瀝青雙層攤鋪設(shè)備及施工特點

邱麗鵬

摘要：通過對雙層攤鋪設(shè)備及雙層排水瀝青路面施工特點的分析，為保持上面層超薄結(jié)構(gòu)以及兩層之間的透水性，進(jìn)行“熱對熱”雙層一體攤鋪工藝。結(jié)果證明：雙層瀝青攤鋪設(shè)備在一般的粘結(jié)層加磨耗層瀝青結(jié)構(gòu)路面施工中，可以增厚粘結(jié)層、減薄磨耗層，提高抗車轍能力及兩層之間的粘結(jié)力，不用噴灑粘層油，節(jié)約材料成本，是值得推廣的一種施工工藝。

關(guān)鍵詞：瀝青雙層攤鋪；攤鋪設(shè)備；熱對熱；施工工藝

中圖分類號：U416.217文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

Abstract： By means of the analysis of hotonhot paving machine and the characteristics of porous asphalt pavement， the hotonhot paving technology was applied in view of the ultrathin upper layer and interlayer water permeability. The results show that by introducing the hotonhot paving machine， the binding course can be thickened， while the wearing course is thinner； both the rut resistance and the interlayer adhesion are enhanced； the technology saves material cost since it has no need of tack coat.

Key words： hotonhot paving； paving machine； hotonhot； construction technology

0引言

瀝青路面的雙層攤鋪，在國外也叫“熱對熱”攤鋪（"hot on hot" paving），國內(nèi)稱為“雙層一體攤鋪”[1]。這種瀝青路面攤鋪技術(shù)，最早由一位德國教授在1993年申請專利。德國戴納派克公司和德國福格勒公司分別研制出具有雙層攤鋪施工工藝的瀝青攤鋪設(shè)備。中國于2007年引進(jìn)一套瀝青路面雙層攤鋪設(shè)備，在承平二級公路和張石、石黃高速公路的大修工程，西商、西三等新修高速公路、瀏醴高速公路18標(biāo)段的試驗路段的瀝青面層攤鋪施工，完成了近100 km路段的施工作業(yè)，效果令人滿意，引起了全國各地公路建設(shè)施工人員的極大關(guān)注。2011年，雙層瀝青攤鋪工藝技術(shù)獲得了中國公路學(xué)會科技進(jìn)步三等獎。瀝青路面雙層攤鋪由于能節(jié)省材料和減少人員的投入，是值得推廣的一項施工工藝。

1雙層攤鋪的技術(shù)特點

從傳統(tǒng)的瀝青路面攤鋪與雙層一體攤鋪瀝青路面結(jié)構(gòu)對比可以看到（圖1），傳統(tǒng)瀝青路面是分層攤鋪，逐層壓實，并在兩層之間噴灑一層粘層油。該技術(shù)的缺點是：磨耗層降溫快，影響壓實質(zhì)量；層間易受外界環(huán)境污染；噴灑粘層油，增加成本；施工時間長，設(shè)備利用低。與傳統(tǒng)的瀝青攤鋪工藝相比，雙層一體攤鋪技術(shù)具有更多優(yōu)勢。

1.1互鎖效應(yīng)

雙層攤鋪由于在攤鋪時粘結(jié)層與磨耗層是熱對熱銜接，層與層之間在碾壓時沒有明顯的分界（圖2），磨耗層與與粘結(jié)層的嵌擠效果較好，2種不同配合比的瀝青混合料在結(jié)合面混為一體，層與層之間咬合更結(jié)實[23]。

1.2提高路面質(zhì)量

雙層攤鋪技術(shù)優(yōu)化了路面結(jié)構(gòu)，減少了磨耗層的厚度，增加了粘結(jié)層（中間層）瀝青混合料的厚度，提高了瀝青路面抗車轍能力，瀝青路面的使用壽命也相應(yīng)得到延長[45]。由于磨耗曾與粘結(jié)層是熱對接，降溫較慢，改善了傳統(tǒng)瀝青攤鋪由于磨耗層薄而降溫快的缺陷，并可以得到適合磨耗層碾壓的溫度時間，以便更合理地安排碾壓工藝，使壓實密度更佳。張石高速公路二期有一段路面采用瀝青路面雙層攤鋪工藝作為試驗段，試驗段的磨耗層采用了2種厚度，分別是3 cm和2.5 cm，結(jié)構(gòu)情況見表1。

攤鋪后初始壓實采用灌砂法，在熨平板后進(jìn)行檢測，壓實度分別為：中面層895%、磨耗層805%；終壓后的壓實度分別為：磨耗層99%、中面層98%，平整度為049～0.79 mm，紋理深度大于0.6 mm，符合路面驗收標(biāo)準(zhǔn)。

