高速公路LSPM-30柔性基层施工与质量控制

徐 文 瑞

(山西省公路局晋中分局，山西 晋中 030600)

0 引言

在高速公路施工中，半刚性基层是我国最主要的基层结构形式。半刚性基层板体性好，刚度大，扩散应力强，可使得路面基层受力性能良好，保证基层稳定性。但半刚性基层路面在投入使用后，由于高温车辙和耐久性不足使得路面早期破坏成为我国公路建设面临的一个重要问题。

采用大粒径透水性沥青混合料柔性基层可有效改善基层的结构性能,具有良好的抗反射裂缝和抗车辙能力。在大粒径透水性沥青混合料中，粗集料间相互嵌挤形成骨架结构，在旋转压实法下能形成较高的压实密度，有效解决半刚性基层开裂问题，形成良好的抗车辙能力，适用于各级公路建设和改造，具有潜在的应用前景和推广价值。

1 概述

大粒径透水性沥青混合料，英文名称：Large Stone Porous asphalt Mixes，简称LSPM。该类型的混合料特点在于采用粒径在25 mm～62 mm范围内的碎石，大粒径碎石形成骨架，细集料填充骨架空隙，形成的混合料具有13%～18%的空隙率，能够将水分自由的排出路面结构，常作为路面结构基层使用，通常为半开级配。

LSPM基层与沥青处治碎石基层(ATPB)和密级配沥青稳定碎石基层(ATB)均不同。ATB基层与ATPB基层具有相同的粗集料骨架嵌挤结构。但ATPB基层中，非常少的细料填充骨架空隙，基层成型后的空隙率在18%以上，透水效果显著，但其模量较低且耐久性较差。ATB基层细料填充较多，基层成型后的空隙率一般不超过6%，基本上不排水。在LSPM基层中，骨架由粗集料嵌挤形成，使用少量细料在骨架间隙中填充，空隙率控制在13%～18%范围内，成型后的基层既具有良好的排水性能又具有较高模量与耐久性。

LSPM基层综合性能显著。在高速公路中进行推广和应用，具有以下技术优势：提高了混合料的高温稳定性，能抵抗较大塑性和剪切变形，具有较好的抗车辙能力，具有十分明显的抗永久变形能力；空隙率较大，排水功能显著，还有利于减少反射裂缝；基层摊铺一次性完成，能显著减少工期，将封闭交通时间大大缩短，具有显著的经济和社会效益。

LSPM基层中的沥青用量较少，粗集料含量较多，与密级配混合料基层相比具有的抗疲劳性能较低，在混合料设计中须注意通过结构优化来确保基层的抗疲劳性能。

在某高速公路施工中，采用12 cm厚LSPM-30大粒径柔性碎石基层，位于下面层和水泥稳定碎石基层间。本文以该高速公路施工为例，介绍大粒径透水性沥青混合料在高速公路基层中的应用。

2 原材料质量

原材料质量是混合料质量的基础。须把好原材料质量关，从源头抓起，杜绝不合格原料进入拌和厂。

1)粗集料。要求采用反击式破碎机加工的碎石，颗粒近立方体形状。

碎石分别按19 mm～31.5 mm,9.5 mm～19 mm,4.75 mm～9.5 mm,0 mm～2.36 mm的规格进行备料。要求不同类型的集料分类堆放，避免混杂。

集料料堆存储场地须硬化，且具有完备的防排水设施。

粗集料应避免使用刚刚破碎的新鲜集料，新料须放置一周以上方可使用。

2)细集料。应采用机制砂或石屑。本项目中，细集料采用0 mm～2.36 mm的石屑，各项指标均符合设计要求。

在进行细料存储时，须避免过湿，一定要覆盖，有条件的搭棚覆盖，以免影响料斗中细料自由下落。

3)矿粉。本项目采用由石灰岩磨细后的石灰粉。

4)消石灰。为增强混合料间的粘附效果，本项目使用的抗剥落剂为生石灰，达到二级灰标准。

5)沥青。为确保混合料质量和性能，本项目使用了MAC-70改性沥青，要求在存储罐或贮油池中的贮存温度处于130 ℃～170 ℃范围。

3 配合比设计要点

在LSPM基层混合料设计中，须通过目标配合比、生产配合比以及试验段验证三个阶段进行配合比组成设计。在目标配合比阶段，随着集料的增多，矿粉用量减少，使得比表面积减少，沥青总用量减少。一般19 mm～31.5 mm∶9.5 mm～19 mm∶4.75 mm～9.5 mm∶0 mm～2.36 mm∶生石灰粉=40∶33∶15∶11∶1。

