沿海軟土地區高速公路瀝青路面施工質量要點分析

■陳榮海

(福州榕城港務發展有限公司，福州 350007)

0 引言

高速公路是我國加快經濟發展、加強群眾生活質量水平的前提保障，其亦是我國向世界各國展現我國現代化發展建設及綜合國力的重要途徑。隨著我國交通需求量的不斷增加，瀝青路面成為高速公路路面工程的主要結構類型。不僅如此，我國還在不斷引進發達國家先進的施工設備和施工理念，加之交通部門對公路施工、設計和養護等規范的不斷修正，瀝青路面的整體水平和高速公路修筑水平得到了迅猛發展。

瀝青路面是用不同種類的混合料和礦料粘結作為面層并且與其他基層、墊層結合使用的路面結構。它不僅有平整的表面，沒有接縫、能夠提供舒適的駕駛環境，且具有施工周期短、養護方法簡便、路面抗磨性好等多種優點，這些優點使得瀝青路面成為了我國目前高速公路建設的首選類型。然而，在對瀝青路面進行施工及使用的過程中總會發生一些讓人猝不及防的病害，例如車轍、裂縫等病害現象。產生瀝青路面病害的主要原因有：一是交通的流量過大，導致荷載過大。已經建好并投放使用的高速公路在受到超載車輛的反復碾壓后，面層超出了設計荷載的限度，造成不同程度的破壞；二是地理氣候原因。我國地理環境復雜，不同地區氣候差異較大，如果不能全面考慮這些問題，而是采用單一的設計、施工理念，則部分設計參數的取值得不到科學性和合理性，這就導致了一些高速公路的路面結構組成不能適應當地氣候環境；三則是施工質量控制方面。隨著高速公路瀝青路面施工工藝流程發展得日益成熟，人們在施工進行的過程中對瀝青路面施工質量的控制把控得越來越嚴格，一旦在施工前期準備過程中沒有完善質量控制體系，就會對高速公路造成明顯的早期破壞，降低路面實際使用壽命。本文以福建省某高速公路為依托，分析了在沿海軟土地區高速公路瀝青面層施工工藝及質量控制方法。

1 瀝青混合料的性能及其技術指標

1.1 高溫穩定性

瀝青混合料的高溫穩定性直接關系著路面抵抗永久變形的能力，若瀝青混合料的高溫穩定性不達標，則會對路面造成推移、擁包、搓板、泛油等病害，這些路面變形長期在車輛荷載的反復作用下會出現車轍。車轍主要發生在高溫季節，渠化交通的重交通道路上。車轍會導致車輛的輪子兩邊的瀝青層厚度變得十分薄，從而大大地減弱了路面整體的強度性，因此引發更多病害的發生，比如車輪打漂導致車輛發生漂移、車轍積水等病害現象的發生，都是因為車轍的永久變形，使路面排水受到阻礙；對車輛變道造成極大的危害，因為車轍會使車輛變道時車輪失穩，對駕駛員操縱車輛造成了影響。由此可見，瀝青路面病害的主要病因皆是由車轍所致，且瀝青路面產生車轍的主要因素十分復雜，包括結合料、集料等類型及地理氣候環境等。除了上述原因之外，在施工進行的過程中，施工碾壓的方法將會對混合料的結構內部的強度產生直接的影響，碾壓不當時也會產生車轍。車轍具有三種形成機制：結構型車轍、失穩型車轍、磨耗型車轍，這三種車轍的原因和防治措施介紹如下：

(1)結構型車轍

這類車轍又稱為傳遞型車轍，主要是由于路基變形傳遞到面層而使路面結構產生整體性永久變形。

通過以下方法減緩結構型車轍：其一，混合料和基層材料內要分別含有足夠的礦粉和經破碎的顆粒，以便達到確保基層設計滿足工程實踐要求的目的；其二，基底在碾壓施工時要充分碾壓以達到規范滿足的要求，避免工后附加壓密。

