隧道溫拌瀝青混凝土路面施工關鍵技術

任志偉

(山西路橋集團國際交通建設工程有限公司，山西 太原 030006)

0 引言

2005年4 月我國率先對溫拌瀝青混合料技術進行研究，同年9月鋪筑了全國首條溫拌瀝青混凝土試驗路，至今，溫拌混凝土技術已成功應用于重載交通的公路和城市快速路、主干路及隧道工程，積累了大量的成功經驗。大量的研究和實踐證明，采用表面活性劑法的溫拌瀝青混合料技術，可節省燃油、減少溫室氣體排放、減少瀝青煙塵等有毒氣體排放，是名副其實的高節能、低排放的高新技術，同時還能延長施工工期。為響應“節能減排、保護環境”的基本國策。在隧道瀝青路面施工中如何排除煙塵是一個技術難點，很多隧道因此轉向選擇水泥路面，但水泥路面又帶來了噪聲大和維修困難的問題。通常情況下，隧道路面具有基礎堅實、濕度較大、路面溫度低等工況特點。溫拌瀝青技術是一個恰當的隧道路面解決方案。無煙塵的溫拌混合料，將節省施工過程中的大部分通風成本，完全改善工人的操作環境，而且隧道施工往往處于冬季，氣溫較低，采用溫拌技術可有效地解決此問題。寒暑懸殊，冬季寒冷干旱，年有效施工期較短的氣候特點，隧道路面采用溫拌瀝青混凝土施工技術可很好地解決以下三個問題:1)隧道通風及有害氣體排放問題;2)能耗問題;3)低溫條件下有效施工期較短的問題。我國目前高速公路采用表面活性型溫拌技術溫拌瀝青混合料路面，不斷的積累經驗，為以后的技術儲備力量。

1 對溫拌瀝青原材料的具體要求

1)表面活性型溫拌原材料。a.Evotherm是代表性的產品，能降低拌和所需的溫度，拌和溫度降低至90℃～120℃，碾壓溫度可降到80℃，優異的抗水損害性能，可達80%以上，抗車轍能力比傳統的提高50%～100%。b.在施工中的拌和設備與工藝流程通熱拌相同，但溫度比熱拌顯著下降30℃以上，既節能又環保，也減輕材料老化的要求。c.在施工過程中，加入溫拌添加劑后不得產生有毒有害氣體。

2)瀝青的要求。技術指標應滿足《公路瀝青路面施工技術規范》的要求，使用前對瀝青各項指標進行測試。

3)集料的要求。主要是各項技術指標和性能的檢驗，滿足規范要求，采用的細集料應干凈、堅固，并略帶有棱角的顆粒，無黏土或少有泥土、粉土或其他有害物質的松散顆粒材料。

2 溫拌瀝青路面的配合比設計

1)根據《瀝青路面施工規范》的相關級配要求，根據原材料的篩分結果，確定各熱料倉和礦粉等各種材料的配合比例，計算出礦粉混合料合成毛體積的相對密度。

2)油石比的確定。油石比的確定要經過三個階段，目標配合比、生產配合比及試拌試鋪，其中級配與最佳瀝青用量的確定與熱拌瀝青混合料一致，只是摻加了溫拌劑。運用馬歇爾試驗，對各項指標進行計算和分析，對穩定性和流值進行確定，對孔隙率、瀝青飽和度、穩定度、水穩定性等關鍵性指標進行判斷。

3 實踐施工情況

1)研究過程及方法。a.進行施工策劃、施工準備、制定施工方案及質量控制措施、編寫作業指導書、技術交底及施工作業培訓，進行瀝青混合料配合比試驗。b.加強施工過程控制，從拌和、試鋪、運輸、攤鋪、壓實等各個環節進行過程控制。引入質量動態管理辦法，建立數據庫，隨時采集、記錄各項溫度控制數據，繪制溫度動態管理圖，及時發現問題，提高施工質量的穩定性。c.通過總結，得出一套先進可行、經濟合理的施工工法。

2)研究成果。針對本項目所處的地理位置、水文氣象條件等實際情況，確定了隧道溫拌瀝青混凝土施工方案。施工完成后，經質量檢驗，各項指標合格，且解決了能源、工期、環保等問題，達到了提高路面性能、保證工程質量的目的。

