沿海軟土地區(qū)高速公路瀝青路面施工質(zhì)量要點(diǎn)分析

■陳榮海

(福州榕城港務(wù)發(fā)展有限公司，福州 350007)

0 引言

高速公路是我國(guó)加快經(jīng)濟(jì)發(fā)展、加強(qiáng)群眾生活質(zhì)量水平的前提保障，其亦是我國(guó)向世界各國(guó)展現(xiàn)我國(guó)現(xiàn)代化發(fā)展建設(shè)及綜合國(guó)力的重要途徑。隨著我國(guó)交通需求量的不斷增加，瀝青路面成為高速公路路面工程的主要結(jié)構(gòu)類型。不僅如此，我國(guó)還在不斷引進(jìn)發(fā)達(dá)國(guó)家先進(jìn)的施工設(shè)備和施工理念，加之交通部門對(duì)公路施工、設(shè)計(jì)和養(yǎng)護(hù)等規(guī)范的不斷修正，瀝青路面的整體水平和高速公路修筑水平得到了迅猛發(fā)展。

瀝青路面是用不同種類的混合料和礦料粘結(jié)作為面層并且與其他基層、墊層結(jié)合使用的路面結(jié)構(gòu)。它不僅有平整的表面，沒(méi)有接縫、能夠提供舒適的駕駛環(huán)境，且具有施工周期短、養(yǎng)護(hù)方法簡(jiǎn)便、路面抗磨性好等多種優(yōu)點(diǎn)，這些優(yōu)點(diǎn)使得瀝青路面成為了我國(guó)目前高速公路建設(shè)的首選類型。然而，在對(duì)瀝青路面進(jìn)行施工及使用的過(guò)程中總會(huì)發(fā)生一些讓人猝不及防的病害，例如車轍、裂縫等病害現(xiàn)象。產(chǎn)生瀝青路面病害的主要原因有：一是交通的流量過(guò)大，導(dǎo)致荷載過(guò)大。已經(jīng)建好并投放使用的高速公路在受到超載車輛的反復(fù)碾壓后，面層超出了設(shè)計(jì)荷載的限度，造成不同程度的破壞；二是地理氣候原因。我國(guó)地理環(huán)境復(fù)雜，不同地區(qū)氣候差異較大，如果不能全面考慮這些問(wèn)題，而是采用單一的設(shè)計(jì)、施工理念，則部分設(shè)計(jì)參數(shù)的取值得不到科學(xué)性和合理性，這就導(dǎo)致了一些高速公路的路面結(jié)構(gòu)組成不能適應(yīng)當(dāng)?shù)貧夂颦h(huán)境；三則是施工質(zhì)量控制方面。隨著高速公路瀝青路面施工工藝流程發(fā)展得日益成熟，人們?cè)谑┕みM(jìn)行的過(guò)程中對(duì)瀝青路面施工質(zhì)量的控制把控得越來(lái)越嚴(yán)格，一旦在施工前期準(zhǔn)備過(guò)程中沒(méi)有完善質(zhì)量控制體系，就會(huì)對(duì)高速公路造成明顯的早期破壞，降低路面實(shí)際使用壽命。本文以福建省某高速公路為依托，分析了在沿海軟土地區(qū)高速公路瀝青面層施工工藝及質(zhì)量控制方法。

1 瀝青混合料的性能及其技術(shù)指標(biāo)

