水泥路面加铺单层沥青砼施工关键技术研究∗

黄国威，盛赛华，彭霞

（广东能达高等级公路维护有限公司，广东广州 510055）



水泥路面加铺单层沥青砼施工关键技术研究∗

黄国威，盛赛华，彭霞

（广东能达高等级公路维护有限公司，广东广州 510055）

摘要：茂湛（茂名—湛江）高速公路运营14年来，水泥路面出现了破碎板、裂缝、板角断裂、边角剥落等严重病害，综合考虑养护经费及扩建等因素，路面大修采用在彻底处理水泥路面病害后加铺单层6 cm厚PG82-10改性沥青GAC-16上面层的方案。为确保路面质量，有效延长道路使用寿命，文中以该高速公路水泥路面维修加铺工程为依托，对水泥路面加铺单层沥青砼施工关键技术进行研究。

关键词：公路；水泥路面；单层加铺；PG82-10改性沥青GAC-16上面层；关键施工工艺

1　工程概况

茂湛（茂名—湛江）高速公路建成通车14年来，水泥砼路面出现了破碎板、裂缝、板角断裂、边角剥落等严重病害（见图1），路面性能指标已明显低于养护规范规定的服务水平，需进行大修以改善路面使用性能。项目原设计加铺方案为7 cm+5 cm双层加铺，为节省养护费用，同时确保水泥路面大修质量，经过技术方案比选，确定将维修后的水泥路面进行高压水清洗，采用改性乳化沥青透层+铺设玻璃纤维格栅+高粘度热沥青碎石封层+6 cm厚PG82 -10改性沥青GAC-16上面层的加铺方案。

图1　水泥路面原病害（纵横向裂缝、唧浆等）

针对加铺单层沥青砼的技术风险，为保证沥青加铺层整体质量，从原路面处理、原材料选择、配合比设计、防反射裂缝措施比选、机械设备配置、调试与监测、检测手段动态质量监控等方面进行优化。

2　加铺单层沥青砼关键技术

2.1原路面处理

水泥路面断裂板、脱空板经过常规换板、压浆彻底处理后，加铺之前还需对水泥路面采取以下措施：1）用铣刨机对新浇筑砼板进行拉毛铣刨；2）对水泥路面的错台进行磨平处理；3）将原路面标线铣刨清除；4）对路面裂缝采用沥青类灌缝材料进行处理；5）采用人工、清扫车、背负式吹风机对路面进行清理，最后用高压水冲洗路面。

2.2原材料选择及石料处理

2.2.1原材料选择

考虑到水泥路面表层粉尘对层间粘结效果的影响，层间设置粘结层，粘结层沥青采用PCR改性乳化沥青。考虑到层间粘结及防水效果，设置下封层，下封层沥青采用高粘度聚合物改性沥青。考虑到加铺罩面高低温路用性能，加铺罩面沥青采用PG82 -10聚合物改性沥青（该高速公路7—11月路面最高温度达70℃），粗、细集料采用闪长岩，其中细集料采用机制砂，以提高集料砂当量及棱角性。

2.2.2石料处理

为保证石料质量，增强沥青与石料的粘附效果，粗集料进场后按规格进行分档水洗处理。经水洗后，粗集料0.075 mm以下粉尘含量减少75%左右，粘附性指标明显提高。

为增强高粘改性沥青与碎石及罩面层间的粘结效果，撒布前对下封层碎石进行预裹覆处理，即5～10 mm碎石烘干后，采用0.3%～0.5%的热沥青拌和处理。

2.3配合比设计

考虑到该工程所处地理位置、气候条件及交通量、车辆轴载分布等特点，为有效加强单层罩面路用性能，按照紧密嵌挤骨架设计思路，采用GAC-16沥青砼，并特别注重粗集料所占比例。对比AC-16C与GAC-16级配可知，GAC-16级配的关键筛孔4.75 mm通过率比AC-16C级配减少11%，粗集料含量明显增加（见表1）。

