高速公路瀝青中面層施工最佳工藝參數確定研究

彭少龍 劉艷軍 蔣代祥

摘要：為了確定某高速公路瀝青中面層最佳施工工藝參數，文章結合中面層首件試驗段施工實例，驗證了中面層滲水系數、平整度、厚度、壓實度等關鍵指標滿足規范和設計文件要求，并通過優化調整得到最佳工藝參數。最佳工藝參數的確定，將有助于為中面層大面積施工提供技術參數和指導，優化路面整體施工質量。

關鍵詞：高速公路;中面層;工藝參數;試驗段

中圖分類號：U412.36+6A120434

0 引言

公路路面含多種路面結構形式，在我國，高速公路路面結構形式主要以瀝青路面為主，然而瀝青路面早期破壞和耐久性差等現象是目前已通車項目普遍存在的問題，制約著我國高速公路的健康發展。優化瀝青路面基本技術指標以及施工工藝對路面施工質量控制有顯著提升效果。本文以廣西某高速公路實際工程為依托，開展試驗段施工[1-5]，從瀝青原材料、混合料級配設計及混合料的拌和、運輸、攤鋪、碾壓等多個方面進行分析，提出瀝青路面施工的最優參數，為瀝青路面大面積施工提供技術參數，優化路面整體施工質量。

1 工程概況

項目起訖樁號K88+160～K129+500，里程38.691 km，本次路面瀝青混凝土中面層試驗段為6 cm厚AC-20C瀝青混凝土面層，施工選擇在K98+340～K98+710左幅，長度為370 m。主要設計標準及路面結構形式如表1、下頁表2所示。

2 原材料與配合比設計

2.1 瀝青

AC-20C中面層、AC-13C上面層采用SBS-ID型的改性瀝青，改性瀝青應采用適宜的生產條件及方法制備，改性劑用量和加工溫度應通過試驗得到合理的確定。瀝青和改性劑的質量符合規范和設計要求，如表3所示。

2.2 集料

中面層集料由地方采石場提供。集料應滿足以下要求：石質堅硬、潔凈、干燥、表面粗糙、無風化、無雜質、有棱角優質石料顆粒、中上面層與集料的粘附性應達到5級，當達不到要求時，應摻加水泥、消石灰等抗剝落劑措施，其用量經試驗確定。礦粉是自產的，經檢驗該礦粉符合施工圖設計文件及《公路瀝青路面施工技術規范》（JTG F40-2004）中“瀝青混合料用填料質量要求”[6]。

2.3 生產配合比

本次AC-20C瀝青混凝土中面層試驗段生產配合比油石比為4.3%，集料配比：5#熱料倉（16～23 mm）：22%;4#熱料倉（11～16 mm）：24%;3#熱料倉（6～11 mm）：23%;2#熱料倉（4～6 mm）：6%;1#熱料倉（0～4 mm）：23%;礦粉倉：2%。

3 施工工藝參數試驗研究

3.1 機械準備

為了使路面混合料的生產能力滿足施工進度，項目將集中優良機械設備及配套的設施進場，在試驗段施工前進行設備調試，確保攤鋪工作順利進行。機械設備使用工作內容、名稱、型號、數量等情況如表4所示。

3.2 施工流程

瀝青混凝土中面層施工工藝見圖1。

施工前測量組用全站儀對施工段落進行了中線和設計邊線的放樣工作，為了在施工完工后驗證混合料鋪設的松鋪系數，一般在直線上間隔20 m，在平曲線上間隔10 m布設標高點。

中面層施工前，對下承層進行徹底清理，并安排專人清除下承層表面雜物，采用大功率鼓風機將表面清理干凈，必要時將采用水車對下承層表面進行沖洗。

本次A級70號道路石油瀝青施工，采用智能型瀝青灑布車噴灑。噴灑的瀝青成均勻霧狀，形成一薄層均勻分布在路面全寬度內，并對噴灑缺陷進行處理，不足處進行補灑，過量處進行刮除。結構物與瀝青接觸的部位都已均勻涂刷石油瀝青。

3.3 瀝青混合料拌和

瀝青混合料溫度控制要求：（1）瀝青加熱溫度>165 ℃，集料加熱溫度控制在170 ℃～185 ℃;（2）混合料出場溫度控制在165 ℃～180 ℃;（3）第1盤混合料出料溫度為170.1 ℃，拌和站溫度控制滿足要求。

拌和過程中干拌時間設定為5 s，濕拌時間設定為45 s。根據監控數據及逐盤記錄結果，計算的平均油石比均為4.3%，滿足瀝青中面層的最佳油石比要求。本次試驗段第1車混合料出場溫度為170.1 ℃，滿足溫度控制的要求?；旌狭铣隽暇鶆蛞恢?，無花白、冒青煙、離析等現象，色澤發亮，油膜裹附良好。

