改性瀝青路面結(jié)構(gòu)層施工技術(shù)應(yīng)用分析

摘要 文章著重研究了改性瀝青路面結(jié)構(gòu)層的施工技術(shù)，并探討了其在實(shí)際應(yīng)用中的效果。改性瀝青作為一種先進(jìn)的道路建筑材料，具有諸多優(yōu)勢(shì)，如提高路面的耐久性、減少維護(hù)頻率等。文章詳細(xì)介紹了改性瀝青的施工工藝流程，包括材料選擇、配合比設(shè)計(jì)、施工質(zhì)量控制等方面，并通過(guò)實(shí)際案例分析，展示了改性瀝青路面結(jié)構(gòu)層施工技術(shù)在實(shí)際工程中的成功應(yīng)用。

關(guān)鍵詞 改性瀝青；結(jié)構(gòu)層施工；路面工程

中圖分類號(hào) U416 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2096-8949（2024）15-0080-03

0 引言

隨著交通事業(yè)的迅速發(fā)展和對(duì)道路品質(zhì)要求的不斷提高，傳統(tǒng)的瀝青路面結(jié)構(gòu)已難以滿足現(xiàn)代交通的需求。因此，改性瀝青路面結(jié)構(gòu)層施工技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，并逐漸成為道路建設(shè)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。該技術(shù)通過(guò)對(duì)瀝青進(jìn)行改性處理，顯著提升了路面的耐久性、抗老化性和抗裂性，從而大大延長(zhǎng)了道路的使用壽命。該文旨在深入探討改性瀝青路面結(jié)構(gòu)層施工技術(shù)的核心要點(diǎn)、實(shí)際應(yīng)用及其工程效益，以期為相關(guān)工程實(shí)踐提供有益參考。

1 工程概況

該項(xiàng)目為對(duì)揚(yáng)溧高速公路鎮(zhèn)江南互通至丹徒樞紐段的擴(kuò)建工程，項(xiàng)目路線起自鎮(zhèn)江南互通，接潤(rùn)揚(yáng)長(zhǎng)江公路大橋南接線，向南經(jīng)鎮(zhèn)江市高新區(qū)、丹徒區(qū)，止于丹徒樞紐，全長(zhǎng)13.081 km。全線采用沿既有高速公路“兩側(cè)拼接加寬”的改擴(kuò)建方案，由雙向四車道擴(kuò)建為雙向六車道，設(shè)計(jì)速度120 km/h，路基寬度34.5 m。項(xiàng)目原位擴(kuò)建鎮(zhèn)江南互通、上黨互通、丹徒樞紐共3處互通式立體交叉。

2 石油瀝青SUP-25及改性瀝青SUP-20結(jié)構(gòu)層施工

該項(xiàng)目瀝青混凝土中、下面層采用SUP結(jié)構(gòu)，混合料采用5000型瑪連尼拌和樓集中廠拌，采用兩臺(tái)攤鋪機(jī)梯隊(duì)作業(yè)，遇變寬段輔以一臺(tái)伸縮攤鋪機(jī)梯隊(duì)攤鋪，雙鋼輪壓路機(jī)配合膠輪壓路機(jī)碾壓。

2.1 材料及機(jī)械

SUP-25瀝青下面層采用A級(jí)70#道路石油優(yōu)質(zhì)瀝青，SUP-20瀝青中面層采用SBS改性瀝青，SBS改性劑摻量不少于4.0%，其技術(shù)要求需滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。

瀝青混凝土面層拌和采用拌和樓集中拌制。運(yùn)輸采用15 t以上自卸汽車20臺(tái)運(yùn)輸（根據(jù)運(yùn)距長(zhǎng)短增減運(yùn)輸車輛）。拌和設(shè)備情況良好，故障率低。配備攤鋪機(jī)2臺(tái)進(jìn)行梯隊(duì)作業(yè)，并留有一臺(tái)備用，加寬段采用一臺(tái)攤鋪機(jī)攤鋪，兩套自動(dòng)找平裝置。壓實(shí)機(jī)具及配套主要雙鋼輪壓路機(jī)2臺(tái)，振動(dòng)壓路機(jī)3臺(tái)，膠輪壓路機(jī)2臺(tái)，小型振動(dòng)壓路機(jī)1臺(tái)，2輛灑水車。