美國國家瀝青混凝土技術(shù)中心（NCAT）在位于阿拉巴馬州的橢圓型試驗場中的N13段采用雙層攤鋪技術(shù)鋪筑。歷時2年半進(jìn)行車轍試驗、路面平整度試驗、紋理深度試驗等，結(jié)果均符合美國國家標(biāo)準(zhǔn)要求。

1.3降低成本且縮短施工周期

不需要噴灑粘層油，減少瀝青1%～2%的油石比；磨耗層可以更薄。由于是一體攤鋪，可以增加粘結(jié)層的厚度，減少磨耗層的厚度，不同的磨耗層配合比可以減少1.5～2.5 cm，從而減少成本較高的磨耗層材料。由于路面抗車轍能力的提高，還減少了道路養(yǎng)護(hù)成本[6]。

粘結(jié)層與磨耗層一體攤鋪，降低了攤鋪和壓實遍數(shù)，節(jié)約了施工時間，提高了設(shè)備使用率。在道路大修工程里，可減少道路的封閉時間，降低對道路由于施工造成的交通影響。

2雙層攤鋪的設(shè)備

雙層攤鋪機(jī)的工作形式有2種，一種是1臺攤鋪機(jī)和1臺瀝青混合料轉(zhuǎn)運設(shè)備實現(xiàn)雙層攤鋪；另一種是2臺攤鋪機(jī)和1臺瀝青混合料轉(zhuǎn)運設(shè)備實現(xiàn)雙層攤鋪。目前只有德國的福格勒、戴納派克制造瀝青雙層攤鋪設(shè)備，戴納派克采用1臺攤鋪機(jī)2個熨平板加1臺瀝青混合料轉(zhuǎn)運設(shè)備實現(xiàn)雙層攤鋪；福格勒瀝采用是2臺攤鋪機(jī)加1臺瀝青混合料轉(zhuǎn)運設(shè)備實現(xiàn)瀝青混合料雙層攤鋪，稱為順序攤鋪。

2.1戴納派克瀝青雙層攤鋪機(jī)

戴納派克雙層攤鋪機(jī)是在1臺攤鋪機(jī)的基礎(chǔ)上，采用疊加1個磨耗層攤鋪模塊，改進(jìn)控制系統(tǒng)，進(jìn)而實現(xiàn)瀝青混合料雙層攤鋪的設(shè)備（圖3）。

戴納派克雙層攤鋪的施工流程：由1臺戴納派克雙層攤鋪機(jī)和1臺瀝青混合料轉(zhuǎn)運車組成車組（圖4）。在施工作業(yè)時，瀝青混合料轉(zhuǎn)運車分別將不同的2種料運送到雙層攤鋪機(jī)的1號料斗和2號料斗；2套獨立的螺旋送料器將2種不同的瀝青混合料輸送到前后2套熨平板上，最后經(jīng)過碾壓形成雙層攤鋪瀝青路面。

2.2福格勒瀝青混合料雙層攤鋪機(jī)

福格勒公司稱雙層攤鋪是順序攤鋪，是由2臺瀝青攤鋪機(jī)（1臺粘結(jié)層攤鋪機(jī)、1臺磨耗層攤鋪機(jī)）和1臺瀝青混合料轉(zhuǎn)運車組成（圖5）。粘結(jié)層攤鋪機(jī)還有另一功能，就是為磨耗層攤鋪機(jī)轉(zhuǎn)運瀝青料。

福格勒攤鋪的施工作業(yè)流程：由瀝青混合料轉(zhuǎn)運車將前面的粘結(jié)層攤鋪機(jī)的2個料斗裝滿；再由粘結(jié)層攤鋪機(jī)的轉(zhuǎn)運功能將磨耗層的瀝青料轉(zhuǎn)運到后面的磨耗層瀝青攤鋪機(jī)，2臺攤鋪機(jī)按先后順序開始攤鋪碾壓，形成雙層攤鋪瀝青路面。

3瀝青雙層攤鋪施工特點分析

目前瀝青雙層攤鋪工藝技術(shù)在中國雖然有100多km的試驗路段，但還沒有大面積的推廣和使用。這是由于瀝青路面雙層攤鋪施工對后場（瀝青拌和站）的設(shè)備配置和生產(chǎn)組織（運輸及卸料安排）要求比較高，要有配套產(chǎn)量的2臺以上的瀝青拌和站。

3.1施工成本

3.1.1材料成本

雙層攤鋪可以節(jié)約價格昂貴的磨耗層瀝青材料，如果磨耗層是SMA瀝青混合料，以減少1 cm SMA瀝青磨耗層增加1 cm普通瀝青粘結(jié)層為例（粘結(jié)層和磨耗層為7+3）：每立方普通AC20I中顆粒為831元，每立方SMS13的價格為1 463元，每噸乳化瀝青油為4 075元；當(dāng)采用雙層攤鋪且磨耗層為SMA時，材料成本每平方米比單層攤鋪節(jié)約9.08元。價格和用量對比結(jié)果見表2。

