沥青路面品质施工技术管理措施探讨

2021-11-02覃珍波张帅

西部交通科技 2021年7期

覃珍波张帅

沥青路面施工品质可直接影响到高速公路的行车安全性、舒适性及使用寿命。影响沥青路面施工品质的因素从原材料至施工工艺，贯穿整个路面施工过程。文章介绍了沥青路面常见病害及其防治措施，探讨了沥青路面施工现场应重点关注的施工工序，以期指导沥青路面品质施工。

沥青路面;病害;防治措施;施工工序

U415.12A090324

0 引言

随着“十三五”时期我国大力推进“一带一路”倡议，我国交通运输事业取得了举世瞩目的成就。其中，高速公路因具有良好的行车舒适性和安全性，近年在全国范围内得到了大力发展。截至2019年年底，全国高速公路通车里程达14.96万km，占我国公路通车总里程的3%[1]。由于行车过程中车轮直接与沥青路面产生力的作用，因此随着高速公路交通载荷日益繁重，沥青路面的车辙、开裂和泛油等病害频发，导致行车舒适性与安全性大幅降低，最终降低了高速公路的使用寿命。因此，提高沥青路面品质对延长高速公路使用寿命具有积极影响。沥青混凝土的工作性能与路用性能好坏对沥青路面的品质和耐久性影响重大[2]。在路基稳定、排水状态良好的条件下，要提高沥青路面品质可从沥青路面结构设计、路面材料选择与材料组合、目标配合比设计及沥青混合料生产配合比调整等方面入手。此外，了解沥青路面病害产生的原因并提出相应解决方案也能夠有效提高沥青路面品质[3]。本文对沥青路面常见病害及其防治措施进行了综述，并总结一些项目的路面施工经验教训，阐述了沥青路面施工现场应重点关注的各项施工工序，以期能够指导路面品质施工。

1 沥青路面常见病害成因及防治措施

1.1 车辙

车辙是评价沥青路面性能的一项重要指标。大量研究表明，高温是沥青路面产生车辙的重要诱因之一。在夏季高温天气条件下，由于沥青路面高温抗形变能力不强，在往复的车载作用下易产生塑性变形从而形成车辙。从沥青混合料的结构组成方面分析车辙成因，主要有以下几个影响因素：

（1）胶结料沥青影响。使用针入度大的沥青与软化点低的改性沥青生产的沥青混合料铺筑的沥青路面易发生车辙。

（2）集料影响。粗集料针片状多，细集料棱角小，含泥量超标，沥青路面易产生车辙[4]。

（3）级配设计较多细料而导致粗集料嵌锁不够也易导致沥青路面变形形成车辙。

（4）施工过程中如未严格控制沥青路面每层压实度也易形成严重车辙，这是由于未达到设计压实度的沥青路面各面层之间存在较大空隙，受到重车反复碾压后会进一步压实，从而产生不均匀的沉降，最终产生车辙病害。

（5）线路地形情况也可能影响车辙。在长上坡、弯道、车速慢的地形处较容易产生车辙，这一结论在内蒙古某项目施工经验总结中得到了印证。内蒙古冬季严寒且雨水不多，不存在高温及透水对沥青路面的损坏，但是该区域地形存在较多长大纵坡及小弯道，车辆经过此地形时车速较慢，沥青路面在长时间的车轮压应力和剪切力共同作用下逐渐发生形变最终产生车辙。

防治沥青路面车辙需要“从内而外”进行综合治理，即需要考虑原材料选择、施工管理等一些可能影响沥青路面车辙的因素。选择合适的路面材料并做好沥青混合料配合比设计，能够从微观方面提高沥青路面的抗车辙性能。中、下面层的粗细集料可用石灰石等碱性集料，上面层直接与车轮相接触，在反复的车辆荷载作用和雨水冲刷作用下容易导致集料脱离沥青胶结料，因此尽可能选用强度高、抗磨耗、吸水率小的与沥青粘结较好的集料，如辉绿岩、玄武岩、煌斑岩、硅化灰岩等[5]。沥青道路的路基排水和路面排水具有同等重要的作用[6]，做好道路排水是道路具有耐久性的前提。路基沉降稳定后采用粗粒土填筑路床，可使渗入路基的水顺利排出。路面排水则通常设计为超高段的单侧排水和普通路段的龟背形排水两种形式。车辙的产生与道路所处地区气候条件、地形和预测的近远期交通荷载量存在千丝万缕的关系，因此将上述因素考虑进路面设计过程，做好路面结构设计和材料组合设计显得尤为重要[7]。依据施工经验，沥青路面上、中面层宜采用骨架密实型结构的沥青混合料，下面层宜采用密集配型的沥青混合料[8]。沥青胶结料可考虑使用针入度较小且软化点较高的基质沥青或改性沥青，在长上坡、小半径弯道路段的沥青混合料中可掺加抗车辙剂或纤维。加强施工过程中透层和封层的施工质量，通过透层、封层使沥青层与半刚性层连接成一个整体，加强路面压实施工管理尤其是摊铺接头、桥台、隧道洞口等关键部位的压实施工管理，均能够有效提升沥青路面的抗车辙性能。