该项目生产用GAC-16级配见表2，级配曲线如见图2。

表1　AC-16C与GAC-16级配对比

表2　GAC-16的生产级配

图2　GAC-16生产级配曲线

2.4防反射裂缝措施比选

合理的反射裂缝防治措施是保证水泥路面加铺层路用性能，避免沥青加铺层出现反射裂缝早期破坏的关键因素。为提高沥青加铺层延缓反射裂缝的能力，避免沥青路面早期裂缝及由裂缝导致的坑槽、唧浆等系列水损害病害的发生，在大面积反射裂缝措施施工前，采用路大接缝料、聚酯玻璃纤维布、玻璃纤维格栅、HZZD接缝料4种防反射裂缝措施进行试铺及对比分析，结果如表3所示。

表3　不同防反射裂缝措施应用对比

通过4种防反射裂缝措施应用效果对比，该项目采用玻璃纤维格栅防反射裂缝措施。针对以往玻璃纤维格栅难以与路面粘贴牢固的工程难题，通过优化玻璃纤维格栅铺设施工工艺及多次试铺，达到玻璃纤维格栅与路面粘贴良好、无鼓胀、松弛和卷曲等现象的目的，有效提升沥青加铺层的防反射裂缝能力。

玻璃纤维格栅铺设优化施工工艺如下：1）透层乳化沥青刚好破乳后立即铺设玻璃纤维格栅；2）在水泥板缝位置处打钉固定玻璃纤维格栅；3）玻璃纤维格栅铺设后在格栅上涂刷0.6 L/m2改性乳化沥青；4）最后用小型压路机碾压铺平。

另外，为避免后续高粘度热沥青碎石下封层施工、加铺罩面施工时发生粘轮现象而导致玻璃纤维格栅防反射裂缝措施失效，应特别注意把握玻璃纤维格栅实施时机。一般需注意以下几个方面：1）为避免对后续工序的影响，玻璃纤维格栅铺设在后道工序实施前1 d进行；2）工期紧张时，玻璃纤维格栅宜在夜间实施，避免其他工程对其影响及污染；3）为防止粘轮，后道工序下封层在次日早上温度较低时实施；4）考虑到交叉施工的影响，预留路肩作为临时道路通行，并安排专人做好交通管制。

2.5机械设备配置、调试与监测

该项目沥青拌和采用进口玛莲尼MAC320型拌和楼，额定生产效率为320 t/h。沥青摊铺机和钢轮均采用进口沃尔沃设备，分别为沃尔沃7820摊铺机、13 t双钢轮振动压路机，胶轮采用徐工XP302胶轮压路机。施工中采用拌和楼远程监控，摊铺机、压路机振捣、振动频率及振幅调试与监测，多机联合摊铺等新技术。

2.5.1拌和楼标定与远程监控

为保证沥青混合料油石比和级配的准确性及稳定性，施工前对拌和楼的计量系统进行静态标定、对冷料流量进行动态标定。为实现对沥青混合料拌和质量的动态控制，采用沥青拌和站远程监控系统。

2.5.2摊铺机振捣、振动频率及振幅调试与监测

沥青混合料摊铺过程中采用摊铺机夯锤、熨平板振动频率调试与实时监测技术。在仅加铺单层6 cm沥青砼罩面情况下，为保证罩面平整度，根据平整度传递理论，需保证加铺层的初压密实度。夯锤和熨平板振捣器的功能是使铺层具有一定的密实度。夯锤和熨平板振捣器的频率参数选择与混合料的压实特性是否协调对铺层混合料的密实度有重要影响。通过调节摊铺机的振动频率、振捣频率，采用PQI301无核密度仪测定铺层混合料的相对密度，建立振动频率、振捣频率与铺层材料密实度之间的相互关系，确定最佳（能保证初压密实度且设备运行稳定）振动频率范围。施工中采用摊铺机多频率监测仪对振捣和振动频率进行实时检测，供摊铺机机手合理调整摊铺参数，确保铺层满足初压密实度要求。

2.5.3ABG摊铺机熨平板运行参数设置

通过试铺和压实度检测，加铺单层罩面摊铺机最终采用的参数如下：前夯锤行程3 mm；后夯锤行程5 mm；摊铺速度为2～3 m/min时，夯锤转速为600～800 r/min；振动速度为2 400～3 000 r/min （40～50 Hz）。

2.5.4压路机振动频率、振幅参数设置及监测

2.5.5多机联合摊铺技术

为有效避免纵向冷接缝对施工质量的影响，保证路面表观均匀、密实、平整，对出入口互通等路幅较宽路段采用多机联合摊铺技术，控制每台摊铺机的最大摊铺宽度在7 m范围内，以避免沥青混合料的离析。另外，为避免温度散失，梯队作业的摊铺机纵向间距控制在5 m范围内。