3.4 瀝青混合料運輸

中面層采用10輛自卸車進行運輸，平均運距約2 km，運輸平均時間為10 min。施工過程中，保證前場有3輛車待鋪，后場有3～4輛車待裝料，每車平均裝料時間約為15 min。為了防止運輸過程中車廂頂面錐形混合料發生離析現象和灑落，已要求所有運輸車裝平車廂即可，裝載數量平均為45 t。

運輸車裝料前均按要求對車廂進行清理、沖洗、晾干、噴涂隔離劑等工作。噴涂過程中以不流淌、不積液為準。裝料時，運輸車按“前、后、中”三部分挪動汽車進行裝料，防止瀝青混合料在裝料過程中產生離析。全程未揭開篷布，車輛卸料時已安排專人指揮向攤鋪機受料斗倒車≤5 km/h，當車輛后輪離攤鋪機30 cm左右時已要求停止倒車并掛空擋，控制剎車，且攤鋪機向前推動并根據信號鈴聲開始緩慢卸料，整個卸料過程中，未出現撞擊攤鋪機情況?；旌狭系竭_現場后實測溫度167.7 ℃，滿足規范要求。

3.5 瀝青混合料攤鋪

采用PowerDT-1900攤鋪機攤鋪，試驗段施工前，應提前0.5～1 h對攤鋪機熨平板進行加熱，預熱溫度≥100 ℃。開始鋪筑混合料時，現場須有至少3車瀝青混合料候場。攤鋪中嚴格控制溫度，遵循“快卸料、快攤鋪、快整平、快碾壓”“人停機不?！钡仍瓌t。同時，為提高路面初始壓實度，應注重調整攤鋪機熨平板或夯錘壓實裝置的振搗頻率或振幅。為使攤鋪的混合料沒有明顯的離析和拖痕，熨平板加寬連接應緊密。

在試驗段攤鋪過程中應合理調整攤鋪機工作參數。攤鋪前檢查攤鋪機各工作部件運轉情況，攤鋪速度3 m/min。刮板和螺旋器為自動給料裝置控制，應保證料槽內的料量在螺旋器葉片2/3左右的位置。嚴格控制攤鋪機收斗次數，減少因收斗可能造成的離析現象，每次收斗采用半行程停止送料的方式，即收斗側板關閉約60°角，送料刮板停止傳動，待下一車到位卸料后，再進行送料，確保收斗產生的離析粗細集料再次經過刮板和螺旋布料器進行拌和，減少離析的發生。

3.6 瀝青混合料碾壓

采用3臺雙鋼輪壓路機和4臺膠輪壓路機組合進行碾壓作業，雙鋼輪配置自動噴水霧裝置，根據鋼輪干濕情況及時調整噴水量，膠輪壓路機配置自動涂抹隔離劑裝置，人工在攤鋪過程中檢查涂抹效果，保證涂刷均勻、油漬不滴漏、無腳印，確保攤鋪質量。

碾壓前，壓路機停在鋪設好的帆布上，提前除銹除污并涂刷含有隔離劑的水溶液，碾壓由專人進行指揮，保證碾壓過程不重壓、不過壓、不漏壓，并根據攤鋪機的行駛速度適當調整碾壓速度，以避免壓路機過壓或碾壓不及時問題的出現。

碾壓過程要求：（1）遵循“緊跟、慢壓、高頻、低幅”原則;（2）初壓在較高的溫度下進行，同時碾壓時相鄰碾壓帶應重疊1/3輪寬;（3）初壓壓路機緊跟攤鋪機，復壓和終壓依次進行循環向前碾壓;（4）碾壓時將驅動輪朝向攤鋪機，初壓時壓路機成45°角斜線碾壓一遍;（5）碾壓路線及方向不應突然改變;（6）壓路機起動、停止必須減速緩行，不準急剎制動;（7）碾壓過程中及時檢測混合料的溫度。

4 施工質量檢測

試驗段完成后采用路面滲水儀對瀝青中面層進行滲水系數檢測。中面層完成后對其平整度進行檢測，采用3 m直尺檢測2個斷面，每個斷面連測5尺。鉆芯取樣檢測厚度。同時，對試驗段寬度、橫坡、高程進行檢測[7]。

對滲水系數、平整度、壓實度、路面寬度、橫坡數據檢測指標匯總如表5所示。

5 施工關鍵參數確定

5.1 生產配合比的驗證

生產配合比的最佳油石比為4.3%（瀝青用量為4.12%），各檔集料的比例為：5#熱料倉（16～23 mm）：22%;4#熱料倉（11～16 mm）：24%;3#熱料倉（6～11 mm）：23%;2#熱料倉（4～6 mm）：6%;1#熱料倉（0～4 mm）：23%;礦粉倉：2%。

