高速公路加宽路面平整度控制技术

周合宽

截止2016年底，中国高速公路通车总里程达到13.5万km，跃居世界第一位。不到30年时间，中国走完了发达国家百余年的高速公路发展历程。但是早期的高速公路普遍存在设计标准低、线型差等问题，随着国民经济的发展和交通量的日益增加，经过十几年甚至二十几年的运行，尤其在大吨位、大流量连续荷载的作用下，路面及桥梁均出现了不同程度的病害，通行能力和安全性已不能满足人民的出行要求。2001年沈大高速公路开创了中国高速公路改扩建的先河，随后沪宁、沪杭、哈大、绵广、郑漯、安新等多条高速公路相继进行了加宽扩建。

进行高速公路路面基层和沥青面层加宽施工时，平整度和压实度控制是最困难的一个施工环节，受水泥稳定碎石基层和沥青面层松铺系数的影响，混合料摊铺后未压实路面高于台阶，碾压时混合料侧移造成新路和旧路搭接处亏料，无法保证新路与旧路交接处的平整度和压实度。

鉴于上述原因，本期特稿提出了提高高速公路加宽路面平整度和压实度的技术措施。

0 引言

改革开放后的近30年，是中国公路交通历史上发展速度最快、规模最大、最具活力的时期。从1984年国务院正式批准京津塘高速公路建设开始，中国高速公路的建设就拉开了序幕。1988年沪嘉高速公路建成通车，填补了我国无高速公路通车的空白。从1996年开始，中国高速公路进入快速发展期，截止到2016年底，通车总里程达到13.5万km，跃居世界第一位。不到30年时间中国走完了发达国家百余年的高速公路发展历程。

但是，早期的高速公路普遍存在设计标准低、线型差等问题，随着国民经济的发展和交通量的日益增加，经过十几年甚至二十几年的运行，尤其在大吨位、大流量连续荷载的作用下，路面及桥梁均已出现不同程度的病害，通行能力和安全性已不能满足人民的出行要求。2001年沈大高速公路开创了中国高速公路改扩建的先河，随后沪宁、沪杭、哈大、绵广、郑漯、安新等多条高速公路相继进行了加宽改扩建。

1 高速公路加宽路面平整度控制难点分析

进行高速公路路面基层和沥青面层加宽施工时，平整度控制是最困难的施工环节之一，受水泥稳定碎石基层和沥青面层松铺系数的影响，混合料摊铺后未压实路面常会高于台阶，碾压时混合料侧移造成新路和旧路搭接处亏料（图1），无法保证新路与旧路交接处的平整度。

2 高速公路加宽路面平整度控制措施

影响高速公路加宽路面平整度的因素很多，除了一些特殊原因外，还与摊铺设备、碾压工艺、支模、接缝等多种因素有关，所以必须采取综合措施控制平整度[1-5]。

2.1 平整度指标及施工质量指标

平整度的提高是通过路面基层和面层施工逐层提高实现的，单单重视上面层的平整度是不科学的，所以要从底基層就重视起来。首先根据要求将平整度指标分解，确定沥青上、中、下面层和水稳底基层、上基层、下基层各层的平整度要求。

经验表明，要提高沥青面层的平整度，首先基层要有较高的平整度，所以在施工前要先确定水泥稳定碎石基层、底基层的平整度目标，并且高于规范要求[6-8]。水泥稳定碎石基层、底基层的平整度目标见表1。

中国对高速公路的平整度一直以来较高的要求，要求沥青面层上面层的平整度标准差为0.7 mm左右[9-11]。所以在施工前要先确定上面层、中面层和下面层的平整度目标，并且该目标要高于规范的规定。上面层、中面层和下面层的平整度要求见表2。

施工中质量检查标准及允许偏差见表3。

2.2 采用侧模式碾压技术

高速公路加宽路面施工时，摊铺后未压实的混合料路面高于台阶，碾压时混合料会侧移，造成新路和旧路搭接处亏料。为解决该问题水泥稳定碎石基层和沥青面层初压时采用侧模式碾压，从而保证新路与旧路交接处的平整度。

2.3 采用多级台阶法施工

沥青上、中、下面层和水稳底基层、上基层、下基层均铣刨台阶（图2、3）。多级台阶法有效保证了压实质量和平整度，尤其是加大了新路与旧路的重叠量，保证了其交接处的平整度。

