高速公路長上坡路段抗車轍瀝青路面施工技術(shù)研究

1 引言

在高速公路瀝青路面中，尤其是長上坡路段常會有車轍病害出現(xiàn)。 在車轍病害的影響下，瀝青容易出現(xiàn)嚴(yán)重變形，導(dǎo)致瀝青路面的使用壽命和行車安全受到嚴(yán)重影響[1]，使得該路段的瀝青路面常出現(xiàn)年年修而又年年壞的情況， 不僅對高速公路的運營質(zhì)量造成影響，也浪費了大量資金[2]。 因此， 對高速公路長上坡路段抗車轍瀝青路面的施工技術(shù)進行研究，對解決長上坡路段車轍病害、提高路面質(zhì)量有重要意義。

2 工程概況

某高速公路長上坡路段路基寬26 m， 設(shè)計行車速度100 km/h，橋涵寬度與路基寬度相同。 均以雙向四車道進行設(shè)計，中間設(shè)置分隔帶。 該路段有3.5%的最大縱坡，為避免后續(xù)公路運營中病害的產(chǎn)生，提高路面行車舒適性和安全性，本項目路面工程中擬采用抗車轍瀝青路面施工技術(shù)進行施作，并對其施工技術(shù)要點和使用性能進行重點研究。

2.1 路面結(jié)構(gòu)形式

考慮到中上面層出現(xiàn)車轍病害的概率較高， 為降低長上坡路段車轍病害的出現(xiàn)概率， 需對其特殊交通荷載及受力情況進行綜合考慮。 從車轍產(chǎn)生的力學(xué)原理上看，建議通過提高中面層級配最大公稱粒徑的方式增強瀝青混合料的抗車轍性能，而從材料剪切滑動條件上看，為使材料黏聚力有所提高[3]，建議使用添加了聚酯纖維的復(fù)合改性瀝青， 具體推薦使用高黏度TLA 天然湖瀝青和SBS 改性瀝青組合而成的復(fù)合改性瀝青。 為使混合料內(nèi)摩擦角有所提高，中下面層以及上面層可分別使用粗粒式密級配ATB-25 瀝青碎石和AK-13。

2.1.1 集料

所用原材料為項目試驗段碎石場所生產(chǎn)的石灰?guī)r， 其篩分試驗結(jié)果見表1，篩分試驗結(jié)果見表2。

表1 ATB-25 原材料篩分試驗結(jié)果

表2 AK-13 原材料篩分試驗結(jié)果

從結(jié)果上看，集料各項指標(biāo)均滿足要求。

2.1.2 瀝青原材料

為使得到的TLA 復(fù)合改性瀝青有較高的黏度，配制復(fù)合改性瀝青時，先加熱SBS 改性瀝青至155 ℃，再根據(jù)配制比搗碎TLA 湖瀝青后倒入瀝青灌。 因天然湖瀝青中有36%的灰分，因而可用作礦粉，但融化時會出現(xiàn)灰分沉淀，因此，施工時需持續(xù)攪拌。 不同試驗工況下的復(fù)合改性瀝青三大指標(biāo)見表3。

表3 不同試驗工況下的復(fù)合改性瀝青三大指標(biāo)

從表3 結(jié)果看， 序號2 的配置比例可行性較高且經(jīng)濟合理，因此，選擇序號2 的配制比例。 且為提高為瀝青的黏聚力，推薦采用TLA 復(fù)合改性瀝青， 并在各結(jié)構(gòu)層中加入聚酯纖維，使纖維橋接效果得到強化[4]。

2.2 瀝青混合料級配設(shè)計

采用不同的配合比設(shè)計時，瀝青的指標(biāo)見表4。

表4 瀝青混合料各項指標(biāo)

3 施工技術(shù)

3.1 拌和施工

3.1.1 瀝青混合料的拌和要點

應(yīng)使用大型瀝青拌和樓拌和瀝青， 且拌和樓的生產(chǎn)能力應(yīng)滿足連續(xù)施工的需要。 拌和施工時應(yīng)確保拌和時間足夠，確保瀝青混合料出廠時有足夠的均勻性。 溫度過高、過低或放置時間過長的瀝青混合料均應(yīng)廢棄。 混合料拌和時應(yīng)先開展抽提試驗，檢測其級配和油石比是否準(zhǔn)確，若偏差過大應(yīng)及時查找原因，在整改后才可繼續(xù)生產(chǎn)[5]。

