熱熔橡膠瀝青碎石封層技術(shù)在高速公路建設(shè)中的應(yīng)用

尉延濤

（中鐵十六局集團(tuán)第一工程有限公司，北京 101300）

0 引言

隨著時(shí)間的推移，瀝青路面通常會(huì)出現(xiàn)不同程度的破損。其部分病害本質(zhì)上是層間結(jié)合質(zhì)量差造成的，一旦發(fā)生水患則容易引起路面損壞病害。瀝青路面下封層具有良好的保水防水粘結(jié)、應(yīng)力消減功能，是承上啟下的關(guān)鍵層，能夠有效消化層間質(zhì)量隱患，提高高速公路服務(wù)質(zhì)量，對(duì)高速公路整體面層防滲水起著非常重要的作用，其質(zhì)量好壞直接影響道路的使用壽命。本文結(jié)合具體的工程項(xiàng)目，對(duì)橡膠瀝青碎石封層技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行介紹。

1 工程概況

甜水堡-永和高速公路TYLM5 標(biāo)段起訖點(diǎn)里程為K160+050 至K190+450，全長(zhǎng)30.635km。主線(xiàn)路面結(jié)構(gòu)型式：4cm厚superpave-13高性能改性瀝青混凝土上面層+改性乳化瀝青粘層油+6cm厚superpave-20高性能改性瀝青混凝土中面層+改性乳化瀝青粘層油+8cm厚密級(jí)配改性瀝青碎石（ATB-25）下面層+熱熔橡膠瀝青碎石封層+乳化瀝青透層油+水泥穩(wěn)定碎石基層+水泥穩(wěn)定碎石底基層+級(jí)配碎石墊層。路基及路面橫斷面如圖1。主線(xiàn)路面結(jié)構(gòu)中涉及熱熔橡膠瀝青碎石封層的應(yīng)用，其施工質(zhì)量關(guān)系到高速公路整體面層防滲水效果。

2 熱熔橡膠瀝青碎石封層施工方法及工藝要求

2.1 施工工藝流程及相關(guān)要求

橡膠瀝青碎石封層施工工藝流程如圖2所示。各步驟施工要求分述如下。

圖2 橡膠瀝青碎石封層施工工藝流程圖

（1）施工準(zhǔn)備階段需要做好各項(xiàng)籌劃、準(zhǔn)備工作，主要包括物資材料、施工機(jī)具、施工作業(yè)人員以及考慮施工周邊環(huán)境因素影響等。針對(duì)基層面存在缺陷、病害或者污染等問(wèn)題，要制定相應(yīng)的專(zhuān)項(xiàng)措施，要在施工前將所有問(wèn)題逐一處理，處理完成后要進(jìn)行徹底清掃，確保路面無(wú)雜物、污泥等，方可進(jìn)行封層施工，碎石封層施工參數(shù)要嚴(yán)格按照試驗(yàn)段總結(jié)的各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)實(shí)施。

（2）測(cè)量放樣。根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，計(jì)算出道路線(xiàn)路、標(biāo)高、偏移量等各項(xiàng)施工參數(shù)，在施工前根據(jù)道路寬度和灑布車(chē)的布料寬度都設(shè)計(jì)好，放線(xiàn)后將中線(xiàn)和邊線(xiàn)用石灰粉標(biāo)出，使得操作人員更能明顯根據(jù)白線(xiàn)進(jìn)行施工。

（3）開(kāi)始灑布施工后，可能會(huì)出現(xiàn)不均勻?yàn)⒉?、石料粒徑超過(guò)設(shè)計(jì)要求等問(wèn)題，施工人員要及時(shí)處理，灑布車(chē)油嘴也容易堵塞，要安排專(zhuān)人進(jìn)行盯控。壓路機(jī)要緊跟慢壓，控制好速度。

（2）整平：本工程采用推土機(jī)對(duì)填料后的面板堆石壩進(jìn)行整平施工。采用人工整平的方式對(duì)局部不平或者集料集中的區(qū)域進(jìn)行整平處理。整平施工完畢后，應(yīng)再次對(duì)鋪設(shè)的厚度進(jìn)行測(cè)量。

