密级配沥青稳定碎石柔性基层施工控制

赵中海

1 概述

密级配沥青稳定碎石柔性基层具有良好的骨架结构，能够适应渠化交通、高车速、轴载重型化的交通发展趋势，较好地解决了半刚性基层带来的弊端，得到了越来越广泛的应用。其施工控制主要是配合比设计和拌和、摊铺、碾压等环节控制，下面结合长珲高速柔性基层的施工谈谈沥青碎石柔性基层施工控制。

2 工程概况

长春—珲春高速公路位于吉林省中东部地区，设计时速100 km，双向四车道，单向路面宽度11.75m。路面结构为:透层+封层+沥青稳定碎石柔性基层+下面层(AC-20C)+上面层(SMA-16)。

3 混合料的配合比设计

3.1 目标配合比设计

级配良好的沥青碎石柔性基层能抵抗较大的塑性和剪切变形，承受重载交通的作用，有较好的抗车辙能力，提高了沥青路面的高温稳定性，设计合理的沥青碎石混合料是解决重载交通下高温车辙问题最经济有效的根本途径之一。因此，必须在矿料组成设计上多下功夫，满足对矿料级配和混合料的技术标准要求。

3.1.1 原材料

原材料质量控制对混合料质量控制起到决定性作用，以碎石生产工艺确保其质量符合要求，一级破碎采用鄂式破碎机，二次破碎采用反击式破碎机破碎，二级除尘装置，生产的集料各项指标满足质量要求。

原材料试验，依据现行试验规程及《长珲高速公路路面作业指导书》进行。各项检测结果符合相关要求。

3.1.2 确定矿料合成级配

该过程是确定各矿料的比例，并具有足够的密度和矿料间隙要求，使粗集料相互接触形成骨架，及较高的粘聚力和较高的内摩阻角。根据单粒级集料筛分结果最终确定矿料合成级配。

为了反映其可比性，在ATB-30的工程级配范围内设计了三条合成级配曲线。采用上述三种级配进行一系列马歇尔试验。

3.1.3 最佳沥青用量的确定

三种级配分别采用2.5%，3.0%，3.5%，4.0%，4.5%的油石比制作马歇尔试件和轮碾成型后钻取芯样进行相关试验。通过马歇尔试验测定试件密度、空隙率、矿料间隙率和沥青饱和度、稳定度、流值等。

由试验数据可以看出不同的制件方法对混合料性能有所影响。用马歇尔试验方法确定最佳油石比。

3.1.4 目标配合比检验

对设计的三种级配分别采用最佳油石比制作试件，进行高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性、无侧限抗压强度检验。

通过采用击实法和轮碾法试件对混合料进行马歇尔体积分析及多项验证试验表明:级配C的综合性能指标均优于级配 A和级配B，因此采用级配C作为本标段的级配控制线，以轮碾法确定的 3.66%为最佳油石比，得到了监理工程师和业主的一致认可。

3.2 生产配合比设计

将目标配合比设计的集料比例，输入沥青混合料拌和楼微机，待拌和楼达到实际生产状态时，从热料仓取出经振动筛筛分的集料分别取样进行筛分合成，级配曲线尽量向目标配合比合成的级配曲线靠拢，检验方法和条件与目标配合比相同，确定最佳油石比为 3.57%，并依此进行试验段的试拌、试铺。

3.3 试验段施工

试验段铺筑施工分为试拌和试铺两个阶段，试验段检验各种施工机械的类型、数量及组合方式是否匹配;确定摊铺、压实工艺，确定松铺系数，建立钻孔法和核子密度仪法的对比关系，确定压实度的标准检测方法。

试验段结束后及时整理试验结果，形成完整的试验段施工、检测报告，报请业主和监理审批，作为正式施工的标准。

3.4 配合比设计的建议及体会

1)集料的筛分结果应采用备料期间自检筛分结果的加权平均值进行矿料级配设计，根据设计的矿料级配比例控制各种集料的进场比例，同时调整生产工艺，控制各种集料的生产比例，避免造成集料浪费和进场材料比例失控。

