关于山东省荣成至文登高速公路工程中大粒径沥青碎石混合料柔性基层施工方案的探讨

李令奇

摘要：目前大粒径沥青碎石混合料柔性基层作为新技术、新工艺在国内多条高速公路中已得到应用，其合理的混合料组成和优越的强度形成理论有效的防止了路面面层反射裂缝的发生，增加了路面结构的抗变形能力和耐久性。现结合山东省荣成至文登高速公路工程，总结大粒径沥青碎石混合料柔性基层在新建高速公路中的应用，通过对强度形成理论、配合比、施工工艺等方面的具体分析，为大粒径沥青碎石混合料柔性基层的施工做出探讨，以期总结出一套合理的施工方案。

关键词：高速公路；大粒径沥青碎石混合料；柔性基层；工艺探讨

中图分类号：U416.217 文献标识码：A 文章编号：1674—3024（2016）11—07—02

引言

现在沥青混凝土路面基层多采用半刚性基层，其具有整体性好，强度高，刚度大，水温温定性好，经济效益佳的特点。但由于半刚性基层沥青混凝土路面容易发生裂缝和严重的水损坏等病害，这也成了当前公路建设的顽疾。为了更好的解决这一顽疾，人们开始使用柔性基层技术，此结构具有很强的柔性和变形能力，作为应力消散层，大大延缓了路面反射裂缝的发生，并且其较大的孔隙率有良好的排水性，增强了水稳定性。

1工程概况

荣成至文登高速公路是国家高速公路网荣成至乌海线起始路段，也是山东省“五横一环”公路网框架中的重要组成部分。荣文高速设计车速为100km/h，双向四车道，路基宽度为26米，路面结构如下：18cm水泥稳定砂砾（掺40%碎石）底基层+36cm水泥稳定碎石基层+10cm透水性大粒径沥青碎石柔性基层+6cm中粒式沥青混凝土下面层（AC-20-1）+4cmSMA沥青混合料上面层。

2大粒径沥青碎石混合料柔性基层强度理论

大粒径沥青碎石混合料的结构比较松散，矿料颗粒较粗，尺寸较均匀，混合料形成了骨架空隙结构，强度主要由矿料间的嵌挤力和内摩阻力组成，沥青与矿料的粘附力及沥青自身的粘聚力次之，所以其属于嵌挤型混合料。嵌挤型混合料中嵌挤力和内摩阻力的大小，主要取决于矿料的尺寸均匀度、颗料形状及表面粗糙度。矿料尺寸较大、颗粒均匀、有棱角、表面粗糙时，所组成的混合料具有较大的嵌挤力和内摩阻力。根据其力学特征可知其具有表面强度理论和胶浆强度理论两种，这里主要以表面强度理论为主，即大粒径沥青碎石混合料形成了良好的石一石接触，发挥骨架作用。

3大粒径沥青碎石柔性基层施工方案

3.1确定配合比

根据设计文件要求进行试验室目标配合比设计，首先确定矿料最大粒径，然后根据级配理论和实际需要确定矿料的级配范围，用正规方程法计算矿料级配：最后根据沥青用量规范给定的范围和以往工程经验，估计沥青用量，并以该估计值为中值，以0.5%为步长上下变化沥青用量，取5个不同的沥青用量制备马歇尔试验的试件。按规定的试验温度和试验方法进行马歇尔试验，测定混合料的稳定度、流值、密度；并计算压实后混合料的剩余空隙率、饱和度及矿料间隙率。

完成目标配合比设计后，即进入生产配合比设计阶段。用间歇式拌和机拌和沥青混合料时，将两次筛分进入各热料仓的矿料取样筛分，计算矿料的配合比比例，并用目标配合比设计阶段确定的最佳沥青用量的±0.5%进行马歇尔试验，根据试验结果决定各热料仓的材料比例，并调整最佳沥青用量，供拌和机控制室使用，同时反复调整冷料仓比例以达到供料均衡。

最后进入生产配合比验证阶段，即按生产配合比及最佳沥青用量上下浮动0.3%，共3个沥青含量进行拌和并取样做马歇尔试验，随后铺筑试验段，试验段结束后，钻芯取样三组，进行马歇尔试验，与拌和时三次试验结果比较，并调整使之更接近目标配合比。根据调试结果得出生产配合比为：6#仓：5#仓：4#仓：3#仓：2#仓：1#仓：石灰粉=9：30：30：15：7：8：1。沥青为MAC-70#改性沥青，油石比为3.2%。

3.2施工放样

在已验收合格的基层上，先安装内外侧路缘石：然后在路缘石外侧沿路幅纵向每10m（曲线段每5m）左右两侧钉设高程控制桩（铁立竿），挂Φ4钢铰线作为玄线，用紧线器拉紧、锚固后作为摊铺机行走的导向线和摊铺作业时的高程控制线；前行摊铺机一侧感应器置于钢铰线上，一侧感应器置于中间用支架固定并高度可调的铝合金导梁上，铝合金导梁的高度根据横坡度用水准仪控制进行调节；后进摊铺机内侧感应器置于已铺筑上基层面上，外侧感应器置于钢铰线上。

