瀝青碎石同步封層技術(shù)在道路施工中的應(yīng)用

摘要：文章對(duì)瀝青碎石同步封層技術(shù)的原理與特點(diǎn)、作用進(jìn)行了分析，介紹了碎石同步封層施工工藝，并通過工程實(shí)踐總結(jié)出瀝青碎石同步封層技術(shù)在公路施工運(yùn)用中的要點(diǎn)，該技術(shù)的應(yīng)用不但能使公路的質(zhì)量和使用壽命得到很大程度的提高，為公路養(yǎng)護(hù)節(jié)約大量的費(fèi)用，而且在很大程度上能夠使駕駛員的行車安全得到保證。

關(guān)鍵詞：瀝青碎石；同步封層技術(shù)；道路施工；荷載傳遞；路面強(qiáng)度；防水滲透 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：U415 文章編號(hào)：1009-2374（2016）19-0110-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.19.053

1 概述

瀝青路面基層部分由剛性與半剛性組成，鑒于基層部分面層應(yīng)用不同材料鋪設(shè)而成，使黏結(jié)效果增強(qiáng)，并極大地提升公路質(zhì)量，此外，瀝青面層會(huì)滲水，在滲水以后，很多水分都將集中在基層與面層結(jié)合部位，造成瀝青路面松動(dòng)、坑洼、斷裂等。由此，在半剛性或者是剛性基層面上進(jìn)行封層則能最大程度地提升路面結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與強(qiáng)度，提升防水性能。

2 碎石同步封層技術(shù)的原理與特點(diǎn)

普通的碎石封層與碎石同步封層之間的主要區(qū)別在于，碎石同步封層可以大幅縮短黏結(jié)劑噴撒與石料之間間隔的距離，從而使黏結(jié)劑能夠更好地讓石料浸入。碎石同步封層技術(shù)的原理是使用專業(yè)的設(shè)備，在路面上鋪設(shè)碎石或者瀝青等具備粘性的材料，然后采用行車碾壓的方式，將路面碾壓成瀝青碎石磨層，從而使路面的牢固性以及結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性得到保證。碎石同步封層技術(shù)能夠使路面的抗龜裂、抗水破壞、抗網(wǎng)裂等能力得到提高，路面的壽命在該技術(shù)的使用下可以大大延長(zhǎng)。同步碎石封層結(jié)構(gòu)剖面見圖1（a）。

3 同步封層技術(shù)的作用

3.1 荷載傳遞

瀝青面層與剛性、半剛性基層結(jié)構(gòu)間存在密切聯(lián)系，在這些結(jié)構(gòu)中起到支撐與轉(zhuǎn)換作用。瀝青面層可起到防滑、防水和防噪聲的作用，又起到抵抗剪切滑動(dòng)、開裂等的作用，可使負(fù)載轉(zhuǎn)移到基層。如果達(dá)到了傳遞荷載的目的，則依然要保持面層與基層間的連續(xù)黏合，在這種連續(xù)性上進(jìn)行封層處理。

3.2 路面強(qiáng)度的提高

回彈模量在瀝青面層與半剛性或者剛性基層應(yīng)用中存在差異，當(dāng)半剛性與剛性結(jié)合到一起承受荷載時(shí)，則體現(xiàn)出不同的擴(kuò)散形式與形變，在共同承受了來自車輛豎向或者橫向荷載、沖擊力以后，面層將趨于基層方向位移。此時(shí)面層內(nèi)部的摩擦阻力與黏結(jié)力都不能抵抗位移應(yīng)力，底部彎拉應(yīng)力也會(huì)消失，面層就會(huì)變得松動(dòng)、脫落等，由此需要一個(gè)外應(yīng)力對(duì)移動(dòng)進(jìn)行阻止。完成下基層封層處理以后，基層間就會(huì)增加一個(gè)摩阻力與黏結(jié)力，對(duì)剛?cè)衢g的黏結(jié)、過渡提供支持，確保面層、基層、墊層、土基都能集中到一起抵抗荷載，進(jìn)而使路面整體強(qiáng)度增大。

