柔性基層瀝青混凝土路面施工試驗分析

謝 鑫

四川公路橋梁建設集團有限公司海外分公司（610041）

1 工程概況

國內新建一條長度為75.19 km 的雙向四車道高速公路，設計時速為100 km/h，路面寬度為23 m。公路的路面設計為半剛性基層的瀝青混凝土。為分析運用柔性基層的可行性，進一步解決半剛性基層瀝青路面存在的問題，對級配碎石基層和瀝青碎石基層進行了施工試驗研究，以便為后續鋪設柔性基層瀝青混凝土路面提供參考依據。柔性基層試驗段位于公路的 S20＋500～S23＋600 段。

1.1 試驗公路的結構分析

此段公路的路面運用柔性基層的瀝青混凝土，主要使用3 種結構。

1 號結構:施工試驗段為 S20＋500～S21＋400，上面層為4 cm 厚的瀝青混凝土；中面層為5 cm 厚的中粒式瀝青混凝土；下面層為6 cm 厚的粗粒式瀝青混凝土、6 cm＋8 cm 厚的瀝青碎石、20 cm 厚的級配碎石墊層、20 cm 厚的二灰土底基層。

2 號結構:施工試驗段為 S21＋500～S22＋400，上面層為4 cm 厚的瀝青混凝土；下面層為7 cm 的粗粒式瀝青混凝土、9 cm＋8 cm 厚的瀝青碎石、21 cm厚的級配碎石墊層、20 cm 厚的二灰土底基層。

3 號結構:施工試驗段為 S22＋500～S23＋600，上面層為4 cm 厚的瀝青混凝土；下面層為7 cm 厚的粗粒式瀝青混凝土、8 cm 厚的瀝青碎石、13 cm 厚的級配碎石墊層、17 cm 厚的二灰碎石、20 cm 厚的二灰土底基層。

通過在級配碎石的頂面做透層及封層來確保其表面的黏結性和強度，并且在瀝青碎石和瀝青碎石間及瀝青混凝土間全部撒布粘層[1]。

1.2 柔性基層的配比

1.2.1 級配碎石配比

石料使用石灰巖，具體配比見表1。通過分析，確定最終的配合比為:1～2 cm 粒徑的碎石為37%，0.5～1 cm 粒徑的碎石為 20%，0.3～0.6 cm 粒徑的碎石為16%，礦粉為27%。重型擊實試驗結果表明:最大干密度為2.18 g/cm3，最佳含水量為5.8%。

1.2.2 瀝青碎石配比

S20＋500～S21＋400 段左幅和 S22＋500～S23＋600段左幅均使用50#重交通道路石油瀝青，S21＋500～S22＋400 段左幅使用70#道路石油瀝青，而骨料則運用石灰巖, 石屑使用石灰巖生產的石屑。通過對ATB-25 瀝青碎石開展GTM 配比試驗分析，最終確定瀝青用量3.0%，密度2.508 g/cm3。具體合成的級配見表2。

2 施工重點分析

2.1 級配碎石

2.1.1 攪拌和運輸運用2 臺產能為250 t/h 的拌和樓進行攪拌生產, 并且在拌和樓上安裝用于去除粒徑過大碎石的濾網。為保證攪拌質量，在拌和時對混合料的含水量進行相應的抽查。如果運輸的距離太遠及天氣太熱時，為避免水分過度蒸發，在運輸時對混合料進行相應的覆蓋處理。在對運輸自卸車進行裝料作業時，應當分成2～4 層進行裝料，為避免骨料離析應該分前、后、中 3 次進行裝料[2]。

表1 級配碎石配比

表2 ATB-25 瀝青碎石級配

2.1.2 攤鋪與整型

攤鋪采取階梯式施工方式，運用2 臺施工機械同時施工，并且前后間隔15 m。兩臺機械重疊攤鋪20 cm，以確保平整度；攤鋪速度保持在1.5 m/min左右。通過試驗，確定松鋪系數為1.12。在攤鋪過程中，對于前面的攤鋪機路肩的兩側，分別用掛鋼絞線和橫坡儀的方式予以相應的控制，而對后面的攤鋪機則使用鋼絞線和滑靴進行控制，并且將滑靴安放在已攤鋪的基準面上。