（4）完成碾壓施工后，及時(shí)將封層表面清理干凈，并封閉交通，一般24h內(nèi)不允許車(chē)輛通行，24h后使用掃刷車(chē)再次清掃施工后的路段，確保路面無(wú)污物及浮料等[1]。

2.2 熱熔橡膠瀝青碎石封層施工技術(shù)要點(diǎn)

2.2.1 石料與瀝青的選擇

（1）石料的用量及選擇。

熱熔橡膠瀝青碎石封層在灑布橡膠瀝青時(shí)應(yīng)保證均勻性，普通路段碎石粒徑為9.5~13.2mm，大橋、特大橋段碎石粒徑為4.75~9.5mm，集料超粒徑含量應(yīng)小于10%，碎石用量為每層總量的70%左右。石料挑選標(biāo)準(zhǔn)為有棱有角、粒徑統(tǒng)一、均勻且無(wú)水、干燥、耐磨性好、干凈等要求［2］。根據(jù)實(shí)地調(diào)查的情況，該項(xiàng)目位于隴東黃土高原，黃土覆蓋層較厚，沿線(xiàn)筑路材料較為缺乏，砂料和石料均需遠(yuǎn)運(yùn)，產(chǎn)地較集中，主要原料選用如下：

①基層、底基層、瀝青路面用碎石。武山鴛鴦石料場(chǎng)作為該工程表面層碎石主要進(jìn)料渠道部位；三道溝料場(chǎng)作為該工程的基層、底基層及墊層碎石進(jìn)料的地方。寧夏太陽(yáng)山料場(chǎng)作為該工程的瀝青中面層、下面層的原材料場(chǎng)。寧夏萌城鄉(xiāng)料場(chǎng)作為該工程的基層、底基層及墊層碎石的進(jìn)料。

②瀝青路面用細(xì)集料不得采用天然砂和石屑，應(yīng)采用石灰?guī)r碎石軋制的機(jī)制砂作為細(xì)集料，生產(chǎn)機(jī)制砂的原料粘附性必須大于4級(jí)。

③礦粉應(yīng)采用純凈的石灰?guī)r采用球磨機(jī)進(jìn)行生產(chǎn)。

④瀝碎石要求經(jīng)過(guò)拌和樓進(jìn)行除塵、預(yù)裹覆，加熱溫度應(yīng)不低于140℃，油石比按照0.3%確定。

施工過(guò)程中部分石料技術(shù)指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 碎石技術(shù)指標(biāo)（單位：%）

（2）瀝青的選擇。

瀝青采用慢裂的滲透性好的灑布型符合技術(shù)指標(biāo)要求（見(jiàn)表2所示）的橡膠瀝青。

表2 橡膠瀝青技術(shù)指標(biāo)（單位：%）

橡膠瀝青是先將廢舊輪胎原質(zhì)加工成為橡膠粉粒，再按一定的級(jí)配比例進(jìn)行組合，同時(shí)添加多種高聚合物改性劑，并在充分拌合的高溫條件下（180℃以上），與基質(zhì)瀝青充分熔脹反應(yīng)后形成的。橡膠瀝青具有高溫穩(wěn)定性、低溫柔韌性、抗老化性、抗疲勞性、抗水損壞性等性能，是較為理想的環(huán)保型路面材料。

2.2.2 瀝青及石料灑布施工技術(shù)

該工程橡膠瀝青碎石封層主要施工設(shè)備配置見(jiàn)表3。

（1）施工前，需對(duì)基層進(jìn)行專(zhuān)項(xiàng)驗(yàn)收，基層表面應(yīng)無(wú)灰塵、污物等，要安排專(zhuān)人進(jìn)行清掃。

（2）瀝青灑布前要安排專(zhuān)人對(duì)設(shè)備進(jìn)行專(zhuān)項(xiàng)檢查，并報(bào)監(jiān)理工程師審批后方可進(jìn)場(chǎng)施工，施工前要對(duì)設(shè)備噴嘴進(jìn)行預(yù)加熱，保障里外溫度達(dá)到一致，這樣才能保證均勻?yàn)⒉?，駕駛封層機(jī)的車(chē)速要控制5～8km/h 范圍內(nèi)。