1.1 高溫穩(wěn)定性

瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性直接關(guān)系著路面抵抗永久變形的能力，若瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性不達(dá)標(biāo)，則會(huì)對(duì)路面造成推移、擁包、搓板、泛油等病害，這些路面變形長(zhǎng)期在車輛荷載的反復(fù)作用下會(huì)出現(xiàn)車轍。車轍主要發(fā)生在高溫季節(jié)，渠化交通的重交通道路上。車轍會(huì)導(dǎo)致車輛的輪子兩邊的瀝青層厚度變得十分薄，從而大大地減弱了路面整體的強(qiáng)度性，因此引發(fā)更多病害的發(fā)生，比如車輪打漂導(dǎo)致車輛發(fā)生漂移、車轍積水等病害現(xiàn)象的發(fā)生，都是因?yàn)檐囖H的永久變形，使路面排水受到阻礙；對(duì)車輛變道造成極大的危害，因?yàn)檐囖H會(huì)使車輛變道時(shí)車輪失穩(wěn)，對(duì)駕駛員操縱車輛造成了影響。由此可見(jiàn)，瀝青路面病害的主要病因皆是由車轍所致，且瀝青路面產(chǎn)生車轍的主要因素十分復(fù)雜，包括結(jié)合料、集料等類型及地理氣候環(huán)境等。除了上述原因之外，在施工進(jìn)行的過(guò)程中，施工碾壓的方法將會(huì)對(duì)混合料的結(jié)構(gòu)內(nèi)部的強(qiáng)度產(chǎn)生直接的影響，碾壓不當(dāng)時(shí)也會(huì)產(chǎn)生車轍。車轍具有三種形成機(jī)制：結(jié)構(gòu)型車轍、失穩(wěn)型車轍、磨耗型車轍，這三種車轍的原因和防治措施介紹如下：

(1)結(jié)構(gòu)型車轍

這類車轍又稱為傳遞型車轍，主要是由于路基變形傳遞到面層而使路面結(jié)構(gòu)產(chǎn)生整體性永久變形。

通過(guò)以下方法減緩結(jié)構(gòu)型車轍：其一，混合料和基層材料內(nèi)要分別含有足夠的礦粉和經(jīng)破碎的顆粒，以便達(dá)到確?；鶎釉O(shè)計(jì)滿足工程實(shí)踐要求的目的；其二，基底在碾壓施工時(shí)要充分碾壓以達(dá)到規(guī)范滿足的要求，避免工后附加壓密。

(2)失穩(wěn)型車轍

因?yàn)檐囕v在行駛的過(guò)程中，其長(zhǎng)期的對(duì)瀝青路面的結(jié)構(gòu)層產(chǎn)生荷載作用，導(dǎo)致了瀝青路面結(jié)構(gòu)層的內(nèi)部材料產(chǎn)生橫向流動(dòng)，在橫向上發(fā)生了位移，因此人們也稱失穩(wěn)型車轍為橫向車轍。

可以通過(guò)以下方法對(duì)失穩(wěn)型車轍進(jìn)行減緩：首先是集料含量問(wèn)題，即要保證瀝青混合料在施工過(guò)程中始終含有較多的通過(guò)粉碎具有棱角的集料；并且需要保證集料中礦粉和粗顆粒的含量足夠多；其次，大尺寸集料的表面文理也是預(yù)防車轍的關(guān)鍵因素；再次，為保證瀝青與集料能牢牢黏接在一起，施工過(guò)程中必須保證集料顆粒表面的瀝青膜要具有足夠厚度。

(3)磨耗型車轍

磨耗型車轍是一種持續(xù)產(chǎn)生的車轍，其原因是瀝青路面在車輪磨耗和雨水侵蝕等外界因素的持續(xù)影響下不斷的損失而形成的。

該種車轍可以采取對(duì)交通進(jìn)行限流、管制，在施工進(jìn)行的過(guò)程中調(diào)整混合料級(jí)配等方法來(lái)防治。

1.2 耐久性

瀝青路面在車輛荷載和自然環(huán)境的因素的長(zhǎng)期的作用和影響下會(huì)出現(xiàn)一定程度的剝落和松散問(wèn)題，而耐久性是指瀝青路面能保持正常使用狀態(tài)而不出現(xiàn)這些損壞的能力，其具體體現(xiàn)在瀝青路面的水穩(wěn)定性抗老化性。

