關(guān)于山東省榮成至文登高速公路工程中大粒徑瀝青碎石混合料柔性基層施工方案的探討

李令奇

摘要：目前大粒徑瀝青碎石混合料柔性基層作為新技術(shù)、新工藝在國內(nèi)多條高速公路中已得到應(yīng)用，其合理的混合料組成和優(yōu)越的強度形成理論有效的防止了路面面層反射裂縫的發(fā)生，增加了路面結(jié)構(gòu)的抗變形能力和耐久性?，F(xiàn)結(jié)合山東省榮成至文登高速公路工程，總結(jié)大粒徑瀝青碎石混合料柔性基層在新建高速公路中的應(yīng)用，通過對強度形成理論、配合比、施工工藝等方面的具體分析，為大粒徑瀝青碎石混合料柔性基層的施工做出探討，以期總結(jié)出一套合理的施工方案。

關(guān)鍵詞：高速公路；大粒徑瀝青碎石混合料；柔性基層；工藝探討

中圖分類號：U416.217 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1674—3024（2016）11—07—02

引言

現(xiàn)在瀝青混凝土路面基層多采用半剛性基層，其具有整體性好，強度高，剛度大，水溫溫定性好，經(jīng)濟效益佳的特點。但由于半剛性基層瀝青混凝土路面容易發(fā)生裂縫和嚴重的水損壞等病害，這也成了當(dāng)前公路建設(shè)的頑疾。為了更好的解決這一頑疾，人們開始使用柔性基層技術(shù)，此結(jié)構(gòu)具有很強的柔性和變形能力，作為應(yīng)力消散層，大大延緩了路面反射裂縫的發(fā)生，并且其較大的孔隙率有良好的排水性，增強了水穩(wěn)定性。

1工程概況

榮成至文登高速公路是國家高速公路網(wǎng)榮成至烏海線起始路段，也是山東省“五橫一環(huán)”公路網(wǎng)框架中的重要組成部分。榮文高速設(shè)計車速為100km/h，雙向四車道，路基寬度為26米，路面結(jié)構(gòu)如下：18cm水泥穩(wěn)定砂礫（摻40%碎石）底基層+36cm水泥穩(wěn)定碎石基層+10cm透水性大粒徑瀝青碎石柔性基層+6cm中粒式瀝青混凝土下面層（AC-20-1）+4cmSMA瀝青混合料上面層。

2大粒徑瀝青碎石混合料柔性基層強度理論

大粒徑瀝青碎石混合料的結(jié)構(gòu)比較松散，礦料顆粒較粗，尺寸較均勻，混合料形成了骨架空隙結(jié)構(gòu)，強度主要由礦料間的嵌擠力和內(nèi)摩阻力組成，瀝青與礦料的粘附力及瀝青自身的粘聚力次之，所以其屬于嵌擠型混合料。嵌擠型混合料中嵌擠力和內(nèi)摩阻力的大小，主要取決于礦料的尺寸均勻度、顆料形狀及表面粗糙度。礦料尺寸較大、顆粒均勻、有棱角、表面粗糙時，所組成的混合料具有較大的嵌擠力和內(nèi)摩阻力。根據(jù)其力學(xué)特征可知其具有表面強度理論和膠漿強度理論兩種，這里主要以表面強度理論為主，即大粒徑瀝青碎石混合料形成了良好的石一石接觸，發(fā)揮骨架作用。

3大粒徑瀝青碎石柔性基層施工方案

3.1確定配合比

根據(jù)設(shè)計文件要求進行試驗室目標(biāo)配合比設(shè)計，首先確定礦料最大粒徑，然后根據(jù)級配理論和實際需要確定礦料的級配范圍，用正規(guī)方程法計算礦料級配：最后根據(jù)瀝青用量規(guī)范給定的范圍和以往工程經(jīng)驗，估計瀝青用量，并以該估計值為中值，以0.5%為步長上下變化瀝青用量，取5個不同的瀝青用量制備馬歇爾試驗的試件。按規(guī)定的試驗溫度和試驗方法進行馬歇爾試驗，測定混合料的穩(wěn)定度、流值、密度；并計算壓實后混合料的剩余空隙率、飽和度及礦料間隙率。