1.2 泛油

沥青路面泛油实际是沥青胶结料移动至道路表面的现象，造成这一现象的因素主要有沥青混合料级配设计不当、路面各面层压实度不够、路面积水和施工不当等。当级配设计不当时可能会导致沥青混合料空隙率较小，路面中的胶结料一旦受热后便会膨胀并自由移动至路表面形成泛油。同样的，当各面层压实度不够时，在车辆载荷作用下沥青混合料被进一步压实，其空隙率降低也会导致泛油现象的产生[9]。路面积水是最为常见的一种泛油因素。其原理是路面积水在车辆载荷作用下渗入沥青路面下面层，而后继续在车辆载荷往复作用下反复冲刷沥青混合料，导致集料表面的沥青胶结料剥离后变为自由沥青并不断上移至路表面，最终导致沥青路面泛油[10]。此外，沥青混合料在拌和楼拌和不匀、施工温度过低导致沥青混合料离析、混合料中的矿粉材料含水率较高、摊铺机械故障和压路机在过高的温度下反复碾压沥青混合料造成过压等施工因素均会导致沥青路面泛油现象的发生。

防治因混合料空隙率较小而导致的路面泛油现象，需要施工单位在施工前认真研究《公路沥青路面设计规范》（JTG D50-2017）中有关级配设计的内容，结合项目当地实际情况进行进一步优化，通过试验得到能够满足各项体积性能指标且施工过程中不易离析的配合比设计[11]。此外，沥青混合料的空隙率大小受到原材料、级配、油石比、沥青混合料试件成型方法、试验温度和击实（旋转压实）次数等诸多因素影响，进行配合比设计时应当充分考虑以上因素所带来的影响[12]。为防止沥青路面施工后立即产生泛油现象，应当做到将沥青混合料在拌和站采用最佳油石比、粉胶比拌和均匀，施工前调试好摊铺机，根据沥青混合料类型配备合适的压路机，摊铺混合料过程应均匀、匀速且不间断[13]，坚持“紧跟、慢压、匀速、少水、高频、低幅”的压实方针将混合料彻底压实，在碾压过程中测量员及时跟进控制好路面标高，做好路面排水工作。

1.3 平整度差、坑槽、裂缝

沥青路面平整度差，产生坑槽和裂缝等病害會严重影响行车舒适性与安全性。沥青混合料离析是最常见的导致沥青路面平整度差、出现坑槽和裂缝等病害的因素。沥青混合料在路面施工过程中产生离析主要表现为：（1）集料粒径较大导致的集料离析[14];（2）温度离析;（3）摊铺离析。在摊铺施工中，常由于所采用的摊铺机本身设计缺陷或摊铺机手操作不熟练，造成沥青混合料的横向离析、纵向离析、竖向离析和片状离析[15]。离析后的沥青混合料改变了原有的最佳级配组成，容易造成沥青混合料空隙率增大、沥青胶结料剥离和冻胀等一系列水损害，最终导致沥青路面出现平整度差、坑槽和裂缝等病害。沥青路面产生裂缝也可能是由于沥青混合料抗低温开裂性能较差而引起的，但是目前改性沥青混合料低温抗拉强度符合规范要求时的温度普遍能够达到-20 ℃及以下，因此由于混合料抗低温开裂性能较差而产生的路面开裂现象在平均气温较高的广西地区基本不会出现。摊铺过程中测量员未及时跟进测量标高、路面压实度不够等因素也易造成沥青路面平整度较差。摊铺机功能较差也会造成沥青混合料在摊铺过程中的离析，从而导致路面出现坑槽等病害。此外，对摊铺机无法摊铺到的特殊部位，人工未及时跟进、压路机碾压不及时、压实度不够等因素也易造成沥青路面平整度较差和出现坑槽等情况。

防治沥青路面平整度差，出现坑槽和裂缝病害可从解决沥青混合料的离析问题入手，即设计具有良好防集料离析特征的中、下面层沥青混合料，做好符合工程实际的目标配合比设计和生产配合比设计与验证，选择一个离析较小、可抗变形和水损害的集料级配，并选择粘结力强的沥青胶结料。如表1所示为根据施工经验总结出的各级配粗细集料组成允许变化值。

