广东省高速公路沥青路面修筑技术综述

2013-08-21姚枫

山西建筑 2013年12期

姚枫

(长沙理工大学交通运输工程学院，湖南长沙 410076)

1 概况

广东省2008年底高速公路通车总里程达2 000 km，其中沥青路面有1 300多千米。至目前为止，我省沥青路面尚未进行过大修，但由于早期对超载运输估计不足，为了节省投资，有的高速公路未采用改性沥青，2002年潭邵高速公路沥青路面上、中、下三层均为70号道路石油沥青，2003年衡枣高速公路沥青中、下面层未使用改性沥青，通车后，由于重车多和超载运输致使行车道高温产生变形，形成车辙，尤其是上坡段，车辙较深，车辙严重的路段已进行过铣刨加铺。从2005年开始，修建的几条高速公路沥青路面在技术上取得了较大的进步，沥青路面基本上未出现早期损害现象，车辙很少。我省高速公路沥青面层一般厚度为15 cm～18 cm，水泥稳定碎石基层、底基层总厚度为50 cm～60 cm。

2 沥青面层技术

2.1 路面结构和材料级配组成的优化

2.1.1 沥青面层结构厚度

我省高速公路沥青路面起步较晚，外省的经验和教训对我省有重要的借鉴作用，从第一条高速公路沥青路面就十分重视，防止和减少水损害和高温变形，对路面结构设计和材料组成进行了优化设计。沥青路面面层三层即上面层一般厚度4 cm～5 cm，中面层一般厚度5 cm～6 cm，下面层一般厚度6 cm～10 cm，均采用了基本不透水的密级配沥青混合料，每层厚度与沥青混合料公称最大粒径之比不小于2.5。为保证沥青路面上面层的密水性，上面层厚度与沥青混合料公称最大粒径之比不小于3.0，上面层厚度为4 cm时，集料的公称最大粒径为13.2，即AC-13或SMA-13;厚度为5 cm时，公称最大粒径为16.0，即SMA-16。

2.1.2 合格集料的选择

广东省各地市都有强度较高、贮量丰富的适合作沥青路面的石灰石资源，因此我省路面水泥稳定碎石基层、沥青下封层、中、下面层粗细集料均采用具有足够强度、耐磨耗的加工合格的石灰石作碎石。上面层采用质地坚硬、表面粗糙、耐磨的、具有良好嵌挤能力的玄武岩、辉绿岩、砂岩等石料破碎的碎石，对上面层细集料必须采用由制砂机专门生产的优质石灰石机制砂，机制砂应干净、坚硬、干燥、无风化、无杂质和其他有害物质，且棱角性好，并有适当的颗粒级配，其主要的质量技术指标见表1，机制砂级配见表2。

表1 细集料的主要质量技术要求

表2 上面层用机制砂级配要求

沥青混合料的矿粉必须采用石灰岩经磨细得到的新鲜矿粉，拌和场不使用回收粉代替矿粉，为提高沥青混合料的水稳定性，采用水泥或石灰作为填料代替等量矿粉，通常石灰用量不超过集料总量的2%，水泥用量不超过集料总量的3%，沥青路面上面层，在沥青结合料中添加具有耐热、耐水和经试验检测验证效果较好的抗剥落剂。

2.1.3 沥青混合料的级配组成

在混合料的配合比设计中高度重视混合料的级配范围，既要达到密水性和均匀性的要求，以防止沥青路面的水损害，又要使混合料形成骨架密实结构，即提出的材料级配组成有足够的抗变形能力，以提高沥青路面高温抗车辙性能，经过室内反复试验比较，及多条高速公路沥青路面应用实践，其集料级配范围见表3。

表3 沥青面层各层沥青混合料级配范围表

2.1.4 路面各层沥青混合料集料分档

根据表3路面各层沥青混合料级配范围表，下面层AC-25有13种单粒径集料，中面层AC-20有12种单粒径，上面层AC-13，SMA-13有10种单粒径集料，实际施工中，因拌和楼料仓有限，也不可能按单粒径备料，路面施工技术规范未对沥青混合料集料分档作具体规定，通常沥青混合料拌和楼只有5个喂料斗，我省高速公路沥青路面下面层AC-25与上面层AC-16，SMA-16集料分5档备料，中面层AC-20、上面层AC-13与SMA-13分为4档备料，其备料比例见表4，表5。

表4 中、下面层碎石集料分档备料表 mm

表5 上面层碎石集料分档备料表 mm

中下面层碎石集料分档，除大于19.0 mm段粗粒径集料分为一档用于沥青路面下面层，其余各对应粒径的档次所用方孔筛尺寸基本一致，这大为方便了碎石场与拌和场的生产，上面层AC-16与SMA-16集料分为5档，比分为4档大大减少了面层沥青混合料的离析，提高了上面层沥青混合料的均匀性、密水性。

2.2 结合料的选用

广东省具有夏季炎热，持续高温，春季潮湿多雨、冬季常有冰冻的气候特点，要求沥青路面高温抗变形、低温抗收缩，我省第一条高速公路沥青路面就十分重视沥青结合料的选用，沿海省份沥青材料多使用进口沥青，当时进口沥青价格一般要比国产沥青约高500元/t以上，为了节省投资，对国内外道路石油沥青各项技术指标进行了试验比较，如滨州AH-70、泰州AH-70、加德士AH-70、韩国SK AH-70、壳牌AH-70等多种品牌沥青按沥青路面施工技术规范的技术要求作了全套指标试验，得到国产36-1泰州AH-70与进口的壳牌AH-70沥青较好，经反复取样比较，两种沥青各项指标试验结果不相上下，尤其是国产36-1泰州AH-70沥青表观粘度较大，与石料粘结性能好，且价格合理。就这样，我省从第一条高速公路就大量使用国产36-1泰州AH-70A级道路石油沥青。