3.3 防水滲透

公路瀝青路面不同層次結(jié)構(gòu)，Ⅰ型密集配瀝青混凝土是常使用的一種路面材料，使用的目的是將面層密實(shí)度增強(qiáng)，防止出現(xiàn)對(duì)路面以及路基侵蝕或者車輛碾壓等問題。除了增加強(qiáng)度以外，混凝土施工中瀝青質(zhì)量、石料強(qiáng)度、規(guī)格也是重要的影響因素，拌合、配比、攤鋪、碾壓溫度、時(shí)間都會(huì)影響到瀝青質(zhì)量。特別是降水多的地區(qū)路面常會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重滲水，為此增設(shè)碎石下封層非常必要。

3.4 低成本，長(zhǎng)壽命

從骨料的種類來說，碎石同步封層沒有過多的特殊要求，因此能夠降低施工成本。同步密封技術(shù)在集合選擇的結(jié)構(gòu)時(shí)可以是玄武巖、花崗巖、石灰石作為骨料，基于就近選址的便利性，從而可省去長(zhǎng)途運(yùn)輸成本費(fèi)用。在稀漿封層技術(shù)應(yīng)用中，會(huì)運(yùn)用到多級(jí)配骨料，對(duì)骨料也會(huì)有相對(duì)嚴(yán)格的要求，一般來說，骨料都是在外地運(yùn)往施工現(xiàn)場(chǎng)中致使工程成本增加。

4 碎石同步封層施工工藝介紹

碎石同步封層施工工藝體系見圖2所示。

碎石同步封層技術(shù)在施工時(shí)主要有如下三個(gè)步驟：第一步運(yùn)輸時(shí)進(jìn)行加熱；第二步采用噴灑的方式進(jìn)行鋪設(shè)；第三步要充分進(jìn)行碾壓。一般來說，交替施工流水作業(yè)是同步碎石封層技術(shù)采用的主要施工方法。

4.1 加熱運(yùn)輸

在這一工程中，要首先對(duì)施工路段的交通進(jìn)行控制，對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的公路表面進(jìn)行深層清潔，并且要嚴(yán)格控制瀝青膠結(jié)劑的加熱溫度和使用量，從而保證其能夠在指定時(shí)間將材料運(yùn)到施工現(xiàn)場(chǎng)。

4.2 噴灑鋪設(shè)

碎石封層相關(guān)機(jī)械在對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行施工時(shí)，封層車需要裝卸車和運(yùn)轉(zhuǎn)車為其撒布碎石，并同時(shí)將瀝青膠結(jié)劑撒在路面上，要使瀝青碎石能夠均勻地撒布。

4.3 充分碾壓

當(dāng)碎石同步封層鋪設(shè)全部完成，下一道工序是要對(duì)路面壓實(shí)，從而可有效地使路面凝固時(shí)間縮短，并在壓實(shí)時(shí)需要注意，看看是否有突出的地方，直到將突出軋平為止。對(duì)坑洞、沉陷進(jìn)行修復(fù)，將鼓包壓平，減少出現(xiàn)波浪或者是褶皺，對(duì)碎石同步封層路面進(jìn)行清掃。準(zhǔn)備完以上工序以后，就可以修補(bǔ)坑槽或者裂縫，在同步碎石封層前7天進(jìn)行坑槽修補(bǔ)，灌縫在碎石封層前2天進(jìn)行；微小擁包或者波浪可使用工具鏟平，對(duì)路面進(jìn)行平整。推移擁包時(shí)需要將高差限制在2cm以內(nèi)，對(duì)排水設(shè)施進(jìn)行改善。封層前要清掃泥土、灰層、碎片。使用旋轉(zhuǎn)式清掃車會(huì)產(chǎn)生過多灰塵，需將灰塵濃度控制在標(biāo)