3.1.2施工機(jī)械和人員成本

由于目前市政道路還沒有雙層攤鋪的實例，本文引用長安大學(xué)王選倉教授在2011年攤鋪1 km路面研究分析的數(shù)據(jù)，這個數(shù)據(jù)是基于戴納派克雙層攤鋪設(shè)備計算的（一套2臺設(shè)備）。如果采用福格勒雙層攤鋪機(jī)（一套3臺設(shè)備），機(jī)械和人工費用估計會有偏差。普通攤鋪的路面機(jī)械費用為4.38 元·m-2（包含燃料油），人工費為12.11 元·m-2；雙層攤鋪的路面機(jī)械費為5.12 元·m-2（包含燃料油），人工費為841 元·m-2。

在不考慮機(jī)械費用的情況下，雙層一體攤鋪人工費每立方可節(jié)省3119元。雙層攤鋪技術(shù)施工由于2種物料一起攤鋪，施工時間減少了一半。采用雙層攤鋪技術(shù)施工可以縮短高速公路面層施工工期，降低攤鋪設(shè)備和壓實設(shè)備的臺班租賃費用[7]。綜合考慮節(jié)省費用較高的上面層瀝青混合料，同時節(jié)省上面層和中面層之間起粘結(jié)作用的粘層油，以及縮短鋪筑時間等因素，經(jīng)過計算可知，施工面積大于300 000 m2 ，雙向4車道14 km、雙向6車道11 km、雙向8車道9 km施工時，雙層攤鋪費用與普通攤鋪費用基本持平（以上未考慮采用雙層攤鋪提高層間粘結(jié)效果70%，且縮短施工周期一半等因素）。

3.2施工周期

雙層一體攤鋪相對單層攤鋪能縮短組織施工的時間，算上攤鋪前的準(zhǔn)備時間，如清掃路面、噴灑乳化瀝青等，雙層攤鋪比單層攤鋪減少了一半施工時間[8]。對于需要封閉路面來進(jìn)行大修的工程來說，單層攤鋪后一般要24 h后才能組織上面一層的攤鋪，所以，雙層攤鋪可以大大縮短施工周期，減少封路時間，提高了社會效益[9]。

3.3配套設(shè)施

瀝青雙層攤鋪在對不同配合比的粘結(jié)層和磨耗層攤鋪施工時， 需要有2臺以上不同產(chǎn)量的瀝青拌和站配套，而且前后場配合要密切；2種不同的瀝青混合料用量計算要準(zhǔn)確；現(xiàn)場指揮卡車卸料和攤鋪操作員要密切關(guān)注和配合，做好裝載不同瀝青混合料的卡車的標(biāo)識，避免卡車卸錯料導(dǎo)致浪費和阻礙施工[10]。

3.4雙層攤鋪的平整度控制要求

在筆者單位承接的廣東省科研課題《雙層排水降噪瀝青路面成套應(yīng)用技術(shù)研究》中，通過試驗得出：當(dāng)下面層出現(xiàn)5 mm凹陷時，傳統(tǒng)工藝攤鋪反映到面層的凹陷為2.6 mm，而雙層攤鋪工藝反映到面層的凹陷為3.1 mm。因此要求雙層瀝青攤鋪作業(yè)時，道路的平整度控制應(yīng)從路基開始，各層平整度控制宜提高一級標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，平整度控制標(biāo)準(zhǔn)見表3，平整度控制要求如下。

（1）嚴(yán)格控制下承層平整度，按高一級路面施工標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行平整度檢查驗收。

（2）攤鋪機(jī)攤鋪時，必須保持緩慢、勻速、連續(xù)，并采取有效措施以保持?jǐn)備仚C(jī)的重心穩(wěn)定。

（3）根據(jù)現(xiàn)場情況協(xié)調(diào)拌和站的生產(chǎn)，做到生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)性優(yōu)化協(xié)調(diào)，保證雙層攤鋪的過程連續(xù)穩(wěn)定性。

（4）制定合理的壓實方案，嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)的碾壓工藝來控制碾壓過程。終壓結(jié)束時瀝青混合料不應(yīng)低于110 ℃，并盡可能在較高的溫度下結(jié)束終壓。

（5）由于同時攤鋪上、中面層，所以瀝青層厚度增加到10 cm時，混合料冷卻速度大大延緩。最佳冷卻時間可延長30～90 min，為充分壓實提供了更寬裕的時間，這樣不僅可以提高約3%的壓實度，還能獲得更好的平整度。

