公路路面沥青混合料双层摊铺施工技术研究

2022-10-22韦秋谷

西部交通科技 2022年7期

韦秋谷

(广西路桥工程集团有限公司，广西南宁 530200)

0 引言

近年来，高速公路重载车和交通量呈持续增加趋势，车辆对公路路面的破坏程度也不断加剧，因而对路面整体稳定性和结构强度的要求越来越高，为满足这种需求，相关研究提出了沥青混合料双层摊铺技术。双层摊铺技术是指按照特定配合比同时摊铺上下层沥青，在高温条件下充分发挥下层余热，促使上部沥青达到良好的压实效果[1]。双层摊铺技术的应用，可以有效改善沥青层间结构的粘结作用，保证公路施工质量，大大减少施工工期和投资成本[2-3]。该技术对上、下两层同时进行摊铺和碾压，可以节约50%的施工时间，并且节省处理层间及施作粘层间的处理时间，施工效率得到明显提升，有效减缓上面层混合料冷却速度，在沥青混凝土路面施工方面具有广阔的应用前景[4-6]。另外，在热的基层面上摊铺可降低磨耗层的冷却速度，从而延长压实时间，达到良好的密实效果，更加充分地发挥沥青的润滑作用。因此，本文以来宾至都安高速公路为实例项目研究沥青混合料双层摊铺施工的技术工艺和要点。

1 沥青混合料双层摊铺技术

1.1 路面组成及性能

沥青路面就是将矿物集料和沥青按特定的比例混合，经充分搅拌、摊铺和碾压后形成的路面[7]。在沥青路面使用过程中经常会受到车辆碾压，以及雨水、高温、冰冻等外界环境的影响[8]。因此，为保证高速公路的长效安全使用，其路面必须满足高低温环境下的稳定性、良好的抗裂性、安全的防滑性以及持久的抗老化性等要求。

1.2 沥青路面结构

沥青路面主要包含面层、基层、垫层和底基层四部分，不同路面层次所发挥的作用存在明显差异，具体如表1所示，路面结构如图1所示。

表1 不同路面层次的作用分析表

(a)中、低级路面

(b)高级路面图1 路面结构示意图

1.3 双层摊铺工艺流程

沥青混合料双层摊铺工艺流程主要有准备、填土、平整、碾压、检测和整体验收等阶段，具体如图2所示。

图2 沥青混合料双层摊铺工艺流程图

(1)施工准备。为保证摊铺施工进度，必须提前做好摊铺机、压路机和原材料的准备工作。其中，原材料主要包含粗集料、细集料、沥青路面填料和沥青材料等。选用的粗集料必须符合耐磨性能和强度要求，细集料要符合有关验收规范要求，粗细集料均要求干燥清洁无杂质。实际工程中，大多选用干燥无杂质的石灰岩矿粉作为沥青路面填料。对于沥青材料的选用，必须充分考虑施工路段的气候环境、地形条件和人口数量等因素。

(2)原料配备。在合理选择各原料的条件下，按特定配合比均匀混合搅拌，保证混合料符合高温稳定性、抗疲劳性以及耐久性要求。原料配合比直接影响摊铺施工质量，设计时必须考虑混合料拌和时间、拌和温度，以保证其各项参数符合摊铺要求。配合比设计后要进行检验，若产生待料或溢料问题，应适当调整配合比，混合料达标后再进行拌和，并注意对沥青混合料的运输控制。

(3)摊铺技术。施工原料准备好后进行摊铺施工，摊铺过程中主要利用摊铺机，为保证施工质量要选择质量合格、运行良好的设备。摊铺作业时要及时清理路面基层杂物，保证施工面干净干燥，核查路面基层的厚度与密实度，待合格后方能进行摊铺施工。传统的单层摊铺存在施工周期长、薄层散热快、机械效率低、层间污染大和层间粘层油费用高等缺点，而双层摊铺技术能够有效解决以上问题，其应用优势主要体现在[9]：①施工组织简单，有效防止层间污染；②充分利用沥青粘结层预热，降低能耗并压实薄膜耗层，节约能源，确保碾压质量；③施工时无须使用粘层油，既解决了污染问题又降低了投资成本；④表面施工质量好，有利于减少层间空隙率，增强道路抗变形能力，延长道路使用年限。

(4)路面压实。路面压实是沥青混合料施工控制的关键环节，在摊铺工作完成后进行压实。

施工过程中必须配备吨位充足的压实设备，在选择压路机时优先选用双轮振动压路机。压实环节主要分为初压、复压和终压3个步骤：摊铺工作完成后直接进行初压，一般先进行振动挤压，然后利用6～8 t双轮压路机缓慢碾压2～3遍，并认真检查路面的平整度和路拱，发现问题时及时纠正处理；复压也是压实的重要一环，直接决定了材料的稳定成形状况，在保证高温条件下路面初压后及时进行复压，方式与初压一样，只是双轮压路机的碾压次数应≥6次；终压主要是保证面层平整度良好，消除路面缺陷和轮迹。另外，在碾压过程中必须始终维持高温(≥90 ℃)直至终压结束，但是也不宜过高，一般≤140 ℃。