2.4 优化摊铺工艺

沥青面层施工时要获得较高的平整度，必须保持摊铺机匀速行走和连续均匀供料。但目前普遍使用的自卸车直接向摊铺机供料的摊铺方式存在缺陷，首先是摊铺机要顶推运料车前行，第二是向摊铺机供料的运输车辆不停地更换，造成摊铺机不能匀速行走和连续均匀供料。为解决该问题，采用沥青混合料转运车结合DT-1800大宽度摊铺机的摊铺工艺（图4）。使用沥青混合料转运车后，转运车与摊铺机保持恒速、恒距离，运料车不再将混合料直接倒入摊铺机料斗，而是先倒入转运车，因此不会对摊铺机产生撞击。

2.5 优化碾压工艺

实践证明，先用胶轮压路机揉搓，再用钢轮振压对提高压实度有好处，但由于在高温下先使用胶轮轮迹太重，对提高平整度不利，因而施工单位一般将胶轮放在复压的后期，但这同样会影响平整度。尽管胶轮碾压工序在后期，由于仍存在较深的轮迹，复压后温度已经很低，终压消除轮迹十分困难，因而也会影响平整度。为解决该问题，采用组合式碾压新工艺：1台双钢轮振动压路机和1台胶轮压路机前后组合在一起，2台压路机相距2 m左右，以相同的速度同步前进、同步后退（图5）。

2.6 高速公路面层施工通用导梁

路面施工时摊铺导梁一般使用简易支架或小型千斤顶（图6、7），稳定性差（图8）、高度不能调整，不利于控制平整度。

为解决该问题，可采用一种专利设备——高速公路面层施工通用导梁。高速公路面层施工通用导梁由基座、下立柱、上立柱、托架、横梁5个部分组成（图9），下立柱焊接在基座上，上立柱和下立柱通过长孔用螺栓连接（通过长孔实现高度可调），托架通过焊接固定到上立柱上，横梁放置或固定在托架上。

进行面层施工时，通用导梁设置上立柱和下立柱，上立柱可插入下立柱中，在一定的范围内通过调整立柱的高度实现导梁高度的调整。

高速公路面层施工通用导梁既适用于水泥稳定碎石基层，也可用于沥青面层施工，通用性强、高度可调整、能快速拆装、性能可靠、结构简单、加工方便，可大大提高路面的平整度（图10）。

2.7 使用平整度自动检测仪

普通的碾压方式在碾压结束后才检测平整度，该方法属于质量后控，沥青面层施工时等到发现平整度不合格时施工已结束，无法补救。为解决该问题，使用平整度自动检测仪来实现平整度自动控制和过程控制（图11）。平整度自动检测仪可以实时监控平整度，不符合要求时自动报警，从而有效保证平整度。

3 提高平整度机理分析

3.1 转运车提高平整度的机理

3.1.1 存在的问题

传统摊铺施工工艺存在以下问题严重影响了平整度。

（1）运料卡车对摊铺机的撞击。运料卡车与摊铺机相撞后，必定会引起熨平板跳动，导致路面不平（产生凹凸）。另一方面，如果卡车上的料撒落在地面，被摊铺机的履带板碾压后附着其上，也必然会引起熨平板偏离设定高度、倾斜或摊铺机的自动调平装置产生误动作，破坏摊铺层的平整度。

（2）摊铺机“连续作业”无法保证。摊铺机“连续作业”是摊铺的基本工作原则。传统施工工艺易出现摊铺阻力不断变化、料位高度变化和停机待料的情况，从而导致无法连续摊铺。

3.1.2 转运车的工作原理

转运车与摊铺机保持恒速、恒距离，使摊铺机能“连续作业”。

（1）使用沥青混合料转运车后，运料车不再将料直接倒入摊铺机受料斗，而是先倒入转运车，运料卡车不会再对摊铺机产生撞击。

（2）传统的摊铺机作业过程中，摊铺机的附着（顶推）重量会连续减小，因此滑转率是一个变量，从而使得实际作业速度非恒定。通过使用转运车，可使摊铺机料仓中的贮料维持基本不变或变化不大的状态，因此附着重量不变或变化微小，实现真正意义上的恒速摊铺，进一步提高摊铺作业的均勻性。

（3）转运车采用了变径、变节距的螺旋搅拌技术，可以根据混合料离析和温度离析材料在贮料仓中的分布规律，从不同位置取相应量的料进行均匀的二次拌和，然后再将物料通过悬臂输料系统平稳地输送至摊铺机受料斗内，有效解决了运输时沥青混合料产生的集料离析和温度离析。

3.2 组合式碾压

传统工艺常采用钢轮和胶轮分开碾压，胶轮轮迹太重，不利于提高平整度。组合式碾压能及时消除轮迹，平整度大大提高。

图12、13是某高速公路项目NO.9、NO.10标在不同碾压方式下施工后的平整度检测结果对比。图14、15是NO.11、NO.12标在不同碾压方式下施工后的平整度合格率对比。

