中亞地區(qū)公路改造路面平整度控制研究

李晨

（中恒工程設(shè)計(jì)院有限公司,四川 成都 610000）

0 引言

路面平整度是瀝青混凝土路面施工質(zhì)量控制的重要內(nèi)容，是評(píng)定路面質(zhì)量和使用性能的關(guān)鍵性指標(biāo)，直接影響著車輛行駛的舒適性、安全性和經(jīng)濟(jì)性。近年來(lái)筆者參與了“一帶一路”倡議背景下中亞地區(qū)數(shù)個(gè)公路改造項(xiàng)目，在既有公路改造項(xiàng)目的平整度控制方面獲取了一定的經(jīng)驗(yàn)和心得，下面以具體項(xiàng)目為依托進(jìn)行論述。

1 項(xiàng)目背景

自2013年9月習(xí)近平主席在哈薩克斯坦提出“絲綢之路經(jīng)濟(jì)帶”的構(gòu)想以來(lái)，“一帶一路”倡議得到了沿線國(guó)家的熱烈響應(yīng)，相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)項(xiàng)目已經(jīng)迅速推動(dòng)開(kāi)來(lái)。中亞地區(qū)是“絲綢之路經(jīng)濟(jì)帶”的主要組成部分，而道路的互聯(lián)互通是“一帶一路”建設(shè)的重要抓手。中亞國(guó)家均為蘇聯(lián)加盟共和國(guó)，在當(dāng)時(shí)特別是經(jīng)濟(jì)情況較好的20世紀(jì)60～70年代建立了比較完善的公路網(wǎng)絡(luò)。但由于蘇聯(lián)后期經(jīng)濟(jì)形勢(shì)急劇惡化，特別是解體后各中亞國(guó)家失去外援，自身經(jīng)濟(jì)實(shí)力大為降低，導(dǎo)致其公路無(wú)力養(yǎng)護(hù)，年久失修，狀況極為堪憂。也正因?yàn)槿绱?，?dāng)前中國(guó)企業(yè)在中亞地區(qū)承建的交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)項(xiàng)目中，很大一部分是公路修復(fù)改造工程。

比什凱克-吐?tīng)栨靥氐缆沸迯?fù)項(xiàng)目（K9～K103）位于吉爾吉斯斯坦北部，是古絲綢之路的一段，沿線有世界文化遺產(chǎn)——碎葉古城遺址。目前，此路是吉爾吉斯斯坦國(guó)家公路網(wǎng)的重要組成部分，也是新疆喀什經(jīng)濟(jì)特區(qū)經(jīng)吐?tīng)栨靥乜诎堵?lián)系吉爾吉斯斯坦首都比什凱克乃至哈薩克斯坦、烏茲別克斯坦的必經(jīng)之路，具有極大的價(jià)值。項(xiàng)目原有道路于20世紀(jì)60年代起分批陸續(xù)建成，到20世紀(jì)80年代后期建設(shè)至現(xiàn)有規(guī)模，如圖1所示。

圖1 舊路面實(shí)景

2006年，吉爾吉斯斯坦交通與通信部對(duì)部分路段進(jìn)行了養(yǎng)護(hù)處理，處理方案為在面層以上攤鋪1～2 cm的瀝青貫入碎石。除此之外僅為日常養(yǎng)護(hù)。據(jù)吉方提供資料，既有道路路面的國(guó)際平整度指數(shù)IRI為3.6～7.1；此外，30%以上的路面面層遭到破壞，路面病害主要表現(xiàn)為坑槽、龜裂、車轍、裂縫、泛油、麻面和露骨，如圖2所示。當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)院提供的原路面設(shè)計(jì)方案為直接在舊路面上攤鋪平均厚度為7 cm的瀝青混凝土下面層和5 cm的瀝青混凝土上面層。

圖2 路面病害

2 路面平整度影響因素分析

根據(jù)原有設(shè)計(jì)方案，施工單位進(jìn)行了試驗(yàn)段攤鋪，效果不盡如人意。經(jīng)過(guò)分析后，得出原因如下所示：

（1）下承層平整度狀況較差。傳統(tǒng)的施工理念認(rèn)為，路面平整度主要靠加強(qiáng)面層攤鋪實(shí)現(xiàn)，“基層不平面層找、下層不平上層找”，從而忽略了下承層的控制。但該次施工實(shí)踐證明，即使上層攤鋪后的松鋪?lái)斆娼^對(duì)平整，但由于下承層的不平整，導(dǎo)致路面各處的虛鋪厚度存在差值，經(jīng)壓實(shí)后，下承層的不平整會(huì)在一定程度上向上反射，這就是路面平整度的傳遞過(guò)程。該項(xiàng)目下承層為舊有瀝青混凝土路面，平整度較差，若按原方案不經(jīng)系統(tǒng)處理就盲目地直接攤鋪必然導(dǎo)致新鋪面層不平整。

