高速公路瀝青路面雙層鋪攤性能分析

李巖青

(山西長興路橋工程有限公司，山西長治046000)

隨著高速公路建設的迅速發展，瀝青路面已成為我國高速公路中最主要的路面結構形式。在瀝青路面施工中，使用分層鋪攤、分層碾壓技術鋪筑的瀝青路面，難以實現面層層間結合處的完全連續，出現的層間粘結不足致使路面結構發生破壞，及早的出現車轍、坑洞、裂縫等早期病害，容易遭受水損壞造成基層毀損等結構性病害。

雙層鋪攤是對路面分層鋪攤、分層碾壓技術的一次革命性變革，實現了層間的“熱+熱”鋪攤，解決了“熱+冷”鋪攤中的層間粘結不足問題，比傳統攤鋪工藝具有多方面的顯著優勢，尤其適用于高速公路瀝青路面的施工，在我國具有廣泛的應用前景。

1 雙層鋪攤技術

在我國高速公路施工中，瀝青路面施工多采用分層攤鋪、分層碾壓的施工工藝。將瀝青面層分為雙層或三層式，使用的熱拌熱鋪混合料面層間一般采用灑布粘層油，來確保層間粘結效果。在實際施工中，傳統施工工藝容易遭受層間污染、粘層灑布不均等問題，均會嚴重影響層間粘結質量，面層間的連續接觸很難保證。同時，分層攤鋪的鋪攤層厚小，溫度散失快，壓實度難以保證。總之，分層鋪攤施工中，路面層間連接是一個薄弱環節，容易出現路面層間滑動，發生早期破壞就不可避免。

參考國外解決瀝青路面早期病害的措施，我國引進了雙層攤鋪技術，將磨耗層和粘結層用一個雙層攤鋪機分層一次性攤鋪完成。使用雙層攤鋪技術，雙層鋪攤機是最關鍵的施工設備。與普通瀝青混合料攤鋪機相比，雙層鋪攤機實現了同時攤鋪兩種不同類型的瀝青混合料，使用一套碾壓設備將兩層混合料一次性碾壓成型。雙層鋪攤技術實現了瀝青混合料雙層攤鋪同時性，在“熱接熱”攤鋪條件下，具有比傳統鋪攤工藝更好的平整度和層間粘結效果，使得施工周期顯著縮短，具有良好的工程適用性。

雙層鋪攤技術在我國進行了實驗性應用，均取得了良好效果。2010年，在山西忻保高速水穩基層中進行了應用。2011年，陜西洛商高速在西部首次應用瀝青面層雙層一體攤鋪技術。2012年11月，湖南瀏醴高速采用了瀝青路面雙層攤鋪技術。結果表明：與傳統的分層鋪攤技術相比，雙層攤鋪技術施工效率高，層間聯接緊密，路面壓實度顯著提高，路面抗變形能力增強，使瀝青路面使用壽命顯著延長。

2 路面性能試驗

瀝青路面雙層攤鋪技術是一種新型施工技術。與傳統的分層鋪攤比較，雙層鋪攤技術實現了同時攤鋪兩層混合料，一次性碾壓成型，達到“熱+熱”鋪攤。雙層鋪攤通過將攤鋪中的溫度散失顯著減少，以有效提高混合料層間粘結效果。

為了解雙層攤鋪技術的路用性能，可通過混合料溫度觀測試驗、剪切試驗、拉拔及馬歇爾等試驗，進行傳統及雙層攤鋪情況下層間粘結性能對比分析、雙層攤鋪情況下混合料熱量散失情況、不同溫度情況下的混合料壓實度。本文筆者結合自身經驗，對王選倉教授在瀝青路面雙層一體鋪筑技術一文中的實驗數據和結果進行梳理和分析，以介紹雙層鋪攤具有的技術優勢。

1)增強層間粘結性。制作了兩組馬歇爾試件，其流程如下：放入AC-20混合料，預擊實20次后放入烘箱中進行保溫。在溫度分別達到160 ℃,140 ℃,120 ℃時，將AC-10混合料放入試模中正反擊實75次后，進行冷卻脫模。制作兩組試件，每組六個，三個用于剪切試驗，三個用于拉拔試驗。

采用抗剪試驗對分層鋪攤和雙層鋪攤的層間粘結性能進行對比，試驗結果見圖1。

曹紫萱：“陳校長，上周我們學校舉行了盛大的三十周年校慶活動。您能向《小主人報》的讀者們簡單介紹一下，在三十年的發展過程中，我們第四中心小學的發展經歷了哪幾個階段嗎？”

從圖1可以看出，傳統分層鋪攤下的抗剪強度為0.5 MPa左右，雙層鋪攤“熱接熱”方式下的層間抗剪強度為0.8以上，比分層鋪攤顯著提高。在雙層鋪攤工藝下，上下層混合料實現了熱接觸，上下層間的混合料容易形成相互嵌鎖結構，使得路面粘結性能大幅提升。

試件進行的拉拔試驗結果見表1。

表1 單層鋪攤和雙層鋪攤拉拔試驗結果

從表1可以看出，分層鋪攤方式下的路面層間抗拉強度為0.53 MPa左右，雙層攤鋪下的抗拉拔強度值為0.95 MPa以上，抗拉拔強度顯著提高。說明雙層鋪攤工藝下的層間嵌擠良好，能有效保證了層間連續效果。

