高速公路瀝青混凝土路面平整度施工控制技術(shù)研究

毛 洪，沈興承

（浙江省交通工程建設(shè)集團(tuán)第三交通工程有限公司，浙江杭州 310051）

0 前言

路面平整度是評(píng)價(jià)路面使用性能的一個(gè)重要指標(biāo)，它對(duì)車(chē)輛在路面上的行駛質(zhì)量和高速公路基本功能的充分發(fā)揮起著直接的影響。路面平整度的改善和提高一直是公路科技界關(guān)注的關(guān)鍵技術(shù)，因此認(rèn)真分析討論影響高速公路平整度的因素，有針對(duì)性地提出改善和提高路面平整度的技術(shù)措施非常重要。

表1所列系我國(guó)現(xiàn)行規(guī)范中對(duì)平整度的要求匯總，可見(jiàn)從施工過(guò)程中的質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)到交工驗(yàn)收的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)再到養(yǎng)護(hù)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，平整度要求提高了很多，并且檢查項(xiàng)目也較細(xì)化。這是考慮到施工機(jī)械化的發(fā)展，因此對(duì)平整度指標(biāo)做了適當(dāng)?shù)膰?yán)格要求。

表1 路面平整度要求匯總表

1 瀝青混凝土路面平整度影響因素分析

1.1 路基不均勻沉降的影響

路基作為路面的基礎(chǔ)，路基不均勻沉降，必然會(huì)引起路面的不平整。路基的沉降可能有兩種情況，一是路基本身的壓縮沉降；二是路基下部分天然地面承載能力不足，在路基自重的作用下而引起的沉陷或向兩側(cè)擠出而沉陷（見(jiàn)圖1）。

圖1 路基沉陷實(shí)景

地基的不均勻沉降的主要原因可以概括為以下幾個(gè)方面。

1.1.1 路堤地基處理不當(dāng)

路堤表面處理不徹底，路堤建成后受雜質(zhì)影響會(huì)發(fā)生松軟造成不均與沉降填料和土基在結(jié)合處不良接觸，在載荷的作用下，填料失穩(wěn)而造成滑移。

1.1.2 路堤調(diào)料控制不當(dāng)

使用較差的穩(wěn)定性路堤填料，造成路堤產(chǎn)生整段或局部的變形。采用不同性質(zhì)的填料土填筑路堤，在填筑方法不恰當(dāng)?shù)那闆r下，碾壓成型后容易造成不均勻沉降。

1.1.3 半填半挖路基的接合部處理不當(dāng)

半填半挖路基的路段，如果未按規(guī)范要求施工，易使土基和填料在接合部產(chǎn)生裂縫和沉降。

1.1.4 填土路基的壓實(shí)度不夠

在路基壓實(shí)度不足的情況下，易使路基土壤的密實(shí)度偏低，土體的透水性大大增強(qiáng)，造成水分積聚和侵蝕，使路基土質(zhì)軟化或溫度變化產(chǎn)生脹縮而不均勻沉降。

1.1.5 排水措施不完善

路基施工中，排水系統(tǒng)施工不完善，易造成水流不暢，引起路基變形。

1.1.6 特殊地基路段

在軟土地段或濕陷性黃土地段時(shí)，因?yàn)橥恋膲嚎s性大，在載荷和自重的作用下易產(chǎn)生不均勻沉降。

1.2 橋頭及橋梁伸縮縫的跳車(chē)

橋頭兩端和橋梁伸縮縫的跳車(chē)問(wèn)題，直接影響了行車(chē)速度、舒適和安全，同時(shí)因?yàn)檐?chē)輛的高速行駛使車(chē)輛跳動(dòng)和沖擊路面與橋梁，其產(chǎn)生的沖擊力會(huì)減少橋臺(tái)、橋頭路面和伸縮裝置的使用年限，同時(shí)也加快車(chē)輛本身的損壞。