2.2 熱拌瀝青混凝土配合比設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)SUP瀝青混合料時(shí)，旋轉(zhuǎn)壓實(shí)儀的應(yīng)用成為關(guān)鍵步驟，用以精確成型試件。此方法的核心在于綜合考慮瀝青混合料的原始設(shè)計(jì)參數(shù)及其在最大旋轉(zhuǎn)壓實(shí)次數(shù)下所達(dá)到的密實(shí)度。此外，空隙率、礦料間隙率、瀝青填隙率以及填料與有效瀝青的比例等關(guān)鍵指標(biāo)，也在設(shè)計(jì)過(guò)程中起著至關(guān)重要的作用。此類參數(shù)的精準(zhǔn)把控，共同決定了瀝青混合料的最終組成。設(shè)計(jì)組成時(shí)，根據(jù)石料的特性進(jìn)行級(jí)配選擇，再精細(xì)選擇油石比，以達(dá)到最佳的瀝青與石料結(jié)合效果。

2.2.1 目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)階段

遵循SUP級(jí)配的要求，初步篩選出粗、中、細(xì)三個(gè)代表性的級(jí)配方案。隨后，通過(guò)精確計(jì)算，確定每個(gè)級(jí)配所對(duì)應(yīng)的瀝青用量。在初步選定的級(jí)配中，必須保證至少有兩個(gè)級(jí)配的瀝青混合料體積性質(zhì)完全符合相關(guān)規(guī)范的要求。在這兩個(gè)符合標(biāo)準(zhǔn)的級(jí)配中，再根據(jù)實(shí)際需求與性能評(píng)估，挑選出一個(gè)作為最終的目標(biāo)級(jí)配。根據(jù)計(jì)算出的瀝青用量，以及±0.5%和+1%的瀝青用量變化范圍，分別制作了四組試件。進(jìn)一步通過(guò)實(shí)際試驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證并確定最佳的瀝青用量。

使用SUP瀝青混凝土方法設(shè)計(jì)出的瀝青混合料，其質(zhì)量必須通過(guò)馬歇爾試驗(yàn)方法進(jìn)行嚴(yán)格檢驗(yàn)。試件的馬歇爾體積性質(zhì)必須完全符合瀝青施工技術(shù)規(guī)范的要求，為評(píng)估瀝青混合料的長(zhǎng)期性能，還需按照上述確定的配合比制備瀝青混凝土馬歇爾試件，并進(jìn)行48 h的浸水馬歇爾試驗(yàn)。

2.2.2 生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)階段

為確保瀝青混合料的品質(zhì)，需要精確確定各熱料倉(cāng)中礦料和礦粉的用量。從經(jīng)過(guò)二次篩分后進(jìn)入各熱料倉(cāng)的礦料中取樣，并進(jìn)行詳盡的篩分分析[1]。根據(jù)篩分結(jié)果，通過(guò)精確計(jì)算調(diào)整礦質(zhì)混合料的級(jí)配，以使其盡可能接近預(yù)設(shè)的目標(biāo)配合比[2]。此步驟的目的是明確各熱料倉(cāng)中礦料和礦粉的具體用量比例，這些比例將直接應(yīng)用于拌和機(jī)的控制室中，以確保生產(chǎn)過(guò)程中的精準(zhǔn)控制。為保障供料的穩(wěn)定和連續(xù)，需要不斷監(jiān)控并調(diào)整冷料倉(cāng)的進(jìn)料比例。此步驟涉及對(duì)各種原材料的流量進(jìn)行細(xì)致的調(diào)整，以確保各種材料的供應(yīng)都能保持均衡和穩(wěn)定，從而避免生產(chǎn)過(guò)程中的波動(dòng)和中斷。

在確定最佳油石比時(shí)，將采用目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)中計(jì)算出的最佳瀝青用量OAC，并考慮在其基礎(chǔ)上±0.3%的瀝青用量范圍。利用計(jì)算所得的瀝青用量和之前計(jì)算的礦質(zhì)混合料，在試驗(yàn)室的小型拌和機(jī)上制備瀝青混合料。通過(guò)旋轉(zhuǎn)壓實(shí)試驗(yàn)，檢驗(yàn)其體積性質(zhì)。生產(chǎn)配合比確定的最佳瀝青用量與目標(biāo)配合比確定的最佳瀝青用量之間的差異應(yīng)控制在0.2個(gè)百分點(diǎn)以內(nèi)[3]。

2.2.3 生產(chǎn)配合比驗(yàn)證階段

依據(jù)生產(chǎn)配合比，在生產(chǎn)用的拌和機(jī)中進(jìn)行試拌操作，并隨后對(duì)得到的瀝青混合料進(jìn)行全方位的技術(shù)指標(biāo)檢驗(yàn)，當(dāng)混合料所有技術(shù)指標(biāo)均達(dá)到合格標(biāo)準(zhǔn)后，繼續(xù)進(jìn)行試鋪段的鋪筑工作，從試鋪段中抽取瀝青混合料樣本，并進(jìn)行旋轉(zhuǎn)壓實(shí)檢驗(yàn)、馬歇爾試驗(yàn)檢驗(yàn)以及瀝青含量和篩分試驗(yàn)[4]。此類檢驗(yàn)措施的目的是確保瀝青混合料的性能和質(zhì)量完全符合設(shè)計(jì)要求。

在檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)配合比的礦料合成級(jí)配時(shí)，特別關(guān)注幾個(gè)關(guān)鍵篩孔的通過(guò)率，包括0.075 mm、2.36 mm、4.75 mm以及公稱最大粒徑篩孔，力求使這些篩孔的通過(guò)率盡可能接近目標(biāo)配合比級(jí)配值[5]。同時(shí)，注意避免在0.3～0.6 mm范圍內(nèi)出現(xiàn)駝峰現(xiàn)象。駝峰的存在可能會(huì)對(duì)瀝青混合料的性能產(chǎn)生不利影響。

2.3 瀝青混凝土施工

在施工瀝青下面層之前，檢查封層的完整性和其與基層表面的黏結(jié)性。對(duì)于已成型的下封層，用硬物刺破下封層后，觀察其與基層表面是否緊密黏結(jié)。合格的標(biāo)準(zhǔn)是：下封層不能被整層撕開，這表示其與基層的黏結(jié)性良好。此外，還需要注意封層表面的浮動(dòng)礦料。下面層攤鋪厚度采用鋼絲引導(dǎo)的高程控制方式。

施工瀝青混凝土中面層前檢查其下承層的工程質(zhì)量以及黏結(jié)性，對(duì)局部質(zhì)量缺陷進(jìn)行修復(fù)，下承層表面浮動(dòng)混合料掃至路面以外。在路緣石及路肩滑模側(cè)面涂刷乳化瀝青，涂刷范圍為各鋪面頂高程以下。

2.3.1 瀝青混合料拌和

下面層瀝青加熱溫度為160～170 ℃，礦料加熱溫度為170～185 ℃，混合料出場(chǎng)溫度控制在150～165 ℃為宜，超過(guò)190 ℃作廢。拌和樓控制室在生產(chǎn)過(guò)程中起著至關(guān)重要的作用?？刂剖倚枰鸨P打印出瀝青以及各種礦料的用量和拌和溫度，這樣可以實(shí)時(shí)監(jiān)控生產(chǎn)過(guò)程中的各項(xiàng)參數(shù)，定期對(duì)拌和樓的計(jì)量和測(cè)溫設(shè)備進(jìn)行校核。

驗(yàn)證生產(chǎn)過(guò)程中的材料配比和瀝青混合料的油石比誤差需要使用當(dāng)天的拌和總量進(jìn)行檢驗(yàn)。拌和時(shí)間也需通過(guò)試拌來(lái)確定的，所有集料顆粒都應(yīng)充分裹覆瀝青混合料，并且瀝青混合料能夠均勻拌和，瀝青混合料的礦料級(jí)配必須符合目標(biāo)配合比及生產(chǎn)配合比的要求。瀝青用量的誤差范圍被嚴(yán)格控制在-0.1%～+0.2%之間[6]。每天生產(chǎn)結(jié)束后，還需要用拌和樓打印的各料數(shù)量進(jìn)行總量控制，具體流程見圖1所示。

圖1 瀝青混合料拌和質(zhì)量控制流程圖

2.3.2 攤鋪

瀝青混合料攤鋪速度根據(jù)施工具體情況在1.52～5 m/min進(jìn)行選擇，攤鋪?zhàn)龅骄徛?、均勻、不間斷。

對(duì)于下面層的施工，采用掛線法進(jìn)行操作。首先，對(duì)基層進(jìn)行逐樁斷面檢測(cè)，根據(jù)實(shí)際測(cè)量的差值（即面層頂面實(shí)測(cè)標(biāo)高與設(shè)計(jì)標(biāo)高之差）來(lái)調(diào)整掛線。掛線系統(tǒng)中采用的鋼絲為扭繞式結(jié)構(gòu)，其直徑嚴(yán)格控制在不小于6 mm的標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，為確保其承受力達(dá)到要求，鋼絲的拉力必須超過(guò)800 N。為了保持鋼絲的穩(wěn)固性，在每隔5 m的距離處都會(huì)設(shè)置專門的鋼絲支架。在施工過(guò)程中，采用兩臺(tái)攤鋪機(jī)進(jìn)行協(xié)同作業(yè)，確保施工效率與質(zhì)量。其中，靠近中央分隔帶側(cè)的攤鋪機(jī)擔(dān)任先導(dǎo)角色，其右側(cè)負(fù)責(zé)架設(shè)鋼絲，而左側(cè)則通過(guò)導(dǎo)梁進(jìn)行作業(yè)；緊隨其后的另一臺(tái)攤鋪機(jī)，則在右側(cè)同樣進(jìn)行鋼絲架設(shè)，而左側(cè)則在已完成的鋪設(shè)層面上使用“雪撬”工具進(jìn)行精細(xì)處理。為了保持兩臺(tái)攤鋪機(jī)之間的作業(yè)連貫性，避免產(chǎn)生明顯的接縫痕跡，采用斜接縫設(shè)計(jì)，并嚴(yán)格控制兩者之間的距離，確保其不超過(guò)30 m。此一系列舉措旨在確保施工過(guò)程的精確性、高效性以及最終成果的質(zhì)量穩(wěn)定性。