2)混合料熱量散失試驗。使用熱量散失試驗確定不同攤鋪工藝下的熱損失狀況，試驗結果見圖2。

從圖2可以看出，雙層鋪攤比分層攤鋪的溫度散失明顯減緩，有效解決了溫降過快問題。

混合料降溫速度受鋪攤層厚度的影響較大。在雙層攤鋪施工中，同步鋪攤的上下層厚度一般在8 cm～12 cm，使得下層余熱得到有效利用，面層熱量損失明顯減少，有利于保證磨耗層壓實度。從圖2還可以看出，混合料出場后20 min～40 min是分層攤鋪法下的最佳碾壓時間，而雙層攤鋪法下則是30 min～90 min。

3)雙層攤鋪下混合料壓實。對150 ℃,140 ℃,130 ℃,120 ℃的混合料制作正反擊打75次的馬歇爾試件，并檢測其壓實度、穩定度、流值等指標，通過試驗確定其正負擊打75次后壓實度低于95%時的混合料溫度，并由試驗結果畫出溫度與壓實度關系曲線，見圖3。

從圖3可以看出，混合料溫度是影響路面壓實度及空隙率的重要影響因素。在相同的壓實作用下，混合料溫度與壓實度直接相關。混合料在越高的溫度下進行碾壓作業，則路面壓實度越大。

在施工中,雙層攤鋪可以使得混合料長時間的保持較高溫度，能使得碾壓中以較小的壓實功,較少的碾壓遍數即可達到理想的壓實度。分層鋪攤碾壓施工是在冷基層之上進行壓實，不利于混合料壓實度達標。

4)車轍試驗。按2+10 cm的雙層攤鋪結構進行試件制備，按3.5+8.5 cm的普通攤鋪結構進行試件制備。利用車轍試驗設備在水下50 ℃情況下進行車轍深度檢測，實驗結果如圖4所示。

從圖4可以看出，雙層攤鋪試件在經過19 200次輾壓后的車轍深度為3.4 mm～5.5 mm，傳統攤鋪試件在輾壓8 300次后車轍深度達到5.5 mm，19 200次輾壓后的車轍深度為8.0 mm。

可以看出，在雙層鋪攤中，把易受變形影響的上面層由4 cm優化調整為2 cm。雖然面層厚度減薄，但上下面層同時攤鋪產生的混合料厚疊層，使得混合料表層冷卻變慢，下層余熱得到充分利用，路面中下面層的壓實度顯著提高，且路面的空隙率小，路面結構的受重交通荷載的性能顯著增強，路面變形穩定性可提高50%～70%，有效防止水損壞并具有減少瀝青老化的效果。

3 施工要點

在施工前，由于瀝青路面上下面面層一次攤鋪成型，應做好下臥層平整度和壓實度的控制，確保基層施工質量。

在拌和作業中，雙層攤鋪機同時攤鋪瀝青面層的上下層。由于兩層混合料的配比不同，應采用兩臺拌和機同時進行兩種混合料的生產，拌和過程與普通改性瀝青混合料相同。

在鋪攤作業中，雙層鋪攤無需進行上下層間粘層油的灑布，通過“熱+熱”確保層間粘結效果。

在鋪攤機組中，配備一臺高效率轉運車非常關鍵，須使用轉運車交替進行上下層混合料往鋪攤機上下料斗中的輸送。為避免兩種混合料摻雜，應先向上受料倉進行上面層料的輸送，再向下受料倉進行下面層料的輸送。

在鋪攤機起步時，為確保鋪攤厚度均勻，應及時根據松鋪厚度調整好仰角。先手動將下面層熨平板準確調整到位后，立即進行上面層熨平板的調整。要求整個手動調整過程須控制在開始鋪攤10 m長度內結束，后續鋪攤電子液壓裝置會自動控制工作仰角變化。

4 結語

傳統的瀝青路面鋪筑方式為分層鋪筑、分層碾壓成型。雙層攤鋪機實現了瀝青路面上下面層一次鋪筑成型。在雙層攤鋪技術中，全過程采用自動行走系統，可將人為操作誤差有效避免，顯著提高路面鋪攤質量。雙層攤鋪技術操作簡便，鋪攤后的路面整體承載力大于分層攤鋪的路面。

路面雙層鋪攤技術，是對傳統分層鋪攤技術的一次革命性變革。雙層鋪攤技術解決了傳統分層攤鋪層間易污染問題，使得瀝青面層的層間粘結效果顯著提高，比分層鋪攤方式的層間抗剪強度提高了60%；可減小油石比0.1%～0.2%，節約工程成本；實現路面層間的“熱+熱”粘結，攤鋪厚度增大，層間溫度散失變慢，路面壓實度提高，解決了路面滲水難題；還能大大縮短工期，提高了機械效率；還能優化路面結構，使路面結構更合理。

雙層鋪攤施工的成本受鋪筑面積制約的影響較大，還是一種造價較大的鋪筑技術，且須要兩個拌和廠分別提供不同規格的瀝青混合料。但隨著技術的進步，雙層鋪攤技術一定能在我國的公路建設中得到廣泛應用，發揮其技術優勢，提高瀝青路面質量，避免早期損壞等病害，延長路面使用壽命。