公路工程建設(shè)中的路面壓實(shí)技術(shù)

馬青龍

（青海省公路橋梁工程集團(tuán)有限公司，青海 西寧 810008）

0 引言

進(jìn)入新世紀(jì)以來，我國的交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)實(shí)現(xiàn)了蓬勃發(fā)展的態(tài)勢，公路工程的數(shù)量和規(guī)模不斷擴(kuò)大，在公路工程建設(shè)中，由于瀝青路面具有表面平整、行車舒適、養(yǎng)維方便等的特點(diǎn)，已被越來越多地應(yīng)用到的各級公路建設(shè)中。但是，隨之而來的便是路面的病害，致使一些路面的使用壽命難以達(dá)到應(yīng)有的水平，不僅影響了公路的性能，還造成了不可挽回的經(jīng)濟(jì)損失。而影響公路病害的因素有很多，其中壓實(shí)不足是關(guān)鍵。

1 公路路面壓實(shí)病害影響因素分析

路面壓實(shí)指的是在一定的公路施工環(huán)境中，采用已經(jīng)選定的壓實(shí)機(jī)械設(shè)備對瀝青混合料進(jìn)行碾壓的過程，良好的路面壓實(shí)要求路面空隙均勻分析，既不欠壓，也不超壓。通常情況下，需要通過測試路面的空隙率和變異性來評價壓實(shí)工藝。本節(jié)主要對影響壓實(shí)度的病害影響因素，如材料因素、碾壓條件以及碾壓工藝進(jìn)行分析。

1.1 材料因素

（1）瀝青膠結(jié)料。公路工程建設(shè)中以瀝青作為膠結(jié)料，瀝青膠結(jié)料作為一種熱塑性材料，其粘度會隨著溫度的變化而不斷變化。也就是說，溫度越高，瀝青的粘度就越低，越容易被壓實(shí)。瀝青粘度的大小直接影響壓實(shí)過程，進(jìn)而對路面的性能產(chǎn)生重要影響，瀝青的粘度越大，粘接力就越強(qiáng)，所拌制的混合料強(qiáng)度就越高，耐久性就越好。但是，不同的原油和工藝制作而成的瀝青，即使是標(biāo)號相同，其粘度也會有很大的產(chǎn)別，如果是普通的瀝青，其作為牛頓流體，可繪制成粘溫曲線，得出壓實(shí)溫度，但當(dāng)其為非流動流體時，通過與普通瀝青拌和與壓實(shí)溫度的方法，會導(dǎo)致瀝青高溫氧化、老化以及揮發(fā)性氣體的散發(fā)造成對周圍自然環(huán)境的污染[1]。

（2）集料。集料的形狀和紋理對于公路路面壓實(shí)度的影響主要表現(xiàn)在內(nèi)阻角，內(nèi)阻角會隨著集料顆粒棱角的增大而不斷增大，即由圓形礫石制作而成的混合料的內(nèi)阻角遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于扎碎集料制作而成的混合料。所以，圓形的集料以棱角的集料更容易壓實(shí)。

1.2 碾壓條件

（1）瀝青混合料的溫度。普通瀝青混合料碾壓溫度應(yīng)當(dāng)以135℃和175℃的條件下測定的粘度按照《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTG F40—2017）中的規(guī)定進(jìn)行確定，如果粘溫曲線數(shù)據(jù)缺乏，可參照石油瀝青混合料碾壓溫度（表1）進(jìn)行選擇，最終根據(jù)工程項(xiàng)目的實(shí)際情況確定使用高值還是低值。

表1 石油瀝青混合料碾壓溫度 單位：℃

（2）鋪層厚度。在通常情況下，較后的鋪層比較容易達(dá)到固定的壓實(shí)度，這是因?yàn)楹竦匿亴颖貢r間比較長，有充足的時間進(jìn)行碾壓；而薄層由于降溫速度快，碾壓的時間也比較短，對于壓實(shí)度是極為不利的。因此，碾壓的時間越長，越有利于壓實(shí)，碾壓的時間越短，越不利于壓實(shí)[2]。

（3）碾壓遍數(shù)。在公路路面碾壓過程中，碾壓的遍數(shù)不得過多也不得過少，如果碾壓的遍數(shù)不夠，壓實(shí)度就不足，通車后就很容易出現(xiàn)車轍；如果碾壓遍數(shù)太多，由于短時間內(nèi)集中重復(fù)碾壓，會導(dǎo)致已經(jīng)碾壓成型的路面發(fā)生推移，產(chǎn)生龜裂，進(jìn)而導(dǎo)致粗骨料被壓碎，碾壓遍數(shù)應(yīng)當(dāng)根據(jù)初壓、復(fù)壓和終壓予以確定。

