高溫地區(qū)瀝青路面施工設(shè)計(jì)分析

周遠(yuǎn)海

摘 要：隨著我國(guó)的交通事業(yè)的高速發(fā)展，瀝青混凝土路面作為公路的主要結(jié)構(gòu)形式，在交通建設(shè)中已經(jīng)是非常成熟的施工工藝。但在具體的施工中，瀝青混凝土路面的施工質(zhì)量直接影響路面的耐久性和高溫穩(wěn)定性。本文結(jié)合巴基斯坦PKM高速公路對(duì)高溫地區(qū)的瀝青路面施工設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析，僅供參考。

關(guān)鍵詞：高溫地區(qū)；瀝青路面；施工技術(shù)

一、立項(xiàng)依據(jù)

據(jù)了解，本工程所在地巴基斯坦境內(nèi)所做瀝青道路，基本上使用柔性基層普通瀝青路面，路面質(zhì)量很一般，使用壽命不長(zhǎng)，就出現(xiàn)路面發(fā)軟泛油、推移剪切破壞、路面開(kāi)裂、縱向車(chē)轍等病害。造成此種情況的原因，一方面是因?yàn)闉r青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，僅使用普通瀝青路面，顯然不符合巴基斯坦境內(nèi)基本上全年高溫、最高氣溫達(dá)到46-48oC的情況，不利于瀝青路面；另一方面也與其國(guó)家落后的經(jīng)濟(jì)技術(shù)水平、較差的施工工藝有關(guān)。

本項(xiàng)目決定對(duì)瀝青路面結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)和施工，以適應(yīng)巴基斯坦高溫和重車(chē)頻繁的不利局面。具體方法為：1、根據(jù)巴國(guó)材料情況，優(yōu)化每層結(jié)構(gòu)料的合理級(jí)配，使其壓實(shí)后孔隙率最小，板結(jié)情況最好；2、優(yōu)化結(jié)構(gòu)層厚度，以更合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和受力情況，減少道路最常出現(xiàn)的病害；3、對(duì)瀝青磨耗層、中基層所用瀝青進(jìn)行改良，以適應(yīng)高溫和重車(chē)頻繁的不利局面；4、細(xì)化施工工藝，把好瀝青路面施工各種環(huán)節(jié)。

通過(guò)上述方法，為企業(yè)、行業(yè)在類(lèi)似高溫和重車(chē)頻繁國(guó)家與地區(qū)，提供一個(gè)產(chǎn)品質(zhì)量過(guò)硬、后期維護(hù)費(fèi)用較少、整體成本較低而又行之有效的借鑒方法。

二、研究開(kāi)發(fā)內(nèi)容和目標(biāo)

2.1項(xiàng)目概況及關(guān)鍵技術(shù)

巴基斯坦PKM高速公路全長(zhǎng)1152km，自卡拉奇（Karachi）至拉合爾（Lahore），共分北段、南段和中段，其中中段編號(hào)為M5（即本項(xiàng)目），為木爾坦至蘇庫(kù)爾段（Multan - Sukkur），全長(zhǎng)392Km，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為雙向六車(chē)道高速公路，設(shè)計(jì)速度120km/h，路面全寬31.5m。我部承建的是K604+000～K610+800、K659+000～K686+300段，共計(jì)34.1km。

本工程主線正常路拱橫坡：行車(chē)道為2%，硬路肩、土路肩為4%。主線行車(chē)道路面結(jié)構(gòu)層設(shè)計(jì)為16cm厚的瀝青基層混凝土和5cm厚的瀝青磨耗層混凝土，互通匝道行車(chē)道路面結(jié)構(gòu)層設(shè)計(jì)為8cm厚的瀝青基層混凝土和5cm厚的瀝青磨耗層混凝土。瀝青基層分二層施工，壓實(shí)后每層8cm，磨耗層分一層施工，壓實(shí)后為5cm。道路中心線到行車(chē)道與硬路肩變坡點(diǎn)寬度為12.25m，行車(chē)道與硬路肩變坡點(diǎn)到路邊寬度為3m。施工時(shí)，均分左右半幅，行車(chē)道與硬路肩雙機(jī)聯(lián)鋪。基層共鋪設(shè)延米數(shù)為136400m（半幅寬，壓實(shí)層厚8cm），磨耗層共鋪設(shè)延米數(shù)為68200m（半幅寬，壓實(shí)層厚5cm）。