完成目標(biāo)配合比設(shè)計后，即進入生產(chǎn)配合比設(shè)計階段。用間歇式拌和機拌和瀝青混合料時，將兩次篩分進入各熱料倉的礦料取樣篩分，計算礦料的配合比比例，并用目標(biāo)配合比設(shè)計階段確定的最佳瀝青用量的±0.5%進行馬歇爾試驗，根據(jù)試驗結(jié)果決定各熱料倉的材料比例，并調(diào)整最佳瀝青用量，供拌和機控制室使用，同時反復(fù)調(diào)整冷料倉比例以達到供料均衡。

最后進入生產(chǎn)配合比驗證階段，即按生產(chǎn)配合比及最佳瀝青用量上下浮動0.3%，共3個瀝青含量進行拌和并取樣做馬歇爾試驗，隨后鋪筑試驗段，試驗段結(jié)束后，鉆芯取樣三組，進行馬歇爾試驗，與拌和時三次試驗結(jié)果比較，并調(diào)整使之更接近目標(biāo)配合比。根據(jù)調(diào)試結(jié)果得出生產(chǎn)配合比為：6#倉：5#倉：4#倉：3#倉：2#倉：1#倉：石灰粉=9：30：30：15：7：8：1。瀝青為MAC-70#改性瀝青，油石比為3.2%。

3.2施工放樣

在已驗收合格的基層上，先安裝內(nèi)外側(cè)路緣石：然后在路緣石外側(cè)沿路幅縱向每10m（曲線段每5m）左右兩側(cè)釘設(shè)高程控制樁（鐵立竿），掛Φ4鋼鉸線作為玄線，用緊線器拉緊、錨固后作為攤鋪機行走的導(dǎo)向線和攤鋪作業(yè)時的高程控制線；前行攤鋪機一側(cè)感應(yīng)器置于鋼鉸線上，一側(cè)感應(yīng)器置于中間用支架固定并高度可調(diào)的鋁合金導(dǎo)梁上，鋁合金導(dǎo)梁的高度根據(jù)橫坡度用水準(zhǔn)儀控制進行調(diào)節(jié)；后進攤鋪機內(nèi)側(cè)感應(yīng)器置于已鋪筑上基層面上，外側(cè)感應(yīng)器置于鋼鉸線上。

3.3拌和

材料供給要求：礦料應(yīng)符合質(zhì)量要求，儲存量應(yīng)為平均日用量的五倍，堆料應(yīng)加大棚遮蓋以防雨水。經(jīng)研究結(jié)果和施工經(jīng)驗表明，礦料含水量的多少對設(shè)備生產(chǎn)能力的影響很大，礦料的含水量大則意味著烘干與加熱費時，生產(chǎn)能力降低，燃料消耗率增加。混合料的拌和采用一臺TITAN4000型瀝青砼拌合機組拌和，拌和產(chǎn)量擬定為260t/h，拌和過程全部采用電子自動化計量。瀝青采用導(dǎo)熱油加熱，加熱溫度控制在170℃～175℃范圍內(nèi)，集料加熱溫度為180℃～185℃。瀝青、集料的加熱溫度逐盤檢測評定，傳感器自動檢測、顯示并打印，嚴格控制各階段的材料溫度，絕不允許有花料或半糊料現(xiàn)象發(fā)生。在正式試拌之前，先拌一鍋干料，取樣篩分，檢查混合料級配，級配無誤后加瀝青進行濕拌，并取樣做馬歇爾抽提試驗，檢驗瀝青用量。干拌時間不少于10～15s，每盤的生產(chǎn)周期不小于45s，拌和好的混合料應(yīng)均勻一致，無花白料、無結(jié)團或嚴重的粗細料分離現(xiàn)象。混合料出廠溫度控制在170℃～180℃之間，高于195℃或低于145℃的混合料應(yīng)予以放棄。廠拌機組負責(zé)人詳細記錄混合料的拌和時間，以有效指導(dǎo)運輸及攤鋪速度。

