隧道沥青路面施工实例分析

2013-04-29袁媛

中外建筑 2013年8期

关键词：施工方案沥青混凝土高速公路

袁媛

摘要：本文将结合吉怀高速公路某隧道沥青路面工程，分析长隧道沥青路面施工带来的问题及原因，阐述长隧道沥青路面施工应对措施和方案，并详细介绍乳化沥青温拌混合料在长隧道中的适宜性和应用技术。

关键词：高速公路；长隧道；沥青混凝土；乳化沥青温拌；施工方案

中图分类号：U416.217

文献标识码：B

文章编号：1008-0422（2013）08-0139-03

1 前言

近年来随着高速公路的迅速发展，沥青混凝土以其舒适、快捷、维修养护方便、噪声小的特点已被广泛应用。越来越多的山区高速公路也选择了在隧道内铺筑沥青混凝土路面，但隧道独特的地理、环境因素使得铺筑隧道沥青混凝土与常见的沥青路面施工工艺有较大的差异。如何在长大隧道中施工好沥青路面，对施工组织管理、施工技术提出了很高要求。

2 工程概况

吉怀高速公路路面第37合同段K51+540～ K77+780段，全长26.248km。其中桐木坳隧道全长1922m（属于长隧道）单幅宽7.75m，其结构设计采用复合式路面结构。路面设计方案是上、下2层改性沥青混凝土，上面层是4cmAC—13（C），下面层是6cmAC—20（C）。

该隧道沥青路面工程特点和施工难点：

2.1 由于该隧道较长，通风条件有限，沥青混合料施工过程中，隧道内混合料的热量加上机械设备产生的热量难以有效散失，隧道内的温度会维持在较高位，容易使得各种施工机械水温和油温过高造成开锅，造成不必要的停机怠工。

2.2隧道内断面较小，施工机械设备较多，光线不足，视野不好，噪声较大，质量和安全隐患突出。

2.3 传统热拌沥青混合料在摊铺过程中会散发出有害气体，加之机械设备产生的废气不能及时散发，隧道内的有害气体浓度会越来越高，对施工人员的呼吸系统造成伤害，不利于施工人员的身体健康。

3 施工应对措施和方案

3.1 隧道内的通风方案

在两侧洞口各安装T35-11 型 11 kW 的大功率通风机 2 台，配备3台柴油发电机供电。通风机置于隧道两边的排水沟盖板上，具体通风方向是在摊铺机前方的洞口，从外向里抽，压路机后的洞口，由里向外抽，用于在自然风速过低，洞内空气流动不畅的情况下增加隧道内空气流动速度，保持新鲜空气，保证现场氧气比例。为了防止摊铺机因水温或油温过高导致停机时间过长，应该采用换水或使用吹风机对着摊铺机发动机吹，尽快降低发动机的温度。

3.2 照明方案

配备4台csh-dz02 带发电机式可升降移动照明灯，用于现场照明。摊铺机前面安排1台，用于自卸车和指挥人员照明，有专人照看，随摊铺机前进而向前移动。摊铺机后部固定安装 1 台，用于质量人员随时检查摊铺质量和施工人员处理两侧与路缘石衔接部位。在靠后部位两侧排水沟上部盖板上各1 台，给压路机碾压提供照明，安排专人负责按照碾压段落调整照明方向和向前移动，使机械操作手和现场施工人员能看清每个角落。

3.3 安全技术方案

3.3.1所有施工人员必须经体检合格后方能上岗，每人均要配戴好防毒口罩，洞内作业安排于平时 2 倍的工作人员进行2h1 次的轮流作业，轮流休息。现场开水、淡盐水和保健（清凉）饮料必须供应充足，以满足施工人员饮用和降温需要。

3.3.2隧道内作业严禁吸烟用火，摊铺机上配备一定数量的干粉灭火器，洞口外停放满载水车2 台以上备用。同时开工前，作业地点和时间应向当地公安消防部门备案。

3.3.3安排专人进行施工现场交通指挥，搞好隧道口交通管制。禁止非施工车辆和无关人员进入作业区域，排除和减少其他干扰因素。运料车到达施工现场设专人指挥，为减少废气排放，每次进洞不超过5辆。进入隧道内汽车低速行驶，打开近光灯，以保证交通安全。进洞后一律停靠在隧道右侧的行车道上。预留超车道为应急通道，并保持通道畅通。料车驶入施工区等待倒料时要熄火，以免隧道内产生过多的废气。

3.3.4在摊铺机前设专人指挥卸料车倒车，无关人员一律不得在作业面内停留；摊铺后的沥青混凝土如无必要严禁施工人员在上面行走，如果确实需要处理摊铺质量缺陷才可上去，但是在压路机碾压路线上严禁停留。

4 沥青混凝土的选择、技术原理

考虑到隧道较长，传统热改性沥青混凝土的高温和气体排放可能导致隧道内施工环境更加恶劣，影响施工人员的身体健康和施工进度。业主、设计院和施工单位一致同意变更设计方案，将原10cm改性沥青混凝土设计方案变更为10cm改性乳化温拌沥青混凝土。

乳化沥青温拌混合料是一种以特制的乳化沥青为结合料，拌和温度介于热拌沥青混合料（150℃～180℃）和冷拌沥青混合料（常温）之间，性能与热拌沥青混合料相当的一种新型沥青混合料。

