公路沥青混凝土面层改造施工技术研究

2022-07-12张圭祥

交通世界 2022年13期

关键词：面层摊铺碾压

张圭祥

（贵州桥梁建设集团有限责任公司，贵州贵阳 550001）

0 引言

目前，部分道路由于运营时间较长，车流量及荷载不断增加，路面出现不同程度的各类病害，使得道路性能下降，埋下交通安全隐患。对此，需通过针对性的改造施工，对各类道路病害进行整治。

1 工程概况

沪昆高速的镇胜段，其全长64km。整体为封闭式、全立交及双向四车道结构，设计速度为100km/h，其路基宽度为24.5m，已于10 年前通车。在地区经济逐渐发展的过程中，此路段的车流量随之增多，而且重车及超载车也逐步增多，导致镇胜段的路面发生诸多病害问题，路面性能大幅降低，干扰到高速公路的正常运行，因此对其进行改造势在必行。

针对此路段显现出来的问题，在路面维修改造中，制定多项改造计划。

（1）由于路面在多年前已经进行中修维护，再加上近两年此路段再次形成诸多路面病害，个别路面荷载能力极低，因此，本次路面改造采取大中修养护。

（2）改造方法不仅要处理好病害问题，符合高速路面的基本功能标准，还需保障现场作业便利、控制成本。以实现提高投资效益，保障高速的生命周期。

（3）施工进行中，要按照基本设计整修路面，同时，根据现场状况，不断合理化调整。

（4）基于本工程整修期间的工地情况，制定更具经济性及便利的施工计划，以求降低对高速交通的干扰程度。

（5）在沥青层完成整修后，需重新确定道路标线，缺少或受损的安全设施，需进行相应处理，并清理好道路边沟[1]。

2 高速公路面层改造技术方案

本项目沥青面层共设置成三层，在处理下面层之前，需完成透层以及浮渣的清理工作。假设各层之间的处理间隔偏长，或者下层已经造成污染，要先进行全面清洁，然后才能洒布沥青。

2.1 材料管理

沥青材料需要按照品种及标号分开且密封保存。为保障项目的建设精度，要求把不同规格的集料，分开堆放，现场可设置临时的隔墙，避免混淆。另外，为确保施工材料质量达标，要求对各个料源，均进行抽样检查，通过监理方确认批准后，才能投入到现场施工中。对于细集料，需增加防雨设施，保障其性能稳定。配料时，所有规格的物料都要根据设计比例添加。

2.2 沥青处理

沥青材料借助导热油进行处理，其中，沥青的处理温度在155～165℃；矿料的加热温度是170～180℃；混合料的出料温度是160～180℃；沥青混合料在出厂时的温度需稳定在155℃左右，超过195℃的混凝土材料不得使用，运到工地时，材料温度至少要达到145℃。在加热物料中，选用的热料需通过筛子进行筛分，防止颗粒规格超标。在混合料拌和期间，需保证物料均匀，为确保最终用料品质，可通过试拌加以确定。单次拌和时长至少有45s，且干拌时长要达到5s。拌和完成后要保证没有结块、离析等问题。在出厂前进行测温，如果不满足沥青混合料要求，需进行废弃处理[2]。

2.3 现场应用

如制作出来的沥青混合料无法立即摊铺，需储存在成品料仓中，通过保温设施维持混合料的温度，但储存时间也不能超过两日。在现场摊铺中，需先查看下层的状态，并提前30min～1h 预热熨平板，要求温度达到100℃。现场卸料中，需分数次起斗，控制转运车和运输车的间距，避免漏料。摊铺中的材料温度需在135℃以上，如果自然气温偏低，则需适当提升材料温度。摊铺动作需保持连续、匀速，不可随意调整速度甚至暂停，行进速度控制在3m/min。在完成现场摊铺后，需立即查看厚度，并保护好路面，而后及时进行压实。在压实环节分为初压、复压和终压。其中，初压温度要达到130℃，碾压速度为2～3km/h；复压速度为3～5km/h；终压速度为3～6km/h，经过终压后，路面温度需维持在70℃以上。

3 沥青混凝土面层施工技术

沥青混凝土面层是按照设计图纸与现场路面的实际病害状况开展施工，处理下面层之前，需保障下封层的清洁，并且要保障施工的连续性，避免由于暂停施工而导致下面层的污染。如有特殊原因，作业间隔时间偏长，导致下层已经有污染，需在完全清理后，再进行铺筑。本项目上面层运用4cm规格SMA-13的粗集料，利用玄武岩制作。经过马歇尔试验得出面层混合料配合比的确切数据，保障改性沥青添加量和矿料级配，下面层采用70号A级的石油沥青，中上面层采用SBS 改性沥青，超薄磨耗层采用NovaBinder 改性沥青。根据设计标准和工地病害状况，下面层为粗粒的沥青混凝土；中面层是中粒沥青混凝土；上面层则是细粒材料。

3.1 中面层及下面层施工

（1）材料配合比的确定。一是目标配合比，按照项目所需的材料量，确定不同物料的添加比例。通过前期试验，得出适宜的沥青添加量。将二者视为目标配合比，结合拌和机，计算冷料仓供料的占比，然后进行试拌；二是生产配合比。运用间歇式的拌和机，要在二次筛分处理后，将保存在热料仓的物料实施取样筛分，由此得出热料仓占比，方便后续管理。按照目标配合比，以0.3%为调整标准，进一步试验确定沥青用量，得到生产配合比；三是验证，通过试拌与铺筑，以此评估配合比的适用性。

