按行車(chē)速度40 km/h二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，路基為10 m寬副，瀝青混凝土路面；玉源路土石方共計(jì)0.8萬(wàn)m3，涵洞62.56 m5道，路面1.2萬(wàn)m2。

通過(guò)收集工程車(chē)輛交通信息可知，客車(chē)數(shù)量較多，占據(jù)比例約62%，小客車(chē)年通行量范圍5.2～8.8萬(wàn)輛。相比之下，重載貨車(chē)輛較少。由于該工程所處地理位置排查較為嚴(yán)格，所以很少出現(xiàn)超載車(chē)輛。

2 瀝青路面結(jié)構(gòu)施工

2.1 總體結(jié)構(gòu)施工

綜合工程現(xiàn)場(chǎng)勘查結(jié)果，結(jié)合工程施工條件和施工要求，對(duì)瀝青路面結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，從而提高道路的舒適性。按照路面結(jié)構(gòu)不同，分別對(duì)路面3個(gè)層次進(jìn)行優(yōu)化處理。

(1)上面層：工程原有的瀝青鋪裝方案，選取SMA13溫拌阻燃改性瀝青材料鋪裝，鋪裝厚度設(shè)置為4 cm。優(yōu)化設(shè)計(jì)施工方案中，選取的瀝青鋪裝材料不變，鋪裝厚度仍然采用4 cm參數(shù)，強(qiáng)調(diào)工程路面處理，以此提升路面功能，包括磨耗功能、抗滑功能、阻燃功能。

(2)下面層：工程原有的瀝青鋪裝方案，選取SMA20溫拌改性瀝青材料鋪裝，鋪裝厚度設(shè)置為6 cm。優(yōu)化設(shè)計(jì)施工方案中，選取SMA16溫拌改性瀝青材料鋪裝，鋪裝厚度仍然采用6 cm參數(shù)。施工過(guò)程當(dāng)中，以分散、承載、傳遞荷載為主，根據(jù)路面承載需求，合理調(diào)整路面結(jié)構(gòu)。

(3)調(diào)平層：未優(yōu)化前的工程瀝青路面施工方案沒(méi)有設(shè)置調(diào)平層，優(yōu)化方案中添加該層次，選取AC10溫拌改性瀝青材料鋪裝，施工過(guò)程當(dāng)中，以緩沖荷載、防水、調(diào)平為主，通過(guò)調(diào)整路面結(jié)構(gòu)，以此增強(qiáng)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，抗裂縫能力、剛度均得以提升。

為了滿(mǎn)足路面表面處理需求，優(yōu)化方案在瀝青路面采取特殊處理，以CSP3～CSP5作為檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，可以有效去除泛油層，控制路面粗糙度達(dá)到80，有效地提高了斷裂抗力，防止塑性變形與脆斷，延長(zhǎng)了瀝青路面的使用壽命。另外，關(guān)于鋪設(shè)防水黏結(jié)層，鋪設(shè)材料為改性瀝青碎石，通過(guò)封層處理，打造更為可靠的路面結(jié)構(gòu)。其中，碎石直徑范圍6～10 mm，改性瀝青用量控制在1.0～1.15 ke/m2范圍內(nèi)。

3 路面細(xì)部構(gòu)造優(yōu)化施工

(1)接頭路面構(gòu)造

借鑒高速公路工程項(xiàng)目路面處治技術(shù)，對(duì)本工程接頭路面的處理采取優(yōu)化。

優(yōu)化方案選取黏性較高的改性瀝青作為材料，同時(shí)配置一些集料，用來(lái)填充伸縮縫。為了避免連接位置產(chǎn)生過(guò)大空隙，選取密封膠作為輔助鋪設(shè)材料，調(diào)節(jié)改性瀝青材料的伸縮變形能力，同時(shí)有助于兩個(gè)連接界面的黏結(jié)性能提升。關(guān)于下方部位鋼板的處理，以壓艙混凝土表面作為處理對(duì)象，采用傳遞工藝，將垂直荷載轉(zhuǎn)移到該表面[3]。其中，伸縮縫的安裝，采用SATM操作規(guī)范完成施工。