3.3拌和

材料供给要求：矿料应符合质量要求，储存量应为平均日用量的五倍，堆料应加大棚遮盖以防雨水。经研究结果和施工经验表明，矿料含水量的多少对设备生产能力的影响很大，矿料的含水量大则意味着烘干与加热费时，生产能力降低，燃料消耗率增加。混合料的拌和采用一台TITAN4000型沥青砼拌合机组拌和，拌和产量拟定为260t/h，拌和过程全部采用电子自动化计量。沥青采用导热油加热，加热温度控制在170℃～175℃范围内，集料加热温度为180℃～185℃。沥青、集料的加热温度逐盘检测评定，传感器自动检测、显示并打印，严格控制各阶段的材料温度，绝不允许有花料或半糊料现象发生。在正式试拌之前，先拌一锅干料，取样筛分，检查混合料级配，级配无误后加沥青进行湿拌，并取样做马歇尔抽提试验，检验沥青用量。干拌时间不少于10～15s，每盘的生产周期不小于45s，拌和好的混合料应均匀一致，无花白料、无结团或严重的粗细料分离现象。混合料出厂温度控制在170℃～180℃之间，高于195℃或低于145℃的混合料应予以放弃。厂拌机组负责人详细记录混合料的拌和时间，以有效指导运输及摊铺速度。

3.4运输

大粒径沥青碎石混合料运输宜采用15t以上自卸汽车运输，这里运输车辆共20辆，能充分保证摊铺机匀速不间断工作。装料前，汽车底板及四壁应清洗干净并涂刷隔离剂。自卸车箱后挡板卡扣保持清洁，使其易于卡紧和开启，以防汽车在行进过程中漏料。每辆运输车都必须配有篷布，在运输过程中用来进行保温、防雨和防尘。混合料运到现查的温度不低于165℃，现场配专人进行插入式温度检测。

3.5摊铺

（1）采用两台德国产ABG423型摊铺机摊铺。摊铺机开工前应提前0.5～1h预热熨平板，预热温度不低于100℃。摊铺机成先后梯队交错排列，同时摊铺，二者摊铺间距保持5～10m，两幅之间搭接宽度保持在10cm左右，摊铺机行驶速度宜控制在2.0m/min。

（2）在正式开始摊铺前，应保证有5辆以上的料车待铺，以保证摊铺的连续进行，避免停机待料现象的发生。为保证铺筑的平整度和厚度，摊铺机不得中途停顿，不得随意调整摊铺机的行驶速度。运输车辆设专人指挥卸料，汽车卸料完后，下一辆运输车马上就位，停置于摊铺机前10～20cm处，挂空档，由摊铺机推移车辆前进，禁止碰撞摊铺机。

（3）摊铺机料斗混合料每次剩余1/3料斗时，以待与下车料同时摊铺，以消除离析现象。

（4）摊铺负责人要及时准确地记录摊铺作业时间，以有效控制混合料摊铺速度。

3.6压实

碾压按先轻后重，由低向高处的方法压实：对压路机不能作业的地方，用手扶式振动压路机压实。

（1）在圆曲线段碾压，压路机行驶路线应由外侧向路中心碾压。

（2）压路机碾压时，应重叠1/2轮宽，并应不小于200mm，后轮必须超过两段的接缝处，后轮压完路面全宽时为一遍。

（3）压路机碾压段的总长度应尽量缩短，不超过30～50m。

（4）碾压工艺：为了保证压实效果，控制压实遍数，每台压路机采用翻牌制控制碾压遍数。

（5）碾压结束后，待温度降到与环境温度相同时试验室及时钻芯检测压实度。

（6）碾压过程中，压路机不得中途停留、转向或制动。压路机应随摊铺机摊铺成阶梯形碾压，避免折回处在同一横断面。同时应采取有效措施，防止油料、润滑脂、汽油或其它有机杂质在压路机械操作或停放期间掉落在路面上。

3.7养生

每天施工完成的路面应封闭交通，禁止任何车辆通行。成型路面完全冷却至50℃以下后再开放交通，需要提早开放交通时，可洒水冷却降低混合料温度。

3.8检测

通过取芯检测，厚度、平整度、横坡度、油石比等目标均能满足规范与设计要求，孔隙率在16%左右。

4结语

通过对原材料选择、配合比设计到施工成型整个过程的研究，得出一些有用经验：大粒径沥青碎石混合料原材料的级配选择是关键，是其强度机理形成的重要因素；在拌和时，混合料的拌和温度控制十分重要，还应注意干拌和湿拌的时间；在摊铺过程中，重点是控制摊铺均匀，严禁出现离析现象。通过对此成功方案的总结，希望对以后柔性基层的施工提供一些借鉴。