2)在生产配合比试验时，适当增加矿粉用量，补充除尘除去的部分细集料，保证生产配合比矿料级配接近目标配合比确定的矿料级配。

3)击实成型温度应比普通沥青混合料配合比设计采用的温度偏高，这样可以保证室内击实成型试验能客观反映施工现场的实际情况。

4)根据配合比拌制几组车辙成型混合料，预估几组不同的碾压次数进行试件碾压。

5)进行试验用的取芯试件，必须保证试件取芯面光滑顺直、无错棱、起伏，否则将影响试验结果。进行马歇尔试验时，试验结果必须根据试件的实际高度按“沥青路面芯样马歇尔试验”进行修正。

6)试件成型，轮碾法与击实法比较，轮碾法的试件毛体积相对密度较击实法大0.11～0.022，空隙率小0.4%～0.8%，最佳油石比小0.16%～0.31%。

7)当选用大试件进行沥青混合料配合比设计时，试件内部的大粒径石料在击实和碾压过程中可以更加充分的移动、嵌挤，使试件更加密实。这说明在一定尺寸范围内，适当加大成型试件尺寸有利于提高试件的密度，可以有效降低油石比、提高经济效益。

4 柔性基层施工工艺

4.1 施工准备

施工准备主要包括:下承层检查验收、测量放样、机械设备再检查、原材料检查等各方面。

4.2 混合料的拌和

采用 LB-4000型具有二次除尘设备间歇式拌合机拌和，间歇式拌合机能够适应材料含水量变化、材料品种复杂变异性大等不利条件，及时调整确保混合料质量符合要求。

特别应该注意的是拌和楼振动筛根据混合料规格选用。筛子的筛分能力与混合料级配、集料品种、类型、集料的洁净程度、筛孔、筛子的倾角和振荡力都有关系，一般可以参考规范要求，并试拌确定。

ATB-30沥青稳定碎石混合料各个阶段要求的温度比普通沥青混合料要求的温度偏高，具体要求根据试验段确定。

拌合时间以沥青混合料拌和均匀，所有矿料颗粒全部裹覆沥青胶结料为度，本项目采用干拌7 s，湿拌33 s，成品质量符合要求。

4.3 混合料的运输

采用大吨位的运料车运输，运料车设置帆布保温被。混合料装车顺序为后、前、中，以减少混合料的离析。车箱装满及时将顶层覆盖保温，检验合格后运入施工现场。超出废弃温度的混合料废弃。

运料车的运量较摊铺速度有所富余，摊铺机前方应有不少于4辆运料车等候卸车，以保证摊铺的连续性。

运料车卸料时应快速卸料，使装料斗充满集料，以减少摊铺后离析的程度。当运料车上还有部分集料时，将车斗升到最高，避免集料因缓慢下落形成尾料的离析。

4.4 混合料的摊铺

施工时采用两台摊铺机同时作业联合摊铺的方式:前行的第一台摊铺机靠中央分隔带一侧，边缘采用钢丝绳拉线，一侧传感器搭在钢绞线上，另一侧用浮动基准梁，后行的第二台摊铺机靠硬路肩一侧，一侧传感器搭在钢绞线上，另一侧用滑靴，两台摊铺机相距5m～10m，横向搭接宽度10 cm～15 cm，将滑靴放在前一台摊铺机铺出的基准面上，调整好横坡，进行摊铺。通过试铺得出松铺系数为1.19，摊铺速度为1.2m/m in。

摊铺机必须缓慢、均匀、连续不断地摊铺，避免碰撞摊铺机和停机，确保平整度和混合料摊铺后的均匀性。

4.5 混合料的压实与成型

4.5.1 压实程序

初压时采用一台双驱双振13 t钢轮压路机碾压，前进关闭振动，后退开启振动。

对于ATB-30沥青稳定碎石混合料，由于集料粒径较大，复压采用双驱双振压路机与重型轮胎压路机联合碾压的组合方式。

终压采用钢轮压路机碾压两遍进行收光，具体碾压遍数根据试验段确定。

4.5.2 压实方式

碾压时压路机应由路边压向路中，这样就能始终保持压路机以压实后的沥青稳定碎石混合料作为支承边。每次相邻重叠宽度为:双驱双振钢轮压路机30 cm，轮胎压路机20 cm，钢轮压路机60 cm。