(2)失穩型車轍

因為車輛在行駛的過程中，其長期的對瀝青路面的結構層產生荷載作用，導致了瀝青路面結構層的內部材料產生橫向流動，在橫向上發生了位移，因此人們也稱失穩型車轍為橫向車轍。

可以通過以下方法對失穩型車轍進行減緩：首先是集料含量問題，即要保證瀝青混合料在施工過程中始終含有較多的通過粉碎具有棱角的集料；并且需要保證集料中礦粉和粗顆粒的含量足夠多；其次，大尺寸集料的表面文理也是預防車轍的關鍵因素；再次，為保證瀝青與集料能牢牢黏接在一起，施工過程中必須保證集料顆粒表面的瀝青膜要具有足夠厚度。

(3)磨耗型車轍

磨耗型車轍是一種持續產生的車轍，其原因是瀝青路面在車輪磨耗和雨水侵蝕等外界因素的持續影響下不斷的損失而形成的。

該種車轍可以采取對交通進行限流、管制，在施工進行的過程中調整混合料級配等方法來防治。

1.2 耐久性

瀝青路面在車輛荷載和自然環境的因素的長期的作用和影響下會出現一定程度的剝落和松散問題，而耐久性是指瀝青路面能保持正常使用狀態而不出現這些損壞的能力，其具體體現在瀝青路面的水穩定性抗老化性。

(1)瀝青路面的水穩定性

在福建等沿海地區，雨量充沛，瀝青路面在雨水的長期作用下會導致松散、剝離、凹坑等病害的產生，這些病害現象對車輛在行駛過程中的安全性及穩定性產生了十分巨大的影響及危害。瀝青路面的水穩性是瀝青路面耐久性的關鍵，瀝青與集料二者之間的粘附效果對瀝青路面的耐久性有著不可估量的影響。但是在下雨天時，雨水會使礦料發生某些化學反應，這些化學反應的發生，一定程度上對瀝青與集料之間的粘附效果產生了破壞。對瀝青與集料間粘結力的產生影響效果的原因主要有瀝青與集料表面的界面張力、瀝青粘性、集料與瀝青拌合的溫度、集料的清潔度及集料的含水量等多方面的因素。

(2)瀝青路面的抗老化性

瀝青路面的抗老化性是瀝青的混合料耐久性的重要因素之一。當瀝青路面在進行施工及使用過程中都會面臨一系列路面老化問題。瀝青路面的老化現象包括施工過程的短期老化現象和使用過程中的長期老化現象，具體情況如圖1所示。

圖1 瀝青老化曲線

2 瀝青混合料配合比控制

2.1 工程概況和技術標準

本文的研究對象是福建省某高速公路瀝青路面工程，該工程全長50.1km，線路總體呈東西走向。該地區屬于亞熱帶季風氣候，雨量充沛，年平均降水量為1200mm，年平均氣溫為20～25℃。道路的規劃為雙向六車道的設計，該條道路的總寬度24m，路面寬度22.0m。該高速公路瀝青路面結構由上到下如圖2所示。

圖2 路面結構圖

2.2 瀝青混合料級配控制

在瀝青路面施工過程中，瀝青混合料的力學性能以及路用性能的直接受到級配的影響，因此在瀝青混合料的生產拌和階段，必須確保混合料級配滿足設計中的要求。這就要求施工階段做到以下三點：第一，當瀝青混合料的料源改變時，必須重新設計混合料配合比，根據設計規范指標對混合料級配的穩定性進行嚴格地檢測，并且根據檢測所得到的檢測報告，及時對混合料級配做出微調，以確保生產過程中的配比能夠達到設計的標準值。第二，當施工人員在拌和階段進行的過程中，原料斗流量需要密切的觀察是否保持均勻，必須要防止因為集料喂料的不均勻所造成的混合料離析現象的發生。最后，現場人員應按照現場需要，對拌合機械的進行合理的安排，調節計量控制系統中產生的誤差，并修正在生產進行過程中生產配比錯誤，確保瀝青混合料的級配在生產進行時與在設計時目標級配設計曲線的一致。下表1為該高速公路瀝青路面的主要材料。

