中亞地區公路改造路面平整度控制研究

李晨

（中恒工程設計院有限公司,四川 成都 610000）

0 引言

路面平整度是瀝青混凝土路面施工質量控制的重要內容，是評定路面質量和使用性能的關鍵性指標，直接影響著車輛行駛的舒適性、安全性和經濟性。近年來筆者參與了“一帶一路”倡議背景下中亞地區數個公路改造項目，在既有公路改造項目的平整度控制方面獲取了一定的經驗和心得，下面以具體項目為依托進行論述。

1 項目背景

自2013年9月習近平主席在哈薩克斯坦提出“絲綢之路經濟帶”的構想以來，“一帶一路”倡議得到了沿線國家的熱烈響應，相關基礎設施建設項目已經迅速推動開來。中亞地區是“絲綢之路經濟帶”的主要組成部分，而道路的互聯互通是“一帶一路”建設的重要抓手。中亞國家均為蘇聯加盟共和國，在當時特別是經濟情況較好的20世紀60～70年代建立了比較完善的公路網絡。但由于蘇聯后期經濟形勢急劇惡化，特別是解體后各中亞國家失去外援，自身經濟實力大為降低，導致其公路無力養護，年久失修，狀況極為堪憂。也正因為如此，當前中國企業在中亞地區承建的交通基礎設施建設項目中，很大一部分是公路修復改造工程。

比什凱克-吐爾尕特道路修復項目（K9～K103）位于吉爾吉斯斯坦北部，是古絲綢之路的一段，沿線有世界文化遺產——碎葉古城遺址。目前，此路是吉爾吉斯斯坦國家公路網的重要組成部分，也是新疆喀什經濟特區經吐爾尕特口岸聯系吉爾吉斯斯坦首都比什凱克乃至哈薩克斯坦、烏茲別克斯坦的必經之路，具有極大的價值。項目原有道路于20世紀60年代起分批陸續建成，到20世紀80年代后期建設至現有規模，如圖1所示。

圖1 舊路面實景

2006年，吉爾吉斯斯坦交通與通信部對部分路段進行了養護處理，處理方案為在面層以上攤鋪1～2 cm的瀝青貫入碎石。除此之外僅為日常養護。據吉方提供資料，既有道路路面的國際平整度指數IRI為3.6～7.1；此外，30%以上的路面面層遭到破壞，路面病害主要表現為坑槽、龜裂、車轍、裂縫、泛油、麻面和露骨，如圖2所示。當地設計院提供的原路面設計方案為直接在舊路面上攤鋪平均厚度為7 cm的瀝青混凝土下面層和5 cm的瀝青混凝土上面層。

圖2 路面病害

2 路面平整度影響因素分析

根據原有設計方案，施工單位進行了試驗段攤鋪，效果不盡如人意。經過分析后，得出原因如下所示：

（1）下承層平整度狀況較差。傳統的施工理念認為，路面平整度主要靠加強面層攤鋪實現，“基層不平面層找、下層不平上層找”，從而忽略了下承層的控制。但該次施工實踐證明，即使上層攤鋪后的松鋪頂面絕對平整，但由于下承層的不平整，導致路面各處的虛鋪厚度存在差值，經壓實后，下承層的不平整會在一定程度上向上反射，這就是路面平整度的傳遞過程。該項目下承層為舊有瀝青混凝土路面，平整度較差，若按原方案不經系統處理就盲目地直接攤鋪必然導致新鋪面層不平整。

（2）原設計方案不切合現場實際。吉爾吉斯斯坦國家設計院提供的原設計方案為下面層高程依據施工圖設計中的縱斷面設計圖，采用“走鋼線”法施工。然而由于原路面沉降嚴重、病害密布、高程起伏較大，使得每10 m一個斷面的測量數據無法準確反映道路高程的實際狀況，導致設計攤鋪厚度也完全脫離了施工實際，甚至在個別路段存在找平層設計厚度多達40 cm以上或者低至負值的情況（設計高程低于現狀高程）。原設計方案的缺陷使得下面層根據縱斷面設計圖采用“走鋼線”法施工時操作非常不便，控制難度極大，也嚴重影響了施工效果，見表1。