具體細(xì)節(jié)詳見(jiàn)下表。

（1）主線行車(chē)道路面結(jié)構(gòu)

（2）主線硬路肩路面結(jié)構(gòu)

（3）互通匝道行車(chē)道路面結(jié)構(gòu)

（4）互通匝道硬路肩路面結(jié)構(gòu)

磨耗層及瀝青基層均采用60-70號(hào)瀝青。

通過(guò)調(diào)整骨料摻配量，優(yōu)化瀝青混凝土配合比，碾壓之后形成能夠更密實(shí)的混凝土混凝土，抵抗瀝青路面破壞。

對(duì)磨耗層和中面層瀝青混凝土采用改性瀝青，從而增強(qiáng)混凝土抗車(chē)轍和抗破環(huán)的能力。

2.2技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)

工程所在地地域地形平坦開(kāi)闊，地屬于熱帶氣候，項(xiàng)目所在地與國(guó)內(nèi)相比極端高溫，氣候較為特殊，區(qū)域內(nèi)最高氣溫達(dá)到46-48oC，全年雨水很少。以往巴基斯坦境內(nèi)修筑的瀝青路面均采用普通瀝青，在高溫和重載環(huán)境作用下，均出現(xiàn)開(kāi)裂、車(chē)轍較深等病害情況，為此，為避免本工程瀝青路面出現(xiàn)類(lèi)似病害：

（1）瀝青混合料的礦粉將采用石灰?guī)r或巖漿巖中的強(qiáng)基性巖石等憎水性石料經(jīng)磨細(xì)得到的礦粉。

（2）改性瀝青是根據(jù)對(duì)瀝青路面的使用要求，在基質(zhì)瀝青中摻入一定數(shù)量的高分子聚合物、天然瀝青或其他的改性劑，經(jīng)加工制作使其某些性能有所改善或提高的結(jié)合料。本工程為提高高溫抗車(chē)轍能力，將采用熱塑性橡膠類(lèi)SBS改性劑對(duì)表面磨耗層、中基層進(jìn)行改性。

2.3主要技術(shù)指標(biāo)或經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

（1）驗(yàn)收通車(chē)后，3年內(nèi)不出現(xiàn)任何發(fā)軟泛油、推移剪切破壞、路面開(kāi)裂、縱向車(chē)轍等病害。

（2）磨耗層施工速度：3.0m/分鐘/半幅/層，不少于1200m/每天/半幅/層。

瀝青基層施工速度：2.5m/分鐘/半幅/層，不少于1000m/每天/半幅/層。

三、研究開(kāi)發(fā)方法及技術(shù)路線

研究開(kāi)發(fā)方法：由于全幅路面被中央分隔帶隔成左右半幅，因此半幅將采用12.5m+9.5m攤鋪設(shè)備進(jìn)行聯(lián)機(jī)攤鋪，12.5m攤鋪機(jī)用于行車(chē)道，9.5m攤鋪機(jī)用于硬路肩。3臺(tái)雙鋼輪壓路機(jī)梯隊(duì)跟進(jìn)碾壓，2臺(tái)膠輪壓路機(jī)隨后收面。

施工工序：配合比設(shè)計(jì)→配合比控制→混合料生產(chǎn)→混合料運(yùn)輸→混合料攤鋪、整平→混合料碾壓→養(yǎng)護(hù)及開(kāi)放交通

3.1配合比設(shè)計(jì)

（1）首先根據(jù)規(guī)范要求，進(jìn)行配合比試驗(yàn)，確定各檔粒料摻量。

（2）把所使用的各種礦料分別做篩分試驗(yàn)，（用方孔篩）繪出他們各自的級(jí)配曲線和標(biāo)準(zhǔn)級(jí)配曲線，然后利用圖解法求出各礦料的配合比，計(jì)算出混合料各篩孔的通過(guò)百分?jǐn)?shù)與標(biāo)準(zhǔn)級(jí)配范圍進(jìn)行比較，必要時(shí)加以修正，使各篩孔的通過(guò)百分?jǐn)?shù)符合要求為止。

（3）確定瀝青的最佳用量，在混合料中瀝青用量波動(dòng)0.5%的范圍，可使混合料的熱穩(wěn)定性等技術(shù)指標(biāo)變化很大，在確定礦料間配合比后，通過(guò)馬歇爾試驗(yàn)數(shù)據(jù)選擇最佳瀝青用量。

