瀝青路面結(jié)構(gòu)優(yōu)化施工技術(shù)及實(shí)踐應(yīng)用研究

趙鐘虹

(福建省海盛交通投資有限公司,福建 三明 353000)

瀝青路面結(jié)構(gòu)作為工程建設(shè)質(zhì)量的重要影響因素，很多研究學(xué)者嘗試對路面構(gòu)造、接頭路面構(gòu)造進(jìn)行改造，但是都沒有取得較好的研究成果，并且在排水方面存在較大問題[1-2]。為了彌補(bǔ)以往研究的不足，從結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)施工角度出發(fā)，提議新的瀝青路面結(jié)構(gòu)優(yōu)化施工方案，以革命老區(qū)新建古田縣環(huán)湖生態(tài)運(yùn)動休閑旅游區(qū)公路(X921平湖至鳳埔公路工程)項(xiàng)目為例，在福建省寧德市革命老區(qū)古田縣翠屏湖原生態(tài)地區(qū)展開新建施工優(yōu)化方案實(shí)踐應(yīng)用研究，并嘗試探究實(shí)踐應(yīng)用效果。

1 瀝青路面施工條件

1.1 施工環(huán)境與氣候

項(xiàng)目線位位于福建省古田縣原生態(tài)的自南向北古田水庫西岸上游，沿西岸向上游展線；由鳳埔段的支線匯合主線，自西邊環(huán)線向東沿環(huán)古田生態(tài)水庫支溪展線。線路曲折蜿蜒，高低起伏大。全縣位于山區(qū)地勢略高，北部略低，海拔最高為455 m，海拔最低在378 m，高差相對一般50 m以內(nèi)。形成天然地勢的水庫，岸邊相對來說比較陡峭，自然坡度一般15°～25°，局部30°～35°。這個項(xiàng)目路線主要穿越連綿起伏的丘陵、山間溝谷、山間盆地、沖洪積階地、沖洪積平原等地貌，雨水在路面凝結(jié)產(chǎn)生水膜，短時間內(nèi)不會干。這種施工環(huán)境和氣候，給瀝青材料路面建設(shè)造成了嚴(yán)重影響。

1.2 施工現(xiàn)場交通情況

主路古田縣X921平湖至鳳埔：起點(diǎn)位于原縣道X921對接后洋村，沿著延綿起伏山邊布線經(jīng)設(shè)置后港里大橋跨越玉源溪至賴墩村羅洋，然后展線于古田水庫和魚塘岸邊，經(jīng)杭下至賴墩村蘭尾，而后設(shè)隧道下穿崎嶺寺，沿著古田水庫西岸邊展線，經(jīng)桃州村至古田水庫林場桃洲工點(diǎn)，再途徑際下洋，穿過埡口并沿古田水庫岸邊布線，直至與X915極樂村縱五至鳳埔公路終點(diǎn)對接為終點(diǎn)，樁號FK7+539.130為輔道，長度為7.669 km(其中設(shè)置長短鏈130 m)。主路行車速度為40 km/h按二級公路建設(shè)，主路基10 m，輔道4.5～6.5 m，路面為瀝青混凝土；共計(jì)土石方93.8萬m3、2座大橋532 m，涵洞787.39 m 41道，路面11.5萬m2。

玉源路共計(jì)為1.207 km，起點(diǎn)位于水庫邊與X921平湖至鳳埔公路樁號為K1+700平交，終點(diǎn)至玉源村，與原縣道X921平交，終點(diǎn)樁號K1+206.709。路線按行車速度40 km/h二級標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，路基為10 m寬副，瀝青混凝土路面；玉源路土石方共計(jì)0.8萬m3，涵洞62.56 m5道，路面1.2萬m2。

通過收集工程車輛交通信息可知，客車數(shù)量較多，占據(jù)比例約62%，小客車年通行量范圍5.2～8.8萬輛。相比之下，重載貨車輛較少。由于該工程所處地理位置排查較為嚴(yán)格，所以很少出現(xiàn)超載車輛。

2 瀝青路面結(jié)構(gòu)施工

2.1 總體結(jié)構(gòu)施工

綜合工程現(xiàn)場勘查結(jié)果，結(jié)合工程施工條件和施工要求，對瀝青路面結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，從而提高道路的舒適性。按照路面結(jié)構(gòu)不同，分別對路面3個層次進(jìn)行優(yōu)化處理。

(1)上面層：工程原有的瀝青鋪裝方案，選取SMA13溫拌阻燃改性瀝青材料鋪裝，鋪裝厚度設(shè)置為4 cm。優(yōu)化設(shè)計(jì)施工方案中，選取的瀝青鋪裝材料不變，鋪裝厚度仍然采用4 cm參數(shù)，強(qiáng)調(diào)工程路面處理，以此提升路面功能，包括磨耗功能、抗滑功能、阻燃功能。

