上面层高速公路

自 1990 年国家第一条高速公路沈大高速的通车至今已有 20 多年的时间 了，高速公路的建设对国家、社会发展起着不可代替的作用，但是社会的进步 也给路面的使用性能带来更大的挑战，车流量的持续增加，超载车辆的增多等， 都给路面带来很大的损害，是造成路面早期损害的主要因素，降低了路面的使 用寿命，为延长路面的使用寿命，降低养护维修成本，必须加强沥青路面的施 工质量控制，现结合我青临高速实际情况，对 SMA 上面层的专项施工方案设 计实施如下： 中面层的专项验收： 1、 对中面层的各项技术指标按照规范规定频率进行验收，不合格的技术 指标采取相应的补救措施，存在质量隐患的应对其进行处理后再重新 进行验收， 2、 对中面层进行彻底的清扫，对油污染的进行刨除至无油污层面，确保 干净、无尘，清洁、坚硬， 3、 验收合格的经监理签验收合格单后进行下步工序， 车辙 提高沥青混合料的高温稳定性是防止沥青路面产生车辙最有效的途径。具体有 以下措施： （1）选用高粘度沥青，使用添加改性剂的改性沥青。 沥青与集料的粘附性直接影响沥青路面的使用质量和耐久性，所以粘附性 是评价沥青技术性能的一个重要指标，因此，用于高等级沥青路面的沥青结合 料必须具有较高的粘度，与集料具有良好的粘附性，以保证沥青混合料有足够 的高温稳定性和低温抗裂性。 在沥青中掺加树脂类高聚物、橡胶类高聚物和树脂橡胶合金共聚物，可以 改善沥青多方面的流变性质。例如：提高沥青在使用高温（600C）时的抗流动 性，使用低温时的脆性，以及抗滑性和耐久性。 （2）使用具有棱角性的集料，合理调整级配，增加粗集料用量。 沥青路面的高温稳定性是基于含量甚多的粗集料之间的嵌剂作用，在很大 程度上取决于集料石质的坚韧性、颗粒形状和棱角性。通常具有显著的面和棱 角，各方向尺寸相差不大，近似正立方体，以及具有明显细微凸出的粗糙表面 的矿质集料在碾压后能相互嵌剂锁结而具有很大的内摩檫角所以用于高等级路 面的集料必须符合现有规范中集料的棱角性技术要求。 合理调整矿料级配，使之走向成“S”型的间断级配。增加粗集料用量，保证 粗集料与粗集料颗粒之间有良好的嵌挤作用，使沥青混合料产生非常好的抵抗 荷载变形的能力，即使在高温条件下，沥青粘度有所下降，对这种抵抗能力的 影响也不会减小，因而具有较强的高温抗车辙能力。 （3）适当增大粉胶比，增强层间结合，加强路面压实，提高路面整体强 度。在普通的沥青混合料中，粉胶比一般不超过 1.2，太大了拌和困难，对混 合料的性质有影响。而在 SMA 沥青混合料中，需要的填料数量远远超过此比 例，一般达到 1.82.0 程度。随着矿粉用量的增加混合料的空隙率减小，马 歇尔稳定度稍有增加，而动稳定度则显著提高。 （4）SMA 沥青混合料的沥青含量大于普通混沥青合料，但应根据试验确定合 理的沥青用量最佳沥青用量的确定，既能稳定集料又不会因油石比过大，从 而产生车辙， （5）细集料控制以关键筛孔通过量为准，在规范规定范围内适当调整。 沥青路面泛油的危害 1、 混合料温度控制在规范要求范围内，过高混合料产生析漏现象， 2、 拌合站计量系统准确，防止因计量不准确，造成级配不准过细产生泛油 路面泛油会造成三种直接后果：一是路面滑溜，对行车安全构成严重威胁， 特别是雨天。二是上面层混合料中的沥青含量愈来愈高，而中面层及下面层的沥 青含量愈来愈低，直接损害中、下面层的低温抗裂性能、抗疲劳性能。三是沥青 迁移造成路面空隙率的不利性改变，上面层空隙率愈来愈小而中、下层空隙率愈 来愈大，中下面层空隙率的增大往往伴随着负压的产生及空隙的连通，路面的雨 水极容易透过微观裂纹或面层空隙进入基层，甚至击穿上面层，形成水损害。 泛油现象分型及其机理 （1）空隙率过小型 1.现象特征 空隙率过小型泛油的现象特征是高温季节，整条路段地出现泛油现象，不管 是轮迹带还是非轮迹带，只不 过程度轻重不同而已。路表如镜面光滑，雨天 车辆 易打滑。钻心取样表明，空隙率过小型泛油的内部空隙充满了沥青，表面 层厚度 方向不存在明显沥青含量差异。 2.泛油的机理 该型泛油的机理是沥青混合料的设计空隙率过小，油石比偏大，在高温季节， 沥青受热膨胀，在填满混合料中的空隙后溢出路表面形成泛油。因此，泛油 现象 的内因是空隙率过小，而诱发 的直接外因是高温。空隙率过小型泛油的原因有二。 一是规范标准的不合理导致设计空隙率过小。