為了充分發(fā)揮優(yōu)化方案作用，對(duì)施工過(guò)程中產(chǎn)生的伸縮變形進(jìn)行有效控制。其中，沿著水平方向產(chǎn)生的伸縮變形幅度為±2.5 cm。然而，接頭位置容易產(chǎn)生沉降，出現(xiàn)不均勻變形，對(duì)后續(xù)路面使用影響較大。為了盡可能降低影響，優(yōu)化方案在此處增加了持續(xù)監(jiān)測(cè)模塊，引入信息化技術(shù)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)路面狀況，一旦發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，相應(yīng)馬上采取處理措施，進(jìn)而保證路面的使用安全。

(2)接頭路面構(gòu)造

考慮到路面容易出現(xiàn)裂縫情況，針對(duì)此類(lèi)情況，在路面增加瀝青卷材，局部鋪設(shè)防裂貼，雙重作用下降低路面裂縫現(xiàn)象產(chǎn)生頻率。目前，沿河重要路面工程多采用這種方案施工的比較多，放水效果顯著，本優(yōu)化方案借鑒這些施工經(jīng)驗(yàn)，選擇SBS卷材作為瀝青路面鋪設(shè)材料，控制該材料厚度在3 mm以上，鋪設(shè)層數(shù)設(shè)置為2層。另外，采用熱黏結(jié)技術(shù)，將基面和位于底層的卷材黏結(jié)到一起，使得斷面范圍內(nèi)較為均勻的產(chǎn)生形變，分散在各個(gè)區(qū)域，且表面連續(xù)狀態(tài)較為顯著。

方案中，填縫料灌縫范圍50～70 mm，假縫寬度范圍8～10 mm。按照優(yōu)化方案，合理選擇填充料加以填充后，在瀝青鋪裝層設(shè)置兩層防水卷材。注意，沿著接頭連接位置向兩側(cè)逐漸延伸，延伸處的防水卷材料為單層。為了驗(yàn)證該優(yōu)化方案可靠性，本研究在施工期間，采取了模擬仿真方式，通過(guò)控制模擬環(huán)境中的各項(xiàng)影響因素，對(duì)當(dāng)前優(yōu)化方案進(jìn)行模擬實(shí)施。模擬結(jié)果顯示，該優(yōu)化過(guò)的處理方案能夠有效解決接頭路面裂縫及放水問(wèn)題。

4 施工縫與路源防排水處理

關(guān)于施工縫的處理，通過(guò)增加調(diào)平層，采用瀝青膏加以處理，使得混凝土基面性能得以提升。針對(duì)路面的裂縫，則是采用灌封方式，利用瀝青膏加以灌封?？紤]到部分區(qū)域的瀝青結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較差，選擇SBS防水卷材加以處理，經(jīng)過(guò)熱熔加入瀝青材料中，以此改善瀝青性能。

關(guān)于路源防排水的處理，選取鋼膜作為連接裝置，在路面鋪裝鋼膜，厚度控制在20 mm左右。其中，鋼膜的加工需要經(jīng)過(guò)碾壓、冷卻處理，才可以作為施工材料。鋪裝結(jié)束后，在下半部分混合料中摻加一些碎石，控制粒徑范圍3～5 cm，并在此部分材料表面填充瀝青填縫料，控制厚度為3 cm。完成填充以后，按照瀝青鋪設(shè)規(guī)范，檢查瀝青路面與排水溝之間銜接情況。如果銜接平整，則認(rèn)為達(dá)到施工質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，反之，需要進(jìn)一步處理后才可以驗(yàn)收。