對(duì)于中、上面層的施工，則采用非接觸式平衡梁控制方式。非接觸式平衡梁控制方式在中、上面層的施工中具有顯著優(yōu)勢(shì)。它避免了傳統(tǒng)接觸式平衡梁可能導(dǎo)致的表面損傷和不平整問(wèn)題，從而保證了施工質(zhì)量的均勻性和持久性。非接觸式平衡梁通過(guò)先進(jìn)的傳感器和控制系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)和調(diào)整施工過(guò)程中的材料分布和壓實(shí)度。利用高精度的測(cè)量設(shè)備，確保每一層施工材料的均勻鋪設(shè)和準(zhǔn)確壓實(shí)。非接觸式平衡梁還具備較高的適應(yīng)性和靈活性，可以根據(jù)不同的施工材料和工藝要求，自動(dòng)調(diào)整工作參數(shù)和控制策略，以滿足各種復(fù)雜的施工環(huán)境和需求。此智能化的控制方式不僅提高了施工效率，還降低了人工干預(yù)的誤差和成本。

2.3.3 碾壓

瀝青混合料的壓實(shí)是確保瀝青面層質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在SUPPAVE結(jié)構(gòu)中，采用了一種綜合的碾壓方式，即初壓使用雙鋼輪壓路機(jī)，復(fù)壓使用膠輪壓路機(jī)，終壓再次使用雙鋼輪壓路機(jī)。為了確保達(dá)到理想的壓實(shí)度和平整度，初壓應(yīng)在混合料不出現(xiàn)推移、開裂等問(wèn)題的前提下，盡可能在較高的溫度下進(jìn)行。初壓時(shí)，雙鋼輪壓路機(jī)首先進(jìn)行靜壓，隨后進(jìn)行振壓，并以復(fù)壓輪胎壓路機(jī)為主要碾壓工具。

在碾壓過(guò)程中，壓路機(jī)應(yīng)以緩慢而均勻的速度進(jìn)行，具體的碾壓速度應(yīng)根據(jù)初壓、復(fù)壓、終壓的不同階段以及壓路機(jī)的類型來(lái)設(shè)定，確保符合設(shè)計(jì)要求和指導(dǎo)意見。此外，為了保證壓路機(jī)的工作效率和施工質(zhì)量，操作人員還應(yīng)對(duì)碾壓過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和調(diào)整。一旦發(fā)現(xiàn)壓路機(jī)出現(xiàn)異常情況，如碾壓速度波動(dòng)過(guò)大、壓路機(jī)出現(xiàn)傾斜或振動(dòng)等，操作人員應(yīng)立即停止碾壓作業(yè)，并進(jìn)行及時(shí)的檢修和維護(hù)。

除了對(duì)壓路機(jī)的監(jiān)控，操作人員還需關(guān)注施工環(huán)境的變化。例如，在高溫、大風(fēng)或雨雪等不良天氣條件下，應(yīng)對(duì)碾壓速度進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，以防止環(huán)境因素對(duì)施工質(zhì)量產(chǎn)生不良影響。同時(shí)，對(duì)于不同類型的路面材料，也需要采用不同的碾壓策略，以確保路面的平整度和密實(shí)性。瀝青路面縱向接縫采用斜接縫，橫向施工縫全部采用平接縫。

3 質(zhì)量檢查

各面層質(zhì)量檢查項(xiàng)目及標(biāo)準(zhǔn)詳見下表1所示。

4 結(jié)論

改性瀝青路面結(jié)構(gòu)層施工技術(shù)需嚴(yán)格的施工工藝和質(zhì)量控制措施，以確保路面的平整度和耐久性。在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)重視材料選擇、配合比設(shè)計(jì)、施工溫度控制等關(guān)鍵環(huán)節(jié)，對(duì)施工中可能出現(xiàn)的問(wèn)題，如材料不均勻、施工溫度控制不當(dāng)?shù)?，及時(shí)采取相應(yīng)的解決措施，避免對(duì)路面質(zhì)量產(chǎn)生不良影響。

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收稿日期：2024-04-09

作者簡(jiǎn)介：王國(guó)安（1989—），男，本科，工程師，主要從事高速公路建設(shè)，路基、橋梁、隧道施工項(xiàng)目管理工作。