(2)下面層：工程原有的瀝青鋪裝方案，選取SMA20溫拌改性瀝青材料鋪裝，鋪裝厚度設(shè)置為6 cm。優(yōu)化設(shè)計(jì)施工方案中，選取SMA16溫拌改性瀝青材料鋪裝，鋪裝厚度仍然采用6 cm參數(shù)。施工過程當(dāng)中，以分散、承載、傳遞荷載為主，根據(jù)路面承載需求，合理調(diào)整路面結(jié)構(gòu)。

(3)調(diào)平層：未優(yōu)化前的工程瀝青路面施工方案沒有設(shè)置調(diào)平層，優(yōu)化方案中添加該層次，選取AC10溫拌改性瀝青材料鋪裝，施工過程當(dāng)中，以緩沖荷載、防水、調(diào)平為主，通過調(diào)整路面結(jié)構(gòu)，以此增強(qiáng)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，抗裂縫能力、剛度均得以提升。

為了滿足路面表面處理需求，優(yōu)化方案在瀝青路面采取特殊處理，以CSP3～CSP5作為檢測標(biāo)準(zhǔn)，可以有效去除泛油層，控制路面粗糙度達(dá)到80，有效地提高了斷裂抗力，防止塑性變形與脆斷，延長了瀝青路面的使用壽命。另外，關(guān)于鋪設(shè)防水黏結(jié)層，鋪設(shè)材料為改性瀝青碎石，通過封層處理，打造更為可靠的路面結(jié)構(gòu)。其中，碎石直徑范圍6～10 mm，改性瀝青用量控制在1.0～1.15 ke/m2范圍內(nèi)。

3 路面細(xì)部構(gòu)造優(yōu)化施工

(1)接頭路面構(gòu)造

借鑒高速公路工程項(xiàng)目路面處治技術(shù)，對本工程接頭路面的處理采取優(yōu)化。

優(yōu)化方案選取黏性較高的改性瀝青作為材料，同時配置一些集料，用來填充伸縮縫。為了避免連接位置產(chǎn)生過大空隙，選取密封膠作為輔助鋪設(shè)材料，調(diào)節(jié)改性瀝青材料的伸縮變形能力，同時有助于兩個連接界面的黏結(jié)性能提升。關(guān)于下方部位鋼板的處理，以壓艙混凝土表面作為處理對象，采用傳遞工藝，將垂直荷載轉(zhuǎn)移到該表面[3]。其中，伸縮縫的安裝，采用SATM操作規(guī)范完成施工。

為了充分發(fā)揮優(yōu)化方案作用，對施工過程中產(chǎn)生的伸縮變形進(jìn)行有效控制。其中，沿著水平方向產(chǎn)生的伸縮變形幅度為±2.5 cm。然而，接頭位置容易產(chǎn)生沉降，出現(xiàn)不均勻變形，對后續(xù)路面使用影響較大。為了盡可能降低影響，優(yōu)化方案在此處增加了持續(xù)監(jiān)測模塊，引入信息化技術(shù)，實(shí)時監(jiān)測路面狀況，一旦發(fā)現(xiàn)問題，相應(yīng)馬上采取處理措施，進(jìn)而保證路面的使用安全。

(2)接頭路面構(gòu)造

考慮到路面容易出現(xiàn)裂縫情況，針對此類情況，在路面增加瀝青卷材，局部鋪設(shè)防裂貼，雙重作用下降低路面裂縫現(xiàn)象產(chǎn)生頻率。目前，沿河重要路面工程多采用這種方案施工的比較多，放水效果顯著，本優(yōu)化方案借鑒這些施工經(jīng)驗(yàn)，選擇SBS卷材作為瀝青路面鋪設(shè)材料，控制該材料厚度在3 mm以上，鋪設(shè)層數(shù)設(shè)置為2層。另外，采用熱黏結(jié)技術(shù)，將基面和位于底層的卷材黏結(jié)到一起，使得斷面范圍內(nèi)較為均勻的產(chǎn)生形變，分散在各個區(qū)域，且表面連續(xù)狀態(tài)較為顯著。

方案中，填縫料灌縫范圍50～70 mm，假縫寬度范圍8～10 mm。按照優(yōu)化方案，合理選擇填充料加以填充后，在瀝青鋪裝層設(shè)置兩層防水卷材。注意，沿著接頭連接位置向兩側(cè)逐漸延伸，延伸處的防水卷材料為單層。為了驗(yàn)證該優(yōu)化方案可靠性，本研究在施工期間，采取了模擬仿真方式，通過控制模擬環(huán)境中的各項(xiàng)影響因素，對當(dāng)前優(yōu)化方案進(jìn)行模擬實(shí)施。模擬結(jié)果顯示，該優(yōu)化過的處理方案能夠有效解決接頭路面裂縫及放水問題。

