GAC-16C型沥青混凝土路面施工技术研究

谢光宁，伍　宇，周　勇

（1.公路交通安全与应急保障技术及装备交通运输行业研发中心，广东广州510420；2.广东华路交通科技有限公司，广东广州510420）



GAC-16C型沥青混凝土路面施工技术研究

谢光宁1，2，伍宇1，2，周勇1，2

（1.公路交通安全与应急保障技术及装备交通运输行业研发中心，广东广州510420；2.广东华路交通科技有限公司，广东广州510420）

摘要：某新建高速公路在施工过程中发现摊铺的GAC-16C沥青混凝土出现路面整体效果不理想的情况，通过对施工路段进行综合评价，对施工参数进行分析和推荐，在事故分析时采取了相应的控制措施，经实施取得了良好效果，由此在面对类似问题时可以及时的、有借鉴的、合理的去处理；同时通过质量问题的总结分析，对我们加强GAC-16C沥青混凝土施工质量管理也起到了指导意义。

关键词：GAC-16C；沥青混凝土；路面技术；研究

由于改进型密级配GAC-16C沥青混凝土具有密实、高温性能及抗滑性能好、便于施工等优点［1，2］，近年来在广东省高速公路获得了推广使用。但是在某高速公路GAC-16C沥青混凝土路面施工过程中出现了表观状态比较干涩，混合料的粘结性和流动性均比较差，路表面摊铺得不均匀，混合料粗、细离析比较明显等问题，为了找出问题产生的原因及进行防治，通过对GAC-16C沥青混凝土施工进行质量监控防治技术研究，以期不断提高GAC-16C沥青混凝土的施工质量。

1 工程概况

该高速公路路线全长160.96 km，全线采用六车道高速公路标准，设计速度120 km/h，路基宽34.5 m，路面结构采用4.5 cmGAC-16C+5.5 cmGAC-20C+7 cmGAC-25的三层结构，上基层18 cm厚5%水泥稳定级配碎石，下基层18 cm厚4%水泥稳定级配碎石，底基层20 cm厚4%水泥稳定级配碎石。

2 配合比设计

2.1 原材料

本项目上面层GAC-16C型SBS改性沥青混合料目标配合比设计试验所采用的粗集料为芙蓉石场生产，细集料为蓼坑石场生产。粗集料粒径规格分别为10～17、5～10、3～5 mm碎石，细集料为蓼坑石场生产0～3 mm机制砂；矿粉为龙门海韬建筑材料厂生产；水泥为惠州塔牌P·C32.5复合硅酸盐水泥；沥青为壳牌新粤（佛山）沥青有限公司生产的PG76-16SBS改性沥青。

2.2 目标配合比设计

通过对SBS改性沥青混合料的各项性能指标进行验证，最终确定沥青上面层GAC-16C型SBS改性沥青混合料目标配合比，其级配组成如表1所示。

表1　GAC-16C型沥青混凝土目标配合比级配组成

2.3 生产配合比设计

通过对SBS改性普通沥青混合料的各项性能指标进行验证，最终确定雪桃沥青拌和站和三一沥青拌和站的沥青上面层SBS改性混合料生产配合比，其级配组成如表2和表3所列。

表2　雪桃站GAC-16C型沥青混凝土生产配合比级配组成

表3　三一站GAC-16C型沥青混凝土生产配合比级配组成

3 施工机械配置合理性分析

施工单位的机械配置具体表现情况如下：①采用1台中大DT1800型多功能沥青混凝土摊铺机全断面进行一次性摊铺施工，设备运转良好，减少了混合料摊铺过程中的离析，混合料摊铺较均匀，同时也避免了施工中由于其中一台摊铺机故障而迫使另一台摊铺机停机以及机械故障、供料不足导致不能形成热接缝的现象，基本满足沥青路面施工的要求；②施工前场配置了5台钢轮压路机与4台胶轮压路机进行沥青路面碾压作业，8台碾压设备均运转良好，基本满足沥青路面施工的要求。但其有部分钢轮压路机喷水量较大，在路面留下水迹，降低混合料温度并形成水锈；③施工前场配置一台洒水车用于压路机水箱加水以及其它用水，基本满足施工前场用水需求；④施工方在后场拌和楼处配置了3台铲车用于冷料仓上料，其中一台兼顾清除溢料，从施工过程中的实际效果来看，配备的铲车不能满足拌和楼沥青混合料的正常生产。