混合料运输和摊铺过程中产生的温度离析也是导致路面平整度差、出现坑槽和裂缝病害的主要因素。为解决温度离析问题，可采用容量≥25 t的运料车装料以减少沥青混合料装料时产生离析，并采用双层覆盖（低温时采用双层覆盖加海绵），施工员和后场机手保持良好的沟通协调，控制摊铺机前运料车少于5台。摊铺作业尽可能选用抗离析的摊铺机，摊铺过程中配备足够的劳务班组人员和测量人员。路面标高控制是否到位直接关系到路面平整度是否处于可控状态，因此需严格控制路面标高。通过摊铺机伸缩装置不能进行摊铺作业的小面积工程可用人工配合混合料摊铺施工。沥青混合料宜卸料至铁板上，摊铺时应扣锹布料，禁止扬锹甩料，铁锹等工具宜涂抹防粘剂再使用。边摊铺边用刮板进行局部精平，并应控制精平次数以减少集料离析。摊铺连续进行，压路机及时跟进碾压以确保压实度符合规范要求。低温施工卸下的混合料必须覆盖毡布保温[16-17]。

2 沥青路面施工过程中应重点考虑的工序

2.1 路基施工平整度和压实度

路基平整度和压实度对沥青路面质量影响较大，因此在进行路基施工过程中应充分压实路基，高填路段应进行强夯施工并尽可能使工后的路基充分沉降。路基压实过程中还应密切关注路基标高情况，路基通过弯沉试验后方可进行下一步施工。

2.2 沥青路面施工平整度

沥青路面施工是分层进行摊铺压实的，因此严格控制好每个面层的平整度才能得到平整度较好的沥青路面。施工过程中施工人员应及时检测面层厚度和平整度，发现不合格路段时应使用小型铣刨机刨平。运行车辆车轮对沥青路面表面的磨损是影响沥青路面平整度的一大因素。因此，选用耐磨耗的集料和优质的胶结料来提高沥青路面上面层抗磨耗性能，可以较为显著地延缓沥青路面平整度的衰减。为保证沥青路面施工平整度，规范要求进行单幅双车道、三车道摊铺沥青时投入两台及以上摊铺机并保持前后错开10～20 m的距离同步施工，两幅宽度搭接为30～60 mm，搭接位置应避开车道、轮迹带等[18]。摊铺施工过程中为获得满意的平整度，摊铺机必须缓慢、均匀且连续不间断地采用自动找平方式摊铺，严禁随意改变速度或中途停顿[19]。下面层应采用钢丝绳引导的高程控制方式，当桥隧较多时，中面层也应采用钢丝绳引导的高程控制方式。以便保证桥隧铺面与路基上路面接头处的纵向平整度满足要求。

2.3 沥青路面压实作业

应根据路面结构类型、气温、压实层厚配备压路机。高速公路的双车道，一般配备6台，不得少于5台，对AC型结构可配备3台钢轮、2台胶轮，对粗骨料嵌锁结构，均应采用重型压路机压实，有条件时对特大桥或桥多的路面配置2～3台水平振双钢轮压路机，以保证桥梁结构安全，以及桥面、路面平整度有别。压实对沥青路面平整度影响较大，应挑选训练有素、责任心强的压路机手进行碾压，碾压应坚持“紧跟、慢压、匀速、水平、高频、低幅”的压实方针。初压、复压都应在高温进行，终压的温度也应≥80 ℃，以防石料压碎、破坏集料嵌挤。终压的目的是清除明显轮迹，当复压后已无轮迹时，可免去终压。初压过程中应不断检查纵、横向平整度及路拱，当平整度和路拱不理想时，应找出原因并提出解决方案，复压应紧接着初压后开始，且不得随意停顿。根据气温情况，初压、复压的总长度一般控制在60～80 m。组合碾压时，应防止漏压造成压实度不均匀。密级配粗骨料嵌挤型沥青混合料复压时一般使用重型胶轮压路机进行。任何情况都不能为保证平整度而降低压实度，坚持由低侧向高侧，弯道由低向高的碾压要求。在施工中，对中上面层横向施工缝与纵向搭接处，应不间断地进行平整度检查，尤其要认真对待上面层每一条接缝的施工平整度。

2.4 桥梁伸缩缝施工

对每条毛勒缝施工处逐一进行平整度检查，为防止伸缩缝处跳车，要求路基标高与桥台标高控制在1～2 mm内，以此保证桥面长期具有较理想的平整度。

总之，高速公路的平整度直接影响司乘人员的舒适性，也往往是社会人士评价高速公路沥青路面施工质量的首要指标。因此，在施工中应高度重视沥青路面平整度、压实度和粗糙度指标是否达标。

3 结语

综上所述，影响沥青路面施工品质的因素多种多样，如温度、降雨量、地形等，因此施工工艺不能一概而论，应当在充分调研的基础上根据需求设计合适的路面参数，選用合适的设备和施工工艺开展施工作业。施工单位在开展沥青路面施工前应做好不同环境下可能出现的路面病害预测并制定相应解决方案，在施工过程中做好组织协调工作并严格按照工艺要求开展施工，在施工完成后及时进行路面养护和施工经验总结，以提高路面施工品质，使沥青路面平整、密实、粗糙而不渗水，具有足够的强度、稳定性、耐久性和优良的抗滑性能。

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