4 施工縫與路源防排水處理

關(guān)于施工縫的處理，通過增加調(diào)平層，采用瀝青膏加以處理，使得混凝土基面性能得以提升。針對路面的裂縫，則是采用灌封方式，利用瀝青膏加以灌封?？紤]到部分區(qū)域的瀝青結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較差，選擇SBS防水卷材加以處理，經(jīng)過熱熔加入瀝青材料中，以此改善瀝青性能。

關(guān)于路源防排水的處理，選取鋼膜作為連接裝置，在路面鋪裝鋼膜，厚度控制在20 mm左右。其中，鋼膜的加工需要經(jīng)過碾壓、冷卻處理，才可以作為施工材料。鋪裝結(jié)束后，在下半部分混合料中摻加一些碎石，控制粒徑范圍3～5 cm，并在此部分材料表面填充瀝青填縫料，控制厚度為3 cm。完成填充以后，按照瀝青鋪設(shè)規(guī)范，檢查瀝青路面與排水溝之間銜接情況。如果銜接平整，則認(rèn)為達(dá)到施工質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，反之，需要進(jìn)一步處理后才可以驗(yàn)收。

5 實(shí)踐應(yīng)用分析

為了驗(yàn)證提出的瀝青路面結(jié)構(gòu)優(yōu)化施工方案可靠性，將寧德古田縣原生態(tài)翠屏湖環(huán)湖運(yùn)動休閑旅游區(qū)公路(X921平湖至鳳埔)公路工程中，通過各項(xiàng)施工相關(guān)采集的指標(biāo)數(shù)據(jù)信息，從而對此展開判斷。

5.1 控制溫拌改性瀝青混合料施工溫度

關(guān)于優(yōu)化方案中混合料施工溫度的控制，分別對上層、下層、調(diào)平層的各項(xiàng)材料溫度控制數(shù)值加以測試，統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表1所示。

傳統(tǒng)施工方案終壓混合料的穩(wěn)定皆在110 ℃以上，最高溫度可達(dá)145 ℃。從當(dāng)前統(tǒng)計(jì)結(jié)果來看，傳統(tǒng)隧道溫度控制要求明顯高于優(yōu)化后的隧道溫度控制要求，施工滿足方案優(yōu)化需求，大大降低了施工技術(shù)難度。

表1 溫拌改性瀝青混合料施工溫度控制范圍統(tǒng)計(jì) 單位：℃

5.2 瀝青混合料施工質(zhì)量檢測

雖然本優(yōu)化方案降低了施工難度，但是在質(zhì)量方面也需要給予保證，本文對其采取施工質(zhì)量檢測，結(jié)果如表2所示。

表2 瀝青混合料施工質(zhì)量檢測統(tǒng)計(jì)

統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，按照施工要求，本優(yōu)化方案的瀝青路面上層、下層、調(diào)平層的各項(xiàng)參數(shù)均在允許控制范圍以內(nèi)。例如，壓實(shí)度要求，AC材料要求大于92%，當(dāng)前AC10材料壓實(shí)度最小值為94.6%，SMA材料壓實(shí)度要求大于94%，當(dāng)前SMA16材料最小壓實(shí)度為94.2%，SMA13材料最小壓實(shí)度為94.5%。因此，當(dāng)前提出的優(yōu)化方案，符合工程質(zhì)量要求。

5.3 熱拌施工及溫拌的瀝青混合料施工環(huán)境參數(shù)對比

為了體現(xiàn)溫拌施工環(huán)境控制作用，本文以瀝青煙、苯并芘作為檢測指標(biāo)，分別對不同施工環(huán)境下兩種物質(zhì)的含量進(jìn)行測試，結(jié)果如圖1所示。

圖1 瀝青煙、苯并芘在不同施工環(huán)境下的含量統(tǒng)計(jì)結(jié)果

由圖1可知，與溫拌環(huán)境相比，熱拌環(huán)境下產(chǎn)生的瀝青煙、苯并芘含量較高。其中，熱拌環(huán)境下瀝青煙含量約是溫拌環(huán)境下瀝青煙含量的5倍，熱拌環(huán)境下苯并芘含量約是溫拌環(huán)境下苯并芘含量的3.5倍。因此，溫拌技術(shù)的應(yīng)用，能夠有效降低瀝青煙、苯并芘含量。

6 總 結(jié)

以X921平湖至鳳埔公路主路段項(xiàng)目為例，對瀝青路面施工方案的優(yōu)化展開探究。通過分析工程施工環(huán)境、交通情況，結(jié)合項(xiàng)目施工要求，提出新的項(xiàng)目瀝青路面結(jié)構(gòu)施工方案。該施工方案以接頭路面構(gòu)造為突破口，展開優(yōu)化。實(shí)踐應(yīng)用結(jié)果顯示，提出的優(yōu)化施工方案，降低了施工溫度控制難度，提高了防水效果，施工質(zhì)量達(dá)到了預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)，并且施工環(huán)境參數(shù)有所改善。