3 對設計方案的改進

3.1 改善下層路面的不平整

鑒于下承層的不平整對上層的平整度控制造成了明顯的負面影響，根據實際情況，該項目調整設計方案，首先采取多種措施對下承層的平整度進行改善。

表1 找平層設計厚度統計表

（1）針對原路面存在的坑槽、龜裂、裂縫、泛油等病害，該項目首先進行了全面的修復處理，一方面為新鋪路面的質量提供了保障，另一方面也消除了病害對平整度控制帶來的影響。

（2）針對舊路面中部分標高高出附近區域的擁包、凸起等地段，采用銑刨機進行了大范圍的、細致的修整，使其高程降低至與周圍路面基本平齊，如圖3所示。

圖3 應銑刨的區域

（3）針對舊路面中部分因沉降和車轍產生的低洼區域，采用粗粒式瀝青混凝土進行填補、整平、壓實作業，使其標高提高至與附近路段基本一致，如圖4所示。

圖4 填補作業完成后

在采取了以上各種措施后，下承層的平整度狀況得到了極大的改善，為找平層的平衡度控制打下了良好的基礎。

3.2 攤鋪作業

在攤鋪作業中進行嚴格的施工控制，并根據實際情況采取了以下一些措施：

（1）選用優質的施工機械。該項目采用福格勒公司生產的J800-2型履帶式攤鋪機，最大攤鋪寬度為9 m，最大攤鋪厚度為35 cm。熨平板為雙搗固器拼裝式，通過雙搗固器的搗實和振動作用，攤鋪后的混合料密實度可達到90%以上的預壓密實度，從而減小了壓路機初壓產生的推擠。另外，該機具有液壓防爬鎖裝置，可以防止機械攤鋪停頓時的熨平板沉陷，以及重新起步時因攤鋪材料溫度降低而爬起影響平整度。良好的機械設備為平整度的控制提供了物質保障。

（2）改進原有的設計方案，選擇合理的自動找平方式。根據上文所述，由于原設計高程存在缺陷，試驗段下面層采用“走鋼絲”法施工效果不佳。因此在下承層的平衡度狀況已經得到很大改善的前提下，該項目改用平衡梁法進行找平層以及上面層的施工，具體裝置為8束非接觸式平衡梁。非接觸式平衡梁利用聲吶系統檢測路面高程，自動調整攤鋪厚度，其超聲波反射頻率為200 Hz，發射周期為5 μs，對應的距離變化僅為0.825 mm，具有很高的精度。經實踐證明，采用非接觸式平衡梁進行自動找平的效果十分良好。

（3）選擇合理的攤鋪速度。攤鋪機從啟動到正常攤鋪是一個漸變的過程，由于混合料阻力的影響，大約運行3～8 m才能達到正常攤鋪的狀態[1]，因而在攤鋪時保持恒定速度并減少停頓是保證攤鋪平整的關鍵。施工中應根據現場的拌和能力和運輸能力來合理地選擇攤鋪速度，同時也盡可能保證拌和站的生產能力、車隊的運輸能力與攤鋪機的攤鋪能力相匹配，保證瀝青混合料的連續供應，不使攤鋪機待料，以免產生中途變換速度或停機的情況。

（4）嚴格控制螺旋分料器的轉速，并保證熨平板前熱混合料的高度不變。通常的混合料高度應與螺旋分料器的軸心線平齊，過高或過低都將影響熨平板的受力平衡，使路面出現波浪[1]。

（5）加強對自卸汽車卸料的管理。現場設置專人對自卸車進行指揮管理，盡量使卸料均勻并保持連續性，同時要求自卸汽車在后退時不得撞擊攤鋪機，料車停在攤鋪機前卸料禁止制動，避免增加攤鋪機阻力。

3.3 碾壓作業

合理的碾壓工藝與正確的碾壓操作是保證路面平整度的重要手段。該項目在實踐中采取了以下一些措施進行控制：

（1）嚴格控制碾壓工序。該項目使用雙鋼輪壓路機和輪胎壓路機，采用組合碾壓的方式進行作業。初壓時首先采用雙鋼輪壓路機碾壓2遍，速度為2～3 km/h；復壓緊接在初壓之后進行，采用輪胎壓路機，碾壓4～5遍，速度為3～5 km/h；終壓采用雙鋼輪壓路機，碾壓2遍，速度為4～6 km/h。