（4）環(huán)境因素。影響公路工程建設(shè)路面壓實(shí)的環(huán)境因素主要包括氣溫、風(fēng)力以及下承面的溫度。氣溫越低，混合料的冷卻速度就越快，允許碾壓的時間就越短，例如，當(dāng)氣溫低于5℃時，應(yīng)禁止對薄層路面的碾壓；風(fēng)力也是影響路面壓實(shí)度的一個重要因素，施工現(xiàn)場的風(fēng)力越大，混合料的降溫速度就越快，允許碾壓的時間就越短，。同時，由于風(fēng)力的作用，鋪層的表面還容易形成硬殼層，進(jìn)而對壓實(shí)度產(chǎn)生較大的負(fù)面影響；下層面的溫度，下層面的溫度會以最快的速度吸收混合料中的熱量，特別是當(dāng)當(dāng)鋪層較薄時，降溫的速度就越快，這就給壓實(shí)工作進(jìn)行帶來了重重困難。

（5）壓實(shí)速度。壓實(shí)速度應(yīng)當(dāng)遵循的原則是在保證壓實(shí)質(zhì)量的基礎(chǔ)上，盡可能提升碾壓速度，壓實(shí)速度不得過高也不得過低，如果壓實(shí)速度過低，會造成壓實(shí)流程中斷，影響最終的壓實(shí)質(zhì)量；如果壓實(shí)速度過高，路面就會出現(xiàn)推移、裂紋等的現(xiàn)象。為此，要嚴(yán)格控制壓實(shí)速度，合理的壓實(shí)速度，對減少碾壓時間，提高作業(yè)效率有十分重要的意義。壓路機(jī)壓實(shí)速度如表2 所示。

表2 不同類型壓路機(jī)碾壓速度 單位：km/h

1.3 碾壓工藝

公路工程建設(shè)中的路面碾壓主要分為以下3 個階段，即初壓、復(fù)壓和終壓，以上3 個階段的壓實(shí)均需要壓路機(jī)以緩慢和均勻的速度完成碾壓，不同的碾壓階段發(fā)揮著不同的作用。初壓目的是整平與穩(wěn)定混合料，瀝青混合料的溫度不低于120℃，碾壓的路線和方向不得隨意改變，因此要特別注意壓實(shí)的平整性；復(fù)壓的目的是為了保證混合料的密實(shí)和成型；復(fù)壓應(yīng)當(dāng)在初壓后立即進(jìn)行，瀝青混合料的溫度不得低于90℃，遍數(shù)為3 遍；終壓目的是為了消除壓路機(jī)（型號LY25，輪寬2.79m）的輪跡，最后形成平整的壓實(shí)面[3]。

2 路面壓實(shí)技術(shù)要點(diǎn)

2.1 壓實(shí)前的準(zhǔn)備工作

公路路面碾壓之前，施工企業(yè)應(yīng)當(dāng)對路面攤鋪的平整度、厚度以及寬度等的參數(shù)進(jìn)行檢測。其中，對于路面平整度的檢測應(yīng)當(dāng)采用3m 直尺法，如果經(jīng)檢測路面的平整度為5mm 及以上，表示路面的平整度不符合規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)；對于路面厚度的檢車可采用鉆芯取樣法，除了路面本身設(shè)計(jì)的厚度外，還存在虛鋪的厚度，便于碾壓完成后保證路面的高度，如果經(jīng)檢測路面的虛鋪厚度在1.1～1.2cm，表示路面厚度合格；對于路面寬度的檢測科采用目測法，路面實(shí)際的檢測寬度應(yīng)當(dāng)比設(shè)計(jì)要求的寬度多15cm，這樣才能保證路面兩側(cè)的碾壓質(zhì)量。

2.2 壓實(shí)設(shè)備選擇

科學(xué)合理的減壓設(shè)備不僅可以保證公路路面的碾壓質(zhì)量，還能切實(shí)提升碾壓的速度。因此，要能根據(jù)工程項(xiàng)目的實(shí)際情況，科學(xué)合理的選擇壓實(shí)設(shè)備。通常情況下，公路路面壓實(shí)中需要使用到的壓實(shí)設(shè)備主要有振動壓路機(jī)、光輪壓路機(jī)和輪胎壓路機(jī)3 種。其中，振動壓路機(jī)可通過自身附帶的振動功能，保證路基填料和混合料的密實(shí)度越好，壓實(shí)度更高；通過光輪碾壓機(jī)的碾壓可提升路面的平整度；輪胎壓路機(jī)可通過自身的重力增加材料的穩(wěn)定性，施工企業(yè)可通過對不同壓力機(jī)的組合，使的公路路面的壓實(shí)度滿足施工組織設(shè)計(jì)要求。

