城市道路沥青复合料面层摊铺与压实施工技术研究

2022-10-12毛兴海赖小潭

交通科技与管理 2022年19期

关键词：摊铺机压路机摊铺

毛兴海,赖小潭

（赣州创新公路开发有限责任公司,江西赣州 341000）

0 引言

沥青路面具有面层平整、驾驶舒适、耐磨、噪声低和养护便捷等优势，广泛运用于城市道路及高速公路中。某城市道路路面多处出现壅包、露底、开裂、凹坑、平石下沉等病害，为有效提高车辆行驶安全，决定对该路面采用沥青复合料面层摊铺技术。

1 案例工程

某城市主干道，总长1 630 m，红线宽度50 m，机动车道宽21 m，两侧的非机动车道宽4 m。路面采取上下面层结构设计。机动车道的上面层为AC-13中粒度沥青混凝土，厚度为5 cm，下面层为AC-20中粒度沥青混凝土，厚度为7 cm。非机动车道的上面层为AC-13中粒度沥青混凝土，厚度为4 cm，下面层为AC-20中粒度沥青混凝土，厚度为6 cm。

该工程前期完成了下面层的铺装，但由于多种原因，上面层铺装没有及时跟进便投入了交通运营。期间虽然并未发生由基层强度弱而引发的坍塌现象，但路面已明显出现各种病害，包括检查井塌陷、排水井边缘出现蚀损等。

路面发生病害固然有路段车流量大、超载车辆多等原因，但其上面层未适时摊铺，导致雨水无法从侧井中排出，对路面有明显冲刷，也是重要原因之一。因此公路管理部门在该路段组织了加铺沥青上面层工程施工。

2 施工材料准备

（2）沥青复合料配合比。沥青复合料的配合比直接影响沥青路面的施工质量，需合理设计配合比。首先，通过水洗法确定目标配合比与矿料合成级配，在此基础上开展生产配合比设计，再经过马歇尔试验，确定最优沥青含量。在生产配合比设计完成后，一般还需通过特定试验段的试拌和试验铺装进行验证。如试拌和试验发现不满足质量要求情况，则应调整生产配合比或相关技术标准。

（3）沥青复合料生产。根据施工方案要求，在规定工序时间开始沥青复合料拌和生产。在沥青复合料的拌和生产中，应严格控制沥青复合料的拌和温度与出厂温度。冒烟呈黄色，表示复合料温度很高，如装料困难则表示拌和温度过低或沥青剂量低。装料后，如果出现析漏现象，则表示复合料的沥青剂量高或者湿度过高。在沥青复合料的生产过程中，应保证每工作日取样2次，并进行马歇尔试验和残留度测试，以确定油石比、骨料级配及各项指标。

3 基础层缺陷处理

测量沥青下面层实际标高。如低于设计标高3 cm以上，则提前增铺3 cm厚的沥青材料。如果高于设计标高3 cm以上，则高出部分采用铣床进行铣刨。铣刨和未铣刨部分的高度差不能大于1 cm，否则摊铺后有可能反射扩展至面层。刨铣后的沥青材料一定要清理干净，并挖除松散部分的沥青材料。对于竖向和横向较多的裂隙，若不是由二灰石强度引发，应先用沥青给予热灌缝处理，并在裂隙比较大、较密的部位铺设土工栅格，以控制与延缓裂纹在表层的反射。土工栅格一定要展开并使用铁钉进行固定，避免摊铺机经过时发生皱褶，影响面层的压实。

更换部分破碎平石，修复高程出现变化的平石，对平石下层遭受雨水冲刷的沥青部分应填满沥青并压实。由于路面下面层铺设的时间比较长，且已经被污染，路面的沥青膜已遭到车轮磨损，因此在摊铺前一天要先把摊铺面彻底清理干净，然后用压力水冲洗，确保摊铺面干净无积水，修补遗留的水泥砂浆残留物也应清理干净。对已清理至符合要求的铺装面，喷洒0.3 kg/m2剂量的沥青乳化剂，以增加新铺装层与下面层的黏结力[2]。

4 施工工艺控制

4.1 沥青复合料运输

（1）运输车辆配置。在沥青路面的施工设计中，应合理规划沥青复合料的运输位置、运输时间、运输路线、运输车辆、施工条件、计划摊铺吨位等。此外，还要考虑项目所在地的交通限制时间和当天的交通状况，适时调节搅拌站的启动时间，合理调配运输车辆。