準(zhǔn)內(nèi)。

使用水洗法構(gòu)造恢復(fù)能夠?qū)⒙访骐s物與灰塵清除，水洗法能夠?qū)⑺槭椒鈱有阅芴岣咧?5%，為下一階段的碎石封層提供支持；使用預(yù)噴灑法，能夠?qū)④囕喣雺憾嗟膮^(qū)域與車輪碾壓少的區(qū)域?yàn)r青過多的問題解決，進(jìn)而得到碾壓區(qū)域相同紋理樣。通過大寬度瀝青灑布車一次就能噴灑出兩個(gè)車道分割線與車輪中間貧油區(qū)。這一技術(shù)和水處理能夠在整個(gè)工作寬度范圍內(nèi)均勻噴灑瀝青，不需要按照不同區(qū)域?qū)λ槭昧窟M(jìn)行調(diào)整。

噴灑桿噴嘴調(diào)整法：兩端噴嘴角度進(jìn)行調(diào)整，確保噴灑桿兩端瀝青噴灑量一致，對(duì)噴嘴有無阻塞進(jìn)行檢查。噴灑桿高度調(diào)整法：對(duì)扇面重疊度進(jìn)行檢驗(yàn)，在具體操作過程中，要想減輕碎石封層重量，灑布時(shí)就應(yīng)對(duì)高度進(jìn)行調(diào)整，高度較低時(shí)則可以忽略。瀝青噴灑桿高度校正方法見圖1（b）所示。

5 施工應(yīng)用案例介紹

某高等級(jí)公路下封層使用了瀝青碎石同步封層施工工藝，同步封層車還配備了加熱套管技術(shù)，目的是防止瀝青升溫過快，保持溫度每小時(shí)升高至30℃。使用電腦控制集料撒布量與均勻度。施工時(shí)，瀝青與碎石一前一后撒布在基層面上，然后使用膠輪壓路機(jī)進(jìn)行碾壓，使集料更好貼合，提升基層的穩(wěn)定性。本案例施工要點(diǎn)如下：

5.1 配置瀝青與碎石的配比

該工程施工中瀝青和碎石的配比方法有兩種：一種是利用經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行配比；另一種是利用理論計(jì)算方法進(jìn)行配比。其中經(jīng)驗(yàn)配比法就是公路路面養(yǎng)護(hù)人員根據(jù)自己的養(yǎng)護(hù)經(jīng)驗(yàn)，確定瀝青和碎石的搭配比例。理論計(jì)算法是在假定瀝青和碎石的鋪設(shè)高度占公路鋪設(shè)材料總高度的75%的基礎(chǔ)上對(duì)瀝青和碎石進(jìn)行配比計(jì)算。瀝青和碎石的配比計(jì)算公式見式（1）和式（2）：

B=（0.5H×T×V+S+A+P）/R （1）

H=M/1.148295+0.021516 ×FT （2）

式中：B為材料的總鋪設(shè)率；H為材料鋪設(shè)的總高度；T為公路路面需要修正的系數(shù)；V為鋪設(shè)材料之間的縫隙率；S為公路表面的鋪設(shè)系數(shù)；A為公路路面對(duì)材料的吸附系數(shù)；P為公路路面硬度系數(shù)；R為鋪設(shè)材料中瀝青的含量；M為碎石的粒徑；FT為碎石的含量。通過這樣的計(jì)算就可以合理準(zhǔn)確地計(jì)算出該公路路面鋪設(shè)材料中瀝青和碎石的最佳配比，提高公路路面的施工工

質(zhì)量。

5.2 路面結(jié)構(gòu)厚度計(jì)算

公路結(jié)構(gòu)的厚度可以通過計(jì)算得出。下面以該工程為例，計(jì)算公路結(jié)構(gòu)的厚度，計(jì)算公式見式（3）：

Ld=700×Ne-0.3×Be×Bs×Bb （3）

式中：Ld為公路結(jié)構(gòu)厚度；Be為平山縣公路等級(jí)系數(shù)；Bs為平山縣公路面層系數(shù)；Bb為公路基層系數(shù)。

5.3 合理選用路面壓路機(jī)