4 施工工艺分析

4.1 后场生产情况

从整体上来看，后场的施工作业基本比较连续、顺畅。沥青裹覆均匀、无花白料，混合料的色泽光亮，在运料车箱中能自由沉落。后场设置有专门的等料台，以供技术人员检测混合料温度、混合料取样及给料车覆盖油毡布用。但是在抽检时发现混合料在生产过程中存在一些问题，具体情况如下：

（1）部分时段装载机上料不及时，导致冷料仓空仓；冷料仓供料不足，导致各料仓喂料不均衡，改变了设定的供料比例，从而影响到混合料温度、导致出现溢料现象，影响沥青混合料的生产质量。冷料仓供料不足的主要原因是上面层出料的同时，另一个拌和楼也在同时进行下面层混合料的生产，而后场为两个拌和楼一共配备5台装载机，因此势必会影响上面层混合料生产的上料效率，同时3台铲车并没有保持连续作业，而是间隙上料，给各料仓上完料后就停靠在储料仓，等各料仓差不多没料时再补仓。建议施工单位根据生产需要相应增加装载机数量，并根据后场混合料生产用料情况合理安排铲车上料，保证各冷料仓在生产时基本满仓下料。

（2）在上面层混合料连续生产过程中，拌和楼出料口附近待装料的运料车出现故障，导致拌和楼已生产的上面层混合料不能及时进行装料，已注入车内的沥青混合料得不到及时遮盖，对其温度必然有一定损失。建议施工单位加强后场各种施工作业机械的管理和调度，及时维护保养，合理调度指挥，争取做到井然有序，不得因为车辆机械原因阻碍整体施工的连续进行。

4.2 前场施工情况

从整体上来看，前场施工作业的各个环节基本做到了紧凑、平顺与衔接到位，但部分时段前后场施工衔接不顺畅，甚至出现前场施工降低摊铺速度以等料的现象。抽检路段前场施工的具体情况如下：

（1）沥青混合料运输配备了15台载重30 t以上的重型自卸车，每车沥青混合料均用篷布覆盖，运输到施工现场时温度损失较小。在卸料时有个别料车没有在摊铺机前10～30 cm处停住，出现了撞击摊铺机的现象。本次抽检施工路段距离后场拌和楼距离适中，因此配备15台运料车基本满足沥青上面层路面施工要求。在后期沥青路面施工中，施工方应根据运距的远近合理安排运料车，以满足沥青路面正常施工的要求。摊铺过程中运料车应在摊铺机前10～30 cm处停住，空挡等候，由摊铺机推动前进开始缓缓卸料，避免撞击摊铺机。另外，每台摊铺机前应安排一名指挥员，确保运输车辆和摊铺机按规范要求操作。

（2）在摊铺初始阶段，由拌和楼（雪桃）预先生产出计划产量的混合料，并在前场等候直至转机时再开始摊铺，因此前场能保持足够数量的料车以进行摊铺。前场运输车较好地执行了卸料前合理时间内再掀开料堆上的保温、防污苫布，对保持混合料温度及碾压有利。沥青混凝土上面层施工采用1台中大DT1800型多功能沥青混凝土摊铺全断面一次性摊铺施工，摊铺宽度15 m。摊铺机行驶速度控制在1.5～1.8 m/min，基本维持在1.7 m/min。混合料摊铺较均匀，粗、细离析现象较少，摊铺厚度较均匀，总体摊铺效果较好。但摊铺机螺旋布料器末端与料槽两端挡板距离偏大，且两端各有一个与摊铺方向相反的U形槽，其中堆积了大量死料。摊铺机的这种构造导致两端混合料不是由螺旋布料器拔出的，而是自然滚落于路面，可能造成路面边缘离析；个别边部死料如果摊铺于路面，会造成局部压实度不足。建议把摊铺机两端U形槽隔断，消除其间堆积死料现象。

（3）本次沥青上面层施工碾压工艺为：初压采用1台悍马双钢轮压路机+1台戴纳派克双钢轮压路机+2台徐工XP301型胶轮压路机，钢轮在前，初压两遍；复压采用2台悍马双钢轮压路机+1台徐工XP301型胶轮压路机+1台洛建胶轮压路机，复压1遍；终压采用1台戴纳派克双钢轮压路机光面一遍。从路面表观及工后质量技术指标检测的结果看，上面层碾压工艺满足施工要求，既没有过分的揉搓路面使细集料上浮而产生油面，又保证了路面压实度、构造深度及空隙率。但是从上面层施工的碾压过程来看，碾压中还是存在一些问题：①当前场等候摊铺的料车足够时，摊铺机保持匀速、持续的摊铺，压路机基本可保证按着预定的碾压方式进行碾压；但当前场料车不足导致工作面不足时，碾压机械出现较大的碾压随意性，经常出现了部分钢轮、胶轮压路机错乱碾压，部分压路机停驻在尚未碾压完毕的路面上的现象；②在进行上面层试验段路面碾压的时候，部分压路机喷水量偏大，在压路机折返停留的路面上留下多处水迹，从而导致沥青混合料温度下降过快，易影响路面的压实度，并在路面上形成水锈污染。