从图12～15可以看出，无论是平整度检测结果还是合格率，组合式碾压方式均优于常规碾压，并且平整度比较均匀，波动小。NO.9标采用组合式碾压有一个路段不合格，这是由于拌和楼临时故障产生了冷接缝。

4 施工过程中平整度控制方法

（1）在基层和面层施工中，初压后要用5 m直尺进行平整度检测，凹的地方要及时补料，凸的地方要及时铲除。终压前、后要分别再用5 m直尺进行平整度检测（图16），不合格的点位要及时处理。

（2）路面施工后的第2天，施工单位和监理人员要联合用八轮仪对前一天的施工段进行平整度检测，并建立平整度台帐。对不合格的点位或段落要及时处理。

（3）在每一层施工前，各施工单位要用平整度检测车对上一结构层的平整度进行排查（单幅测每个车道中心线一道），不合格的点或段落要及时处理。

（4）施工中尽量减少施工缝，尽可能将施工缝放在桥梁伸缩缝处。严格检查施工缝、桥梁伸缩缝处等关键部位的平整度，必要时可进行铣刨或磨光处理。

施工缝是影响平整度的重要因素，其实在路面施工中，很少出现大段落的点位或段落平整度超标，不合格的点位大多集中在施工缝，所以面层或基层施工时，对每道缝都要进行铣刨或磨光处理（图17）。

（5）严格控制摊铺速度和碾压温度，摊铺速度控制在1.8～2.5 m·min-1，路面施工终压温度不低于100 ℃。

（6）底面层与桥头搭板结合位置及桥面铺装层施工缝位置是影响平整度的主要原因（图18），须铣刨（图19）或磨光，经监理进行专项验收合格后方可进行中面层施工。代表处设计该专项验收表格，并严格执行。

高速公路路面施工中一段路面很少出现每个点的平整度都不合格的情况，平整度的下降往往是个别点引起的。平整度检测车在检测时是以100 m为评定段，评定结果以1 km为单位，某一个点不合格就会造成某100 m评定段不合格，而几个100 m评定段不合格就会造成某1 km的评定单位不合格。所以控制平整度要控制重点部位和段落，如施工缝、基层裂缝位置、底面层与桥头搭板结合位置及桥面铺装层施工缝等位置。

（7）中面层全部施工完毕方可进行上面层施工，上面层宜连续施工，每个连续施工段落不小于3～5 km。

（8）基层含水量控制好。

5 施工设备

施工使用的主要设备有摊铺机械、压实机械、质量控制设备，辅助设备有模板和导梁等（表4）。

6 施工工艺流程

高速公路加宽路面平整度控制施工工艺流程见图20。

7 结语

影响高速公路加宽路面平整度的因素很多，除了高速公路加宽的特殊原因外，还与摊铺设备、碾压工艺、支模、接缝等多种因素有关，所以必须采取综合措施控制平整度。

参考文献：

[1] 黎志光.高速公路加宽扩建工程新老路衔接的处理措施[J].广东公路交通，2001（2）：9-10.

[2] 章定文，刘松玉.软土地基上高速公路加宽工程中的问题与对策探讨[J]. 路基工程， 2004（3）：34-38.

[3] 凡孝军，彭良涛，黄青春.浅谈高速公路沥青路面平整度的控制[J].筑路机械与施工机械化，2006，23（10）：27-28.

[4] 沈金安.高等级公路沥青路面施工技术的调查与研究[J].中国公路学报，1991，4（3）：10-18.

[5] 刘根昌，陈景星.沥青路面施工中的常见误区[J].筑路机械与施工机械化，2002，19（4）：20-21.

[6] 沙庆林.进一步提高高等级公路沥青路面的使用性能和耐久性[J]. 中国公路学报，1995，8（1）：7-14.

[7] 赵军辉.高速公路沥青路面摊铺碾压工艺控制技术[J].筑路机械与施工机械化，2006，21（2）：22-25.

[8] 张军辉.不同软基处理方式下高速公路加宽工程变形特性分析[J]. 岩土力学，2011，32（4）：1216-1222.

[9] 刘真宏，王常才.一般公路加宽改建中几个问题的探讨[J].工程与建设.2004（3）：45-46.

[10] 罗 波.高速公路加宽改建路基路面工程关键技术的研究[D].西安：长安大学，2010.

[11] 盛安连，戴经樑.高等级公路路面平整度传递理论及其应用[J].中国公路学报，1992，5（4）：8-16.