4.5.3 压实温度

压实温度的高低直接影响沥青混合料的压实质量。混合料温度高时，可用较少的碾压遍数获得较高的密实度和较好的压实效果;而温度较低时，碾压工作变得较为困难，且易产生很难消除的轮迹，造成基层不平整和压实度不足等现象。因此，要在摊铺完毕后及时进行碾压，摊铺机后面的碾压作业段长度以 30m左右为宜。

一般来说，压路机尽可能靠近摊铺机进行碾压。达到了密实度后，再以最少的碾压遍数进行表面修整收光，此时压路机可离摊铺机远一点。

实践证明，沥青稳定碎石混合料的最佳压实温度为 120℃～130℃之间，也就是说能在 120℃前完成复压作业是最理想的。压实质量与压实温度有直接关系，而摊铺后5 min～15min内温度损失最大，约2.0℃～4.5℃，因此必须掌握好有效压实时间，适时碾压。

4.6 应注意的其他问题

1)加强原材料管理，要从材料的源头开始控制其级配的变异性，从各个环节减少和避免混合料离析现象。

2)摊铺机螺旋送料器的下缘距下承层顶面的高度应调到10 cm～12 cm之间，过高将导致混合料离析。两台摊铺机的夯锤振击力要保持同等级，这样才能保证使柔性基层混合料的松铺系数是一致的。

3)混合料摊铺过程中，摊铺机速度保持1.2m/m in均匀行驶，在铺筑过程中，摊铺机螺旋送料器应不停的转动，两侧保持有不少于送料器高度 2/3的混合料，并保持在全宽断面上不离析。在摊铺机螺旋送料器吊臂的末端各安装一片反向叶片，尽量减少粗料滚向两侧造成离析。同时减少摊铺机收料斗的收料频率，频繁的收料将导致料斗两侧的大粒径混合料集中，容易产生大面积的离析现象。

一般摊铺 2车～4车后收斗一次，并保证在卸料过程中边前进、边收斗，这样可以使粗细颗粒和温度离析的混合料分布更均匀一些，同时也可以有效地避免摊铺机收料斗边缘留存下来的混合料因温度降低带来的不良影响。

4)因为铺筑层的厚度较厚(12.5 cm)，主要是靠压路机的振幅来达到压实效果，所以在较低振频下选取较大的振幅，其振频为30Hz～50Hz、振幅为0.4mm～0.8mm，振动方式采用先轻后重。

5)沥青稳定碎石混合料粗料多，4.75mm通过量少，不必担心碾压层的推移问题，所以初压要在混合料摊铺后立即进行。在初压与复压两个段落的交接处，往往会因欠压而使压实不到位造成路面早期破坏，所以要特别注意。为使压实后的柔性基层无轮迹，轮胎充气压力必须均匀一致，并不小于0.5MPa。为了防止碾压过程中集料被过分压碎，振动压路机压实后的温度要求高于普通沥青混合料，不宜低于 100℃。

5 结语

通过对沥青稳定碎石混合料配合比设计和施工过程中的控制，现场施工质量得到了保证，经实体检测各项路用性能指标优良，有效地解决了沥青稳定碎石混合料摊铺离析、平整度不易控制等质量通病，积累了沥青稳定碎石柔性基层的施工技术和经验，为以后类似工程的施工提供有益的指导。

[1] JTJ 032-94，公路沥青路面施工技术规范[S].

[2] 长珲高速公路沥青路面施工指导[Z].2007.

[3] 徐福平，刘 赛.浅谈水泥稳定级配碎石基层施工工艺[J].山西建筑，2010，36(4):279-280.