(1)瀝青路面的水穩(wěn)定性

在福建等沿海地區(qū)，雨量充沛，瀝青路面在雨水的長(zhǎng)期作用下會(huì)導(dǎo)致松散、剝離、凹坑等病害的產(chǎn)生，這些病害現(xiàn)象對(duì)車輛在行駛過(guò)程中的安全性及穩(wěn)定性產(chǎn)生了十分巨大的影響及危害。瀝青路面的水穩(wěn)性是瀝青路面耐久性的關(guān)鍵，瀝青與集料二者之間的粘附效果對(duì)瀝青路面的耐久性有著不可估量的影響。但是在下雨天時(shí)，雨水會(huì)使礦料發(fā)生某些化學(xué)反應(yīng)，這些化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生，一定程度上對(duì)瀝青與集料之間的粘附效果產(chǎn)生了破壞。對(duì)瀝青與集料間粘結(jié)力的產(chǎn)生影響效果的原因主要有瀝青與集料表面的界面張力、瀝青粘性、集料與瀝青拌合的溫度、集料的清潔度及集料的含水量等多方面的因素。

(2)瀝青路面的抗老化性

瀝青路面的抗老化性是瀝青的混合料耐久性的重要因素之一。當(dāng)瀝青路面在進(jìn)行施工及使用過(guò)程中都會(huì)面臨一系列路面老化問(wèn)題。瀝青路面的老化現(xiàn)象包括施工過(guò)程的短期老化現(xiàn)象和使用過(guò)程中的長(zhǎng)期老化現(xiàn)象，具體情況如圖1所示。

圖1 瀝青老化曲線

2 瀝青混合料配合比控制

2.1 工程概況和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

本文的研究對(duì)象是福建省某高速公路瀝青路面工程，該工程全長(zhǎng)50.1km，線路總體呈東西走向。該地區(qū)屬于亞熱帶季風(fēng)氣候，雨量充沛，年平均降水量為1200mm，年平均氣溫為20～25℃。道路的規(guī)劃為雙向六車道的設(shè)計(jì)，該條道路的總寬度24m，路面寬度22.0m。該高速公路瀝青路面結(jié)構(gòu)由上到下如圖2所示。

圖2 路面結(jié)構(gòu)圖

2.2 瀝青混合料級(jí)配控制

在瀝青路面施工過(guò)程中，瀝青混合料的力學(xué)性能以及路用性能的直接受到級(jí)配的影響，因此在瀝青混合料的生產(chǎn)拌和階段，必須確?；旌狭霞?jí)配滿足設(shè)計(jì)中的要求。這就要求施工階段做到以下三點(diǎn)：第一，當(dāng)瀝青混合料的料源改變時(shí)，必須重新設(shè)計(jì)混合料配合比，根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范指標(biāo)對(duì)混合料級(jí)配的穩(wěn)定性進(jìn)行嚴(yán)格地檢測(cè)，并且根據(jù)檢測(cè)所得到的檢測(cè)報(bào)告，及時(shí)對(duì)混合料級(jí)配做出微調(diào)，以確保生產(chǎn)過(guò)程中的配比能夠達(dá)到設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)值。第二，當(dāng)施工人員在拌和階段進(jìn)行的過(guò)程中，原料斗流量需要密切的觀察是否保持均勻，必須要防止因?yàn)榧衔沽系牟痪鶆蛩斐傻幕旌狭想x析現(xiàn)象的發(fā)生。最后，現(xiàn)場(chǎng)人員應(yīng)按照現(xiàn)場(chǎng)需要，對(duì)拌合機(jī)械的進(jìn)行合理的安排，調(diào)節(jié)計(jì)量控制系統(tǒng)中產(chǎn)生的誤差，并修正在生產(chǎn)進(jìn)行過(guò)程中生產(chǎn)配比錯(cuò)誤，確保瀝青混合料的級(jí)配在生產(chǎn)進(jìn)行時(shí)與在設(shè)計(jì)時(shí)目標(biāo)級(jí)配設(shè)計(jì)曲線的一致。下表1為該高速公路瀝青路面的主要材料。