3.2配合比控制

（1）經(jīng)設(shè)計(jì)確定的標(biāo)準(zhǔn)配合比在施工中不得隨意變更，如進(jìn)場(chǎng)材料發(fā)生變化并測(cè)定瀝青混合料的礦料級(jí)配，馬歇爾技術(shù)指標(biāo)不符合要求時(shí)，及時(shí)進(jìn)行調(diào)整配合比，保證瀝青混合料質(zhì)量符合要求并相對(duì)穩(wěn)定，必要時(shí)重新進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)。

（2）必須嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，每天正常拌和生產(chǎn)前，應(yīng)首先把各熱料倉(cāng)的混合料（不含瀝青）分別打一次，并及時(shí)進(jìn)行篩分，然后再打一次瀝青混合料進(jìn)行油石比馬歇爾實(shí)驗(yàn)，如發(fā)現(xiàn)配合比、油石比不符合要求，應(yīng)馬上調(diào)整。

（3）在生產(chǎn)的過(guò)程中，對(duì)每生產(chǎn)200T便要取一次瀝青混合料（或在路段上每200m鉆取樣芯），進(jìn)行油石比，篩分，馬歇爾實(shí)驗(yàn)，若發(fā)現(xiàn)不符合設(shè)計(jì)要求時(shí)，應(yīng)及時(shí)的進(jìn)行調(diào)整，必要時(shí)重新設(shè)計(jì)。

3.3混合料生產(chǎn)

（1）施工人員進(jìn)入崗位，做好施工前的準(zhǔn)備工作，機(jī)械試運(yùn)轉(zhuǎn)。

（2）裝載機(jī)將各種材料按目標(biāo)配合比數(shù)值，分不同比例上到冷料倉(cāng)中，控制室操作手將按生產(chǎn)配合比、瀝青最佳量輸入到微機(jī)中去，并隨時(shí)調(diào)整各材料的進(jìn)料速度。

（3）由民工負(fù)責(zé)將礦粉裝入粉泵中去，然后由礦粉泵將礦粉打到礦粉罐中去，瀝青的加熱由專(zhuān)門(mén)的試驗(yàn)員監(jiān)督，派一名技術(shù)工人負(fù)責(zé)用導(dǎo)熱油加熱所需的瀝青罐，控制導(dǎo)熱油的進(jìn)出溫度，同時(shí)監(jiān)控瀝青罐上的溫度表，控制在140-160℃。

（4）啟動(dòng)拌和機(jī)，將燃燒器火苗增大，直至礦粉加熱溫度達(dá)到150-170℃，同時(shí)調(diào)整好拌和時(shí)間，一般為30-50s，其中干拌時(shí)間不得少于5s。

（5）混合料生產(chǎn)工藝流程圖：混合料組成設(shè)計(jì)→ 輸入生產(chǎn)程序→上冷料→加熱礦料→瀝青加熱、篩分礦料、上石粉→拌和→儲(chǔ)存→放料。

3.4混合料運(yùn)輸

（1）根據(jù)拌和能力，為保證混合料的運(yùn)輸、攤鋪的連續(xù)性，采用20噸自卸汽車(chē)，數(shù)量應(yīng)根據(jù)拌和能力、攤鋪能力及路面結(jié)構(gòu)、運(yùn)距而定，運(yùn)輸時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)，不能無(wú)故停留，雨季車(chē)輛應(yīng)配備苫布，防止熱拌料運(yùn)輸中途遭雨淋。

（2）車(chē)廂內(nèi)堅(jiān)實(shí)無(wú)破損、漏洞，且有清潔光滑的金屬底板，為防止瀝青混合料與車(chē)廂底相粘結(jié)，車(chē)廂內(nèi)應(yīng)涂一薄層油水（柴油：水為1：3）混合液，不得出現(xiàn)積聚現(xiàn)象。

（3）從拌和機(jī)（儲(chǔ)料倉(cāng)）向運(yùn)料車(chē)上放料時(shí)，應(yīng)每放一斗混合料，移動(dòng)一下汽車(chē)位臵，以防止粗細(xì)集料的離析現(xiàn)象。