其路基由于沉降而導(dǎo)致跳車(chē)，有以下幾個(gè)主要原因。

1.2.1 壓實(shí)度不夠要求

橋頭路堤高，壓路機(jī)械難以作業(yè)，易造成填料密實(shí)度差。填實(shí)材料不夠復(fù)返，填實(shí)厚度控制不嚴(yán)，填筑速度過(guò)快，壓實(shí)度達(dá)不到要求，橋頭軟基處理時(shí)間不足，在沉降未穩(wěn)定的情況下，由于載荷作用易導(dǎo)致橋頭路基下沉。

1.2.2 橋臺(tái)和臺(tái)背填料剛度差較大

橋臺(tái)剛性大，而與之相連的路基，由于填料為土基，是一種柔性結(jié)構(gòu)，易產(chǎn)生較大的彈性變形和永久變形，使橋臺(tái)和路基形成沉降差，導(dǎo)致橋頭跳車(chē)。

1.2.3 路基水的損害

橋頭河后臺(tái)填方之間，會(huì)產(chǎn)生細(xì)小的縮裂縫，水分進(jìn)入裂縫中，使路基產(chǎn)生病害，會(huì)導(dǎo)致路基發(fā)生沉降。

1.2.4 臺(tái)背填料的影響

臺(tái)背填料為透水性材料，孔隙率大，施工時(shí)難以將填料顆粒間的孔隙全部消除，在自重和載荷的作用下，會(huì)使填料壓縮，密實(shí)度增大，產(chǎn)生路基沉降。

1.2.5 橋梁伸縮縫

橋梁伸縮縫在選型和施工時(shí)考慮不周和處理不當(dāng)，易產(chǎn)生跳車(chē)現(xiàn)象。

1.3 基層的不平整

基層的平整度差嚴(yán)重影響了路面平整度。若基層不平，即便面層攤鋪平整，壓實(shí)后也會(huì)因攤鋪厚度不同，而產(chǎn)生路面不平整?；鶎禹斆娴钠秸炔缓?，尤其是公路建設(shè)機(jī)械攤鋪基層混合料的高速公路，基層的平整度實(shí)際難以控制，從而使瀝青面層的厚度變化較大，厚度的變異性太大，直接影響中面層和上面層厚度的一致性，同時(shí)導(dǎo)致面層瀝青混合料密實(shí)度的變異性也大。在施工環(huán)節(jié)中，基層混合料原材料的質(zhì)量控制，基層混合料的拌合、攤鋪、整形、碾壓施工，基層的接縫和調(diào)頭處的處理都會(huì)影響到基層的平整度。

1.4 瀝青混合料配方比的影響

瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)結(jié)果與瀝青路面的使用性能、材料用量及工程造價(jià)關(guān)系密切，即直接影響了路面平整度。由多家生產(chǎn)石料場(chǎng)家供貨，生產(chǎn)條件差，生產(chǎn)設(shè)備不統(tǒng)一，造成石料規(guī)格參差不齊，使瀝青混合料的壓實(shí)系數(shù)產(chǎn)生了很大的波動(dòng)，影響瀝青路面的平整度。

1.5 瀝青混合料拌合的影響

采用多臺(tái)拌合機(jī)聯(lián)合供料以保證攤鋪的連續(xù)性的同時(shí)，由于每臺(tái)拌合溫度不同，粒料規(guī)格的不一致，造成攤鋪局部的溫度差異，碾壓的溫度和效果變化較大，從而影響到路面平整度。

1.6 路面攤鋪機(jī)械及施工工藝的影響

攤鋪機(jī)是瀝青路面面層施工的主要機(jī)械設(shè)備，其本身的性能及操作對(duì)攤鋪平整度影響很大。攤鋪機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)不穩(wěn)定、行走裝置打滑、攤鋪機(jī)攤鋪的速度快慢不勻、機(jī)械猛烈起步和緊急制動(dòng)，以及供料系統(tǒng)速度忽快忽慢都會(huì)造成面層的不平整和波浪。