表1 某高速公路瀝青路面主要材料表

3 瀝青路面施工機(jī)械及拌合質(zhì)量控制

3.1 施工機(jī)械選擇

為了保證施工進(jìn)度和質(zhì)量，高速公路瀝青拌合設(shè)備要求十分嚴(yán)格。拌合設(shè)備一般分為兩大類，即連續(xù)式和間歇式。該工程采用連續(xù)式攪拌設(shè)備。間歇強(qiáng)制式攪拌設(shè)備可以使礦料與瀝青的比例十分精確，并且也可以根據(jù)施工需求隨時(shí)對(duì)礦料級(jí)配和油石比進(jìn)行變更，間歇強(qiáng)制式攪拌設(shè)備所拌制出的瀝青混合料質(zhì)量高，可滿足各種各樣的施工要求。

3.2 拌合中出現(xiàn)的異?，F(xiàn)象及解決措施

(1)初拌易出現(xiàn)廢料

這種現(xiàn)象主要是由溫度引起的，由于每天早上拌合骨料和瀝青時(shí)，外界溫度沒(méi)有達(dá)到規(guī)定值，就會(huì)造成攪拌不均勻出現(xiàn)廢料。為了防治這種病害，當(dāng)攪拌機(jī)在進(jìn)行第一次攪拌的過(guò)程中，應(yīng)該提高火焰的溫度，以此保證粗細(xì)集料和瀝青加熱溫度稍微高于規(guī)定值。

(2)出現(xiàn)超粒徑顆粒

拌合成品出現(xiàn)超粒徑顆粒的原因可能有以下三個(gè)原因，一是，拌合機(jī)在長(zhǎng)期工作后，最大篩孔的振動(dòng)篩可能會(huì)發(fā)生損壞的現(xiàn)象，導(dǎo)致超粒徑的顆粒從損壞的地方掉落至下一層篩網(wǎng)；二是，振動(dòng)篩上超粒徑顆粒從邊框空隙落到下層篩網(wǎng)；三是，攪合機(jī)的廢料出口筒會(huì)發(fā)生堵塞現(xiàn)象，超大粒徑顆粒不能及時(shí)排出。因此，拌合過(guò)程中要定期檢查振動(dòng)篩，及時(shí)調(diào)整冷料倉(cāng)上料速度。

(3)出現(xiàn)花白料

這種現(xiàn)象是拌合機(jī)器溫度低，攪拌時(shí)間太短，攪拌機(jī)內(nèi)部灰塵積累太多等因素造成細(xì)料偏多，拌合成品中出現(xiàn)了花白料?；ò琢犀F(xiàn)象可以通過(guò)提高加熱溫度、加長(zhǎng)拌合時(shí)間、減少礦粉用量來(lái)進(jìn)行解決。

(4)出現(xiàn)枯料

若原材料的含水量超過(guò)規(guī)定值的細(xì)集料時(shí)，由于要蒸發(fā)細(xì)集料中過(guò)高的水分，加熱時(shí)間就會(huì)變長(zhǎng)，導(dǎo)致粗集料受到較長(zhǎng)時(shí)間的加熱，溫度超過(guò)規(guī)定值出現(xiàn)枯料。因此，在選擇細(xì)集料時(shí)，要保證原材料的含水量大于7%的細(xì)集料不能超出規(guī)定范圍。除此之外，細(xì)集料需要具有比較龐大的儲(chǔ)備功能，以此保障其充足的風(fēng)干時(shí)間。

為了確?；旌狭系陌韬唾|(zhì)量，需要做好以下幾個(gè)方面的工作：

①原材料控制：依據(jù)相關(guān)材料設(shè)計(jì)要求的規(guī)定，做好各種粗細(xì)集料的選擇，如果集料中發(fā)現(xiàn)含水量較大，則應(yīng)延長(zhǎng)烘干時(shí)間。

②配合比的計(jì)量：冷料倉(cāng)供料時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格按照事先確定的配合比，并且為了確保計(jì)量的準(zhǔn)確性，在試生產(chǎn)前應(yīng)對(duì)各個(gè)計(jì)量裝置進(jìn)行檢查和標(biāo)定。

③溫度控制：混合料溫度的高低，不僅影響著裝車難易程度，還影響著瀝青的性能和運(yùn)輸質(zhì)量控制，由此在瀝青混合料生產(chǎn)的每個(gè)環(huán)節(jié)都要強(qiáng)調(diào)溫度控制。具體溫度應(yīng)根據(jù)瀝青品種、標(biāo)號(hào)、粘度等因素進(jìn)行合理確定。