（3）橡膠瀝青灑布量要進(jìn)行專(zhuān)項(xiàng)驗(yàn)證，設(shè)定一個(gè)封層機(jī)固定速度，用7個(gè)重量相同的標(biāo)準(zhǔn)盤(pán)（面積為0.1m2）放在施工線(xiàn)路上面，收集灑布的瀝青數(shù)量，計(jì)算瀝青灑布量。速度不同時(shí)均采用此方法，計(jì)算出瀝青灑布量，通過(guò)數(shù)據(jù)收集、計(jì)算并擬合成拋物曲線(xiàn)，以便指導(dǎo)施工。

（4）碎石灑布量也需要進(jìn)行專(zhuān)項(xiàng)驗(yàn)證，方法與瀝青灑布量計(jì)算方法相同。

（5）接縫區(qū)域是施工的關(guān)鍵控制點(diǎn)，接縫可以劃分為橫向接縫和縱向接縫。橫向接縫采取鋪設(shè)鐵皮薄板或者特制的透明墊子，以此來(lái)消除橫向水平接縫的缺陷。縱向接縫施工時(shí)采取重疊10cm的方法進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)接縫區(qū)域。灑布碎石的面積為總量的60%~70%，有的區(qū)域碎石灑布不均勻、不到位的部位，采用人工補(bǔ)充碎石方式進(jìn)行灑布，若出現(xiàn)重復(fù)灑布的情況，在碾壓前要清理多余的碎石。

（6）距離路緣石20cm寬的區(qū)域內(nèi)，攤鋪機(jī)正常施工時(shí)可以不灑石料，這樣可以使上下層更好地粘結(jié)。灑布碎石有些地方可以根據(jù)灑布的目的和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況進(jìn)行靈活施工的。

（7）施工溫度要求。瀝青溫度是灑布質(zhì)量好壞的重要技術(shù)指標(biāo)，熱熔橡膠瀝青因自身溫度較高，而基層表面溫度相對(duì)較低，因兩者溫度差異較大，會(huì)出現(xiàn)返潮現(xiàn)象，導(dǎo)致層間出現(xiàn)起皮等情況，因而要求基面表面溫度要達(dá)到25℃時(shí)方可進(jìn)行瀝青灑布施工。瀝青灑布溫度控制190~200℃范圍內(nèi)[3]。

2.2.3 碾壓施工技術(shù)要點(diǎn)

試驗(yàn)段碾壓施工過(guò)程中，壓路機(jī)選用25t膠輪壓路機(jī)，碎石撒布完成一段時(shí)，馬上進(jìn)行碾壓工序，壓路機(jī)碾壓速度應(yīng)控制在23km/h，碾壓順序是先碾壓兩側(cè)然后碾壓中間，碾壓速度是先慢后快，壓路機(jī)輪跡30cm作為碾壓搭接量，碾壓遍數(shù)為3~5遍，碾壓過(guò)程中壓路機(jī)不得隨意剎車(chē)、突然改變方向或調(diào)頭。試驗(yàn)證明，碎石溫度保持在50~55℃時(shí)碾壓效果最佳，碾壓工序完成后，要安排專(zhuān)人將表面的浮料進(jìn)行清除［4］。

2.2.4 接縫處理施工技術(shù)措施

橫向節(jié)點(diǎn)接縫，采取鋪設(shè)鐵皮薄板或者特制透明墊子的方法進(jìn)行施工，鐵皮薄板的寬度略大于封層寬度，這樣可以避免出現(xiàn)橫向接茬凹凸現(xiàn)象。鐵皮或者墊子上面涂抹潤(rùn)滑劑，防止瀝青黏在表面造成質(zhì)量隱患。

縱向節(jié)點(diǎn)接縫，在灑布前要清理干凈接縫區(qū)域的污物等，清掃長(zhǎng)度要大于舊縫30cm，確保接縫的搭接牢固；縱向接縫區(qū)域?yàn)r青灑布的重疊區(qū)域長(zhǎng)度應(yīng)小于10cm，確保不出現(xiàn)泛油和接縫處偏高情況。