（2）原設(shè)計(jì)方案不切合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際。吉爾吉斯斯坦國(guó)家設(shè)計(jì)院提供的原設(shè)計(jì)方案為下面層高程依據(jù)施工圖設(shè)計(jì)中的縱斷面設(shè)計(jì)圖，采用“走鋼線”法施工。然而由于原路面沉降嚴(yán)重、病害密布、高程起伏較大，使得每10 m一個(gè)斷面的測(cè)量數(shù)據(jù)無(wú)法準(zhǔn)確反映道路高程的實(shí)際狀況，導(dǎo)致設(shè)計(jì)攤鋪厚度也完全脫離了施工實(shí)際，甚至在個(gè)別路段存在找平層設(shè)計(jì)厚度多達(dá)40 cm以上或者低至負(fù)值的情況（設(shè)計(jì)高程低于現(xiàn)狀高程）。原設(shè)計(jì)方案的缺陷使得下面層根據(jù)縱斷面設(shè)計(jì)圖采用“走鋼線”法施工時(shí)操作非常不便，控制難度極大，也嚴(yán)重影響了施工效果，見(jiàn)表1。

3 對(duì)設(shè)計(jì)方案的改進(jìn)

3.1 改善下層路面的不平整

鑒于下承層的不平整對(duì)上層的平整度控制造成了明顯的負(fù)面影響，根據(jù)實(shí)際情況，該項(xiàng)目調(diào)整設(shè)計(jì)方案，首先采取多種措施對(duì)下承層的平整度進(jìn)行改善。

表1 找平層設(shè)計(jì)厚度統(tǒng)計(jì)表

（1）針對(duì)原路面存在的坑槽、龜裂、裂縫、泛油等病害，該項(xiàng)目首先進(jìn)行了全面的修復(fù)處理，一方面為新鋪路面的質(zhì)量提供了保障，另一方面也消除了病害對(duì)平整度控制帶來(lái)的影響。

（2）針對(duì)舊路面中部分標(biāo)高高出附近區(qū)域的擁包、凸起等地段，采用銑刨機(jī)進(jìn)行了大范圍的、細(xì)致的修整，使其高程降低至與周圍路面基本平齊，如圖3所示。

圖3 應(yīng)銑刨的區(qū)域

（3）針對(duì)舊路面中部分因沉降和車轍產(chǎn)生的低洼區(qū)域，采用粗粒式瀝青混凝土進(jìn)行填補(bǔ)、整平、壓實(shí)作業(yè)，使其標(biāo)高提高至與附近路段基本一致，如圖4所示。

圖4 填補(bǔ)作業(yè)完成后

在采取了以上各種措施后，下承層的平整度狀況得到了極大的改善，為找平層的平衡度控制打下了良好的基礎(chǔ)。

3.2 攤鋪?zhàn)鳂I(yè)

在攤鋪?zhàn)鳂I(yè)中進(jìn)行嚴(yán)格的施工控制，并根據(jù)實(shí)際情況采取了以下一些措施：

（1）選用優(yōu)質(zhì)的施工機(jī)械。該項(xiàng)目采用福格勒公司生產(chǎn)的J800-2型履帶式攤鋪機(jī)，最大攤鋪寬度為9 m，最大攤鋪厚度為35 cm。熨平板為雙搗固器拼裝式，通過(guò)雙搗固器的搗實(shí)和振動(dòng)作用，攤鋪后的混合料密實(shí)度可達(dá)到90%以上的預(yù)壓密實(shí)度，從而減小了壓路機(jī)初壓產(chǎn)生的推擠。另外，該機(jī)具有液壓防爬鎖裝置，可以防止機(jī)械攤鋪停頓時(shí)的熨平板沉陷，以及重新起步時(shí)因攤鋪材料溫度降低而爬起影響平整度。良好的機(jī)械設(shè)備為平整度的控制提供了物質(zhì)保障。