3.3 運(yùn)輸方面質(zhì)量的控制

運(yùn)輸過(guò)程中，要對(duì)運(yùn)輸質(zhì)量進(jìn)行科學(xué)、合理控制，以確保運(yùn)輸安全。首先，施工方必須對(duì)全體駕駛員進(jìn)行嚴(yán)格的、科學(xué)的崗前技術(shù)培訓(xùn)，保證每一名運(yùn)料車駕駛員皆能夠?qū)\(yùn)輸路線與運(yùn)料順序做到了如指掌，并且要牢記運(yùn)輸過(guò)程中的注意事項(xiàng)以及當(dāng)運(yùn)輸事故或不可抗拒因素發(fā)生時(shí)的緊急處理方法；第二，運(yùn)料車駕駛員應(yīng)對(duì)運(yùn)輸路線、運(yùn)距做仔細(xì)的確認(rèn)，對(duì)運(yùn)輸時(shí)間做到嚴(yán)格的把控。

此外，應(yīng)該對(duì)運(yùn)輸?shù)能囕v車廂與光滑的金屬底板做到徹底的清潔。為了避免瀝青混合料與運(yùn)輸車輛車廂板產(chǎn)生粘結(jié)，應(yīng)當(dāng)在運(yùn)輸車輛車廂內(nèi)部側(cè)板和底部涂1∶3的柴油水混合液，必需嚴(yán)格控制涂液用量，不能夠積存油水。

4 攤鋪及壓實(shí)工藝質(zhì)量控制

4.1 瀝青混合料攤鋪

攤鋪前應(yīng)做好機(jī)械的準(zhǔn)備工作，例如，對(duì)刮板輸料器、螺旋分料器等進(jìn)行檢查，通過(guò)上述方法可以讓機(jī)械保持在一個(gè)良好的工作狀態(tài)。必須嚴(yán)格且徹底地檢查振搗梁的底面與振搗梁前下部，防止其行程及運(yùn)動(dòng)速度因其磨損過(guò)大偏離標(biāo)準(zhǔn)值，檢查厚度調(diào)節(jié)器和拱度調(diào)節(jié)是否良好等。同時(shí)還要盡量減少安裝和調(diào)試而產(chǎn)生的誤差，隨時(shí)檢查液壓系統(tǒng)的工作壓力，使其處于正常狀態(tài)。由于施工位于軟土地區(qū)，因此攤鋪前還要做好土質(zhì)處理，具體方法有：

(1)優(yōu)化土的三相體結(jié)構(gòu)比例關(guān)系，讓地基在通過(guò)處理后可以最大程度地與外部新的環(huán)境條件所適應(yīng)。土壤壓實(shí)、強(qiáng)夯(動(dòng)力置換)等皆是為了為了調(diào)整土的三相體結(jié)構(gòu)比例關(guān)系。

(2)在施工過(guò)程中，通過(guò)使用固化的方法對(duì)瀝青混合料進(jìn)行采取，根據(jù)該種方法可以加強(qiáng)地基抗變形的能力。

攤鋪前首先要徹底清掃下承層。采用人工結(jié)合空壓機(jī)的方法清理下承層，清理完后，還要復(fù)測(cè)下承層的平整度，保證下承層的平整度在規(guī)范范圍內(nèi)，一旦出現(xiàn)超出規(guī)范規(guī)定的部分，要及時(shí)修正，現(xiàn)場(chǎng)所凸起的基層需要使用銑削進(jìn)行機(jī)械銑刨處理，凹陷下去的基層則需采取土方回填壓平。在瀝青混合料攤鋪實(shí)施前，需密切對(duì)瀝青混凝土路面的基層進(jìn)行質(zhì)量監(jiān)測(cè)，尤其是基層在局部粗骨料集中的地方，經(jīng)常會(huì)發(fā)生松散現(xiàn)象。一旦松散現(xiàn)象發(fā)生，應(yīng)該立刻對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)救處理，隨后再對(duì)瀝青面層開(kāi)展攤鋪。當(dāng)基層的松散的現(xiàn)象不是十分危急時(shí)，施工人員僅需將基層中發(fā)生松散現(xiàn)象的區(qū)域挖出且進(jìn)行清理，再對(duì)該區(qū)域?yàn)佑图巴笇佑?，?dāng)攤鋪機(jī)開(kāi)過(guò)該區(qū)域時(shí)，再對(duì)該區(qū)域采取人工回填瀝青混合材料，最后攤鋪機(jī)攤鋪成型即可?；旌狭蠑備仚C(jī)工作圖如圖3所示。