（2）复合料装载注意事项。严格控制运输车辆停在摊铺机前方50 cm以上的距离，如与摊铺机发生碰撞，则产生的较大冲击力，将直接影响路面摊铺平整度。严禁车辆在施工现场急刹车、急转弯等，否则容易损伤路面透层及封层。应安排专人对车辆进行管理，车辆在现场行驶时，不得损坏检查井、道牙石、平石等道路附属设施，同时严禁运输车辆车厢内存有泥土、石块等杂物。车辆每次在运输复合料前后一定要清理干净，并在车厢内壁涂上一层薄隔离剂或防黏剂，以防止沥青黏连。在装载混合料时，车辆应多次移动位置，平衡装料，且遵循先前而后再中间的原则，以避免沥青复合料发生离析[3]。

金矿物70.59%为自然金，29.41%为银金矿。据区内金矿物电子探针成分分析样结果统计，金矿物自然金成色为908.2，银金矿成色为749.7，平均859.4。自然金中Au/Ag为11.35∶1。成色较高的金矿物，反映成矿温度为中偏高及较高的成矿深度，微观观察矿石可发现，金矿物绝大部分集中在一个成矿阶段内[13-15]，从均方差64.63和变化系数9.45来看，金矿物成色相差较小，反映出金矿物在生成时间上较接近，成矿阶段较单一(表4、表5)。

4.2 沥青复合料摊铺

4.2.1 配置设备

在沥青路面施工中，依据路面宽度确定摊铺装备。由于道路宽度变化大，装备频繁搬运和拆拼，因此伸缩式摊铺机广泛用于城市道路沥青路面摊铺施工，该型装备能够大幅度缩短准备时间，降低操作人员劳动强度。摊铺碾压装备配置通常为：3 m以上车道，每条配备伸缩式摊铺机1台，10~13吨级压路机2台，30吨级轮胎压路机1台。

对于交叉口、转弯处、各种检查井、公交车站等非机动车道，由于路面弯曲，横向坡度变化比较大，导致双钢压路机碾压不到位。如果以上区域都采用人工摊铺，则平整度较差，且碾压效果差，会造成早期损坏，因此应配置使用2吨左右的行走压路机或振动压路机用于人工摊铺的区域。

4.2.2 摊铺准备工作

预热熨平板。摊铺装备需提前1 h预热熨平板，保证平板作业温度维持在100 ℃左右，这样可有效避免因熨平板起步温度过低而产生黏料或导致摊铺路面开裂。若现场温度较低或风力较大，应在熨平板上加装挡风措施，确保熨平板温度尽快达到可作业温度。

确定摊铺基准。城市沥青路面施工的找平体系分为纵坡找平和横坡找平。纵坡找平基准面可采取平衡梁法、滑撬法和钢丝缆法。对旧有平整度较好的路面，可采取接触或者非接触平衡梁进行找平。如果找平基准可靠，可采取滑撬法进行找平。如果找平基准不够可靠，可采取钢丝线法解决找平问题。

调节摊铺机横向坡度。在确定宽度以后，调节熨平板拱度。对于大型摊铺机，一般有前后两幅调拱机构，而且前拱度高出后拱度。根据经验，如果前拱太大，容易造成中间过紧，刮出毫痕或者纵方向撕裂条纹。如果前拱太小，会形成两侧紧中间松，刮出撕裂条纹或亮痕。

4.2.3 摊铺参数调整

（1）摊铺机螺旋分配器参数。摊铺机螺旋分配器共有3个位置，可依据摊铺厚度给予调整。高位可比摊铺层的厚度高出15 cm，低位可比摊铺的厚度低于8 cm，中位适宜4~15 cm摊铺厚度作业需要。城市道路沥青路面的厚度通常不超出10 mm，因此通常选中位。施工时安装配料位传感器，其传感器应对准熨板的最外侧沥青材料，距离不小于80 cm。在熨板前料仓中，沥青复合料是连续供应的，因此必须尽可能降低布料器和刮板的关闭和启动频率。料仓内复合料的高度以螺旋分配器高度的2/3为宜。

（2）摊铺机振动、夯锤参数。摊铺机双捣振梁，以及摊铺机的振动功能，可以增强预压实度，降低压路机的碾压次数。一般来说，层薄和粒度小的矿料应选择短行程；相反，层厚和粒度大的矿料应选择长行程，按表1选择合适的频率和行程。

表1 摊铺机夯振参数

（3）松铺系数。摊铺机的松铺系数通常可通过工程经验或试铺取得。试松铺系数计算方法有两种，即密度法和厚度法。城市道路沥青材料的种类变化较小，因此松铺系数通常依据经验确定，然后依据压实厚度适当给予微调。

