水泥路面加鋪瀝青面層設計施工及關鍵控制參數(shù)探討

李永旭，孔冬雷

(江蘇省交通規(guī)劃設計院股份有限公司)

1 加鋪設計

1.1 加鋪厚度

根據(jù)國內外研究表明，水泥路面加鋪設計應選用合理的厚度。瀝青層太厚，一方面受到標高的限制，增加了造價;另一方面混合料會因高溫蠕變易產(chǎn)生車轍。瀝青層太薄，容易產(chǎn)生反射裂縫。因此，選用一個合理的加鋪厚度非常重要。

目前，瀝青加鋪層設計的方法主要為經(jīng)驗法。經(jīng)驗法是采用補足厚度缺額的概念，常用的經(jīng)驗方法有美國地瀝青學會法、美國陸軍工程師部隊COE經(jīng)驗法、AASHTO經(jīng)驗法、以及我國的《公路水泥路面設計規(guī)范》中提及的方法。本文依托于南通開發(fā)區(qū)水泥路面情況，采用各設計方法計算獲得的最小加鋪厚度如表1所示。

表1 各設計方法最小加鋪厚度

由表1可知，COE經(jīng)驗法獲得的最小加鋪厚度為7.3cm，而其他三種設計方法計算獲得的最小加鋪厚度均在11cm附近，考慮到結構安全性，應保證最小加鋪厚度在12cm。

1.2 反射裂縫防治

目前國內外通常采取的防反射裂縫措施主要有增加瀝青加鋪層厚度、采用土工合成材料夾層、鋪設應力吸收層等。其中增加瀝青厚度具有一定的局限性，采用土工材料和鋪設應力吸收層有較好的效果。目前，土工材料主要有土工織物、格柵、聚酯玻纖布等，這些高模量的夾層可以起到加筋穩(wěn)定，加強罩面層的作用，這類材料要有較高的強度，同時要有較好的耐高溫性能。應力吸收層主要包括SAMI、砂粒式瀝青混合料等。厚度一般20～30mm。這些低模量的夾層使用在舊水泥混凝土路面與瀝青加鋪層之間，可以吸收或緩沖裂縫尖端的應力集中，對于抑制反射裂縫的產(chǎn)生和擴散具有一定的效果。

1.3 工程概況

結合南通開發(fā)區(qū)通盛大道“白+黑”項目，對施工工藝及關鍵控制參數(shù)進行研究與探討。通盛大道水泥路面主車道采用的加鋪厚度為12cm，上面層采用SMA-13，下面層采用AC-20，設置雙層聚酯玻纖布夾層。結構層設計方案如圖1所示。

圖1 結構層設計方案

2 施工工藝

2.1 原水泥路面處治

經(jīng)檢測單位路況調查表明通盛大道主要存在斷板、裂縫、角隅斷裂、錯臺、脫空等病害，對病害的處理需要徹底、實用、可操作，保證水泥路面基層的承載能力。通盛大道水泥路面主要處治方式(1)全線脫空嚴重，脫空率大60％以上，對全部水泥板塊注漿，增強基層承載力;待水泥漿養(yǎng)生結束后，進行彎沉檢測，檢測結果＞16(0.01mm)的板塊進行二次注漿。(2)3mm以下寬的裂縫采用擴縫灌漿。3～15mm寬的裂縫按照《水泥混凝土路面養(yǎng)護技術規(guī)范》中采用罩面法，而在實際工程中罩面法施工復雜，養(yǎng)生期長;根據(jù)《城鎮(zhèn)道路養(yǎng)護技術規(guī)范》可對裂縫進行補強，補強材料采用環(huán)氧樹脂材料或者瀝青砂。15mm以上寬度的裂縫進行換板塊，新筑水泥板需設置傳力桿與拉桿。(3)對錯臺直接進行打磨，用靠尺對打磨效果進行驗收。

2.2 聚酯玻纖布鋪設

聚酯玻纖布是一種玻纖復合防裂材料，既提供了玻璃纖維的強度又具有了聚酯纖維的柔韌性，在路面結構中起到良好的抗裂、防水和加筋作用。聚酯玻纖布施工工藝，底層表面清掃、噴灑粘層油、攤鋪、膠輪碾壓。(1)表面清掃時，應注重清理注漿殘留在路面的水泥漿，并用鼓風機清塵，保證粘結料與路表的粘結性。(2)噴灑粘層油時，應保證瀝青的灑布量在0.8～1.2kg/m3，尤其是上層玻纖布的鋪設更要保證用量。瀝青灑布車應單幅噴灑，每次噴灑長度不易超過100m。(3)玻纖布的鋪設最好采用機械攤鋪，人工攤鋪時應緊跟灑布車，鋪設時要保證玻纖布的平整、搭接良好。(4)鋪設完成后，用膠輪碾壓1～2遍，使得粘結料充分滲透玻纖布，與瀝青層有良好的粘結效果。