2.6检测手段动态质量监控

为确保加铺罩面整体路面施工质量，避免产生局部缺陷，采用红外线检测技术与无核密度跟踪检测技术及时进行出料温度、到场温度、摊铺温度、碾压温度及压实度动态检测。

2.6.1红外成像技术温度检测

为更好地掌握加铺罩面施工各阶段沥青混合料的温度情况、控制摊铺质量，在施工过程中除采用常规温度计、温度枪检测温度外，还采用红外成像仪对温度进行检测。与常规温度检测技术相比，红外成像技术感官效果更佳，温度控制面广，红外成像设备还具有外观精巧、控制灵活、具备智能等优点。该项目各阶段温度检测如表4所示。

2.6.2无核密度仪罩面压实度跟踪检测

沥青路面施工过程中，通过无核密度仪可检测铺层某一点的密度并自动计算其压实度。无核密度仪跟踪摊铺机和压路机进行压实度检测，可及时提供压实度信息，以便现场调整碾压参数或碾压遍数，使材料不欠压、不过压，保证压实度达到设计要求。该项目施工过程中采用无核密度仪对摊铺机后左、中、右共5个点检测摊铺后的沥青混合料密度，得到其压实度。现场检测摊铺后初始压实度达到90%。

表4　施工各阶段红外成像温度检测　　℃

3　结语

通过采取以上优化措施，结合后期质量跟踪观测，加铺单层6 cm GAC-16沥青砼罩面后，路面抗渗水性能和抗滑性能良好，达到了预期目标。其经验如下：

（1）彻底处理原路面病害，并对界面间影响因素进行处治，为加铺层提供结构性好、粗糙、平整、均一的整体下承层。

（2）粘层洒布量按0.5 kg/m2控制，下封层沥青洒布量按1.4 kg/m2控制，碎石撒布量按4.0 kg/m2控制，从根本上保证水泥路面加铺罩面的整体质量。

（3）通过对级配的优化设计、粗集料比例调整，使沥青混合料达到骨架密实结构，有效提升沥青砼的高温稳定性及密水性。

（4）对不同防反射裂缝措施的实施效果进行对比分析，确定采用玻璃纤维格栅防反射裂缝措施，并对该工艺进行优化，改善玻璃纤维格栅的粘贴效果，有效解决玻璃纤维格栅铺设过程中易鼓胀、松弛、卷曲的问题。

（5）通过采用摊铺机夯锤、熨平板振动频率实时监测技术、无核密度仪压实度跟踪检测技术，在改善罩面平整度的同时，保证了罩面压实度。另外，通过采用红外成像温度检测技术，对沥青混合料温度进行有效控制。

参考文献：

［1］ 姚祖康.路面手册［M］.北京：人民交通出版社，1999.

［2］ 胡长顺，王秉纲.复合式路面设计原理与施工技术［M］.北京：人民交通出版社，1999.

［3］ 胡长顺，曹东伟.有防裂夹层结构的旧水泥混凝土路面沥青加铺层力学分析［J］.中国公路学报，1999，12（增刊）.

［4］ 陈奕帆.水泥混凝土路面沥青加铺罩面层反射裂缝的防治［J］.公路，2007（5）.

［5］ 樊永华.旧水泥混凝土路面沥青罩面层间处治方案对比研究［J］.公路工程，2015，40（5）.

［6］ JTG H20-2007，公路技术状况评定标准［S］.

该项目采用碾压组合方式：2台13 t双钢轮振动压路机静压0.5遍、振压2.5遍，2台30 t胶轮压路机碾压3遍，1台双钢轮压路机静压2遍。根据压实厚度与被压材料之间相互作用的动力特性，采用仪器对压路机振动频率、振幅及材料密实度进行实时测定并建立二者之间的相互关系，从而确定压路机最佳振动频率、振幅范围，并对压路机相关参数进行设定。通过试压及压实度检测，加铺单层罩面振动压路机最终采用的参数如下：频率40 Hz；振幅0.6 mm。

中图分类号：U416.217

文献标志码：A

文章编号：1671-2668（2016）03-0099-04

基金项目：∗广东省科技项目（2015-02-018）

收稿日期：2016-01-22