高速公路大厚度沥青路面施工技术探讨

1、高速公路大厚度沥青路面施工技术探讨    【摘 要】大厚度沥青路面施工技术可减少施工环节，提高路面使用品质，降低工程建设费用，也有利于完善我国高速公路沥青路面结构设计与材料组成设计，对提高我国高速公路建设技术水平具有一定的的现实意义和实用价值。工程实践证明，沥青路面大厚度施工不但避免了沥青路面分层施工造成的问题，而且解决了沥青路面设计与施工不配套问题，是未来高速公路路面施工的方向。【关健词】高速公路；沥青路面；大厚度施工；双层摊铺引言：沥青混凝土路面设计以弯沉为指标，应用多层弹性理论计算确定路面厚度，并对层底拉应力进行验算。这一路面设计理论体系与世界发达

2、国家的路面设计方法相比是很先进的，但是这里有一个前提假设“层间接触条件为完全连续体系”。而实际施工是路面分三层施工，尽管采取了封层、粘层等措施，路面层间粘接仍是薄弱环节，不可能是完全连续体系。往往在通车前，各分项工程交叉施工无法避免，层间污染非常严重。分层施工后，层间粘接不能形成嵌锁，造成了路面层间滑动。由于设计与施工的不配套，尽管设计出来的路面是完善的，但施工达不到理想的设计要求，实际路面与理论设计存在差距，发生早期破坏就不足为怪了。所以高速公路路面不分层施工或尽量减少分层施工层数，是摆在面前的现实课题。1、沥青混凝土路面分层施工存在的问题（1）层间粘接。如前所述，沥青混凝土路面分层施工的突

3、出问题是层间粘接不能相互嵌锁，造成层间不连续，路面开裂后水进入层间，行车时的动水压力和静水压力使沥青与石料剥离，出现路面松散、坑槽。（2）温度离析。分层施工的第二个问题是由于摊铺层太薄，温度散热快，摊铺时容易出现温度离析，碾压达不到规定的压实度。一旦出现温度离析，无论使用胶轮压路机或是钢轮压路机，甚至将石子压碎，空隙率仍然很大，是造成路面早期破坏的元凶。（3）施工周期与成本。分层施工周期长，又浪费粘层油，增加道路的总体成本。2、沥青混凝土路面大厚度施工的保障条件减少摊铺层数可有效克服上述问题，但是减少摊铺层数必然增大摊铺厚度，由于受机械水平的限制，公路沥青路面施工技术规范）（JTGF40-20

4、04）规定“沥青混凝土路面的压实层最大厚度不宜大干100mm"。近几年，路面施工机械发展很快，路面压实机械双钢轮振动压路机吨位已提高到13-17t，整体性能也得到提高，故将沥青混凝土路面压实层厚度提高到12-15cm是可行的。3、大厚度沥青混凝土路面施工技术3.1沥青混合料类型的选择现在国内高速公路三层路面结构一般为上面层AC13或AC16、中面层AC20、下面层AC25混合料。从已通车的高速公路来看，基于施工难易程度和使用功能两方面，上面层采用AC13混合料、中下面层采用AC20混合料为宜。因为上面层一般较薄（仅4-5cm），使用AC16混合料厚径比太小，无法保证压实度要求；下面层

5、使用AC25结构，摊铺时离析严重，均匀性差，碾压困难。3.2摊铺方案设计半刚性基层沥青路面厚度为18cm，上、中、下面层的厚度为4、6、8cm，采用大厚度摊铺技术时，有两种摊铺方案。（1）改变混合料种类和结构层厚度，中、下面层合二为一上面层厚度由4cm调整为5cm，中下面层剩13cm统一调整为AC20混合料，一次摊铺成型。该方案无须特殊的摊铺设备，使用常规的摊铺机即可。大厚度摊铺层松铺系数在1.19-1.25左右，具体根据试验而定。虽然摊铺厚度增加了约一倍，但松铺系数并不成比例增加，这与摊铺机的振捣力有关，每个摊铺都不一样，不可一概而论。该方案操作性强，等于中、下面层合二为一摊铺，施工简单；缺

6、点是中、下面层必须是同一种混合料，要改变混合料种类和结构层厚度，执行起来难度大。（2）维持混合料种类和结构层厚度不变。选用特殊的双层摊铺机械（图1、2），该摊铺机为戴纳派克F300C/S，实际是2台摊铺机合二为一，可同时摊铺两种不同的混合料，一种混合料由常规的自卸车供料，另一种混合料由沥青混凝土转运车供料。使用该机械可同时摊铺中、下面层混合料，也可同时摊铺中、上面层混合料，无须改变原路面设计方案。该方案可摊铺上、中、下面层3种不同的混合料，比第一种方案更灵活，选择余地大，缺点是摊铺费用较高。        如果路面

