高速公路工程排水路面設計及施工技術

郭 鵬

(山西省公路局朔州分局質量檢測中心,山西 朔州 036001)

1 項目背景

某高速公路工程項目的全線長度為28.16 km，采用的是雙向四車道，設計的行車速度為100 km/h，路基的寬度為24.25 m。此項目于2008年8月10日正式通車運行，由于原路面結構設計缺陷以及受到超重、高溫多雨等條件的影響，原路面發(fā)生了較為嚴重的損壞。因此，為了保證高速公路行車的安全性，就必須結合現(xiàn)場現(xiàn)場地形與氣候條件等對原路面進行修復。本文以高速公路項目為例，重點研究了排水路面設計與施工技術。

2 排水路面設計

2.1 結構組合設計

從原水泥路面的路段設計PAC-13排水路面，舊路面的結構為：C35水泥混凝土面層(厚度為26 cm)+稀漿封層(厚度為1 cm)+水穩(wěn)碎石基層(厚度為22 cm)+水穩(wěn)碎石底基層(16 cm)。通過綜合研究、討論之后確定的大修施工方案厚度為：首先實施原路面病害換板與壓漿等一系列處治，然后加鋪AC-10F調平隔離層(厚度為3 cm)+C35配筋混凝土(厚度為18 cm)+SBS改性同步封層(厚度為1 cm)+SBS改性瀝青AC-20C下面層(厚度為6 cm)+防水粘結層+高黏度改性瀝青PAC-13表面層(厚度為4 cm)[1]。其中同步封層需要將改性瀝青的灑布量控制為1.5 kg/m2，而集料選擇的是石灰石(粒徑為4.75～9.5 mm)，同時選擇瀝青(油石比為0.5%)實施預拌，應保證瀝青將各項集料均勻裹覆，實際灑布量需要確保不粘輪。以精銑刨或是裸化方式對配筋混凝土實施粗糙化處理，以提高層間粘結性。

2.2 邊部設計

滲入PAC-13表層的雨水，主要從AC-20C下面層的頂面有效排出，所以邊部設計尤為關鍵。此項目大修方案中土路肩以C25混凝土(厚度為12 cm)為材料進行硬化處理，而中央分隔帶改為采用預制混凝土護欄，把填土綠化進行挖除處理，然后下部以C15混凝土為材料回填，同時護欄的兩側選擇C30現(xiàn)澆混凝土實施硬化處理，然后把縱向水溝延伸到中央分隔帶之內[2]。此項目中PAC-13排水表層段采用的邊部設計如下：①橫坡土路肩中C25混凝土厚度從12 cm減小成5 cm，且頂面的標高不超過AC-20C下面層的頂面；②原中央分隔帶中縱向水溝位置之外的硬化帶改成下部填筑碎石(粒徑為9.5～19 mm)與上部滿鋪PAC-13(厚度為4 cm)；③鋼護欄的立柱長度應提高5 cm。

3 排水路面混合料設計

3.1 瀝青膠結料

此項目中PAC-13排水路面瀝青混合料中的瀝青選擇的是高黏度改性瀝青(即SBS改性瀝青與高黏度添加劑)，其相關技術性能指標檢測結果詳見表1。

表1 高黏度改性瀝青相關技術性能指標檢測結果

3.2 集 料

采用的粗集料為玄武巖碎石，粒徑為9.5～13.2 mm、4.75～9.5 mm，而采用的細集料是機制砂，具體試驗檢測結果見表2。

表2 粗細集料相關技術性能指標檢測結果

3.3 填 料

采用的填料是礦粉，具體檢測結果見表3。

表3 礦粉相關技術性能指標檢測結果

3.4 配合比設計

PAC-13混合料中礦料配合比設計見表4。

表4 PAC-13礦料設計級配

4 施工技術

4.1 混合料拌和

采用的拌和設備為瀝青拌和樓，并配置2套投送設備，主要負責摻入高黏度的添加劑與聚酯纖維，以管道方式直接送到拌和缸。該投送設備是以稱重計量為主，必須提前進行精準標定，其中每盤的混合料重量控制為3 t，并根據(jù)比例準確計算每盤需要摻入的高黏度添加劑與聚酯纖維量，然后從投送設備中進行設定。

根據(jù)試拌試鋪驗證得出的比例，合理確定拌和樓各項參數(shù)，比如礦料比例與拌和時間等，然后把粗集料、細集料以及纖維加入到拌和缸實施干拌(時間控制為10 s)，接著摻入適量的瀝青、高黏度添加劑，具體拌和時間控制為15 s，最后摻入礦粉進行35 s攪拌，以保證混合料拌和充分、均勻，瀝青全面包裹礦料，而且無花白料與離析等現(xiàn)象[3]。在具體拌和階段，需要結合級配篩分試驗合理優(yōu)化礦料比例，以確?；旌狭系募壟浞显O計規(guī)定基本要求。此外，將混合料的出廠溫度控制在175℃～185℃，若是大于195℃或是低于165℃，則必須作為廢料進行處理。

4.2 混合料攤鋪

普通路段選擇大功率攤鋪機(功率≥260 kW)實現(xiàn)半幅全斷面的一次性攤鋪成型，而互通加速、減速車道等路段需要配置2臺攤鋪機進行同步式攤鋪，以免形成冷接縫。同時攤鋪機的兩側應選擇非接觸式的平衡梁進行找平與厚度控制。通過試驗試鋪確定的松鋪系數(shù)為1.25，攤鋪機的運行速度控制為2.0 m/min[4]，總體上與拌和樓的生產量達到了相匹配狀態(tài)。需要參考攤鋪面實際情況對熨平板振動以及振搗頻率實施合理調整，不僅應確保攤鋪面的初始壓實度，而且必須避免集料、瀝青膜破損問題。此外，混合料的攤鋪施工溫度應確?！?60℃。

4.3 混合料壓實

此項目中PAC-13瀝青混合料碾壓需要配置4臺雙鋼輪壓路機(重量為13 t)、2臺膠輪壓路機(重量為30 t)。由于高黏度改性瀝青具有較大的黏度，因此，需要在高溫狀態(tài)下進行壓實，以提升碾壓效果。為了能夠控制瀝青混合料溫度的快速降溫，應配置3臺鋼輪壓路機實施并排式初壓作業(yè)，主要碾壓方式為靜壓，瀝青混合料的溫度≥155℃，施工區(qū)域的長度為20～25 m，以最短時間實現(xiàn)壓實，壓路機的行駛速度保證為2～3 km/h，具體碾壓遍數(shù)為4遍。復壓施工階段應配置2臺膠輪壓路機，其中瀝青混合料的溫度保證70℃～90℃，以免影響瀝青混合料碾壓效果[5]。若是瀝青混合料出現(xiàn)了粘輪現(xiàn)象，則需要立即采用噴霧器對輪胎噴灑適量的植物油。復壓施工中壓路機的行駛速度控制在3～5 km/h，具體碾壓施工遍數(shù)為2遍。此外，終壓施工應配置1臺雙鋼輪壓路機，其行駛速度控制在3～5 km/h，一直到無明顯的輪跡。

5 總 結

本文結合高速公路工程項目實際情況，重點分析研究了PAC-13排水路面設計、瀝青混合料設計與施工技術。實踐表明，此PAC-13排水路面具有良好的排水性能、高溫抗車轍性能與抗水損壞性能，有效增強了高速公路路面的路用性能，確保了行車的安全性與舒適性。

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