2.3 路面加鋪

瀝青路面結構層加鋪是瀝青路面質量的重要環(huán)節(jié)。施工工序、方法、組織應與設計相結合，經(jīng)詳細論證后實施。路面加鋪主要需對前場、后場進行綜合動態(tài)控制。后場控制包括原材料性能、瀝青性能、混合料拌合、混合料性能測試。(1)集料、瀝青等原材料需要進行性能檢測，滿足要求后投入使用;(2)混合料拌合時控制好級配、瀝青用量以及拌合時間和溫度;(3)對拌合樓生產(chǎn)的混合料進行馬歇爾、抽提等試驗，驗證其性能與設計的偏差，及時反饋對拌合樓控制參數(shù)進行調整。前場控制攤鋪碾壓機械到場情況、混合料攤鋪、混合料碾壓情況、性能檢測:(1)保證攤鋪機與壓路機數(shù)量，確保碾壓能及時跟上攤鋪;(2)混合料攤鋪采用梯隊攤鋪，原則上不應有縱向冷接縫，攤鋪溫度控制在規(guī)范范圍內，攤鋪速度應根據(jù)拌合樓產(chǎn)能、攤鋪厚度等計算確定:通盛大道采用H3000型拌合樓，產(chǎn)量240t/h，4cm面層用量為1.57t/m，攤鋪速度V=240/1.57/60=2.5m/min;(3)混合料碾壓應采用嚴格按照碾壓方案實施，根據(jù)自然溫度、風速擬合降溫方程，控制初壓、復壓、終壓的碾壓溫度與震動碾壓方案;(4)攤鋪完成后應對混合料質量進行自檢，應保證其壓實度滿足要求，對于不滿足壓實度要求的路段要及時進行總結、分析，調整碾壓方案。

3 控制參數(shù)

3.1 層間粘結控制

層間粘結是保證瀝青混合料面層使用性能的重要影響因素。當層間粘結不足時，一方面下面層與上面層易發(fā)生脫層，經(jīng)車輛反復行駛，上面層層底在長期作用下發(fā)生疲勞開裂，導致上面層破壞;另一方面，層間粘結強度不足使得混合料抗剪性能下降，在重車反復作用下，易行車嚴重的車轍病害。由于本項目采用雙層滿鋪聚酯玻纖布的設計方案，對層間粘結需嚴格控制，為保證層間粘結效果，應注意幾個方面:(1)保證熱瀝青的灑布量。水泥板上層用量可控制在0.8～1.0kg/m3;瀝青層間用量易控制在1.0～1.2kg/m3。(2)保證玻纖布鋪設時機。在熱瀝青噴灑完成后，應盡快進行玻纖布的攤鋪，使得流態(tài)的瀝青能夠被玻纖布吸收。(3)膠輪碾壓。玻纖布鋪設完成后，用膠輪碾壓。

3.2 混合料施工控制

對混合料施工需進行全程動態(tài)控制，前場與后場緊密聯(lián)系，對混合料級配、油量、出料溫度、攤鋪溫度、碾壓溫度、碾壓方案進行綜合評價。為保證混合料性能需控制好幾個方面:(1)保證原材料的性能要求?，F(xiàn)場抽檢實際施工過程中材料的性能。(2)調試拌合樓參數(shù)，減小熱料倉與油量的用量波動，保證混合料級配。(3)保證混合料出料溫度、攤鋪溫度、碾壓溫度。(4)碾壓方案控制。碾壓方案應根據(jù)現(xiàn)場施工環(huán)境緊密聯(lián)系。

4 結論

本文對水泥路面加鋪瀝青面層設計施工及關鍵控制參數(shù)進行探討。經(jīng)過國內外不同計算方法獲得加鋪厚度應保證在12cm;結合通盛大道改造工程，對水泥路面加鋪瀝青面層主要施工工藝進行分析，并探討了影響瀝青性能的影響因素。綜上可知，保證水泥路面加鋪瀝青面層性能應從設計出發(fā)，考慮鋪設厚度與反射裂縫的影響，提出合理的設計方案;施工過程應進行全過程嚴格質量控制，對現(xiàn)場混合料進行抽檢，將檢測情況與生產(chǎn)施工情況緊密聯(lián)系。為水泥路面加鋪瀝青面層工程提供可參考的依據(jù)。

[1] 郭清茹.水泥路面加鋪瀝青面層施工工藝研究[D].吉林大學，2012.

[2] 公路瀝青路面設計規(guī)范(JTG D50-2006)[S].北京:中國交通出版社，2006.

[3] 沙慶林.重載交通長壽命半剛性路面設計與施工[M].北京:人民交通出版社，2011.

[4] 公路水泥混凝土路面設計規(guī)范(JTGD40-2002)[S].北京:人民交通出版社，2002.