3.4運輸

大粒徑瀝青碎石混合料運輸宜采用15t以上自卸汽車運輸，這里運輸車輛共20輛，能充分保證攤鋪機勻速不間斷工作。裝料前，汽車底板及四壁應(yīng)清洗干凈并涂刷隔離劑。自卸車箱后擋板卡扣保持清潔，使其易于卡緊和開啟，以防汽車在行進過程中漏料。每輛運輸車都必須配有篷布，在運輸過程中用來進行保溫、防雨和防塵?；旌狭线\到現(xiàn)查的溫度不低于165℃，現(xiàn)場配專人進行插入式溫度檢測。

3.5攤鋪

（1）采用兩臺德國產(chǎn)ABG423型攤鋪機攤鋪。攤鋪機開工前應(yīng)提前0.5～1h預(yù)熱熨平板，預(yù)熱溫度不低于100℃。攤鋪機成先后梯隊交錯排列，同時攤鋪，二者攤鋪間距保持5～10m，兩幅之間搭接寬度保持在10cm左右，攤鋪機行駛速度宜控制在2.0m/min。

（2）在正式開始攤鋪前，應(yīng)保證有5輛以上的料車待鋪，以保證攤鋪的連續(xù)進行，避免停機待料現(xiàn)象的發(fā)生。為保證鋪筑的平整度和厚度，攤鋪機不得中途停頓，不得隨意調(diào)整攤鋪機的行駛速度。運輸車輛設(shè)專人指揮卸料，汽車卸料完后，下一輛運輸車馬上就位，停置于攤鋪機前10～20cm處，掛空檔，由攤鋪機推移車輛前進，禁止碰撞攤鋪機。

（3）攤鋪機料斗混合料每次剩余1/3料斗時，以待與下車料同時攤鋪，以消除離析現(xiàn)象。

（4）攤鋪負責(zé)人要及時準(zhǔn)確地記錄攤鋪作業(yè)時間，以有效控制混合料攤鋪速度。

3.6壓實

碾壓按先輕后重，由低向高處的方法壓實：對壓路機不能作業(yè)的地方，用手扶式振動壓路機壓實。

（1）在圓曲線段碾壓，壓路機行駛路線應(yīng)由外側(cè)向路中心碾壓。

（2）壓路機碾壓時，應(yīng)重疊1/2輪寬，并應(yīng)不小于200mm，后輪必須超過兩段的接縫處，后輪壓完路面全寬時為一遍。

（3）壓路機碾壓段的總長度應(yīng)盡量縮短，不超過30～50m。

（4）碾壓工藝：為了保證壓實效果，控制壓實遍數(shù)，每臺壓路機采用翻牌制控制碾壓遍數(shù)。

（5）碾壓結(jié)束后，待溫度降到與環(huán)境溫度相同時試驗室及時鉆芯檢測壓實度。

（6）碾壓過程中，壓路機不得中途停留、轉(zhuǎn)向或制動。壓路機應(yīng)隨攤鋪機攤鋪成階梯形碾壓，避免折回處在同一橫斷面。同時應(yīng)采取有效措施，防止油料、潤滑脂、汽油或其它有機雜質(zhì)在壓路機械操作或停放期間掉落在路面上。

3.7養(yǎng)生

每天施工完成的路面應(yīng)封閉交通，禁止任何車輛通行。成型路面完全冷卻至50℃以下后再開放交通，需要提早開放交通時，可灑水冷卻降低混合料溫度。

3.8檢測

通過取芯檢測，厚度、平整度、橫坡度、油石比等目標(biāo)均能滿足規(guī)范與設(shè)計要求，孔隙率在16%左右。

4結(jié)語

通過對原材料選擇、配合比設(shè)計到施工成型整個過程的研究，得出一些有用經(jīng)驗：大粒徑瀝青碎石混合料原材料的級配選擇是關(guān)鍵，是其強度機理形成的重要因素；在拌和時，混合料的拌和溫度控制十分重要，還應(yīng)注意干拌和濕拌的時間；在攤鋪過程中，重點是控制攤鋪均勻，嚴禁出現(xiàn)離析現(xiàn)象。通過對此成功方案的總結(jié)，希望對以后柔性基層的施工提供一些借鑒。