2.3 壓實(shí)設(shè)備的性能

壓實(shí)設(shè)備的性能與路面壓實(shí)度之間有著密切的聯(lián)系性，如果在具體的碾壓過程中壓實(shí)設(shè)備出現(xiàn)了故障，碾壓不得不中斷施工，進(jìn)而導(dǎo)致路面混合料溫度降低，壓實(shí)度難以滿足施組設(shè)計(jì)要求。因此，進(jìn)入施工現(xiàn)場的每一臺壓實(shí)設(shè)備，應(yīng)當(dāng)委派專人進(jìn)行管理，并定期對機(jī)械設(shè)備進(jìn)行保養(yǎng)和維護(hù)。同時，在正式碾壓之前，對壓實(shí)設(shè)備的性能進(jìn)行檢測，確保壓實(shí)工作的順利進(jìn)行。

2.4 路面壓實(shí)操作

路面壓實(shí)的主要作用是為了增加混合料的黏結(jié)性，提升路面的壓實(shí)度，同時保證路面的平整度。公路路面面層可分為上面層、中面層和下面層。因此，具體的碾壓過程中要對各個面層進(jìn)行分層碾壓。選擇試驗(yàn)段進(jìn)行碾壓，試驗(yàn)段的長度應(yīng)當(dāng)在200m 以上，試驗(yàn)段碾壓完成后，檢測壓實(shí)度，如果經(jīng)檢測的壓實(shí)度合格，可根據(jù)試驗(yàn)段的碾壓參數(shù)組織和開展碾壓施工，并根據(jù)對試驗(yàn)段的碾壓方式對路面分別進(jìn)行初壓、復(fù)壓和終壓。

2.4.1 初壓

路面初壓應(yīng)當(dāng)同時使用多臺壓實(shí)設(shè)備同步施工，壓實(shí)時先進(jìn)行路面初壓，對混合料的初步碾壓可提升混合料的穩(wěn)定性，使其具備相應(yīng)的承載能力，避免復(fù)壓時路面出現(xiàn)局部隆起或者推移的現(xiàn)象，初壓應(yīng)當(dāng)緊隨攤鋪機(jī)進(jìn)行，初壓的長度應(yīng)控制在80～100m；初壓應(yīng)當(dāng)采用靜壓方式進(jìn)行，由路面向中間進(jìn)行，對于小半徑的曲線段應(yīng)當(dāng)由內(nèi)向外碾壓，兩個碾壓機(jī)的搭接寬度應(yīng)保持在1/3～1/2 的輪寬，整個路面碾壓1～2 遍，保證混合料能夠基本穩(wěn)定。此外，在初壓環(huán)節(jié)，由于對瀝青混合料的溫度有著比較嚴(yán)格的要求，因此初壓時，應(yīng)嚴(yán)格控制瀝青混合料的溫度，保持在145～165℃[4]。

2.4.2 復(fù)壓

路面初壓完成后，應(yīng)立即進(jìn)行復(fù)壓，復(fù)壓作為路面壓實(shí)技術(shù)中的一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其碾壓質(zhì)量的高低直接決定著路面的壓實(shí)度和使用性能；復(fù)壓路面碾壓的長度應(yīng)當(dāng)與初壓路面碾壓的長度一致，減壓時應(yīng)采用振動壓路機(jī)，通過振動壓路機(jī)的不斷振動，使所有的混合料黏結(jié)在一起，增加其密實(shí)度，碾壓遍數(shù)應(yīng)為6～8 遍，如果復(fù)壓后的壓實(shí)度不滿足工程項(xiàng)目的施工組織設(shè)計(jì)要求，可繼續(xù)碾壓。

振動壓路機(jī)碾壓過程中，其振動的幅度和頻率應(yīng)當(dāng)與試驗(yàn)段保持一致，高檔振動時振動的頻率應(yīng)控制在25～30Hz，振動幅度應(yīng)控制在0.5～0.9mm；低檔振動時，振動的頻率應(yīng)控制在40～50Hz，振動的幅度應(yīng)控制在0.5～0.9m；對于路面下坡道的碾壓無須開啟振動功能；復(fù)壓時，瀝青混合料的溫度應(yīng)控制在125～145℃。

2.4.3 終壓

路面終壓緊跟復(fù)壓其后進(jìn)行，終壓的目的是為了消除初壓和復(fù)壓過程中路面上產(chǎn)生的壓路機(jī)痕跡，并對路面進(jìn)行收面處理，保證路面的平整度；終壓應(yīng)當(dāng)采用靜壓方式進(jìn)行，終壓的長度應(yīng)當(dāng)與初壓和復(fù)壓時的長度一致，碾壓遍數(shù)為1～2 遍。同時，在終壓過程中，瀝青混合料的溫度應(yīng)控制在90℃左右，終壓完成后立即對其壓實(shí)度進(jìn)行檢測，要求壓實(shí)度不得低于96%，當(dāng)瀝青混凝土的表面溫度降低至50℃時，方可開放交通。