2 工程实例

2.1 工程概况

以来宾至都安高速公路项目为工程实例，该路段总长52 km，公路上面层、中面层用料分别选用ACC细粒式和AC-16C中粒式改性沥青混凝土，厚度分别为4.5 cm和6.2 cm。

2.2 双层摊铺施工技术

2.2.1 沥青混合料的拌和

双层摊铺施工时需要使用两种不同的沥青混合料，该工程利用两台拌和机同时进行沥青混合料生产和上、中面层摊铺施工，其拌和方式与普通沥青基本一致。

2.2.2 摊铺技术要点

本工程选用双层摊铺机进行沥青混合料摊铺施工，该摊铺机主要包含两个螺旋布料机、两个熨平板、两个混合料斗和两个运输装置。双层摊铺机所携带的熨平板与普通摊铺机相同，行进后能够实现自动调节，并且可以用作平衡装置；摊铺机中的物料运转车可以交替运转沥青混合料，具有较高的运转效率。施工准备时，先调节烫平板使其高度和仰角符合施工要求，经过一段路面的试验检验，以保证后续的顺利摊铺。摊铺作业要均匀缓慢，充分考虑供料速度和摊铺质量，合理控制摊铺机行进速度。

根据运料车和拌和机的供料速度、摊铺宽度与厚度准确计算出最大施工速度，并且保证摊铺作业的连续施工。然而，摊铺施工也不宜过快，速度过快会降低螺旋布料器的施工效率，甚至出现材料离析或分布不均等问题。摊铺时不得随意暂停施工或改变摊铺机行走速度。

2.2.3 碾压技术要点

碾压施工前，结合工程实际情况合理选择碾压设备。该工程选用的压路机、洒水车规格型号和数量如表2所示。

表2 碾压设备规格型号表

为确保碾压施工质量，必须对初压、复压和终压采取有效的控制措施。摊铺完成后及时进行碾压，碾压时摊铺路段应达到100～150 m。初压时利用1台4 t重小型压路机就能满足要求，一般往返静压两遍；复压时利用3台10 t重振动压路机进行碾压施工，一般碾压5～6遍，该过程中不得使用胶轮压路机，这是因为胶轮碾压会产生混合料粘轮问题；终压时利用1台12 t重压路机进行碾压施工，控制碾压次数为2～4遍，终压时控制混合料温度约为100 ℃。碾压施工时，压路机要保持匀速缓慢前进，相邻轮迹的重叠轮宽控制在1/2～1/3，摊铺机前进方向与压路机驱动轮保持正对，从而有效防止混合料推移和上下层混料问题。碾压过程中，为避免出现粘轮现象，应对钢轮表面喷洒适量的水，喷洒水量也不宜过多，一般以混合料不粘轮为准。当天碾压完成后，不得在未冷却的路面上放置杂物以及设备，以防对路面造成污染。

2.2.4 碾压速度控制

施工时必须保持摊铺速度缓慢均匀，从而确保碾压施工路面的平整度，以防出现混合料离析现象，一般控制摊铺速度为2～5 m/min。针对上下层摊铺厚度，具体控制技术如下：(1)在下卧层中合理铺设一小块铝板，待下层铺筑完工后且上层铺筑开始前，把测签插入铝板中以便测试下层松铺厚度；(2)在铺筑好下层表面而未进行压实时，在下层表面内铺设一小块铝板，待上层混合料摊铺完成后开挖铝板处，对上层松铺厚度进行测量；(3)测量完成后，及时修复开挖处；(4)压实沥青路面以后，利用无损检测法测试有铝板铺设部位的压实度。

2.2.5 双层摊铺接缝

与传统的施工方法相比，双层摊铺技术的摊铺厚度较大，特别是接缝处很高，因此要最大限度地减少接缝的设置。具体施工时，应尽量保证摊铺宽度覆盖路面全宽，若必须设置纵向接缝可以适当调节熨平板上层的伸缩边，保证上下沥青层间存在一定接茬，接茬宽度一般控制在10 cm左右。

摊铺机正式启动时，经常会出现一个厚度不同、宽度约为30 cm的纵向横接缝，从而使施工复杂程度明显提高[10]。对此，为了防止横接缝的形成要尽量减少停机。此外，碾压施工完成后，必须对沥青混凝土路面养护48 h后方可正式通车。