为了提高高速公路沥青路面的抗车辙性能，对重载交通等级的高速公路沥青路面中面层和上面层采用了SBS改性沥青，根据高温季节对沥青路面温度调查，当气温达到40℃，沥青路面表面温度超过65℃，而公路沥青路面施工技术规范的聚合物改性沥青技术要求SBS I-D软化点TRγB≥60℃。我省将SBS改性沥青有关技术指标适当提高了要求，软化点由不低于60℃，提高到不低于70℃，5度延度由不小于20 cm提高到不小于25 cm，25度弹性恢复不小于85%，并对改性沥青使用的基质沥青与改性沥青产品实行了监控，当改性沥青运到拌和场时，每车都取样作针入度、软化点、延度、针入度指数、离析等指标试验，第一条高速公路沥青路面中、下面层均采用了改性沥青，即使该路交通量很大且超载运输严重，但运行了8年，车辙较少，这与上、中面层均采用软化点高、延度好、弹性好的高性能SBS改性沥青胶结料是密不可分的。广东某高速公路沥青路面上面层、中面层、长大上坡段的下面层均采用了改性沥青胶结料，这将会延长沥青路面的设计使用寿命。

2.3 沥青混合料指标

沥青混合料指标见表6～表8。

表6 沥青结合料马歇尔试验技术指标

表7 沥青混合料水稳定性指标

3 沥青路面施工

3.1 施工准备工作

沥青面层开工前，施工单位应做好一切准备工作，包括施工组织，合格材料的准备，拌和场地排水、硬化、搭建雨篷，施工人员的技术培训，工地试验室的建设，仪器设备的标定，这些准备工作均应经业主和监理的验收和确认。

表8 沥青混合料高低温稳定性指标

3.2 先进、配套的机械设备

1)拌和机:采用间歇式、计算机控制生产、逐盘打印沥青混合料生产结果，配有不小于80 t的沥青混合料储料仓和产量不低于300 t/h的沥青混合料拌和机，拌和机是确保沥青面层质量关键性的施工机械，安装后必须做好调试和标定工作。

2)摊铺机:4车道高速公路路面单幅施工的面层，采用两台机械性能稳定型号相同的摊铺机进行梯队式摊铺，两台摊铺机前后距离控制在5 m～8 m，铺面的均匀度与平整度均与摊铺机的性能及其摊铺机的调试密不可分。

3)沥青混合料转运车:在广东某高速公路沥青面层施工中，普遍采用了沥青混合料转运车，即将沥青混合料卸在转运车接收料斗中，通过输送带转送到摊铺机料斗中，再进行摊铺，通过转运车，混合料得到进一步拌和，使级配更均匀，温度更均匀，同时减少摊铺机收斗，摊铺机可保持匀速前进，避免了收斗离析。

4)压路机:为保证沥青面层的压实度，每个路面合同段配备6台重型压路机，沥青路面中、下面层采用了3台胶轮压路(＞25 t)、3台双钢轮压路机(＞12 t)，SMA-13(或SMA-16)表面层采用6台双钢轮压路机，为了保证沥青面层的压实度，应坚持“紧跟、慢压、高频、低幅”碾压原则。

5)沥青同步碎石封层车与智能洒布车:封层采用沥青同步碎石封层车施工，有利于控制胶结料与集料的用量，胶结料与集料同时洒布或撒布，提高了集料与改性沥青(或沥青)粘结性能，透层油与粘层油采用智能洒布车喷洒，确保洒布的均匀性。

3.3 沥青混合料的配合比

每条高速公路沥青路面混合料均按照设计文件，选择合格的原材料，认真进行配合比设计，对沥青路面下面层、中面层、上面层各类型的沥青混合料严格进行目标配合比设计、生产配合比设计和生产配合比验证试验。实际施工过程中，当原材料发生变化时，则进行必要的生产配合比调整，但必须在级配允许的范围内，并经过批准，与生产配合比的验证试验。

3.4 沥青面层试验路

在正式开始摊铺沥青路面各层之前，均应修筑不少于200 m的试验路段，沥青面层试验段铺筑应分为试拌及试铺两个阶段，主要试验内容:确定正式施工用的标准沥青混合料的配合比;确定施工机械型号数量、组合方式;确定拌和机上料速度、拌和温度，沥青和集料的变化与波动的调控手段，验证拌和机自动控制系统的可信度，确定摊铺温度、速度、松铺系数，初步振捣夯实的方法，自动找平方法与避免和减少离析的措施，两台与多台摊铺机梯队摊铺协调方式及合理间距;确定压路机类型、数量、组合方式，碾压温度、速度、遍数、纵横施工缝的处理方式等。

3.5 强化施工过程质量保证措施

为确保沥青路面施工质量，在建立政府监督、社会监理、施工单位自检的质量保证体系的基础上，广东高速公路路面工程引进了路面技术服务方，技术服务方一般由理论与实践经验丰富的单位承担，技术服务内容广泛，包括料场材料准入、拌和场建立、机械的配套、人员培训、试验项目、新技术、新材料等属技术咨询服务的内容，技术服务单位工作的重点是沥青路面施工全过程质量控制，如原材料选择与评价、沥青混合料配合比设计，试验路的成败结论;施工过程沥青、改性沥青、粗细集料、矿粉、外掺剂、纤维质量抽查、热料仓、沥青混合料的抽检，沥青面层厚度、压实度、空隙率、平整度、渗水系数、离析的检验，这些抽查资料是评价沥青面层质量的重要依据。