7、结构设计为4层，采用该方式效果最佳，可以将4层摊铺减少为2层摊铺，可大大提高路面质量，减少养护期的费用。3.3碾压由于碾压层厚度增大，相应的碾压遍数要增加，如果选用12-14t的双钢轮振动压路机，30t的胶轮压路机（通过配重可达到32t以上，见图3），碾压10遍可达到马歇尔密度或GTM密度的98%以上。如果选用戴纳派克CC722双钢轮振动压路机，该压路机自重为17t，激振力达到215kN，配合配重后的30t胶轮压路机，碾压6-7遍即可达到马歇尔密度或GTM密度的98%以上。选用目前通用的压实机械，通过多碾压4遍，也可以达到1215cm沥青层设计厚度的施工要求。4、经济技术分析以100km标准双

8、向四车道高速公路为例，单幅路面宽度12m，约划分为6个路面合同段。4.1直接经济效益（1）节约粘层油。三层摊铺变双层摊铺后省去一层粘层油，100km标准双向四车道高速公路路面约120万，每平方米粘层油（乳化改性沥青）按2元计，共节约粘层油约240万元。（2）节约设备租赁费及施工费。每个路面标段每天的设备租赁费约5万元，施工管理费约5万元，三层摊铺变双层摊铺，每个标段可以缩短工期一个月，可节省设备租赁费及施工费300万元，全线6个标段共节省费用约1800万元。（3）提前通车收益。采用大厚度沥青混凝土路面施工，缩短工期一个月，即可提前一个月通车。100km高速公路收费每日按50万元计，可以增加收益

9、1500万元。由上述几项可看出，标准双向四车道100km的高速公路由三层改为双层摊铺，可产生直接经济效益约3540万元。4.2间接经济效益采用大厚度沥青混凝土路面施工技术，提高了路面质量，延长了使用寿命，可减少养护费用。其次，因养护施工减少，又减少了施工断行，其社会效益和隐形效益是无法用金钱直接计算的。5、工程实例某高速公路工程第六合同段K89+876-K120+202，进行了底、中面层合二为一的大厚度沥青混凝土施工。路面设计总厚度为18cm，分两层摊铺，上面层为AC13结构，厚5cm；下面层为AC20结构，厚13cm，经试验松铺系数为1.23。5.1机械设备拌和楼使用了1台林泰格4000型搅

10、拌站，摊铺机为2台戴纳派克F182，压路机为3台戴纳派克CC622，3台徐工XP302胶轮压路机。5.2原材料及配合比使用石灰岩石料，矿料组成由03、35、510、1020mm四档石料，检测结果见表1、2。沥青为韩国SK沥青，配合比见图4。采用GTM法设计，密度2.516，马歇尔密度2.466。油石比为4.0%。5.3摊铺采用双机联铺，两侧标高用走钢丝的方式控制。5.4压工艺采用组合式碾压，1台戴纳派克CC622双钢轮振动压路机与1台徐工XP302胶轮压路机组合，共3组压路机。碾压时每组压路机各负责三分之一断面。初压1组遍，复压3组遍。5.5取芯对比从图5、6芯样对比照片可以看出，大厚度施工没

11、有分层现象，芯样为一个整体。而分层施工层间连接处明显有分层，两层骨料不能形成嵌挤，层间连接处空隙大。大厚度施工明显优于分层施工。6、大厚度沥青路面使用效果评价路面使用性能包括功能、结构和安全个方面，目前国内外路面使用性能一般从这方面来进行评价。6.1路面功能评价（路面行使质量评价）从路面状况的角度，影响路面行驶质量的主要因素是路面平整度，常用行驶质量指数来评价。整理各评分路段的主观评分和客观量测结果后，通过回归分析可建立线性或非线性的评价模型如式（）：RQI11.50.75IRI （1）式中：RQI为行驶质量指数，数值范围为010，如出现负值，则RQI取0，如计算结果大于10，则RQI值取10

12、；IRI为国际平整度指数（mkm）。利用评价模型可以对路面行驶质量的好坏做出相对的评价。6.2路面结构承载能力和路面结构损坏状况评定（1）路面结构承载能力的评定沥青路面采用强度指数SSI作为评价指标，SSI路面设计弯沉值路面代表弯沉值。由于该路段为刚性路面上加铺沥青路面，不对弯沉进行检测，此项不进行检测，定为1。（2）损坏状况评价通常采用的是扣分法，如式（2）所示。（2）式中：PCI为路面状况指数；C为初始（无损坏时）评分值，百分制时一般用C100；i，j为相应的损坏类型数（共n种）和严重程度等级数（共级）；DPijk为i种损坏、j级严重程度和k范围的扣分值；Wij为多种损坏类型和严重程度时的权函数。        PCI的数值范围为0100，其值越大，表明路