高海拔地區(qū)公路施工要點及質(zhì)量控制

張海輝

(江西西中煤建設(shè)集團(tuán)有限公司)

1 高海拔地區(qū)施工環(huán)境特點

在我國西部地區(qū)中，青藏高原以其獨特的地理位置和特殊的氣候環(huán)境，成為我國西部交通建設(shè)的重大難點之一。青藏高原位于我國的西南部(北緯25° ～40°，東經(jīng)74° ～104°)，面積約240 萬km2，占國土總面積的1/4 左右，包括西藏和青海的全部地區(qū)、新疆南部地區(qū)、四川西部地區(qū)以及甘肅、云南的部分地區(qū)。海拔高度平均在4 000 m 以上，有“世界屋脊”的稱號。由于青藏高原位于內(nèi)陸地區(qū)，海拔高、氣候高寒等特點，使該地區(qū)的公路施工環(huán)境具有以下特點。

(1)氣候高寒，年平均氣溫均遠(yuǎn)低于0 ℃。青藏高原由于平均海拔基本在4 000 m 以上，且地處中、低緯度氣候高寒區(qū)，冬季時間較其他季節(jié)相對較長，因此年平均氣溫均在零度以下，具體如下表1 所示。

表1 青藏高原地區(qū)不同氣溫歸納表

(2)陽光光照時間長，光照充足，紫外線極強。青藏高原平均海拔較大，屬于高海拔地區(qū)，隨著海拔的逐漸提高，陽光光照中紫外線強度逐漸增強，太陽輻射逐漸增大，是全國日光日照時間和日光總輻射量最大的地區(qū)之一。平均光照強度等信息如下表2 所示。

表2 青藏高原地區(qū)光照信息歸納表

(3)氣候變化較快，自然氣象災(zāi)害較多。如冰雹、霜凍、雪災(zāi)和干旱等自然災(zāi)害容易出現(xiàn)，且多伴隨大風(fēng)天氣，為施工帶來了極大的困難。尤其是在山區(qū)，霜凍持續(xù)的時間較長，對施工質(zhì)量極為不利。

(4)降水雨量較為集中，且多數(shù)地區(qū)的降水量較大。由于受到地形、地理位置和環(huán)境等不同因素的影響，青藏高原的年降水量從拉薩的500 mm 左右，向北逐漸減少，到格爾木年降水量減少至30 mm。雨量集中在每年的5月～9月，一般占全年總降水量的90%左右。降雪集中在唐古拉山以南地區(qū)，北部高原地帶降雪量極少，降水日變化十分明顯，降雨率達(dá)50% ～60%，降水以雷雨及固態(tài)降水為主，冰雹、雪等固態(tài)降水任何季節(jié)都可出現(xiàn)。

(5)氣溫日變化特點明顯，升溫、降溫迅速，溫差較大。白晝路面受熱強度極大，地表氣溫變化趨勢陡峻，處于極端狀態(tài)，氣溫日變化特點明顯，溫差較大。大部分高海拔地區(qū)的年平均氣溫日溫差可以達(dá)到15 ℃以上。這就對施工路面的耐久性能提出了更高的要求。

2 高海拔地區(qū)施工質(zhì)量控制難點及存在問題

由于特殊的區(qū)位因素及環(huán)境特征，高海拔地區(qū)的施工環(huán)境具有氣溫低、溫差大、降水多、太陽輻射強、光照時間長、災(zāi)害頻繁等諸多特點，這就給公路路面施工帶來了極大的困難。基于高海拔地區(qū)特殊的施工環(huán)境，路面施工存在著以下難點。

(1)瀝青材料易老化

高海拔地區(qū)的平均海拔多在4 000 m 以上，氣候極度寒冷，同時太陽輻射量大，紫外線極強。紫外線會造成瀝青的早期老化，而且伴隨著高寒氣候，使瀝青呈現(xiàn)出低溫脆性特點，這更加劇了瀝青材料的老化。這將導(dǎo)致瀝青粘附性能、流變性能減弱，加劇各類路面病害的產(chǎn)生。