表1 某高速公路瀝青路面主要材料表

3 瀝青路面施工機械及拌合質量控制

3.1 施工機械選擇

為了保證施工進度和質量，高速公路瀝青拌合設備要求十分嚴格。拌合設備一般分為兩大類，即連續式和間歇式。該工程采用連續式攪拌設備。間歇強制式攪拌設備可以使礦料與瀝青的比例十分精確，并且也可以根據施工需求隨時對礦料級配和油石比進行變更，間歇強制式攪拌設備所拌制出的瀝青混合料質量高，可滿足各種各樣的施工要求。

3.2 拌合中出現的異常現象及解決措施

(1)初拌易出現廢料

這種現象主要是由溫度引起的，由于每天早上拌合骨料和瀝青時，外界溫度沒有達到規定值，就會造成攪拌不均勻出現廢料。為了防治這種病害，當攪拌機在進行第一次攪拌的過程中，應該提高火焰的溫度，以此保證粗細集料和瀝青加熱溫度稍微高于規定值。

(2)出現超粒徑顆粒

拌合成品出現超粒徑顆粒的原因可能有以下三個原因，一是，拌合機在長期工作后，最大篩孔的振動篩可能會發生損壞的現象，導致超粒徑的顆粒從損壞的地方掉落至下一層篩網；二是，振動篩上超粒徑顆粒從邊框空隙落到下層篩網；三是，攪合機的廢料出口筒會發生堵塞現象，超大粒徑顆粒不能及時排出。因此，拌合過程中要定期檢查振動篩，及時調整冷料倉上料速度。

(3)出現花白料

這種現象是拌合機器溫度低，攪拌時間太短，攪拌機內部灰塵積累太多等因素造成細料偏多，拌合成品中出現了花白料。花白料現象可以通過提高加熱溫度、加長拌合時間、減少礦粉用量來進行解決。

(4)出現枯料

若原材料的含水量超過規定值的細集料時，由于要蒸發細集料中過高的水分，加熱時間就會變長，導致粗集料受到較長時間的加熱，溫度超過規定值出現枯料。因此，在選擇細集料時，要保證原材料的含水量大于7%的細集料不能超出規定范圍。除此之外，細集料需要具有比較龐大的儲備功能，以此保障其充足的風干時間。

為了確保混合料的拌和質量，需要做好以下幾個方面的工作：

①原材料控制：依據相關材料設計要求的規定，做好各種粗細集料的選擇，如果集料中發現含水量較大，則應延長烘干時間。

②配合比的計量：冷料倉供料時，應嚴格按照事先確定的配合比，并且為了確保計量的準確性，在試生產前應對各個計量裝置進行檢查和標定。

③溫度控制：混合料溫度的高低，不僅影響著裝車難易程度，還影響著瀝青的性能和運輸質量控制，由此在瀝青混合料生產的每個環節都要強調溫度控制。具體溫度應根據瀝青品種、標號、粘度等因素進行合理確定。

3.3 運輸方面質量的控制

運輸過程中，要對運輸質量進行科學、合理控制，以確保運輸安全。首先，施工方必須對全體駕駛員進行嚴格的、科學的崗前技術培訓，保證每一名運料車駕駛員皆能夠對運輸路線與運料順序做到了如指掌，并且要牢記運輸過程中的注意事項以及當運輸事故或不可抗拒因素發生時的緊急處理方法；第二，運料車駕駛員應對運輸路線、運距做仔細的確認，對運輸時間做到嚴格的把控。

此外，應該對運輸的車輛車廂與光滑的金屬底板做到徹底的清潔。為了避免瀝青混合料與運輸車輛車廂板產生粘結，應當在運輸車輛車廂內部側板和底部涂1∶3的柴油水混合液，必需嚴格控制涂液用量，不能夠積存油水。