3.1.2 纖維添加要點

不可使用受潮的纖維或者難以均勻拌和的纖維， 若纖維不能均勻分布在混合料中， 不僅無法使纖維性能得到有效發(fā)揮，還會影響瀝青材料的性能。 若使用專用設(shè)備添加纖維，則需檢測上料裝置，確保添加量和上料速度滿足要求，若使用人工的方式進行添加， 需預(yù)先進行纖維的稱量并裝進聚乙烯塑料袋中。 纖維添加時，應(yīng)將其打散并和粗集料一起放入，投料員應(yīng)注意粗集料倉的信息以避免錯過時間， 為確保拌和時間滿足要求，需延長干拌時間約10～15 s。

3.2 運輸與攤鋪要點

為盡可能避免粗細料出現(xiàn)離析， 應(yīng)使用移動車位放料法進行裝料， 一般情況下裝載車需進行3 次移位才可以裝滿料車。 在運輸瀝青時應(yīng)覆蓋上氈布與棉絮加以保溫，尤其是改性瀝青混合料和SMA 混合料的運輸過程[6]。 應(yīng)檢查運輸?shù)浆F(xiàn)場的瀝青混合料的溫度情況，當(dāng)攤鋪機熨平板加熱至90 ℃時即可攤鋪，施工時采用兩臺攤鋪機以梯隊方式進行攤鋪施工。 為避免出現(xiàn)離析現(xiàn)象， 應(yīng)確保螺旋布料器中有足夠的混合料后才可進行攤鋪。

3.3 碾壓施工

碾壓施工共有3 個步驟，分別是初壓、復(fù)壓和終壓。 一般情況下，輪胎壓路機噸位應(yīng)大于20 t、鋼輪振動壓路機噸位應(yīng)大于15 t，各類壓路機應(yīng)在合理組合后進行碾壓施工，確保充分發(fā)揮各自性能。

碾壓瀝青混合料時應(yīng)注意：（1）不能使用輪胎壓路機碾壓骨架嵌擠型瀝青結(jié)構(gòu)層，避免有縱向輪跡出現(xiàn)，且壓路機不可以和攤鋪機有過遠的距離， 避免瀝青路面的壓實效果受到影響；（2）相比于一般的密實型瀝青混合料，骨架嵌擠型瀝青混合料所需的壓實功更大，壓路機碾壓時應(yīng)加強陣壓；（3）兩臺攤鋪機以梯隊的方式施工時，壓路機應(yīng)一一對應(yīng)攤鋪機，以避免漏壓或者少壓；此外，壓路機在碾壓施工時應(yīng)同時進退，避免出現(xiàn)碰撞；（4）碾壓速度應(yīng)適宜，不能在熱路面上停放壓路機或進行轉(zhuǎn)彎。

3.4 現(xiàn)場施工

3.4.1 瀝青混合料拌制

瀝青混合料拌和過程分為濕拌和干拌。 濕拌時，將纖維加入集料中，干拌后即可噴入瀝青開展?jié)癜瑁瑸榇_保纖維和混合料充分混合，應(yīng)控制拌和時間大于60 s。 干拌時，應(yīng)在集料充分拌和后， 以人工摻入纖維， 在纖維摻入后再和集料進行15～20 s 的干拌。

3.4.2 碾壓施工

溫度較高時即可初壓混合料，第一遍采用鋼壓路機靜壓，倒退時再振動碾壓。 使用重型輪胎壓路機進行復(fù)壓， 需經(jīng)過6～8 遍揉搓直到無法再壓實。 在復(fù)壓之后應(yīng)及時進行終壓，具體可通過雙輪鋼筒式壓路機進行兩遍以上的碾壓。 在完成碾壓時，應(yīng)確保溫度保持在70 ℃以上。 因下面層施工厚度較大，因此，應(yīng)高頻高幅振壓5 遍以上，為確保壓實度滿足要求，采用重型輪胎壓路機時應(yīng)增加碾壓次數(shù)。 在AK-13 瀝青混合料碾壓時，應(yīng)多進行2～3 遍的碾壓。

3.4.3 交通管制

在完工且瀝青混合料表面溫度降至50 ℃以下后，即可解除交通管制。

4 結(jié)語

經(jīng)上述研究，得出以下結(jié)論：

1）基于某高速公路長上坡試驗路段的試驗結(jié)果，建議使用由70%的SBS 改性瀝青和30%的TLA 天然湖瀝青組合而成的復(fù)合瀝青作為瀝青原材料，并在其中加入聚酯纖維，建議以AK-13 作為上面層材料，以ATB-25 作為中下面層材料。