如我国刚开始推行 SMA 路面时， 照搬国外规范，没有考虑环 境条件的差别，将 设计空隙率的标准规定为 2%-4%， 而我国不论北方还是南方，夏季都十分炎热，因此，路面出 现泛油成为必然。二 是沥青混合料配比设计不当， 经验不足， 对规范理解不深，没有考虑具体工程的 实际情况而造成。 (2)压密型 1.现象特征 压密型泛油的表观特征是伴随有明显的车辙病害，泛油只发生在轮迹带，表 面油膜分布较均匀。由于车辙 的存在， 车辆往往被迫 变道行驶，而雨天容易形成 积水，这 些易对 交通 安全构成威胁。 2.泛油的机理 压密型泛油的机理：沥青混合料由于压实度标准偏低或压实度不足，路面开 放交通后在重载车辆的再次压密作用下，沥青混合料内的集料不断嵌挤而空隙 率减少，最终沥青胶浆被挤压 到路表而发生泛油。在高温季节， 沥青受热体积膨 胀，会进 一步加剧轮迹带的泛油现象。 压实度标准偏低的原因通常是刚引进国外 新技术时，对技术标准吃不透，加之缺乏经验造成；而压实度不足是压实功不够 造成。 (3)动水作用型 1.现象特征 动水作用型泛油有两种表观形式：一是点状的油斑，由小到大 发展 ；二是 沿轮迹带分布的带状泛油。点状油斑的发展过程是，首先在某段轮迹带上出现小 块油斑，直径 12cm 左右；随后， 轮迹带上的小块 油斑逐渐增多、增大，油斑的 直径增大到 25cm 不等， 继续沿轮迹分布；油斑发展的最后阶段，油斑的直径、 面积和爆发密度进一步增大，直至各块油斑逐渐联通成片。带状泛油现象是沿轮 迹带分布的。外观考察和钻 芯抽提试验发现此类泛油的路段沥青用量正常，不存 在过量沥青。 2.泛油的机理 该型泛油的机理是：路面积水在高速行驶的汽车轮胎下形成很高的动水压， 这种动水压力随车速的提高呈现几何级数增长。当车速较高时，所产生的动水压 足以击穿表面层沥青混凝土， 进入面层底部；路表水侵入面层内部并长期滞留在 沥青层底部，在行车荷载的反复作用和动压水冲刷下，集料表面的沥青膜剥落成 为自由沥青，并在水的作用下被迫向上部迁移，从而 导致面层上部泛油而底部松 散。 (4)施工不当型 1.现象特征 根据美国热拌沥青混合料铺筑手册，施工不当型泛油一般表现为点状油斑 或片状油膜，油斑或油膜的分布较随机，不具 规律 性，油斑的 发生与有无车辙 无关。油斑处钻心试验表明 仅该处的沥青含量偏高。 2.泛油的机理 由于原因的复杂性和现象的多样性，施工不当型泛油无法归结为统一的泛油 机理。常见的施工不当型泛油的原因有：（1）骨料离析；（2）混合料中矿料含水量 超标；（3）石油或柴油污染基层顶面；（4）施工时改性沥青结合料易聚积在施工机 械上，机械碾压过程中这些聚集的沥青从机械掉落下来，从而导致油斑现象 平整度控制 二、原材料及混合料质量的控制 每一批进场的原材料都应按相关规范和标准进行试验，并加强施工中试验 自检和抽检力度，保证后材料质量的稳定。 改性沥青及 SMA 混合料质量直接影响到沥青面层的施工质量和使用品质， 一旦出现不合格的花料。焦料、过油料铺筑到路面上都应立即彻底铲除重铺， 经人工修补后的路面是不可能有良好的平整度。混合料生产要严格把关，不合 格混合料严禁使用。通过抽提试验和马歇尔试验对矿料级配、沥青用量、混合 料的密度和空隙率 VV、VMA、VCA 等指标进行调控，同时检测其稳定度和流值； 通过温度检测，对改性沥青及 SMA 生产的四大温度（沥青加热温度 160165， 改性沥青制作温度 165170，改性沥青最高加工温度 175，集料加热温度 190200进行控制，做到不合格材料严禁进场，确保混合料的质里。 三、加强施工工艺和机械配置的控制 先进成熟的施工工艺、先进的机械设备和合理的机械配置，是保证改性沥 青及 SMA 路面平整的关键。 I）摊铺 运料车与摊铺机恰到好处地配合是保证平整度的一个重要方面，必须防 止料车撞击摊铺机或将料洒到中面层上。运料车应在摊销机前 1020m 处停住 并挂空档，卸料过程中由摊铺机推动汽车同步前进，卸料完毕后，即驶离摊铺 机。由于改性沥青及 SMA 生产时拌和机生产率降低，为保证其匀速、不间断地 连续摊铺，摊铺速度一般不超过 3mmin4mmin，甚至可放慢到 lmmin2mmin，这就要求机手应具有较高的操作水平，以保证摊铺机匀速、 连续工作，既能保证压实度又提高平整度。 