（4）摊铺速率。为了保证连续摊铺，一定要提前计算摊铺速度，并由相关工作人员相互配合施工。摊铺速率按下式计算：

式中，V——摊铺机作业行进速度（m/min）；W——摊铺宽度（m）；D——铺层厚度（m）；C——拌和设备的生产供料能力（t/h）；P——复合料铺层压实后的密度，通常取2.33 t/m³。案例工程中，D按0.05取值，W按11.5取值，C按取值200。经计算，得到的摊铺机作业行进速度2.48 m/min。

因为熨平板的温度低于沥青材料，且接缝处要进行处理，因此摊铺起步速率应按低于1.5 m/min的标准。待摊铺压实正常以后，可缓慢提高摊铺速率至计算速率。当更换料车时应降低车速，下一辆料车在倒料前不得停机。速率变化一定要缓慢调节。料车司机应注意操作员所给出的操作信号，配合摊铺机操作员提前停车，调节方向，控制车辆的移动。

4.3 沥青复合料压实

碾压速率是影响路面摊铺质量的一个非常重要的影响因素。依据速率与压实的关系，碾压速率为1.5 m时，碾压6次就能达98%，若速率超过6 m，碾压10次以上也无法达到95%。因此碾压一定要控制在匀速和低速状态下操作。初压、复压、终压要使用不同类型的压路机。

对于碾压频次，在规范中没有具体规定，只注重最终的压实效果。碾压通常每次错轮不超过轮的1/2，依据表2选择三个阶段合适的碾压次数。

表2 碾压次数参数

为得到最优的碾压效果，碾压时应选择合适的振频与振幅。厚度大时采取高幅低频，薄时应采取高频低幅，以获得优良的压实效果。振频主要对表层沥青面的压实质量有影响，确定了碾压速率和压实层厚度后，还要选择适当的振频，要保证冲击间距小于压实层厚度，以免表面产生短波纹。振幅主要对沥青路面的压实深度有影响，厚度薄时选择低幅，厚度大时选择高幅，同时还要注意碾压时温度控制。

碾压过程一般分初压、复压、终压3个阶段。压路机的碾压速率应符合规定。初压的目的是使复合料平整、稳定。复压目的是使复合料致实、稳定和成型，该道工序决定复合料的密实度。终压的目的是消除轮痕，最终构成平整的压实面，因此一定要严格操作。初压是在复合料摊铺后很高的温度下开展，沥青复合料不可低于120 ℃，不可发生推移、发裂。碾压时驱动轮对着摊铺机，碾压方向和碾压路线不可突然改变。用双钢压路机或轮胎压路机关闭振动碾压2~4次，直至无轮迹，路面压实成型的最后温度满足规范要求。

沥青路面的初压温度与所应用的沥青有关，应避免初压温度太高或过低。初压温度太高时，沥青黏度低，沥青材料易发生推移、错位现象，还易出现裂缝；初压温度过低时，沥青复合料黏度高，压实困难，如果过度碾压，会发生开裂。因此在实际工作中，应依据所用沥青黏度与温度的影响关系，合理选择初压温度。

4.4 复合料接缝处理

由于城市道路所在环境与其他高速公路工程相比存在一定差异，城市道路沥青路面的施工缝往往远多于高速公路。接缝处理水平反映沥青路面的施工技术水平，纵向接缝和横向接缝影响道路的经济性和道路行驶的舒适性。

（1）纵接缝。两台摊铺机并行摊铺作业，两条摊铺带的连接区域，要求存在5~10 cm的搭接，以保证接缝区域与其他区域保持厚度相同。搭接缝的宽度须前后一致，以保证宽幅路面铺装和变幅路面铺装衔接自然、平整美观。纵接缝一般易于处理，并且连接强度也较好[4]。

（2）横接缝。沥青路面施工过程中，横向接缝也是较为常见的接缝状态，横向接缝多为不同工作日摊铺作业所形成的衔接工作缝，当然也有因各种原因造成摊铺作业中途断铺与再度起铺所形成的衔接工作缝。温度差异是横向接缝的重要形成因素，两次摊铺的沥青复合料存在温度差异，也会形成横向接缝。如果温度过高，复合料容易被推移，温度过低，易导致复合料压实不充分，为路面早期损坏留下隐患。一般横向接缝的碾压温度要比常规碾压温度低5~10 ℃。接缝方式处理：横向接缝分为平接缝和斜接缝两种形式。城市道路沥青复合料路面的上层宜选择采用平接缝，城市道路沥青复合料路面的下层以及其他公路的路面各层，均可选择采用斜接缝形式。搭接长度受结构层厚度制约影响，通常多选择0.4~0.8 m搭接。接缝应清理干净，并撒上少量沥青。如果接缝复合料中的粗骨料粒度超过压实层厚度时，应清除并补充细料。对于斜接缝，应注意搭接平整并充分压实。