2.2.5 收尾及養(yǎng)護(hù)

碎石封層施工完成的區(qū)段進(jìn)行清理打掃，封閉交通，并且要盡早進(jìn)行下一道工序施工，瀝青混合料的攤鋪間隔時(shí)間不宜超過(guò)24h，后續(xù)施工設(shè)備在封層上行駛速度應(yīng)≤20km/h。

3 施工過(guò)程中存在的問(wèn)題及采取的措施

3.1 封層起皮

施工過(guò)程中，有一段長(zhǎng)約23m 的封層施工完成后，因天氣原因未及時(shí)鋪設(shè)瀝青混合料，導(dǎo)致封層出現(xiàn)起皮情況。分析起皮主要原因?yàn)椋阂皇沁B續(xù)陰雨天氣，基面不平整，上面存在小部分存水，并且未徹底清掃干凈，拆除封層時(shí)可以看見(jiàn)薄薄一層水；二是瀝青溫度不達(dá)標(biāo)，施工時(shí)存在趕工情況，因?yàn)樘鞖馔蛔?，要下雨，瀝青罐車(chē)出現(xiàn)故障，導(dǎo)致溫度僅有150℃，現(xiàn)場(chǎng)人員為了不浪費(fèi)材料將其進(jìn)行了鋪筑。處理措施為：采取切割、拆除該段封層的方案進(jìn)行返工處理，最終達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

3.2 瀝青及石料灑布不均勻

施工中發(fā)現(xiàn)瀝青灑布出現(xiàn)明顯不均勻情況。經(jīng)過(guò)檢查設(shè)備，發(fā)現(xiàn)原因?yàn)椋簢娮斐霈F(xiàn)堵塞，瀝青油存在溫度不達(dá)標(biāo)且存在硬物在罐體內(nèi)；石料的粒徑大小不一，粒徑已超過(guò)設(shè)計(jì)要求粒徑，且存在雜物。處理措施為：項(xiàng)目負(fù)責(zé)人現(xiàn)場(chǎng)直接做出處罰施工作業(yè)人員的決定，要求把此段不合格封層進(jìn)行返工處理，并要求及時(shí)、按時(shí)對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢查維修，對(duì)所有不合格材料禁止進(jìn)入施工場(chǎng)地，所有材料、工序按照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行施工。

3.3 接縫處理不到位

接縫施工過(guò)程中出現(xiàn)斷縫、灑布瀝青不均勻、石料不足或成堆等現(xiàn)象，其主要原因?yàn)椋航涌p施工未按照施工技術(shù)交底進(jìn)行作業(yè)，橫向接縫未鋪設(shè)防護(hù)措施，有的甚至鐵皮未取出；前后灑布施工接縫處未進(jìn)行徹底清理。處理措施：按安裝標(biāo)準(zhǔn)整改到位，加強(qiáng)質(zhì)量管控，保障施工整體質(zhì)量。

3.4 碾壓工序不到位

碾壓過(guò)程中，壓路機(jī)司機(jī)不了解碾壓技術(shù)規(guī)程，有的甚至為了省事，私自減少、改變施工碾壓遍數(shù)，碾壓輪跡搭接不合理，造成封層質(zhì)量不達(dá)標(biāo)。處理措施：重新進(jìn)行技術(shù)交底，不稱(chēng)職的駕駛員進(jìn)行更換，現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員盯控到位。

4 結(jié)束語(yǔ)

在新建甜永高速公路施工中應(yīng)用熱熔橡膠瀝青碎石封層技術(shù)后，道路自開(kāi)通至今，未發(fā)現(xiàn)反射裂縫，效果顯著。熱熔橡膠瀝青碎石封層不僅防水效果好，而且提高了防水層的高溫抗剪強(qiáng)度及低溫抗裂能力和反射裂縫的延遲能力，對(duì)于保護(hù)基層免受沖刷破壞，避免瀝青面層損傷具有十分現(xiàn)實(shí)的意義，橡膠瀝青碎石封層的應(yīng)用前景將十分廣闊。