（2）改進(jìn)原有的設(shè)計(jì)方案，選擇合理的自動(dòng)找平方式。根據(jù)上文所述，由于原設(shè)計(jì)高程存在缺陷，試驗(yàn)段下面層采用“走鋼絲”法施工效果不佳。因此在下承層的平衡度狀況已經(jīng)得到很大改善的前提下，該項(xiàng)目改用平衡梁法進(jìn)行找平層以及上面層的施工，具體裝置為8束非接觸式平衡梁。非接觸式平衡梁利用聲吶系統(tǒng)檢測(cè)路面高程，自動(dòng)調(diào)整攤鋪厚度，其超聲波反射頻率為200 Hz，發(fā)射周期為5 μs，對(duì)應(yīng)的距離變化僅為0.825 mm，具有很高的精度。經(jīng)實(shí)踐證明，采用非接觸式平衡梁進(jìn)行自動(dòng)找平的效果十分良好。

（3）選擇合理的攤鋪速度。攤鋪機(jī)從啟動(dòng)到正常攤鋪是一個(gè)漸變的過(guò)程，由于混合料阻力的影響，大約運(yùn)行3～8 m才能達(dá)到正常攤鋪的狀態(tài)[1]，因而在攤鋪時(shí)保持恒定速度并減少停頓是保證攤鋪平整的關(guān)鍵。施工中應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的拌和能力和運(yùn)輸能力來(lái)合理地選擇攤鋪速度，同時(shí)也盡可能保證拌和站的生產(chǎn)能力、車隊(duì)的運(yùn)輸能力與攤鋪機(jī)的攤鋪能力相匹配，保證瀝青混合料的連續(xù)供應(yīng)，不使攤鋪機(jī)待料，以免產(chǎn)生中途變換速度或停機(jī)的情況。

（4）嚴(yán)格控制螺旋分料器的轉(zhuǎn)速，并保證熨平板前熱混合料的高度不變。通常的混合料高度應(yīng)與螺旋分料器的軸心線平齊，過(guò)高或過(guò)低都將影響熨平板的受力平衡，使路面出現(xiàn)波浪[1]。

（5）加強(qiáng)對(duì)自卸汽車卸料的管理。現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置專人對(duì)自卸車進(jìn)行指揮管理，盡量使卸料均勻并保持連續(xù)性，同時(shí)要求自卸汽車在后退時(shí)不得撞擊攤鋪機(jī)，料車停在攤鋪機(jī)前卸料禁止制動(dòng)，避免增加攤鋪機(jī)阻力。

3.3 碾壓作業(yè)

合理的碾壓工藝與正確的碾壓操作是保證路面平整度的重要手段。該項(xiàng)目在實(shí)踐中采取了以下一些措施進(jìn)行控制：

（1）嚴(yán)格控制碾壓工序。該項(xiàng)目使用雙鋼輪壓路機(jī)和輪胎壓路機(jī)，采用組合碾壓的方式進(jìn)行作業(yè)。初壓時(shí)首先采用雙鋼輪壓路機(jī)碾壓2遍，速度為2～3 km/h；復(fù)壓緊接在初壓之后進(jìn)行，采用輪胎壓路機(jī)，碾壓4～5遍，速度為3～5 km/h；終壓采用雙鋼輪壓路機(jī)，碾壓2遍，速度為4～6 km/h。

（2）保證適當(dāng)?shù)哪雺簻囟取？刂颇雺簻囟纫彩翘岣邏簩?shí)度、保證平整度的關(guān)鍵。溫度過(guò)高會(huì)造成混合料的縱橫向擠壓，影響平整度；溫度過(guò)低則難以壓實(shí)。該項(xiàng)目控制初壓溫度在130～140℃，復(fù)壓溫度在100～120℃，終壓溫度在90℃左右。同時(shí)嚴(yán)格保證各施工段在同一溫度下壓實(shí)，見(jiàn)表2。

表2 碾壓要求

（3）規(guī)范施工作業(yè)，杜絕不良行為。壓路機(jī)不得在新攤鋪的混合料上進(jìn)行轉(zhuǎn)向、調(diào)頭、左右移動(dòng)位置或突然剎車等行為；禁止任何機(jī)械不得在碾壓后冷卻前的路面上停放，防范礦料、油料等雜物落在新攤鋪完成的路面上，路面冷卻至50℃以下后方可開(kāi)放交通；使用輪胎壓路機(jī)時(shí)，注意檢查各個(gè)輪胎的新舊程度和輪胎壓力，做到新舊一致、壓力相等，避免形成輪跡，使瀝青混凝土面層橫向平整度超標(biāo)[2]；壓路機(jī)應(yīng)裝霧狀噴水裝置以防混合料粘輪，防止碾壓時(shí)將瀝青混凝土混合料粘起形成路面不平整。