摊铺机刮料输送器通过闸门后供料和螺旋摊铺器向两侧布料，两者的工 作速度要相匹配。在发生暂时性断料时，摊销机应保持继续运转，停止振捣， 并接通熨平板加热器，保证改性沥青及 SMA 的摊铺与碾压符合高温条件要求， 这是控制平整度的又一关键所在。 提高摊铺过程中的预压密实度。改性沥青及 SMA 混合料在高温状态下主 要靠粗集料的敬挤作用，可适当提高夯锤的振捣频率，在摊铺机夯锤振捣与熨 平板的共同作用下，一般可达到 85以上的预压效果。这样，剩余的压实系数 极小，所以初压的痕迹也极小，进而保证了路面的最终乎整度。 2）碾压 改性沥青及 SMA 路面最好采用刚性碾碾压，并在碾压过程中严格控制好碾 压温度。本工程采用 INGERSOLLRAND 振动压路机，其振动力大、幅度宽，初压 （温度不低于 150）、复压（温度不低于 130）和终压（温度不低于 120） 都采用此种压路机，碾压 34 遍，一气呵成。按照以下原则碾压，充分解决了 密安度与平整度的矛盾，实际效果比海沧大桥钢桥面采用 CC25 振动压路机与 YL20 型轮胎压路机组合碾压要好。 按照“紧跟、慢压、高频、低幅”碾压八字方针进行碾压，这是与一般 沥青混合料碾压方式最大的区别。压路机必须紧跟在摊铺机后面，只有在高温 条件下碾压才能取得最好效果，碾压终了温度应不低于 120；慢压是针对目 前碾压速度普遍过快的现象来说，一般要求的碾压速度不能超出 4km/hskmh；高频和低幅方式对提高 SMA 的压实度，防止石料损伤，保持石 料有良好的棱角性和嵌挤作用具有重要的意义，大振幅很容易造成碾压过度， 使石料压碎或者马蹄服上浮，产生“过碾压弹簧”现象。所以碾压八字方针也 是保证改性沥青及 SMA 路面平整的重要环节。 碾压应均衡地进行，倒退时关闭振动，方向要渐渐地改变，不许拧着弯 行走，一般可采用欧式碾压，对每一道碾压起点或终点可稍微扭弯碾压；消除 碾压接头轮迹。 压路机不允许在新铺混合料上转向、调头、左右移动位置、突然刹车或 停机休息；其他机械化不能在未冷却结硬的路面上停留。原则上所有机械，尤 其是压路机从开始碾压进入角色后便不能停机，直至该段路面施工结束，否则 容易产生局部波浪。 碾压应纵向进行，并由摊铺路幅的低边向高边低速行进碾压，相邻碾压 重叠至少 50cm：初压时始终让从动轮在后，避免由于温度高轮前易留下波浪， 影响平整度；终压用光轮压路机以消除轮迹。本工程采用双驱双振 ingersollrand 压路机，既可保证碾压后不存在波浪，又能消除轮迹。，在 桥梁、涵洞和通道等构造物的接头处，以及匝道、港湾或紧急停车带等摊铺机 和压路机难以正常操作的部位，要辅以小型机械或人工操作快速进行，保证其 施工温度。本工程海新路口与角嵩路日匝道，以及主车道两侧都安装了立缘石 和平缘石，在改性沥青及 SMA 路面结构施工中，特别是上面层施工中，对这些 地方必须特别小心在意，否则会破坏平线石或影响整体美观，放采用小型比特 律压路机配合碾压，使改性沥青及 SMA 上面层与平缘石衔接平顺。 3）接缝处理 接缝是影响乎整度的一个重要因素。应尽量减少接缝，特别是纵向接缝， 本工程采用 ABG 摊铺机全幅施工，不存在纵向接缝，所以应保持匀速、不间断 连续摊铺以减少横向接缝，尽量做到一天只有一个接缝。改性沥青及 SMA 路面 横向接缝的处理，对平整度影响很大。接缝跳车现象仍然是改性沥青及 SMA 路 面的薄弱环节。 改性沥青及 SMA 路面接缝处理要比普通沥青混合料难一些，由于冷却后的 SMA 混合料非常坚硬，应想方设法防止出现冷接缝处理。为提高平整度，一般 采用切割成垂直面的方法，可在改性沥青及 S 脱路面完工后，稍停一停，在其 尚未冷却之前，就切割好。具体做法为：将 3m 直尺沿路线纵向靠在已施工段的 端都，伸出端部的直尺呈悬臂状；以已施工路面与直尺脱离点定出接缝位置， 用锯缝机割齐后铲除废料，并用水将接缝处冲洗干净；在下一次施工搭机前， 涂刷粘层油，即可接下去铺筑混合料。 四、提高施工人员素质和责任心 外因是变化的条件，内因是变化的依据。任何科学的工艺和先进的设备都 离不开这个主观因素。在改性沥青及 SMA 路面施工中，人为因素特别是施工人 员素质和责任心对路面质量的影响也是至关重要的。现场技术员，质检员、现 场监理员要切实发挥出应有的作用，施工人员应具有高度的责任感，保证按施 工规范施工，对混合料的拌和、运输、摊铺、碾压以及接缝处