2.1.3 碾壓

碾壓的順序和速度為:

1）使用20 膠輪的壓路機進行碾壓，共2 遍；速度控制在 15～1.7 km/h。

2）使用YZ18 壓路機進行低頻高振幅的振壓，共 1 遍；速度控制在 2.0～2.5 km/h。

3）再次使用20 膠輪的壓路機進行碾壓，共1遍；速度控制在 2.0～2.5 km/h。

4）再次使用YZ18 壓路機以高頻低振幅進行振壓，共 2 遍；速度控制在 2.0～2.5 km/h。

5）最后再使用20 膠輪的壓路機進行碾壓，共1遍；速度控制在 2.0～2.5 km/h。

在碾壓成型之后對路面進行檢驗，并且要求在24 h 之內檢測結束,不合格的位置要返工。

2.2 透層、封層和粘層

2.2.1 透層

使用普通的乳化瀝青PA-2 作為透層油, 并要求瀝青的用量占35%。級配碎石撒布的用量控制為1.2 kg/m2。

2.2.2 下封層

下封層使用重交70#瀝青的SBR 改性乳化瀝青和碎石，并以層鋪法進行施工。

SBR 改性乳化瀝青使用PA-3 乳化瀝青，并添加3%SBR 改性劑。

瀝青撒布施工前進行試灑，以確定噴灑速度和灑布量。

碎石撒布使用7～9 mm 的單級配石灰巖，并用乳化瀝青預拌。碎石撒布量為（6～8）×103m3/m2。

利用膠輪壓路機進行碾壓，提高碎石瀝青下封層的牢固性。

2.2.3 粘層

使用SBR 改性乳化瀝青乳液，乳化瀝青為PC-3 乳化瀝青，用量為40%～50%。由于2 號結構與3號結構的厚度比較薄,為避免水分的滲入，在下層與瀝青碎石間做1.6 kg/m2及2.0 kg/m2的防水層。

2.3 瀝青碎石

2.3.1 施工工藝

瀝青混合料的溫度控制參數見表3。

表3 瀝青混合料的溫度控制

為確保攤鋪的連續性，使用2 臺攤鋪機進行梯隊式施工，并且要求2 臺機械前后間隔5～10 m，攤鋪面重疊5～10 cm。

2.3.2 碾壓

碾壓的初溫度應當高于120 ℃，最厚的結構層為9 cm 厚，應使用1 臺20 t 的膠輪壓路機與3 臺DD110 雙鋼輪壓路機進行碾壓施工。

首先使用20 t 膠輪壓路機初壓, 速度控制在1.5～2 km/h；復壓時使用雙鋼輪壓路機振壓3 遍；終壓在復壓之后進行，使用雙鋼輪壓路機靜壓1 遍,速度控制在2.5～3.5 km/h。另外，碾壓最終時的溫度應高于70 ℃，并且以路面無輪跡為宜。

通過驗證表明，9 cm 厚的混合料壓實度可以高達95%以上,達到相關的標準和要求。

最后進行彎沉試驗，試驗結果表明:1 號結構施工段的彎沉代表值為28.35（0.01 mm），2 號結構施工段的彎沉代表值為25.77（0.01 mm），3 號結構施工段的彎沉代表值為16.86（0.01 mm）。

3 試驗路評定

在經過一段時間的運行后，通過對試驗路段的車轍、彎沉及裂縫等相關的指標開展分析，得到表4的評定結果。

表4 試驗路的各項評定

4 經濟效益對比

1 號結構最終的造價確定為 245 元/m2，2 號結構最終的造價確定為230 元/m2，3 號結構最終的造價確定為187 元/m2。正常的結構造價則是181 元/m2。

5 結語

通過分析發現，柔性基層產生裂縫的概率為0，由此表明，柔性基層可以避免出現裂縫。在3 個不同的試驗路段中，車轍的深度無較大的差異，并且車轍的深度均小，由此表明，柔性基層和半剛性基層的抗車轍能力相差并不大。另外，經濟技術分析表明:運用3 號柔性基層結構最高效且合理。