（2）保證適當的碾壓溫度。控制碾壓溫度也是提高壓實度、保證平整度的關鍵。溫度過高會造成混合料的縱橫向擠壓，影響平整度；溫度過低則難以壓實。該項目控制初壓溫度在130～140℃，復壓溫度在100～120℃，終壓溫度在90℃左右。同時嚴格保證各施工段在同一溫度下壓實，見表2。

表2 碾壓要求

（3）規范施工作業，杜絕不良行為。壓路機不得在新攤鋪的混合料上進行轉向、調頭、左右移動位置或突然剎車等行為；禁止任何機械不得在碾壓后冷卻前的路面上停放，防范礦料、油料等雜物落在新攤鋪完成的路面上，路面冷卻至50℃以下后方可開放交通；使用輪胎壓路機時，注意檢查各個輪胎的新舊程度和輪胎壓力，做到新舊一致、壓力相等，避免形成輪跡，使瀝青混凝土面層橫向平整度超標[2]；壓路機應裝霧狀噴水裝置以防混合料粘輪，防止碾壓時將瀝青混凝土混合料粘起形成路面不平整。

3.4 接縫處理

施工縫處理是制約瀝青混凝土路面平整度的重要因素之一。施工縫分為縱向接縫和橫向接縫，處理時應分別對待。

（1）縱向接縫。該項目采取半幅施工方式，中縫為冷接縫。鋪另半幅前用切割機將前半幅邊緣切齊后，將其清掃干凈，并涂灑黏層瀝青。攤鋪時混合料應重疊在已鋪層上10 cm寬，攤鋪后先將攤鋪在前半幅上的混合料鏟走，再進行碾壓。此處應注意新攤鋪的半幅與前半幅松鋪厚度相同。縱向接縫必須保證攤鋪帶的邊緣齊整，這就要求攤鋪機在直線上或彎道上行駛始終注視所懸鏈條對準導向線，不得發生偏離。

（2）橫向接縫。橫向接縫對路面平整度有著很大影響。在施工中要求作業人員盡可能地減少攤鋪機停機的現象，減少橫向接縫。當接縫不可避免時，則盡量將橫向接縫設置在道路縱坡或面層厚度一致的區域內，并且控制相鄰兩幅及上下層的橫向接縫錯位5 m以上。在每次攤鋪完成后，用長條方木做檔木，待終壓完成后，及時測量高程及平整度，并在合格部分劃一橫線。繼續攤鋪前，沿橫線切除多余部分，在切割面上涂刷黏層瀝青，以增加接縫處新舊鋪筑層間的黏結。繼續攤鋪時保持原先的松鋪厚度等作業參數，并采用騎縫碾壓方式。壓實過程中不斷地檢查平整度，結合實際情況進行人工找平。經過精心處理，該項目各橫向接縫搭接良好，無明顯跳車現象。

3.5 其他控制措施

（1）減少離析現象。運輸、卸料和攤鋪過程出現問題都有可能導致混合料出現離析現象，從而使得不同部位的壓縮比不一致，影響路面的平整度。為此應采取措施，嚴格控制裝料、運輸、卸料和攤鋪等環節的作業，有效避免離析現象出現。

（2）做好路面養護。施工完畢后的當天，斷絕社會交通，防止車輛對路面造成污染或由于車輛制動影響路面平整度。

（3）加強檢測工作。無論在施工前、施工作業中還是施工結束后，都應該進行全程的施工檢測工作，及時發現問題并加以分析解決。

4 結語

隨著道路施工技術的不斷發展和進步，社會各方面對路面平整度的要求也越來越高。在中亞國家的舊路改造項目中，由于各種限制因素的影響，特別是舊有路面狀況的制約，不能簡單套用傳統的設計思路和施工方法。本文所依托的比什凱克-吐爾尕特道路修復項目（K9～K103）結合自身工程實際，對原設計方案進行了合理調整和改進，最終克服了各種不利因素的影響，收到了良好的效果。該項目瀝青混凝土上面層國際平整度指數IRI達到了1.91，滿足吉爾吉斯斯坦國家公路技術規范的要求，如圖5所示。

圖5 公路修復后實景圖