由于市政道路路口比較多，同時分布有排水、通訊、電纜等井口，目前的可調(diào)式井蓋在技術(shù)上很難實現(xiàn)雙層攤鋪，所以，市政道路還不具備雙層攤鋪的條件。新建的省道、國道、一二級公路及高速、快速道路，以及這些道路的大修工程，一般沒有井蓋，工地能夠連續(xù)施工，非常適合雙層攤鋪工藝的施工。

3.5設(shè)備型號及工作原理

目前能夠?qū)崿F(xiàn)雙層攤鋪的設(shè)備有戴納派克瀝青攤鋪機(jī)和福格勒的順序攤鋪機(jī)。戴納派克的瀝青攤鋪設(shè)備是由1臺攤鋪機(jī)和1臺瀝青混合料轉(zhuǎn)運設(shè)備組成，福格勒是由2臺攤鋪機(jī)和1臺瀝青轉(zhuǎn)運設(shè)備組成。

福格勒攤鋪設(shè)備是用2臺攤鋪機(jī)完成雙層攤鋪的，即磨耗層與粘結(jié)層是分別用2臺攤鋪機(jī)先后完成（這也是福格勒稱為順序攤鋪的原因）。該施工工藝優(yōu)點是在粘結(jié)層攤鋪完的時候，為了避免磨耗層攤鋪機(jī)對粘結(jié)層的破壞，專門設(shè)計了振動壓實梁對粘結(jié)層做初始壓實，壓實密度可達(dá)到95%以上。普通13 t振動壓路機(jī)碾壓即可滿足雙層攤鋪路面的壓實度要求，不需要大噸位的膠輪壓路機(jī)輔助。同時，2臺攤鋪機(jī)還可以當(dāng)普通瀝青攤鋪機(jī)使用。其缺點是如果粘結(jié)層攤鋪機(jī)的壓實梁出現(xiàn)壓力偏差時，磨耗層攤鋪時會破壞粘結(jié)層，且經(jīng)過2次的中轉(zhuǎn)，增大了瀝青混合料離析的風(fēng)險，影響施工質(zhì)量。

戴納派克攤鋪設(shè)備是在1臺攤鋪機(jī)的平臺上，增加1套熨平板來實現(xiàn)雙層瀝青攤鋪。該工藝優(yōu)點是像普通單層攤鋪一樣，1臺設(shè)備即可滿足，操作上要比福格勒雙層攤鋪設(shè)備簡單；缺點是攤鋪機(jī)體積較大，運輸不方便，如果當(dāng)普通單層攤鋪機(jī)用，功率偏大，浪費資源。

從設(shè)備的管理和維護(hù)保養(yǎng)角度考慮，戴納派克的雙層攤鋪設(shè)備相對福格勒順序攤鋪設(shè)備少了1臺中轉(zhuǎn)混合型攤鋪機(jī)，減少了操作人員和維修保養(yǎng)的設(shè)備數(shù)量，也減少一次中轉(zhuǎn)瀝青，減少了施工配合失誤和瀝青混合料離析的幾率。 而從攤鋪工藝上看，兩者均可滿足雙層攤鋪要求，但戴納派克工作原理更合理。

3.6設(shè)備投入成本

使用雙層攤鋪的優(yōu)點是節(jié)約價格較高的磨耗層瀝青材料，同時提高層間粘結(jié)效果。但按照目前高速公路雙機(jī)聯(lián)鋪的施工工藝，投入2套雙層攤鋪設(shè)備才能在施工周期和機(jī)械人工成本上有優(yōu)勢（采用一套雙層攤鋪設(shè)備施工要處理縱接縫，增加人員和機(jī)械成本）。在設(shè)備投入、價格差異、節(jié)約材料、成本持平攤鋪面積等方面，雙層攤鋪雙套設(shè)備聯(lián)鋪、單套設(shè)備攤鋪和單層雙機(jī)聯(lián)鋪的對比見表4。

4結(jié)語

目前全國的高速路建設(shè)飛躍發(fā)展，僅廣東省在5年內(nèi)計劃新建高速公路將超過3 000 km， 每年有600 km左右的高速路在建。如果全國每年有十分之一適合瀝青雙層攤鋪條件的新修和大修省國道、高速公路采用雙層攤鋪，不僅僅能縮短公路的建設(shè)和維修周期，還將節(jié)省很多瀝青路面原材料。當(dāng)大面積推廣雙層攤鋪后，雙層攤鋪機(jī)械的使用和維護(hù)費用也會由于設(shè)備的擁有量大而降低，進(jìn)一步降低雙層攤鋪的機(jī)械設(shè)備費用。雙層瀝青路面攤鋪是“熱對熱”的攤鋪工藝，能夠提高瀝青路面的質(zhì)量，還能縮短施工工期，節(jié)約施工材料及人員的投入，是一種非常值得推廣的瀝青路面施工工藝。

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[責(zé)任編輯：高甜]