(2)瀝青混合料的施工性能

瀝青混合料一般須在160 ℃左右進(jìn)行拌和，在120 ～130 ℃左右進(jìn)行攤鋪和碾壓。高海拔地區(qū)持續(xù)的零下溫度會造成瀝青混合料溫度較快下降，使瀝青混合料在攤鋪碾壓時無法達(dá)到規(guī)范要求的相應(yīng)溫度，這將導(dǎo)致瀝青混合料達(dá)不到預(yù)定的壓實度和平整度，嚴(yán)重影響瀝青混凝土路面的施工質(zhì)量和使用性能，還會使路面極易出現(xiàn)早期病害。

(3)瀝青路面面層裂縫

高海拔地區(qū)較大的氣溫日溫差以及持續(xù)低溫，會對瀝青的流變性能產(chǎn)生極大影響，造成瀝青混凝土路面出現(xiàn)裂縫。根據(jù)發(fā)生機理的不同，瀝青混凝土面層裂縫有收縮裂縫、疲勞裂縫和反射裂縫等。不同類型裂縫的出現(xiàn)將會導(dǎo)致瀝青混凝土路面路用性能的下降，縮短瀝青混凝土路面的使用壽命。

(4)瀝青路面的水穩(wěn)定性能

高海拔地區(qū)降水雨量較為集中，且多數(shù)地區(qū)的降水量較大。在長期負(fù)溫度的影響下，進(jìn)入瀝青混凝土路面空隙或裂縫中的降雨、融雪將會造成路面內(nèi)部結(jié)構(gòu)的破壞，導(dǎo)致松散、坑槽等各種病害的出現(xiàn)。

(5)瀝青路面的耐凍融性能

高海拔地區(qū)的低溫會使進(jìn)入瀝青路面內(nèi)部的降水凍結(jié)成冰，而較大的氣溫日溫差將會使凍結(jié)的水融化，造成滲入瀝青混凝土路面內(nèi)部水產(chǎn)生凍融循環(huán)，這將導(dǎo)致路面結(jié)構(gòu)的嚴(yán)重破壞，使道路出現(xiàn)嘰泥、結(jié)構(gòu)松散等病害，影響瀝青混凝土道路的使用性能。

3 基于高海拔地區(qū)環(huán)境特點的施工技術(shù)要點

針對高海拔地區(qū)施工環(huán)境存在的諸多特殊性，綜合施工質(zhì)量控制的難點及存在問題，提出以下基于高海拔地區(qū)環(huán)境特點的施工技術(shù)要點。

(1)瀝青用量控制

考慮到高海拔地區(qū)路面施工環(huán)境存在海拔高、溫度低、日光輻射量大、紫外線強等特殊因素，施工時采用的最佳瀝青用量應(yīng)以設(shè)計用量作為主要依據(jù)，綜合施工地點的現(xiàn)場配合比試驗結(jié)果，同時考慮施工路段所處地區(qū)的氣候、日光輻射量以及海拔高度等影響因素之后，再最終確定路面施工時所采用的最佳瀝青用量。一般而言，施工地點采用的瀝青用量與所在地的區(qū)位因素有著密不可分的聯(lián)系，如為防止瀝青過早老化，所處地區(qū)的海拔高度越高，施工時瀝青用量就應(yīng)該相應(yīng)的增大。

(2)拌和及攤鋪溫度控制

由于高海拔和高寒氣候因素的影響，在瀝青混合料拌合完成后進(jìn)行攤鋪過程中，瀝青混合料溫度迅速降低，導(dǎo)致瀝青混合料壓實度不夠，致使瀝青路面出現(xiàn)早期病害。為保證瀝青混合料攤鋪、壓實的施工質(zhì)量，應(yīng)適當(dāng)提高瀝青混合料的拌合溫度，并縮短瀝青混合料的運送距離，同時在運輸過程中采取一定的保溫措施，保證瀝青混合料溫度不會過快降低。在攤鋪和壓實過程中，應(yīng)加強路面施工協(xié)調(diào)和管理，保證瀝青混合料攤鋪和壓實的施工質(zhì)量。在具體的施工過程中，改性瀝青混合料一般須在160 ℃左右進(jìn)行拌和，出拌和站溫度不低于140 ℃;在攤鋪和碾壓過程中，應(yīng)做好瀝青混合料的保溫工作，保證在120 ～130 ℃左右進(jìn)行攤鋪和碾壓。