5 路面实施效果研究及路面使用效果评价

5.1 厚度和压实度检测

沥青上面层施工结束后的第二天，对该施工路段进行路面钻芯，以检查路面的厚度与压实度，检测结果如下所示。根据表4中的试验结果，YK249+665～YK249+990路段（右幅）上面层总厚度抽检6处，合格6处，合格率为100%（非桥面的总厚度下限要求值为16.15 cm，桥面的总厚度下限要求值为9.50 cm）；上面层厚度最小值为4.1 cm，大于4.05 cm（上面层厚度下限要求值），路面厚度合格率为100%；以理论最大密度为标准密度计算，压实度最小值为94.0%，大于93%，以室内马歇尔密度为标准密度计算的压实度最小值为98.0%，路面压实度合格率100%，因此抽检路段压实度满足设计要求；芯样的空隙率分布在4.6%～6.0%之间，均值为5.5%，符合施工技术规范要求。

从芯样表面质量看，部分芯样均较密实，有一定骨架结构，粗细集料分布均匀性较好；部分芯样细颗粒较少，级配偏粗；部分芯样空隙率偏大，均匀性偏差。

5.2 平整度

采用车拖八轮连续式平整度仪检测试验路段平整度，现场平整度检测结果显示，抽检路段路面平整度满足设计文件的要求（σ＜1 mm），检测结果如表5所示。

表5　平整度检测结果

5.3 路面弯沉检测

采用贝克曼梁对上面层施工路段进行弯沉检测，检测结果见表6。根据表6中的检测结果，弯沉平均值-I=5.6（0.01 mm），弯沉标准偏差S= 3.5（0.01 mm），弯沉代表值 Ir=-I+ZaS=11.4 （0.01 mm），其中Za取为1.645。上面层路面弯沉检测结果表明，弯沉代表值小于设计弯沉值20.1（0.01 mm），路面弯沉满足设计要求。

5.4 渗水系数

施工路段随机抽取6处进行渗水系数测试，检测结果见表7。由表7可知，渗水系数检测6处，存在1处基本不渗，4处渗水系数较小，小于80 ml/min，1处渗水系数为310 ml/min，大于设计要求，渗水合格率83.3%。

表6　现场弯沉检测结果

表7　现场渗水系数试验结果

5.5 构造深度

根据《公路路基路面现场测试规程》（JTG E60-2008）构造深度计算方法，路面构造深度计算方法如下：。式中：TD为路面构造深度（mm）；D为摊平砂的直径（mm）；V为砂的体积（25 cm3）。构造深度测试结果见表8。由下表可知，试验段构造深度合格率为100%。

表8　上面层试验路构造深度现场检测结果

6 存在问题及建议

抽检GAC-16C型SBS改性沥青混凝土上面层施工路段发现，施工单位准备充足、技术人员配备到位，施工过程中没有出现大的机械设备故障。根据上面层沥青混凝土施工路段的现场检测试验结果及施工过程中出现的问题等，提出以下建议：

（1）沥青上面层施工采用1台中大DT1800型多功能沥青混凝土摊铺机全断面一次性摊铺施工，设备运转良好，减少了混合料摊铺过程中的离析，混合料摊铺较均匀，摊铺效果较好，基本满足沥青路面施工的要求。采用5台钢轮压路机、4台胶轮轮压路机，以及15台运料车，基本满足施工的要求。部分钢轮压路机喷水量较大，在路面留下水迹，降低混合料温度并形成水锈，虽然已经对钢轮压路机喷水装置进行改进，但仍然有较大的水量，建议进一步改进并尽量不要在路面上停驻，有必要可更换压路机。后场拌和楼处配置了3台铲车用于冷料仓上料，其中一台兼顾清除溢料，不能满足拌和楼沥青混合料的正常生产。建议施工单位增加后场铲车数量，保证各冷料仓在生产时不缺料，并尽量做到满仓供料，从而保持沥青混合料产量，保证前后场生产衔接顺畅。