圖3 瀝青混合料攤鋪工作圖

4.2 瀝青路面壓實(shí)工藝流程

高速公路瀝青路面壓實(shí)工藝流程主要包括初壓、復(fù)壓和終壓。初壓主要是為了對(duì)混合料進(jìn)行整平與穩(wěn)定，同時(shí)為復(fù)壓提供良好的施工環(huán)境；通過(guò)采取復(fù)壓措施，可以將混合料達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定的狀態(tài)并且最終成型；通過(guò)采取終壓工藝，可以消除瀝青路面在施工過(guò)程中所留下的輪跡，最終可將壓實(shí)面處于一個(gè)平整的狀態(tài)。

在壓實(shí)進(jìn)行過(guò)程中，振頻對(duì)瀝青表面層施工質(zhì)量有一定的影響作用。若壓實(shí)厚度與碾壓速度已經(jīng)確定后，就要選擇壓路機(jī)的振頻，使沖擊間距比壓實(shí)層厚度要小一些，以避免表面發(fā)生短的波紋。振幅主要影響瀝青面層的壓實(shí)深度。當(dāng)碾壓層較薄時(shí)，宜采用高振頻低振幅；而碾壓層較厚時(shí)，則在滿足最低振頻的要求下，選擇較高的振幅以獲得較高的壓實(shí)度。

壓路機(jī)的起動(dòng)和停止必須減速緩慢進(jìn)行。在對(duì)瀝青路面進(jìn)行碾壓時(shí)，必須使攤鋪機(jī)朝向驅(qū)動(dòng)輪，并且施工進(jìn)行的方向及施工線路必須不能突然地轉(zhuǎn)向，否則會(huì)對(duì)混合料產(chǎn)生推移作用。

壓路機(jī)碾壓應(yīng)從外側(cè)低處向路中碾壓。二輪壓路機(jī)應(yīng)向前碾壓一遍后，不在碾壓作業(yè)段前端錯(cuò)輪，原路退回后在碾壓施工進(jìn)行的末尾路段進(jìn)行錯(cuò)輪，然后進(jìn)行下個(gè)碾壓帶，相鄰碾帶應(yīng)重疊15cm左右。壓路機(jī)在完全退出碾壓作業(yè)段后停止振動(dòng)并緩慢錯(cuò)輪，以免錯(cuò)輪過(guò)急造成混合料的推移和擠起。在碾壓過(guò)程中，為了保證混合料溫度處于一個(gè)合格的標(biāo)準(zhǔn)值，不會(huì)太快地下降，下一個(gè)碾壓帶就要向攤鋪機(jī)靠近一些，使折回處不在同一橫斷面上，而使呈階梯狀地隨攤鋪機(jī)向前前進(jìn)。

5 結(jié)語(yǔ)

本文以福建省某段高速公路瀝青路面的施工為例，論述軟弱土質(zhì)地區(qū)瀝青路面的施工，必須對(duì)各種階段設(shè)立相對(duì)應(yīng)的施工方案，主要是從瀝青混合料的性能、配合比、施工機(jī)械及拌合質(zhì)量控制、混合料攤鋪壓實(shí)工藝等幾個(gè)方面著手，最終總結(jié)出了一系列具有科學(xué)性、可行性的觀點(diǎn)和結(jié)論，為今后類似工程的實(shí)施提供經(jīng)驗(yàn)。