1.7 碾壓工藝的影響

瀝青混合料的攤鋪是提高路面平整度的一個(gè)關(guān)鍵，同時(shí)合理的碾壓工藝與正確的碾壓操作是保證瀝青路面的壓實(shí)度和平整度的一個(gè)重要的環(huán)節(jié)。

1.7.1 碾壓溫度的影響

攤鋪好的瀝青混合料在溫度太高時(shí)碾壓易產(chǎn)生推移、開(kāi)裂，溫度太低時(shí)碾壓會(huì)導(dǎo)致混合料顆粒之間摩擦阻力增大，造成壓實(shí)度不均勻，容易形成局部松散和開(kāi)裂，易滲水損害路面。

1.7.2 碾壓工作的影響

碾壓行進(jìn)路線(xiàn)不當(dāng)，碾壓次數(shù)不足，碾壓速度不均勻、急剎車(chē)、突然啟動(dòng)、隨意停駐、掉頭轉(zhuǎn)向等等操作都會(huì)造成路面的不平整。

1.8 路面接縫的影響

接縫包括縱向接縫和橫向接縫(工作縫)兩種。接縫處理不好易產(chǎn)生的缺陷是接縫處下凹或凸起，以及因接縫壓實(shí)度不夠和結(jié)合強(qiáng)度不足而產(chǎn)生裂紋甚至松散，從而導(dǎo)致路面不平整。

2 瀝青混凝土路面的平整度控制

2.1 施工機(jī)械設(shè)備的選擇和配型

從面層的施工工藝分析得出：連續(xù)勻速的作業(yè)是保證攤鋪平整度的重要條件之一。攤鋪速度不同即會(huì)造成攤鋪過(guò)程中的運(yùn)料和機(jī)械不協(xié)調(diào)，可能會(huì)因“待料停機(jī)”或“壓料提速”而引起面層“搓板”或“波浪”等病害的發(fā)生。優(yōu)良的機(jī)械才能攤鋪出高質(zhì)量的瀝青混凝土面層。所以，選擇好施工機(jī)械設(shè)備的型號(hào)和生產(chǎn)過(guò)程中的配套，對(duì)保證路面平整度具有重大意義。

2.1.1 按施工生產(chǎn)能力進(jìn)行設(shè)備選配

在施工實(shí)際中，路面施工的所有設(shè)備中，攤鋪機(jī)的單機(jī)施工能力最大。在選擇設(shè)備時(shí)，主要根據(jù)路面的寬度、設(shè)備的先進(jìn)程度、使用時(shí)機(jī)械性能的好壞選擇合適的攤鋪機(jī)。在配備壓實(shí)設(shè)備時(shí)，主要考慮根據(jù)攤鋪面積的大小進(jìn)行配備，以保證攤鋪好的路面及時(shí)壓實(shí)。

2.1.2 按施工設(shè)備的適用性能進(jìn)行選配

2.1.2.1 攤鋪機(jī)的選擇

從現(xiàn)有的供施工選用的設(shè)備類(lèi)型很多，從行走的形式看，因輪胎式不利于平整度的施工，在高等級(jí)公路中很少用或不用。從性能值上看，振搗梁的振搗次數(shù)和振幅，這兩個(gè)值的幅度越大，標(biāo)志著伴和料的攤鋪密實(shí)度就高，越有利于提高路面平整度。

2.1.2.2 瀝青混凝土拌合設(shè)備的選擇

選擇自動(dòng)化程度較高的拌合設(shè)備時(shí)，不僅能很好地保證拌合料的出料溫度均勻；混合料的級(jí)配合理，同時(shí)能很好地客服因?yàn)r青含量不穩(wěn)定、混合料的溫度不均、混合料的離析導(dǎo)致路面不平整。

