沥青碎石柔性基层应用技术研究

2014-07-05王学礼马庆伟

交通运输研究 2014年8期

王学礼，马庆伟

（1.陕西省高速公路集团公司，陕西西安 710065；2.西安公路研究院，陕西西安 710065）

0 引言

长期以来，沥青路面结构形式单一，多采用无机结合料稳定类半刚性基层，如二灰碎石、水泥稳定碎石等。半刚性基层在沥青路面结构中发挥了很大作用，但由于其早期强度低、成型慢、龄期长、不能及时开放交通等缺点，在旧路大修及改建工程中给交通保畅工作带来了很大困难。《公路沥青路面施工规范》（JTG F40—2004）提出了柔性基层的概念，对解决大交通量、重载交通条件下半幅通车、半幅施工问题具有重要意义。

2005年8月，陕西省率先在G312线永寿蒿店铺筑了大粒径沥青碎石柔性基层试验路，为柔性基层在陕西的推广应用奠定了基础。

1 试验路概况

1.1 旧路概况

将G312线永寿蒿店段K1593+700～K1594+000设为试验路段，全长300m，铺筑面积3 900m2。该路段于1999年改建为二级公路，原路面设计弯沉Ld=33.5×10-2mm，路面结构为：3cm AC—13细粒式沥青混凝土上面层+4cm AM—16中粒式沥青混凝土下面层+22cm二灰砂砾基层+22cm二灰土底基层。

1.2 旧路病害调查

旧路病害调查结果汇总如表1所示。

表1 旧路病害调查表

表1 （续）

1.3 结构组合设计

试验路原设在G312线彬县收费亭段K1628+400～700段，后因故调到永寿K1593+700～1594+000段。原试验路结构组合设计如下：原路表代表弯沉值为56.4×10-2mm，根据交通量分析与预测，设计标准轴载为BZZ—100，设计年限12年，设计轴载4 763 281次。通过计算，结构组合形式为：4cm AC—13细粒式沥青混凝土面层+10cm大粒径沥青稳定碎石（ATPB—30）基层。

2 配合比设计

2.1 原材料试验

试验路采用泾河油库通利70＃A级道路石油沥青。粗集料为乾县凤凰山机轧锤破Ⅱ类石灰岩碎石，集料规格为10～30mm、5～15mm。填料为乾县峰阳石灰岩磨制矿粉。

2.2 配合比设计

大粒径沥青碎石柔性基层配合比设计严格按照《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40—2004）中ATPB—30型开级配排水式沥青碎石基层结构设计。其级配范围如表2所示。

表2 开级配沥青碎石结合料级配范围

配合比设计采用大马歇尔试验。对各种矿料进行筛分，根据筛分结果进行组成设计，并结合《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40—2004）中ATPB—30型结构的要求，其矿料组成比例为：10～30mm料∶5～15mm∶矿粉=40.5∶58∶1.5

通过马歇尔试验确定的目标配合比如表3所示。马歇尔试验结果如表4所示。由此可见，所设计的配合比满足规范要求。

表3 目标配合比

表4 马歇尔试验结果

3 试验路施工

3.1 处理旧路病害

通过对原路面进行病害调查，主要病害类型为龟裂、沉陷，病害处理方案为挖补，采用AC—25型沥青混凝土进行回填压实。

3.2 洒布下封层

原设计采用黏层油，但考虑到该柔性基层为开级配排水结构，空隙率较大（设计空隙率为23%），为了避免雨水下渗至旧路结构层中，遂将黏层改为下封层，采用90＃A级道路石油沥青，用量为0.8～1.0kg/m2，用0～5mm石料均匀撒布，用量为6～8m3/km2，用钢轮压路机碾压。

3.3 沥青混合料拌和

沥青拌和设备采用西筑厂LB—1000型沥青混合料搅拌设备，生产能力为60t/h，拌和厂设在乾县马家坡K1567+200处。

按照试验室提供的设计配合比，调整生产配合比为：4#仓（11.2～30mm）56%，3#仓（6～11.2mm）36%，2#仓（3～6mm）5%，1#仓（0～3mm）1%，矿粉2%，沥青含量2.6%。

经试拌发现级配不合理，因拌和设备的最大筛孔为30mm，而ATPB—30型结构，37.5mm级通过率为100%，31.5mm级通过率为80%～100%，试拌混合料中缺少31.5～37.5mm级矿料。经现场对10～30mm矿料多次筛分，确认无37.5mm级超大粒径矿料，遂决定从拌和设备中抽掉30mm级筛子，重新调整生产配合比，反复调整冷料仓，以减少溢料仓废料溢出量。调整后混合料级配符合要求。调整后生产配合比为：4#仓（11.2～30mm）60%，3#仓（6～11.2mm）32%，2#仓（3～6mm）5%，1#仓（0～3mm）1%，矿粉2%，沥青含量2.6%。

但因2#料仓（3～6mm）料源不足，需等待，虽拌和时间设定为45s/盘，但实际出料时间为80s/盘，生产率下降。

沥青加热温度控制在155～165℃范围，混合料拌和温度控制在160～170℃。

3.4 混合料运输

混合料运至工地的距离为26km，选用25t双轴自卸载重汽车，至少保证摊铺机前有两车料等待，以满足连续摊铺的要求。为减少运输中混合料离析，装料时将混合料在卡车中装成前、中、后三小堆，卡车上路时力求平稳，严禁频繁刹车，及时清理残留在车上的废料。

3.5 混合料摊铺

采用徐洲产VOGELE—1700型摊铺机铺筑，摊铺机行走速度控制在1～3m/min，以保证摊铺机缓慢、均匀、连续不间断地摊铺。10cm大粒径沥青碎石柔性基层应一次摊铺、碾压。由于摊铺机最大摊铺宽度为6～7.5m，故分为两幅摊铺，在铺筑另外半幅时，用切割机纵向切割，保证接缝紧密、连接平顺。摊铺时气温为24～28℃，路表温度为32℃。经试铺，松铺系数为1.2，松铺厚度为12cm，摊铺温度控制在140～150℃。摊铺时发现混合料有离析现象，经分析原因为摊铺机螺旋摊料器将大粒径料搅向两侧，中间为小粒径料，导致混合料离析。反复调节熨平板加宽连接部分，尽量减小混合料离析。

3.6 混合料碾压

压实机具选用宝马202型振动压路机（振动力18～20t）和徐州XP261型胶轮压路机（加载后质量为26t）组合进行碾压。

压实方案为，初压：振动压路机关闭振动静压1～2遍，碾压速度为2～3km/h；复压：振动压路机打开1挡振动（18t），振动2遍，胶轮压路机碾压1～2遍，碾压速度为3～5km/h；终压：振动压路机关闭振动静压2遍，碾压速度为3～6km/h。碾压温度控制在130～140℃，终压温度控制在70～80℃。

3.7 施工温度

施工过程中温度控制非常重要，特别是混合料的拌和温度、碾压温度要严格控制，拌和温度不宜过高，以免沥青老化。实际上大粒径沥青碎石混合料与常规沥青混合料拌和、摊铺工艺基本相同，无需提高拌和温度和延长拌和时间。但碾压温度要根据实际情况灵活掌握，特别在夏季高温季节施工时，因柔性基层比常规沥青面层厚，热量散发缓慢，需洒水降温。适宜的复压温度应降至110～130℃，当振动压路机完成复压后，先适量洒水降温，至70～80℃时，用胶轮压路机进行碾压。因温度过高，胶轮压路机有细集料粘轮现象。对于开级配大粒径柔性基层复压阶段应优先选用振动压路机碾压。