本路段選用壓實(shí)，使用三臺(tái)膠輪壓路機(jī)緊跟碎石封層車后面即時(shí)完成碾壓，碾壓遍數(shù)不少于3遍。碾壓機(jī)的碾壓速度不能超過3.5km/h，碾壓機(jī)必須勻速碾壓，必須保證碾壓機(jī)車輪的重疊不小于35cm，碾壓必須重復(fù)6次。如果石料裹覆或者嵌入深度不足，將造成同步碎石封層使用壽命縮減。壓路機(jī)的生產(chǎn)率可以通過計(jì)算得出，計(jì)算公式見式（4）：

Q=50（B-b）LKb/（L+T）N （4）

式中：Q為壓路機(jī)的生產(chǎn)率；B為壓路機(jī)壓實(shí)帶的寬度；b為壓路機(jī)輪跡重疊的寬度；L為壓路機(jī)壓實(shí)帶的寬度；K為壓路機(jī)輪子滾動(dòng)的速度；N為壓路機(jī)對(duì)路面的碾壓次數(shù)；T為時(shí)間。

5.4 養(yǎng)護(hù)

完成基層的灑布以及封層鋪筑以后，必須對(duì)交通量進(jìn)行限制或者封閉，并嚴(yán)禁車輛急速剎車或者轉(zhuǎn)彎。待與下基層緊密貼合、穩(wěn)固以后方能施工瀝青下層，整體完成攤鋪以后，才能徹底將交通開放。壓路機(jī)碾壓完形成防水層面將使瀝青延性增強(qiáng)，將應(yīng)力吸收層作用充分發(fā)揮出來，防止基層裂縫以及反射斷裂。

5.5 成效分析

完成瀝青碎石同步封層施工以后，必須進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量檢測(cè)，本路段均通過質(zhì)檢達(dá)標(biāo)，并如期實(shí)現(xiàn)通車。本工程采用同步瀝青碎石封層技術(shù)不但提高了公路路面養(yǎng)護(hù)和維修水平，而且滿足了路面養(yǎng)護(hù)和維修需求。同步碎石封層作業(yè)有著工藝操作簡(jiǎn)單便利、密封防水、保證快速通車等優(yōu)點(diǎn)，比起傳統(tǒng)路面養(yǎng)護(hù)工藝，同步碎石封層節(jié)約資料、成本，使施工單位獲得經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)

效益。

6 結(jié)語

一般來說，公路壽命的延長(zhǎng)與其養(yǎng)護(hù)和管理之間有很大的聯(lián)系，就目前來看，我國(guó)公路在建設(shè)方面仍然存在許多問題，使用瀝青碎石同步封層技術(shù)能使瀝青與碎石在短時(shí)間內(nèi)完成組合與銜接，與此同時(shí)，還要確保瀝青與碎石料達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)密實(shí)度與穩(wěn)定度，使同步封層施工技術(shù)應(yīng)用更加有效率、節(jié)省材料成本與施工成本，其推廣應(yīng)用可實(shí)現(xiàn)公路建設(shè)質(zhì)量的提高。

參考文獻(xiàn)

[1]陜建機(jī).SDR280旋挖鉆機(jī)上市——CM2000銑刨機(jī)、

SSD40A瀝青碎石同步封層車項(xiàng)目科技成果鑒定會(huì)同期

召開[J].建筑機(jī)械（上半月），2012，（5）.

作者簡(jiǎn)介：卞月廣（1968-），男，江蘇建湖人，江蘇省建湖縣公路管理站工程師，研究方向：道路橋梁建設(shè)。

（責(zé)任編輯：小 燕）