（2）拌制混合料。单次拌和时长控制在30～50s，最终要确保混合料质地均匀。

（3）铺筑试验。在对原料进行试验并得出配合比具体数据后，进行500m 的铺筑试验。在试验段作业中，确定各设备可否达到基本施工要求，得出碾压环节的所有参数与适宜的铺筑长度。通过试验明确各吨位机械的碾压次数与前行速度等。

（4）运输。按照工地和拌制混合料场地的位置以及现场施工的进度安排，确定运输车的容量与数量，确保供应连续。在运输之前，需仔细清理货箱，在其底部与侧面，涂上一层油膜，避免混合料与货箱黏结。在将混合料装进货箱后，需查看运输车，使用篷布盖住上部，并在出站时进行称重。

（5）摊铺。由热拌得到的混合料，需采取机械摊铺，参与施工的摊铺机要满足以下要求：拥有足够的容量与功率，保障施工的连续性；可以自动或者半自动改变摊铺厚度，并具有找平功能；摊铺宽度可以调节。在找平时，下面层可通过钢丝绳加以控制，表面层则通过对比高度差来把握面层厚度。利用摊铺机完成摊铺和初压，使摊铺层的平整度及坡度均满足施工标准要求。此环节的施工温度需基于相关规定，结合材料标号与气温等适当调节。而松铺系数要结合混合料、施工设备等具体情况进行确定，本项目松铺系数如表1所示。

表1 沥青混合料松铺系数

在摊铺期间，需按照混合料用量和施工面积确定面层厚度均值。具体压实厚度确认计算见公式（1）：

式中：T为作业层压实后的厚度均值（cm）；M为混合料的质量（t）；D为压实后混合料密度（t/m3）；L为摊铺作业长度；W为摊铺面的宽度（m）[3]。

（6）压实成型。首先，初压需在摊铺完成后，混合料还处于高温状态中开展，缓慢均匀压实两次。在初压之后，需查看平整度等，以便及时调整。其次，复压是在初压确定合格后立即开展，运用重型压路机，碾压次数通常在5 次左右。最后，终压至少需进行两次，清理掉碾压形成的所有轮迹。

（7）路面接缝。在高速公路施工中，不可保留纵向接缝，前期铺设混合料时，会预留出0.1～0.2m 的路面，为后期处理接缝做准备。两层纵缝需相互错开，并保证表面顺直，和路面画线位置相同。而横缝需和道路中线相互垂直。

3.2 上面层

此面层用到的原料具体有：集料要具备较佳的嵌挤性能，由玄武岩、改性沥青、抗剥落剂等组成。在摊铺时，使用一台摊铺机，按照行车道、应急道、超车道的顺序进行处理，以降低对正常交通的干扰。改性沥青混凝土利用滑移基准梁找平。上面层同样需经过三个碾压环节，施工方式与上述面层类似。在上面层中，其运用的是细粒改性沥青混凝土。以接缝施工为例。在处理纵缝时，可通过摊铺机完成整幅铺筑，不形成纵缝。如果由于某些原因，需应用两台机械作业，则应预留一段路作为后续作业的基准面。同时，施工层需留出0.05～0.1m 的重叠区域，通过热接缝的方法进行处理。在横缝处理中，采取平接缝，切除平整度大于3mm的部分形成垂直面。路表与接缝内都要仔细清理，而后涂上黏层油。在结构位置的0.2～0.3m 范围，通过新铺混合料平整，此时原施工面的温度需稳定在60℃，从而保障新旧路面充分结合。碾压过程中，利用钢轮压路机使路面平顺过渡[4]。

3.3 磨耗层

该层运用热拌的沥青混合料，按照超薄磨耗层的施工技术，现场需利用专门的机械设备完成一系列的施工。在摊铺环节中，对自然气温无严格标准。但考虑到道路施工质量以及交通等问题，确定温度需超过10℃，而且在作业面有积水或遇到降雨天气不得组织摊铺。下面选取几个施工步骤展开分析。

（1）制拌混合料。集中使用机械加工，并且要求拌和厂配备完善的排水系统。在拌和期间，要把握好矿粉与沥青的添加量和出料温度。

（2）黏层与摊铺一同开展。在黏层处理环节中（施工流程如图1 所示），为确保磨耗层和常规路面能充分黏结，需运用改性乳化沥青的黏层油，应用量为0.8～1kg/m2。同时，为使黏层油喷洒得更为匀称，需注意喷嘴与滤网，相关施工人员要在使用乳化沥青前进行全面过滤；在材料温度达到70～80℃后，才能注入机械中，加热期间需缓慢提高温度，并全程进行搅拌，防止出现局部高温，降低乳化沥青性能；为避免喷嘴堵塞，需控制添加材料的时长，不可大于15min，并且每日工作结束后，需将喷嘴浸泡在柴油中。摊铺环节使用同步摊铺机，保证一次成型。现场确定机械可用后，经过设备预热，满足100℃时才能组织当天的工作。车辆行驶速度为6～8m/min，最快也要在12m/min 以内。尽可能使用机械摊铺，而对于特殊部分，人工处理动作需迅速紧凑，保证在高温状态下完成摊铺。另外，现场摊铺期间，需全程查看厚度、均匀度，一旦出现拖痕等情况需立即处理，并合理改进摊铺方法。

图1 黏层施工流程图

（3）压实施工。超薄磨耗层施工中，一般借助摊铺机的熨平板便能满足平整度要求，现场利用12t 左右的双钢轮压路机开展静压与收光整平工作。另外，碾压作业需在120℃以上的温度中开展。在超薄磨耗层完工后，需保障安全锥与各标牌位置准确。在正式开放交通以前，不能有社会车辆驶入施工现场。要在确认路面混合料的温度小于50℃后才能开放交通[5]。