5 實(shí)踐應(yīng)用分析

為了驗(yàn)證提出的瀝青路面結(jié)構(gòu)優(yōu)化施工方案可靠性，將寧德古田縣原生態(tài)翠屏湖環(huán)湖運(yùn)動(dòng)休閑旅游區(qū)公路(X921平湖至鳳埔)公路工程中，通過(guò)各項(xiàng)施工相關(guān)采集的指標(biāo)數(shù)據(jù)信息，從而對(duì)此展開(kāi)判斷。

5.1 控制溫拌改性瀝青混合料施工溫度

關(guān)于優(yōu)化方案中混合料施工溫度的控制，分別對(duì)上層、下層、調(diào)平層的各項(xiàng)材料溫度控制數(shù)值加以測(cè)試，統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表1所示。

傳統(tǒng)施工方案終壓混合料的穩(wěn)定皆在110 ℃以上，最高溫度可達(dá)145 ℃。從當(dāng)前統(tǒng)計(jì)結(jié)果來(lái)看，傳統(tǒng)隧道溫度控制要求明顯高于優(yōu)化后的隧道溫度控制要求，施工滿(mǎn)足方案優(yōu)化需求，大大降低了施工技術(shù)難度。

表1 溫拌改性瀝青混合料施工溫度控制范圍統(tǒng)計(jì) 單位：℃

5.2 瀝青混合料施工質(zhì)量檢測(cè)

雖然本優(yōu)化方案降低了施工難度，但是在質(zhì)量方面也需要給予保證，本文對(duì)其采取施工質(zhì)量檢測(cè)，結(jié)果如表2所示。

表2 瀝青混合料施工質(zhì)量檢測(cè)統(tǒng)計(jì)

統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，按照施工要求，本優(yōu)化方案的瀝青路面上層、下層、調(diào)平層的各項(xiàng)參數(shù)均在允許控制范圍以?xún)?nèi)。例如，壓實(shí)度要求，AC材料要求大于92%，當(dāng)前AC10材料壓實(shí)度最小值為94.6%，SMA材料壓實(shí)度要求大于94%，當(dāng)前SMA16材料最小壓實(shí)度為94.2%，SMA13材料最小壓實(shí)度為94.5%。因此，當(dāng)前提出的優(yōu)化方案，符合工程質(zhì)量要求。

5.3 熱拌施工及溫拌的瀝青混合料施工環(huán)境參數(shù)對(duì)比

為了體現(xiàn)溫拌施工環(huán)境控制作用，本文以瀝青煙、苯并芘作為檢測(cè)指標(biāo)，分別對(duì)不同施工環(huán)境下兩種物質(zhì)的含量進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果如圖1所示。

圖1 瀝青煙、苯并芘在不同施工環(huán)境下的含量統(tǒng)計(jì)結(jié)果

由圖1可知，與溫拌環(huán)境相比，熱拌環(huán)境下產(chǎn)生的瀝青煙、苯并芘含量較高。其中，熱拌環(huán)境下瀝青煙含量約是溫拌環(huán)境下瀝青煙含量的5倍，熱拌環(huán)境下苯并芘含量約是溫拌環(huán)境下苯并芘含量的3.5倍。因此，溫拌技術(shù)的應(yīng)用，能夠有效降低瀝青煙、苯并芘含量。

6 總 結(jié)

以X921平湖至鳳埔公路主路段項(xiàng)目為例，對(duì)瀝青路面施工方案的優(yōu)化展開(kāi)探究。通過(guò)分析工程施工環(huán)境、交通情況，結(jié)合項(xiàng)目施工要求，提出新的項(xiàng)目瀝青路面結(jié)構(gòu)施工方案。該施工方案以接頭路面構(gòu)造為突破口，展開(kāi)優(yōu)化。實(shí)踐應(yīng)用結(jié)果顯示，提出的優(yōu)化施工方案，降低了施工溫度控制難度，提高了防水效果，施工質(zhì)量達(dá)到了預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)，并且施工環(huán)境參數(shù)有所改善。