（2）由于运输车辆故障及混合料生产产量较低的因素影响，前场施工出现了降低摊铺速度以等料的现象。建议在沥青上面层后续施工过程中增加运输车辆数量，增加冷料仓上料铲车数量，以满足拌和楼混合料生产时的用料需求，从而提高混合料产量，消除前场降低摊铺速度以等料甚至停机停料以及碾压工业混乱的现象，以保证路面平整度、压实度等质量技术指标满足设计要求。

（3）全断面一次性摊铺机螺旋布料器末端与料槽两端挡板距离偏大，两端与摊铺方向相反的U形槽中堆积了大量死料。摊铺机的这种构造导致两端混合料不是由螺旋布料器拔出的，而是自然滚落于路面，可能造成路面边缘离析；另个边部死料如果摊铺于路面，会造成局部压实度不足。建议把摊铺机两端U形槽隔断，消除其间堆积死料现象。

（4）前场施工过程中，施工各阶段温度控制较好，符合施工技术规范要求。后场拌和楼沥青混合料出料温度较稳定，雪桃站与三一站沥青混合料出料温度较稳定，基本符合施工技术规范要求。但也存在个别时段沥青混合料出料温度偏高的现象，混合料温度略高于施工技术规范要求的出厂温度。此种现象是由集料及石屑含水量过大造成。建议施工单位采取措施控制集料含水量，当天水洗的集料不得用于生产，并保持石屑干燥，以免加大沥青混合料温度控制的难度，造成温度起伏而不符合施工技术规范要求。

（5）沥青混合料燃烧筛分试验结果表明：雪桃及三一拌和楼燃烧筛分结果符合设计级配范围要求，且每级粒径通过率与生产配合比偏差满足施工质量检验要求，其中三一拌和楼所出混合料的级配的稳定性偏差，与设计生产级配有较大程度的偏差，混合料整体偏粗，建议施工单位加强对沥青混合料级配的控制。雪桃及三一拌和楼抽检的混合料燃烧筛分油石比与生产配比偏差满足施工质量检验要求±0.3%的上限范围。

（6）根据雪桃站与三一站热料仓筛分结果，结合施工路段的路面效果以及工后检测情况，分别对雪桃站和三一站的上面层GAC-16C型混合料生产配比进行了调整，推荐沥青上面层生产配合比如表9所示。

表9　GAC-16C型上面层沥青混凝土推荐生产配合比级配组成

7 结语

经过对GAC-16C沥青混凝土质量问题进行分析及采取相应的控制措施后，该高速公路GAC-16C沥青混凝土基本不出现类似的质量现象，说明该控制措施能较好解决GAC-16C沥青混凝土存在的质量问题。在GAC-16C沥青混凝土质量问题防治中，质量监控防治措施起到非常关键的作用，质量管理措施到位，就能够解决GAC-16C沥青混凝土施工过程中出现的问题，并延长路面使用寿命，提高高速公路路面技术水平。

参考文献：

［1］罗幸平，陈育书，赵志强.广东省高速公路沥青路面表层混合料GAC-16抗滑性能衰变规律和关键影响因素研究［J］.广东公路交通，2015，（4）：17-22.

［2］吕 瑞.地域性级配GAC-16C沥青混凝土在江肇高速公路中的应用研究［J］.公路交通技术，2013，（5）：50-54.

研究方向：路面工程

中图分类号：U416.217

文献标识码：A

文章编号：1671-8496-（2016）-02-0001-06

收稿日期：2016-02-28

作者简介：谢光宁（1984-），男，工程师

Research on the Technology of GAC16-C Asphalt Concrete Pavement Construction

XIE Guang-ning1，2，WU Yu1，2，ZHOU Yong1，2
（1.Research and Development Center on Road Transport Safety and Emergency Support Technology&Equipment，Ministry of Transport，Guangzhou 510420，China；2.Guangdong Hualu Communications Technology Co.Ltd.，Guangzhou 510420，China）

Abstract:As it is found unsatisfacory for the overall pavemen of GAC16-C Asphalt Concrete roller compacted concrete on a newly bulit highway，a comprehensive evaluation is made on the construction section.On the basis of analyzing and recommending the construction parameters，some counter measures are taken in accident analysis and produce good effects.Therefore some prompt and reasonable measures can be taken and this has some reference meanings for similar situation，meanwhie it also plays some guidance for strengthening the base construction of GAC-16C asphalt concrete quality management.

Key words:GAC-16C；asphalt concrete；pavement technology；research