5.2 合理的機械配置數量和組合方式

MAC360-5000-UT2型瀝青拌和樓，位于K100處1#拌和站，距施工現場約2 km，最大理論生產能力為360 t/h，能滿足正常的施工需要，前場機械的配置為PowerDT-1900攤鋪機、3臺雙鋼輪壓路機、4臺膠輪壓路機及一臺小型壓路機。

運輸車輛共用10輛大型裝載車，每車裝量約為45 t，滿足施工要求，后續大面積施工根據實際情況增加車輛，以滿足施工需求。

5.3 攤鋪作業的工藝過程

確定的工藝過程為：

（1）攤鋪機攤鋪前：1 h對熨平板加熱溫度達100 ℃。

（2）攤鋪過程中：隨時檢查松鋪標高，并確保攤鋪機工作的連續性，攤鋪溫度≥160 ℃，攤鋪速度根據運輸能力宜控制在3 m/min，控制范圍為2～4 m/min。

5.4 壓路機的碾壓順序、速度、遍數等壓實工藝

改性瀝青中面層試驗段施工過程中，分別采用了兩種碾壓方案進行壓實，碾壓過程遵循“緊跟、慢壓、高頻、低幅”原則進行碾壓施工。

碾壓方案：

初壓2遍，采用2臺雙鋼輪壓路機（13 t）并行靜壓;復壓4遍，采用2臺膠輪壓路機（30 t）并行碾壓4遍;終壓2遍，采用2臺膠輪壓路機（30 t）并行碾壓2遍;最后采用雙鋼輪壓路機（13 t）收面1～2遍（碾壓至無明顯輪跡），小型壓路機（3 t）進行碾壓邊部。

5.5 拌和站性能、混合料施工溫度

MAC360-5000-UT2型瀝青混凝土拌和站，產量在330～360 t/h之間，最佳出料產量為360 t/h。按360 t/h的產量統計，10 min可裝滿一車料（約45 t左右），其生產能力完全可滿足正常施工需要。拌和站出料穩定、性能可靠，現場無攪拌不均勻出現花白料的現象。通過現場對混合料實際溫度進行測量，各時間段的溫度均符合設計及規范要求。

6 結語

以現場試驗段方式，檢驗了AC-20C瀝青中面層施工的關鍵性參數，并通過分析研究成果質量情況，優化調整施工工藝及關鍵性參數，最終確定了高速公路AC-20C瀝青中面層的施工工藝參數，將有助于提高瀝青路面施工質量。主要結論如下：

（1）確定了生產配合比的最佳油石比，其值為4.3%。

（2）MAC360-5000-UT2型瀝青拌和樓能滿足正常的施工需要，搭配PowerDT-1900攤鋪機、3臺雙鋼輪壓路機、4臺膠輪壓路機及一臺小型壓路機，運輸車輛共用10輛大型裝載車，每車裝量約為45 t，滿足施工需求。

（3）攤鋪溫度≥160 ℃，攤鋪速度根據運輸能力宜控制在3 m/min，控制范圍為2～4 m/min。

（4）碾壓方案：初壓2遍，采用2臺雙鋼輪壓路機（13 t）并行靜壓;復壓4遍，采用2臺膠輪壓路機（30 t）并行碾壓4遍;終壓2遍，采用2臺膠輪壓路機（30 t）并行碾壓2遍;最后采用雙鋼輪壓路機（13 t）收面1～2遍（碾壓至無明顯輪跡），小型壓路機（3 t）進行碾壓邊部。

（5）MAC360-5000-UT2型瀝青混凝土拌和站，產量在330～360 t/h之間，最佳出料產量為360 t/h。

參考文獻：

[1]謝 波.AC-25C瀝青下面層首件工程施工總結[J].人民交通，2019（10）：63-64.

[2]黃佩麗.GAC-20C瀝青混凝土中面層首件施工技術工藝之我見[J].智能城市，2017，3（5）：101-102.

[3]劉淺居.基于“首件工程”的瀝青路面施工質量控制研究[D].廣州：華南理工大學，2011.

[4]李 成，施建坤.淺析瀝青路面下面層首件施工[J].現代交通技術，2010，7（S1）：86-88.

[5]林 輝.粗粒式瀝青混凝土下面層試驗段施工技術分析[J].低碳世界，2019，9（5）：221-222.

[6]JTGF40-2018，公路瀝青路面施工技術規范[S].

[7]JTGF80/1-2017，公路工程質量檢驗評定標準（第一冊.土建工程）[S].

收稿日期：2020-04-09