2.1.2.3 壓實(shí)設(shè)備的選擇

瀝青混凝土路面的壓實(shí)主要以輪胎式壓路機(jī)的靜壓、光輪壓路機(jī)的高頻低振幅震動(dòng)壓實(shí)為主。

2.2 瀝青混凝土路面拌合料的控制

2.2.1 原材料的控制

從保證公路路面的高強(qiáng)度、高溫穩(wěn)定性，低溫抗裂性及抗滑性能和耐久性的高性能因數(shù)以保證減少因承重而產(chǎn)生的變形。選擇原材料時(shí)應(yīng)做到：有較高強(qiáng)度、耐磨耗，采用錘式或反擊式破碎機(jī)加工的具有良好顆粒形狀的硬質(zhì)石料，選用粘度高，針入度較小，軟化點(diǎn)高和含蠟量低的優(yōu)質(zhì)瀝青。

2.2.2 混合料的生產(chǎn)質(zhì)量控制

保證原材料的進(jìn)料和堆放的同時(shí)，在施工過(guò)程中，要嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求，充分使用好瀝青混凝土拌合設(shè)備，即可生產(chǎn)出合格的混合料?；旌狭系陌韬瞎に嚾鐖D2所示。

圖2 混合料拌合工藝流程圖

2.3 選擇合適的壓縮比

根據(jù)傳遞作用，傳遞要素第一類(lèi)為壓縮比q或松鋪系數(shù)k，壓縮比是指該結(jié)構(gòu)層的壓實(shí)度和虛鋪厚之比。計(jì)算公式如下：

q=實(shí)后厚度h實(shí)/碾壓前厚度h虛

k=碾壓前厚度h虛/壓實(shí)后厚度h實(shí)

松鋪系數(shù)大，則不平整傳遞就大，松鋪系數(shù)小，不平整度傳遞就小，故施工時(shí)應(yīng)盡量選擇先進(jìn)的攤鋪設(shè)備，增大攤鋪后的預(yù)壓密實(shí)度，以減小不平整的傳遞。不平整度傳遞值和松鋪系數(shù)之間的關(guān)系如圖3所示。

圖3 不平整度傳遞值和松鋪至系數(shù)關(guān)系曲線(xiàn)圖

2.4 瀝青混凝土路面面層施工工藝控制

瀝青混凝土路面施工工藝水平?jīng)Q定著平整度指標(biāo)的高低。想要建設(shè)出高平整度的路面應(yīng)采取如下措施：

（1）嚴(yán)格按照面層施工工藝施工。

（2）完善攤鋪工藝，合理調(diào)整攤鋪機(jī)：

a.起始仰角的調(diào)整?？刂坪脭備仚C(jī)起始仰角是提高平整度的重要措施之一，仰角是控制攤鋪厚度的主要參數(shù)。起始仰角不正確，攤鋪的厚度就得不到保證，以后再來(lái)調(diào)整，前后攤鋪的厚度就不一致，勢(shì)必造成起始段的不平整。

b.攤鋪機(jī)的自動(dòng)調(diào)平裝置。當(dāng)攤鋪機(jī)的浮動(dòng)熨平裝置依賴(lài)其固有的自調(diào)平特性來(lái)消除路面平整度時(shí)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足汽車(chē)行駛對(duì)平整度的要求，因此自動(dòng)調(diào)平控制裝置便應(yīng)運(yùn)而生。

c.攤鋪機(jī)速度控制。攤鋪機(jī)勻速連續(xù)攤鋪是保證平整度的重要措施。攤鋪速度取決于拌和機(jī)的拌和能力、運(yùn)輸力量的匹配、攤鋪機(jī)的性能，以及平整度的要求。

d.調(diào)整熨平板振動(dòng)頻率與夯錘夯擊頻率。在攤鋪實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)：熨平板越平攤鋪的混合料就越平整。熨平板的調(diào)整分兩步，第一步是常溫下初步調(diào)整，第二步是在熨平板加熱以后進(jìn)行精確調(diào)整，保證所有熨平都在一條直線(xiàn)上。熨平板振動(dòng)頻率和夯錘夯擊頻率越高，預(yù)壓密實(shí)度就越大，不平整度傳遞就越小，在同一壓實(shí)溫度和壓實(shí)工藝條件下，平整度就越好。