(3)施工接縫處理

高海拔地區(qū)道路施工為避免開辟臨時便道的困難，多采用道路半幅施工的方法來保證交通通暢，這就導(dǎo)致相臨路幅之間的接縫問題的產(chǎn)生，若不能很好地處理相鄰路幅之間的接縫問題，將會導(dǎo)致路面不平整，存在縫隙，這將會引起降水滲入路面內(nèi)部，造成路面結(jié)構(gòu)的破壞，縮短路面使用壽命。因此，在施工過程中必須注意相鄰路幅之間接縫的處理，保證縱向接縫的垂直相接。

(4)施工方法和施工機械

路面施工前應(yīng)針對特殊的地區(qū)環(huán)境制定相應(yīng)完善的施工方法，在瀝青混合料拌和后要采取相應(yīng)措施保證料溫;在攤鋪和碾壓之前要做好施工機具的工作性檢修，協(xié)調(diào)不同施工機具之間的配合關(guān)系，確保施工的順利進(jìn)行;攤鋪和碾壓施工完成后，對路面的壓實度、平整度等指標(biāo)進(jìn)行檢測，以確保瀝青混凝土路面的施工質(zhì)量。

(5)施工時間安排

根據(jù)高海拔地區(qū)的氣候特點，深入研究該地區(qū)的降水、氣溫等氣象資料，確定基于高海拔地區(qū)氣候特點的施工工期安排;結(jié)合瀝青混凝土路面的工程實踐經(jīng)驗，最終確定瀝青混凝土面層的最佳施工時間安排。

4 基于高海拔地區(qū)環(huán)境特點的質(zhì)量控制措施

根據(jù)高海拔地區(qū)施工環(huán)境的特點及施工質(zhì)量控制難點及存在問題，綜合考慮施工技術(shù)要點，確定以下基于高海拔地區(qū)環(huán)境特點的質(zhì)量控制措施。

(1)在施工前確定完備、成熟的施工方案。以運輸距離、成本和瀝青混合料質(zhì)量為選擇標(biāo)準(zhǔn)，確定基于距離、成本和質(zhì)量的最佳瀝青混合料拌合站位置;采用“機鋪連續(xù)作業(yè)法”進(jìn)行瀝青混凝土路面的攤鋪機碾壓施工，實現(xiàn)拌和及攤鋪的一體化施工。

(2)嚴(yán)格檢測施工原材料的性能指標(biāo)，并進(jìn)行妥善貯存。應(yīng)建立嚴(yán)格的施工材料性能及質(zhì)量指標(biāo)檢測機制，保證施工材料既滿足設(shè)計和規(guī)范要求，又可以滿足現(xiàn)場施工的需要。不同施工材料應(yīng)分類妥善貯存，防止材料出現(xiàn)質(zhì)量問題。

(3)加強施工管理控制，協(xié)調(diào)施工機具設(shè)備與人員之間的配置。優(yōu)選采用能夠適應(yīng)高海拔地區(qū)惡劣自然條件，故障率低且性能優(yōu)越的施工機械設(shè)備。施工人員應(yīng)能夠適應(yīng)高原的惡劣環(huán)境，而且應(yīng)具有豐富的施工經(jīng)驗和較高技術(shù)水平。

(4)建立完善的施工工藝控制體系，保證路面施工質(zhì)量。施工工藝應(yīng)保證瀝青混合料的拌和、運輸、攤鋪和碾壓的順利進(jìn)行。

(5)加強施工應(yīng)急體制建設(shè)，確保施工有序、安全進(jìn)行。建立施工應(yīng)急體制，有效應(yīng)對高海拔地區(qū)多變的氣候特點。

5 結(jié) 語

本文分析研究了我國高海拔地區(qū)施工環(huán)境的特殊性，綜合該地區(qū)施工控制難點以及存在的問題，提出了基于高海拔地區(qū)環(huán)境特點的施工技術(shù)要點，建立了基于高海拔地區(qū)環(huán)境特點的質(zhì)量控制措施，為我國西部高海拔地區(qū)道路建設(shè)點奠定了基礎(chǔ)。

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