4.1乳化沥青温拌技术原理

温拌乳化沥青技术用的乳化沥青通常含有较高的软化点和蒸发残留物含量（一般在70%左右），应用温度在80℃左右。当乳化沥青与热石料接触时，乳化沥青中的大部分水分将被瞬间蒸发掉，残留水分质量仅占沥青胶结料质量的0.2%左右。然而，这部分水分对沥青混合料起到润滑剂作用，使沥青混合料的拌和、摊铺和压实温度都得到了较大程度地降低。

4.2乳化沥青温拌混合料性能分析

本工程上面层石料为玄武岩，矿料级配为 AC—13。下面层石料为石灰岩，合矿料级配为AC—20。合成矿料级配如表1所示。

在沥青混合料设计阶段，采用的沥青胶结料为用于生产SBS乳化沥青的SBS改性沥青，其性能指标见表2，经试验确定的油石比分别为5.6%（AC—13）和4.4%（AC—20）。

所采用的SBS改性乳化沥青的性能检测结果见表3。根据乳化沥青蒸发残留物试验结果，换算得到乳化沥青温拌混合料的油石比分别为8.2%（AC—13）和6.5%（AC—20）。

在沥青混合料性能验证阶段，通过车辙试验获得的动稳定度DS来评价沥青混合料的高温稳定性能，通过冻融劈裂试验获得的劈裂强度比TSR来评价沥青混合料的水稳定性能。此外，还通过旋转压实试验比较了两种不同沥青胶结料的混合料在不同成型温度下的压实性能。

为了检验高温稳定性，成型车辙试件，试件尺寸为300 mm ×300mm × 50 mm，车辙试验的试验温度为60℃，轮压0.7 MPa，车轮行走速度42次/min，试验时间1h。结果见表4。

由于乳化沥青温拌混合料中含有占沥青胶结料质量0.2%左右的水分，这部分水分在沥青混合料中起到润滑剂的作用，使乳化沥青温拌混合料具有良好的施工和易性。而良好的施工和易性使得混合料中的空隙分布更加均匀（图1），从而保证乳化沥青温拌混合料的结构强度分布均匀。这也是乳化沥青温拌混合料的动稳定度高于相应的热拌沥青混合料的原因。

所谓水损坏是指沥青路面在水或冻融循环的作用下，由于汽车荷载的作用，进入路面空隙中的水不断产生动水压力或真空负压抽吸作用，水分逐渐渗入沥青与集料界面上，使沥青黏附性降低并逐渐丧失黏结力。沥青混合料的抗水损坏能力是保证路面水稳定性能的关键因素之一，本文通过冻融劈裂试验确定的冻融劈裂强度比来评价混合料的水稳定性能。结果见表5。

从表5可知，在其他试验材料和试验条件完全相同情况下，乳化沥青温拌混合料的水稳定性能与相应的热拌沥青混合料相当。

为考察乳化沥青温拌混合料的压实性能，试验中选用AC-13矿料级配，在不同压实温度下经旋转压实仪成型试件。旋转压实仪参数为：压实角1.25 0、压力600 kPa，设定压实次数为100次。试验过程中，还对比研究了SBS改性沥青混合料在不同温度下的压实性能。结果见图2。

从图2可知，相同的压实温度下，乳化沥青温拌混合料的压实度更高，即更易于压实。在相同的压实度下，乳化沥青温拌混合料的压实温度比SBS改性沥青低30℃左右。在100℃—130℃的压实温度范围内，乳化沥青温拌混合料的压实度仅提高0.6%，而在120℃-150℃的压实温度范围内，相应SBS改性沥青混合料的压实度提高了1.5%。可见，乳化沥青温拌混合料的可压实温度范围更宽。

4.3乳化沥青温拌混合料气体排放

由于拌和温度和摊铺温度的降低，在乳化沥青温拌混合料生产过程中，各种气体排放得到了很大程度降低。表6为国家环境分析测试中心分别在拌和楼和摊铺现场检测的气体排放数据。表7为拌和厂燃油消耗检测数据。

表6、表7的检测结果表明，与热拌沥青混合料相比，乳化沥青温拌混合料更加节能环保，沥青烟等有害气体排放降低50%以上，这使得乳化沥青温拌混合料非常适合隧道等通风不畅项目施工。对比摊铺现场实际施工环境也表明，乳化沥青温拌混合料更适合于隧道等通风不畅环境下的施工作业。

5 温拌路面使用性能检验

乳化沥青温拌路面铺筑后，必须对路面铺筑质量进行评定。评定方法和标准与热拌沥青混合料路面完全相同，评定项目包括厚度、平整度、压实度、摩擦系数、构造深度和渗水系数等指标。结果见表8、表9、表10。

以上检测结果表明，乳化沥青温拌路面质量完全满足《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004）中关于高等级路面施工质量技术要求。

6 结语

目前该长隧道沥青面层已完成，从各项检测数据来看，采用的各项技术措施和施工工艺是可行的。通过对该长隧道沥青路面施工难点的技术攻关，总结出相应施工应对措施和方案，积累了一定的技术经验。

温拌沥青混合料可压实温度范围更宽，拌和、摊铺和压实温度能够降低30℃以上，不仅能够节约能源，还能有效降低有害气体和粉尘的排放，施工质量控制可完全参照现有热沥青混合料相关技术规范执行，尤其适于隧道等通风不畅环境下的施工。

参考文献：

[1] 赵志斌. 长江隧道沥青路面结构与材料功能一体化研究[J]. 武汉理工大学学报. 2010（11） .

[2] 刘胜春. 浅析沥青混凝土路面施工工艺[J]. 科技资讯. 2007（27） .