4 實踐操作中的關鍵技術及創新點

4.1 關鍵技術

1)施工工藝流程圖見圖1。

圖1 施工工藝流程圖

2)質量控制要點。a.對現有拌和設備的改造和調整:添置泡沫瀝青生成系統等新設備。b.混合料的拌和。溫拌瀝青混合料的優勢最直觀的體現是生產、施工溫度指標。所以，應全程記錄瀝青、礦料的加熱溫度，溫拌瀝青混合料的出廠溫度及運輸到施工現場的溫度，與熱拌瀝青混合料對比工程能耗數據做比較分析。按照所使用溫拌技術的要求，重視瀝青、集料、混合料質量及溫度控制，并在規定的溫度范圍內加熱瀝青，防止瀝青的老化。由于溫拌瀝青混合料的拌和溫度低，集料中的水分不會完全烘干，這可能會增加溫拌瀝青混合料的水損破壞性，對混合料的路用性能產生潛在的影響。所以盡可能減少集料的含水量，使用改進后的烘干滾筒對集料進行加熱、干燥，使集料的含水量達到相關的要求。瀝青和添加劑應按比例同步噴入拌和缸內。干拌時間應盡可能短，以不超3 s為限。拌和施工過程中，對排放的有害氣體種類和含量進行測定，為后期進一步改進施工工藝做準備。c.攤鋪工藝控制。按照所使用的溫拌技術資料，通過馬歇爾變溫變擊實次數試驗，并結合粘溫曲線確定溫拌瀝青混合料的攤鋪溫度范圍。攤鋪過程中要檢測和保持攤鋪機自動找平裝置傳感器的靈敏性，隨時檢查攤鋪層厚度及路拱、橫坡坡度。隧道中攤鋪時，將攤鋪機調整到合適的攤鋪寬度，同時避免運料車卸料時完全頂起碰觸隧道拱頂?？刂瞥跏济芏却笥?5%，松鋪系數不大于1.2。d.壓實工藝控制。壓實過程仍要遵循“緊跟、慢壓、高頻、低幅”的原則進行，應嚴格控制壓實溫度，要維持恒定的速度。

4.2 創新點

1)溫拌劑的添加技術;2)溫拌瀝青混合料的溫度控制技術;3)隧道內照明方法的改進與提高。

5 帶來的社會、經濟效益分析

1)經濟效益。a.延長施工季節至少2個月、減少隧道通風設備投入成本。采用溫拌瀝青技術，至少可以延長施工季節2個月。這樣以來經濟效益遠遠超過溫拌添加劑所增加的成本;另外，對于隧道瀝青路面攤鋪，如果采用熱拌瀝青混合料攤鋪，以往施工都需要配備通風設備，如果采用了溫拌瀝青混合料，隧道內部施工時不會產生煙霧，減少通風設備的投入，有利于改善工人的操作環境。b.節約路面的養護成本。溫拌技術由于對溫度相對不敏感，同時在較低工作溫度下的壓實效果很好，以及乳化技術對石料良好的裹附性，使其抗水損害性能高于熱拌混合料，同時也提高了路面抗車轍的能力。因此，溫拌技術能夠延長路面使用壽命，增加了道路養護周期，從而使得道路養護綜合成本降低。

2)社會效益。a.節能。由于降低了混合料的生產溫度，相應減少了生產過程中的燃油消耗。b.減排。在路面施工中采用溫拌技術，可以明顯降低混合料生產過程中的有害氣體特別是溫室氣體排放，減少二氧化碳排放50%以上，減少瀝青煙霧排放90%以上。目前在瀝青混合料的生產和施工過程中所產生的瀝青煙霧中含有大量的化學物質，其被認定為對人體產生嚴重危害的高致癌物，溫拌技術的應用可將其危害降到最低。

6 目前存在問題及工程應用

1)溫拌瀝青混合料在配合比設計階段和普通瀝青混合料完全相同，按常規設計方法進行設計和檢驗。2)溫拌瀝青混合料運輸、攤鋪、碾壓的施工工藝與普通瀝青混合料幾乎完全相同，只是拌和時操作工藝稍有差別，但溫拌瀝青混合料的拌和及碾壓溫度比一般熱拌瀝青混合料低30℃左右，減少了煙霧的排放，降低了對周邊環境以及施工人員的健康危害。3)與熱拌瀝青混合料相比，溫拌瀝青混合料具有較好的高溫抗車轍性能，水穩定性能以及低溫抗裂性能。4)溫拌瀝青混合料和易性好，易碾壓，可在溫度較低的情況下達到很好的壓實度，適合夜間施工和冬季施工。

針對目前所使用的溫拌技術如混合料中石料的加熱要求、含水率情況、溫度控制技術、污染氣體的排放等還不是很完善，尚需進一步提高與改進，以達到更好的效果。