（3）不斷改善碾壓施工工藝：

路面的密實(shí)程度和行車(chē)后的平整度受碾壓質(zhì)量的直接影響，碾壓不密實(shí)，開(kāi)放交通以后，受行車(chē)載荷作用密實(shí)以后，路面變形就大，平整度衰減就快。

a.調(diào)整好壓路機(jī)的頻率和振幅。在碾壓時(shí)應(yīng)當(dāng)將壓路機(jī)調(diào)到推薦的振幅，如果壓路機(jī)反彈、側(cè)向移動(dòng)或顆粒明顯被壓碎，應(yīng)當(dāng)減小振幅；如果碾壓后密實(shí)度達(dá)不到要求，應(yīng)當(dāng)考慮增大振幅或改進(jìn)碾壓工藝。

b.控制碾壓溫度。碾壓溫度是保證壓實(shí)度和提高平整度的控制因素。碾壓的目的是盡可能在瀝青混凝土混合料溫度比較高時(shí)碾壓成形，在溫度較高時(shí)，集料顆粒上的瀝青膜粘度最低。在外力作用下，顆粒之間容易相互滑動(dòng)，實(shí)現(xiàn)重新排列，使之密實(shí)和平整。

c.碾壓行走路線(xiàn)、碾壓遍數(shù)及碾壓速度控制。壓實(shí)質(zhì)量和壓實(shí)效率和較高的平整度還與碾壓行走路線(xiàn)、碾壓遍數(shù)及碾壓速度控制有密切關(guān)系。

（4）嚴(yán)防瀝青混合料施工離折：

在瀝青混合料鋪筑的過(guò)程中，應(yīng)嚴(yán)格控制瀝青混合料離析。否則將引起局部松鋪系數(shù)的波動(dòng)，或引起攤鋪面的拉痕，以致造成橫向的局部微小波動(dòng)，從而影響平整度。

（5）控制瀝青混合料的溫度離析：

在實(shí)際施工中，應(yīng)盡量采用專(zhuān)用的保溫車(chē)運(yùn)輸混合料?；蛘撸靡话丬?chē)輛運(yùn)輸時(shí)，做好運(yùn)輸過(guò)程的覆蓋，攤鋪完成后及時(shí)碾壓，杜絕因人為原因造成的溫度離析。

2.5 接縫處理

接縫和橋頭處的平整度最差，容易出現(xiàn)跳車(chē)。為了提高平整度減少跳車(chē)現(xiàn)象的發(fā)生，要盡量減少接縫尤其是縱向冷接縫，認(rèn)真做好熱接縫。縱、橫縫全部采用垂直接縫。同時(shí)應(yīng)在施工縫及構(gòu)造物兩端的連接處認(rèn)真操作，保證接縫處瀝青混合料緊密、線(xiàn)型平順，并達(dá)到平整度的要求。

[1] 楊麗香.高速公路瀝青路面平整度的控制[D].西安：長(zhǎng)安大學(xué)，2006.

[2] 楊小院.高速公路瀝青面層施工質(zhì)量控制技術(shù)研究[D].西安：長(zhǎng)安大學(xué)，2006.

[3] 吳剛.瀝青混凝土路面平整度控制研究[D].成都：西南交通大學(xué)，2003.

[4] 孫赫.沈海高速瀝青路面施工質(zhì)量的控制技術(shù)研究[D].沈陽(yáng)：沈陽(yáng)建筑大學(xué)，2012.

[5] 劉治龍.鄭少高速公路改性瀝青路面平整度控制技術(shù)研究[D].長(zhǎng)沙：長(zhǎng)沙理工大學(xué)，2007.