3.4 接縫處理

施工縫處理是制約瀝青混凝土路面平整度的重要因素之一。施工縫分為縱向接縫和橫向接縫，處理時(shí)應(yīng)分別對(duì)待。

（1）縱向接縫。該項(xiàng)目采取半幅施工方式，中縫為冷接縫。鋪另半幅前用切割機(jī)將前半幅邊緣切齊后，將其清掃干凈，并涂灑黏層瀝青。攤鋪時(shí)混合料應(yīng)重疊在已鋪層上10 cm寬，攤鋪后先將攤鋪在前半幅上的混合料鏟走，再進(jìn)行碾壓。此處應(yīng)注意新攤鋪的半幅與前半幅松鋪厚度相同?？v向接縫必須保證攤鋪帶的邊緣齊整，這就要求攤鋪機(jī)在直線上或彎道上行駛始終注視所懸鏈條對(duì)準(zhǔn)導(dǎo)向線，不得發(fā)生偏離。

（2）橫向接縫。橫向接縫對(duì)路面平整度有著很大影響。在施工中要求作業(yè)人員盡可能地減少攤鋪機(jī)停機(jī)的現(xiàn)象，減少橫向接縫。當(dāng)接縫不可避免時(shí)，則盡量將橫向接縫設(shè)置在道路縱坡或面層厚度一致的區(qū)域內(nèi)，并且控制相鄰兩幅及上下層的橫向接縫錯(cuò)位5 m以上。在每次攤鋪完成后，用長(zhǎng)條方木做檔木，待終壓完成后，及時(shí)測(cè)量高程及平整度，并在合格部分劃一橫線。繼續(xù)攤鋪前，沿橫線切除多余部分，在切割面上涂刷黏層瀝青，以增加接縫處新舊鋪筑層間的黏結(jié)。繼續(xù)攤鋪時(shí)保持原先的松鋪厚度等作業(yè)參數(shù)，并采用騎縫碾壓方式。壓實(shí)過(guò)程中不斷地檢查平整度，結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行人工找平。經(jīng)過(guò)精心處理，該項(xiàng)目各橫向接縫搭接良好，無(wú)明顯跳車現(xiàn)象。

3.5 其他控制措施

（1）減少離析現(xiàn)象。運(yùn)輸、卸料和攤鋪過(guò)程出現(xiàn)問(wèn)題都有可能導(dǎo)致混合料出現(xiàn)離析現(xiàn)象，從而使得不同部位的壓縮比不一致，影響路面的平整度。為此應(yīng)采取措施，嚴(yán)格控制裝料、運(yùn)輸、卸料和攤鋪等環(huán)節(jié)的作業(yè)，有效避免離析現(xiàn)象出現(xiàn)。

（2）做好路面養(yǎng)護(hù)。施工完畢后的當(dāng)天，斷絕社會(huì)交通，防止車輛對(duì)路面造成污染或由于車輛制動(dòng)影響路面平整度。

（3）加強(qiáng)檢測(cè)工作。無(wú)論在施工前、施工作業(yè)中還是施工結(jié)束后，都應(yīng)該進(jìn)行全程的施工檢測(cè)工作，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并加以分析解決。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著道路施工技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，社會(huì)各方面對(duì)路面平整度的要求也越來(lái)越高。在中亞國(guó)家的舊路改造項(xiàng)目中，由于各種限制因素的影響，特別是舊有路面狀況的制約，不能簡(jiǎn)單套用傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路和施工方法。本文所依托的比什凱克-吐?tīng)栨靥氐缆沸迯?fù)項(xiàng)目（K9～K103）結(jié)合自身工程實(shí)際，對(duì)原設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了合理調(diào)整和改進(jìn)，最終克服了各種不利因素的影響，收到了良好的效果。該項(xiàng)目瀝青混凝土上面層國(guó)際平整度指數(shù)IRI達(dá)到了1.91，滿足吉爾吉斯斯坦國(guó)家公路技術(shù)規(guī)范的要求，如圖5所示。

圖5 公路修復(fù)后實(shí)景圖