沥青路面超宽摊铺对路面平整度的影响分析

2021-04-01沈安琪孙文成

工程建设与设计 2021年9期

沈安琪，孙文成

（1.保利长大工程有限公司，广州 510655；2.湖北石首长江公路大桥有限公司，湖北石首 434400）

1 引言

部分沥青路面施工作业中，会经常采用超宽摊铺工艺。虽然这一工艺的施工作业具有简单、便捷、经济性突出的特点，但对路面平整度的影响非常直接。针对沥青路面超宽摊铺工艺下路面平整度不足的问题，各个工程企业在实际的施工作业开展中，都应充分认识超宽摊铺与平整度之间的关系，根据影响机理来制定最为有效的平整度控制策略，促进超宽摊铺工艺的规范化使用，提高沥青路面的各方面性能。

2 摊铺机工作原理与操控技术研究

以当前公路工程中广泛使用的福格勒摊铺机作为研究对象，这一设备的摊铺作业利用的是浮动熨平板与热拌好的沥青混合料之间的相互作用来辅助摊铺任务的完成。浮动熨平板的运行原理是：摊铺机在处于稳定运转状态下时，浮动熨平板受到了多种外力作用，比如，托点牵引力、熨平板重力、水平摊铺阻力等，这些作用力对浮动熨平板进行作用后，托点的力矩也就随之保持在了相对稳定、平衡的条件下，此时，熨平板的工作角度维持原状，摊铺厚度保持在特定值下[1]。如果在摊铺作业的过程中，各种作用力之间的稳定、平衡状态被打破，熨平板就会出现一定的浮动，最终所引起的直接后果就是摊铺厚度的变化，这一变化最终影响了沥青路面的平整度。从破坏力平衡的视角来看，平衡状态的外力变化是由摊铺阻力和料堆推移阻力所引起的，这些阻力对平衡状态外力的影响体现在大小、方向的变化方面。

3 超宽摊铺施工对平整度影响分析

3.1 摊铺温度及混合料离析情况

以沈海高速公路开阳改扩建路面工程作为研究对象，在此公路工程中，采用的是SMA沥青路面，在开展摊铺作用中，单幅路面采用的是19.15 m宽的沥青路面，施工作业中，左幅的部分路段选用的是1台宽8.25 m和1台11.25 m摊铺机梯队组合全断面一次性摊铺，为保障摊铺作业的规范、高效进行，在熨平板的左右两侧端部、中部和主机范围区间内安装了高精度温度计，可以在摊铺作业过程中进行温度测量，将温度控制在标准范围内。现场摊铺作业进行中，通过对摊铺温度数据、离析情况的全面掌握，发现在摊铺作业中，摊铺温度存在着巨大的波动，表现出中部温度高、两端温度低的分布形态[2]。在混合料离析部位，温度的下降速率远远高于其他部位，温度下降了7～9 ℃，而在混合料没有出现离析的部位，虽然也存在一定的温度下降，但是其下降速度非常慢，仅仅下降了4～5 ℃。现场施工人员对熨平板左右两侧的端部、中部、主机范围内原材料开展了取水洗筛分试验，根据该试验结果进行了级配调查，发现11.25 m的摊铺机中间范围内的级配相对较细，而两端级配偏粗。

3.2 平整度数据采集

在分析超宽摊铺对沥青路面平整度的影响时，对路面平整度的数据与信息采集非常关键。根据此公路工程项目的实施情况，平整度数据采集时针对的是K3198+560～K3214+200右幅路段各个车道的平整度指数，通过专门的平整度检测仪器，对测得的平整度数据进行分析，就可以对该路段的行驶质量加以综合评估[3]。根据在现场所获得的测量结果，在其中选取出比较具有代表性的数值，随后利用这些数据来计算路面的行驶质量指数，这一指标获取以后，也就可以对路面的平整度和行车舒适度加以评估。根据相应的计算，发现在该试验路段内，平整度指数恰好分布在0.4～1.2，完全符合公路沥青路面的平整度施工要求。

3.3 不同车道的超宽摊铺对路面平整度的影响分析

超宽摊铺工艺与常规的摊铺工艺有着明显的不同，在超宽摊铺过程中，路面边缘混合料离析情况较为常见。因此，针对这一情况，现场作业人员要根据前期所测量的结果，对不同车道范围内的路面平整度加以检测。因为所测得的数据在K3198+560～K3214+200右幅路段范围内，获得的数据种类多、数量庞大，全面分析的难度较大，为从中获得有效的分析结果，可以从起始桩号位置处开始，每1 000 m划分成1个段落，开展分段分析，此试验路段内总共划分了15个路段，分别采用A、B、C来加以标记，获得15个路段内的平整度指数和行驶质量指数指标。

在该公路工程沥青路面中，主要包含了4个车道，根据最终的分析结果，道路中间车道要高于两侧，即二、三车道的平整度高于一、四车道的平整度。造成这一现象的原因是：超宽摊铺工艺应用中，熨平板的组装长度比较大，在摊铺作业开展中混合料离析与温度离析难以避免，碾压无法保障均匀性，也就无法保障路面平整度目标的实现；整幅摊铺作业中，因为熨平板的长度过大，摊铺作业中的震颤问题难以消除，导致摊铺时难以保障平面线型的一致性，尤其是如果选用伸缩板摊铺机，在熨平板的不断伸缩过程中，重力作用难以保持在稳定的状态下，因为所受到的压力不均匀，导致摊铺面处于或大或小的波动条件下，对两侧车道平整度产生了明显的干扰；摊铺机熨平板的自重大，在不断的摊铺作业开展中，可能存在碰撞或者间歇性停机的问题，摊铺机可能难以承受熨平板的重量，当熨平板重量超出了摊铺机可以承受的极限重量以后，就会使得部分摊铺部位出现一定的下沉，从而导致下沉部位的路面平整度不达标[4]。

针对当前超宽摊铺工艺在沥青路面中的应用效果，虽然其经济性优势明显，但由于对路面平整度的影响较大，为促进沥青路面平整度的实现，一般在下面层或者下结构层次中使用这一工艺，如果是在上面层或者中面层中的应用，则要注重摊铺作业中的宽度控制。