4 攤鋪及壓實工藝質量控制

4.1 瀝青混合料攤鋪

攤鋪前應做好機械的準備工作，例如，對刮板輸料器、螺旋分料器等進行檢查，通過上述方法可以讓機械保持在一個良好的工作狀態。必須嚴格且徹底地檢查振搗梁的底面與振搗梁前下部，防止其行程及運動速度因其磨損過大偏離標準值，檢查厚度調節器和拱度調節是否良好等。同時還要盡量減少安裝和調試而產生的誤差，隨時檢查液壓系統的工作壓力，使其處于正常狀態。由于施工位于軟土地區，因此攤鋪前還要做好土質處理，具體方法有：

(1)優化土的三相體結構比例關系，讓地基在通過處理后可以最大程度地與外部新的環境條件所適應。土壤壓實、強夯(動力置換)等皆是為了為了調整土的三相體結構比例關系。

(2)在施工過程中，通過使用固化的方法對瀝青混合料進行采取，根據該種方法可以加強地基抗變形的能力。

攤鋪前首先要徹底清掃下承層。采用人工結合空壓機的方法清理下承層，清理完后，還要復測下承層的平整度，保證下承層的平整度在規范范圍內，一旦出現超出規范規定的部分，要及時修正，現場所凸起的基層需要使用銑削進行機械銑刨處理，凹陷下去的基層則需采取土方回填壓平。在瀝青混合料攤鋪實施前，需密切對瀝青混凝土路面的基層進行質量監測，尤其是基層在局部粗骨料集中的地方，經常會發生松散現象。一旦松散現象發生，應該立刻對其進行補救處理，隨后再對瀝青面層開展攤鋪。當基層的松散的現象不是十分危急時，施工人員僅需將基層中發生松散現象的區域挖出且進行清理，再對該區域灑黏層油及透層油，當攤鋪機開過該區域時，再對該區域采取人工回填瀝青混合材料，最后攤鋪機攤鋪成型即可。混合料攤鋪機工作圖如圖3所示。

圖3 瀝青混合料攤鋪工作圖

4.2 瀝青路面壓實工藝流程

高速公路瀝青路面壓實工藝流程主要包括初壓、復壓和終壓。初壓主要是為了對混合料進行整平與穩定，同時為復壓提供良好的施工環境；通過采取復壓措施，可以將混合料達到一個穩定的狀態并且最終成型；通過采取終壓工藝，可以消除瀝青路面在施工過程中所留下的輪跡，最終可將壓實面處于一個平整的狀態。

在壓實進行過程中，振頻對瀝青表面層施工質量有一定的影響作用。若壓實厚度與碾壓速度已經確定后，就要選擇壓路機的振頻，使沖擊間距比壓實層厚度要小一些，以避免表面發生短的波紋。振幅主要影響瀝青面層的壓實深度。當碾壓層較薄時，宜采用高振頻低振幅；而碾壓層較厚時，則在滿足最低振頻的要求下，選擇較高的振幅以獲得較高的壓實度。

壓路機的起動和停止必須減速緩慢進行。在對瀝青路面進行碾壓時，必須使攤鋪機朝向驅動輪，并且施工進行的方向及施工線路必須不能突然地轉向，否則會對混合料產生推移作用。

壓路機碾壓應從外側低處向路中碾壓。二輪壓路機應向前碾壓一遍后，不在碾壓作業段前端錯輪，原路退回后在碾壓施工進行的末尾路段進行錯輪，然后進行下個碾壓帶，相鄰碾帶應重疊15cm左右。壓路機在完全退出碾壓作業段后停止振動并緩慢錯輪，以免錯輪過急造成混合料的推移和擠起。在碾壓過程中，為了保證混合料溫度處于一個合格的標準值，不會太快地下降，下一個碾壓帶就要向攤鋪機靠近一些，使折回處不在同一橫斷面上，而使呈階梯狀地隨攤鋪機向前前進。

5 結語

本文以福建省某段高速公路瀝青路面的施工為例，論述軟弱土質地區瀝青路面的施工，必須對各種階段設立相對應的施工方案，主要是從瀝青混合料的性能、配合比、施工機械及拌合質量控制、混合料攤鋪壓實工藝等幾個方面著手，最終總結出了一系列具有科學性、可行性的觀點和結論，為今后類似工程的實施提供經驗。