（4）瀝青混合料運(yùn)輸車(chē)的數(shù)量應(yīng)較拌和能力或攤鋪速度計(jì)算的數(shù)量有所富余，施工過(guò)程中前方應(yīng)有等待卸料的車(chē)4-5輛。連續(xù)攤鋪過(guò)程中，運(yùn)料車(chē)應(yīng)在攤鋪機(jī)前10-30cm處停車(chē)，不得撞擊攤鋪機(jī)，卸料過(guò)程中，運(yùn)料車(chē)應(yīng)掛空檔，靠攤鋪機(jī)推動(dòng)前進(jìn)。

（5）瀝青混合料運(yùn)至攤鋪地點(diǎn)后，工長(zhǎng)憑運(yùn)料單接收，并檢查拌和質(zhì)量，不符合溫度要求或已結(jié)成團(tuán)塊、已遭雨淋、花白料、油過(guò)大的混合料不得鋪筑。

3.5混合料攤鋪、整平

（1）半幅同時(shí)攤鋪。攤鋪瀝青混合料，同時(shí)配備標(biāo)準(zhǔn)的自動(dòng)找平裝置

（1）調(diào)整好熨平板的高度和橫坡后，進(jìn)行預(yù)熱，要求熨平板溫度不低于80℃。它是保證攤鋪質(zhì)量的重要措施之一，要注意掌握好預(yù)熱時(shí)間。預(yù)熱后的熨平板在工作時(shí)如鋪面出現(xiàn)少量瀝青膠漿，且有拉溝時(shí)，表明熨平板已過(guò)熱應(yīng)冷卻片刻再進(jìn)行攤鋪。

（3）正確處理好角籠內(nèi)料的數(shù)量和螺旋輸送器的轉(zhuǎn)速配合，角籠內(nèi)最恰當(dāng)?shù)幕旌狭蠑?shù)量是料堆的高度平齊于或略高于螺旋葉片，料堆的這種高度應(yīng)沿螺旋全長(zhǎng)一致，因此要求機(jī)械手操作螺旋的轉(zhuǎn)速配合恰當(dāng)。

（4）熱拌料運(yùn)到路段上、試驗(yàn)員檢測(cè)溫度后，由現(xiàn)場(chǎng)指揮人員指揮卸料，最好4-5臺(tái)料車(chē)排好卸料，減少攤鋪機(jī)停機(jī)次數(shù)，保證攤鋪的連續(xù)性。

（5）連續(xù)穩(wěn)定的攤鋪是提高新鋪路面平整度的主要措施，根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)，保證連續(xù)攤鋪的幾種解決方法如下：①攤鋪機(jī)的攤鋪速度：攤鋪速度應(yīng)根據(jù)拌和機(jī)的產(chǎn)量、施工機(jī)械配套情況及攤鋪厚度、密度進(jìn)行調(diào)整選擇，做到緩、慢、均勻、不間斷地?cái)備仭備佭^(guò)程中不得隨意變換速度，避免中途停頓，防止鋪筑厚度、溫度發(fā)生變化，而影響攤鋪質(zhì)量，在鋪筑過(guò)程中，攤鋪機(jī)螺旋撥料器不停的轉(zhuǎn)動(dòng)，兩側(cè)應(yīng)保持有不少于撥料高度2/3的混合料。一旦熨平板按所需厚度固定后，不應(yīng)隨意調(diào)整。攤鋪機(jī)的速度應(yīng)符合2～6m/min的規(guī)定。②采用大噸位的運(yùn)輸車(chē)輛，富余的運(yùn)力進(jìn)而減少停機(jī)的次數(shù)，增長(zhǎng)連續(xù)攤鋪的長(zhǎng)度。③機(jī)前的清掃工作要保證1km的作業(yè)面，作業(yè)面內(nèi)不得有閑雜人等，不得停留車(chē)輛，以保證攤鋪的連續(xù)性。

（6）攤鋪機(jī)推動(dòng)運(yùn)料車(chē)進(jìn)行混合料攤鋪，攤鋪時(shí)測(cè)工利用水準(zhǔn)點(diǎn)隨時(shí)跟蹤檢查攤鋪厚度和標(biāo)高，根據(jù)測(cè)量的數(shù)據(jù)調(diào)整傳感器，掌握好松鋪系數(shù)，使攤鋪的瀝青混合料路面符合設(shè)計(jì)要求。

（7）攤鋪機(jī)鋪筑不到的地方，橋面邊部，應(yīng)由人工攤鋪后夯實(shí)成型，并由一名有施工經(jīng)驗(yàn)、技術(shù)強(qiáng)的工長(zhǎng)，帶兩名技術(shù)工人和部分民工跟隨攤鋪機(jī)修補(bǔ)攤鋪缺陷。