3 路面壓實(shí)質(zhì)量控制措施

3.1 材料控制

為確保路面壓實(shí)的質(zhì)量，具體壓實(shí)過程中需要做好對材料質(zhì)量的控制工作，路面壓實(shí)需要使用到的材料主要有：瀝青、集料和水。施工企業(yè)在選擇材料時，如果材料的質(zhì)量不能得到保證，瀝青混合料的性能也就難以保證，進(jìn)而導(dǎo)致面層碾壓完成后，路面的壓實(shí)度難以滿足設(shè)計(jì)要求。此外，在瀝青混合料配合比的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，如果配合比設(shè)計(jì)不合理，拌和后的瀝青混合料的性能也會受到影響，進(jìn)而導(dǎo)致壓實(shí)的質(zhì)量難以得到保證。因此，對于路面壓實(shí)材料的質(zhì)量控制可以從以下4 個方面做起：①材料的供應(yīng)商應(yīng)當(dāng)具備材料的生產(chǎn)條件、資質(zhì)、能力以及信用等，這是保證材料持續(xù)供應(yīng)的基礎(chǔ)。②不同的材料在進(jìn)入施工現(xiàn)場后，應(yīng)當(dāng)分類存放，合理存儲，避免材料由于受到外界因素的影響而發(fā)生變質(zhì)或者霉變。③施工企業(yè)應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格控制各項(xiàng)材料的配合比設(shè)計(jì)，材料配合比的設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)綜合考慮公路工程項(xiàng)目所在區(qū)域內(nèi)的氣候、環(huán)境等的因素。④施工企業(yè)還應(yīng)當(dāng)做好對材料運(yùn)輸?shù)目刂?，避免材料在運(yùn)輸過程中遭受雨淋而發(fā)生受潮和變質(zhì)。

3.2 含水量控制

路面壓實(shí)時，材料中的含水量越高，混合料就會越潮濕，路面的壓實(shí)效果就會越差；反之，材料中的含水量越低，混合料就會越干燥，路面的壓實(shí)度就會越好。因此，材料的含水率對于壓實(shí)效果具有重要影響。所以，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格控制材料中的含水量。①根據(jù)試驗(yàn)段的質(zhì)量，確定材料中的含水率。②根據(jù)工程項(xiàng)目所在區(qū)域內(nèi)的溫度和環(huán)境對材料的含水量進(jìn)行調(diào)整，但調(diào)整的幅度不讀高于最佳含水率的±2%[5]。

3.3 雨季施工控制

公路工程建設(shè)位于外界的自然環(huán)境中，路面在壓實(shí)時不可避免地對出現(xiàn)雨季施工的情況，對于未碾壓成型的路面如果遇到雨水的沖刷，就會導(dǎo)致混合料含水量增加，進(jìn)而降低路面的壓實(shí)度。因此，做好雨季施工質(zhì)量控制顯得尤為重要。①施工企業(yè)應(yīng)當(dāng)及時關(guān)注當(dāng)?shù)氐奶鞖馇闆r，盡量避免雨季施工。②如果在施工過程中突然下雨，應(yīng)當(dāng)立即停止施工，對未碾壓成型的路肩采取針對性的措施進(jìn)行保護(hù)，避免路面受到雨水沖刷的影響，待雨停后立即安排專業(yè)人員對路面的性能進(jìn)行檢測。③如果雨水已經(jīng)沖刷了路面且比較嚴(yán)重，應(yīng)拆除未碾壓成型的路段，并重新安排壓實(shí)施工，確保路面的壓實(shí)度能夠滿足施工組織設(shè)計(jì)要求。

4 結(jié)語

綜上所述，路面壓實(shí)時公路工程建設(shè)中不可或缺的一個重要組成部分，如果路面的壓實(shí)度不足，路面的質(zhì)量就很難得到保證，進(jìn)而對路面的后續(xù)使用埋下各種各樣的安全隱患。因此，為保證路面能夠擁有良好的壓實(shí)效果，避免其后續(xù)的使用過程中出現(xiàn)車轍、裂縫等的病害，施工企業(yè)應(yīng)當(dāng)合理分析影響路面壓實(shí)的因素，嚴(yán)格控制施工流程，并能做好對路面壓實(shí)的質(zhì)量控制工作，確保路面壓實(shí)效果，為廣大人民群眾的安全出行保駕護(hù)航。