3.6混合料碾壓

運(yùn)用二十四字方針碾壓：程序碾壓、適時(shí)碾壓、先靜后振、直進(jìn)直出、分段碾壓、打斜摸平。

程序碾壓：先輕后重、先慢后快。

適時(shí)碾壓：瀝青只有成為起潤(rùn)滑作用的流體時(shí)，混合料才能被充分的壓實(shí)，最佳碾壓時(shí)間是壓實(shí)阻力最小時(shí)，而且混合料有能夠承受住壓路機(jī)的重量，且不產(chǎn)生過(guò)多推移。

先靜后振：初壓時(shí)靜壓，使混合料攤鋪面穩(wěn)定，不造成推移。復(fù)壓以振動(dòng)碾壓為主，對(duì)攤鋪面起到振搗擊實(shí)的作用，膠輪壓路機(jī)主要是垂直正壓力，它對(duì)混合料有一種糅合力，壓實(shí)效果好。

直進(jìn)直出：做到不忽左忽右、轉(zhuǎn)向、掉頭、突然剎車(chē)，以及在未成型的路面上停留。

打斜摸平：為了防止橫斷面出現(xiàn)擁包運(yùn)用梯形碾壓方法，每一輪帶與下輪帶縱向間距4米，橫向間距2米形成一個(gè)梯形斷面，對(duì)于推移產(chǎn)生的雍包，壓路機(jī)進(jìn)行打斜碾壓，控制角度為40-50度，把雍包摸平。

瀝青路面壓實(shí)方法：

（1）初壓。應(yīng)在混合料攤鋪后較高溫度下進(jìn)行，一般不超過(guò)110-120℃，碾壓速度1.5-2.0km/h，并不得產(chǎn)生推移、開(kāi)裂。①壓路機(jī)應(yīng)從外側(cè)向中心碾壓，相鄰碾壓帶應(yīng)重疊1/3-1/2輪寬，最后碾壓路中心部分，若單副從低向高處碾壓，壓完全幅為一遍，每條碾壓帶折回點(diǎn)部都應(yīng)等距錯(cuò)開(kāi)，一遍完成進(jìn)行第二遍碾壓時(shí)，用壓路機(jī)將所有錯(cuò)開(kāi)的折回點(diǎn)打斜摸平，提高平整度；②采用雙鋼輪壓路機(jī)靜壓兩遍。初壓后質(zhì)檢員、測(cè)工檢查平整度。測(cè)工檢查平整度、路拱，必要時(shí)予以適當(dāng)調(diào)整。

（2）復(fù)壓。①采用雙鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)振動(dòng)碾壓，碾壓遍數(shù)經(jīng)試壓確定，不少于4～6遍，溫度為90～110℃，達(dá)到要求的壓實(shí)度，并無(wú)明顯輪跡，速度為4.0km/h。②采用振動(dòng)壓路機(jī)時(shí)，振動(dòng)頻率宜為45～50HZ，振幅0.3～0.55mm并根據(jù)混合料種類(lèi)、溫度和厚度選擇，層次較厚時(shí)選用較大的頻率和振幅，相鄰碾壓重疊寬度為10～20cm，振動(dòng)壓路機(jī)倒車(chē)時(shí)應(yīng)先停止振動(dòng)，并在另一方向運(yùn)動(dòng)后再開(kāi)始振動(dòng)。

（3）終壓。終壓緊跟復(fù)壓后進(jìn)行，終壓可選用膠輪壓路機(jī)，碾壓遍數(shù)不宜小于兩遍并無(wú)輪跡，終了溫度不低于70℃。壓實(shí)過(guò)程中隨時(shí)用四米檢查，用壓路機(jī)趁熱反復(fù)碾或用細(xì)料修補(bǔ)。

3.7養(yǎng)護(hù)及開(kāi)放交通

熱拌瀝青混合料待攤鋪后完全自然冷卻，瀝青路面表面溫度低于50℃后，方可開(kāi)放交通，需要提早開(kāi)放交通，可灑水冷卻降溫。

四、結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)改善混凝土的配合比組分以及采取合理的養(yǎng)護(hù)與保護(hù)措施，可以有效地減少或避免高溫條件對(duì)瀝青路面的影響。