在本项目中，在碎石组成确定后，在估算的油石比±0.5%范围内，确定3个～4个不同的油石比，用旋转压实仪旋转压实成型试件，检测体积指标，进行飞散试验，确定最佳油石比。本项目采用的最佳油石比为3.2%。

通过试验段铺筑进行生产配合比验证，进行施工工序和流程优化，确定正式施工中的标准生产配合比。

4 施工工艺

4.1 施工准备

为确保LSPM基层与下基层形成良好的粘结，须按规定时间预先进行下层顶面处理和乳化沥青撒布作业。使用专用洒布车进行沥青撒布作业，须进行沥青撒布量控制，再撒布粒径范围5 mm～10 mm的碎石，使用胶轮压路机碾压，确保石屑嵌入沥青中。

4.2 混合料拌和

混合料的拌和、摊铺、压实能力须匹配。在LSPM混合料生产过程中，要求拌和楼配备有高精度电子计量和二级除尘装置，能够实现全生产过程的全自动控制。

在LSPM混合料中，由于细集料用量较少，容易出现过热致使沥青老化，影响混合料的性能，须严格进行拌和过程中的各环节温度控制。采用导热油进行沥青加热，为避免沥青老化，须严格控制在185 ℃～190 ℃范围内，矿料加热至190 ℃～200 ℃范围即可，予以废弃温度超过195 ℃的混合料。

在LSPM混合料中，由于粗集料用量多且粒径较大，而沥青用量小，为确保混合料拌和均匀，与普通沥青混合料相比拌和时间应适当延长。本项目中，要求总拌和时间不少于45 s，其中干拌时间为10 s，湿拌时间不少于35 s。

4.3 混合料运输

采用大吨位自卸汽车进行运料。为保证LSPM的连续施工，运料能力应略大于摊铺能力，以免出现摊铺机长时间待料。

运料车装料前，要求车箱底板及侧板干净，在每天装料前应适当涂抹隔离剂。装料时，运输车应前后移动分三次装料。

混合料装车完毕后，为保证混合料温度和避免运输途中的污染，应立即覆盖双层篷布，要求卸料过程中不得掀开篷布。须对每车混合料的出厂温度和运至施工现场温度进行检测，本项目中的出厂温度要求不得低于180 ℃，混合料运至施工现场的温度要求不得低于175 ℃。

4.4 混合料摊铺

LSPM设计厚度一般在8 cm以上，采用骨架空隙结构，分层摊铺容易导致粗骨料破碎和混合料离析，应采取一次摊铺。

在本项目中，使用两台摊铺机呈梯队进行作业，一前一后的距离控制在5 m～10 m内，两幅搭接宽度控制在10 cm。由于摊铺厚度大，要确保摊铺作业实现缓慢均匀不间断摊铺，应保持1.2 m/min～1.3 m/min的摊铺机前进速度。混合料摊铺温度应不低于175 ℃。松铺系数控制在1.18～1.20范围内。

摊铺机熨平板须拼接紧密，开工前提前预热熨平板不低于100 ℃。指定专人紧跟摊铺机，对发现的局部离析、边角及坑槽及时进行处理。

4.5 混合料压实

混合料碾压是保证施工质量的重要环节，压路机组合方式和碾压步骤须合理确定。粗集料间的嵌挤是确保LSPM基层强度的关键，避免出现过分碾压就尤为重要。

为确保基层压实效果，应使用大吨位双钢轮振动压路机和胶轮压路机在尽可能高的混合料温度下开展碾压作业，要求混合料初压温度不得低于165 ℃。

压实可分为初压、复压和终压阶段，相邻两幅的碾压带轮迹应重叠20 cm。在初压阶段，使用两台双钢轮压路机按“高频低幅”原则进行作业，第一遍使用前静后振方式，第二遍使用振压方式，速度控制在1.5 km/h～2 km/h。在复压阶段，使用胶轮压路机碾压1遍～2遍后，使用钢轮压路机终压收光。在复压及终压阶段，压路机速度可适当加快，控制在3 km/h～4 km/h。

LSPM基层的空隙率较大，表面粗糙，碾压结束后应及时进行面层摊铺作业。

5 质量控制措施

1)在拌和作业时，要逐盘进行沥青及各矿料用量和各环节拌合温度的存储并打印，目测混合料拌和均匀，不存在严重离析或花白料等质量问题，分别对混合料的出厂、摊铺和碾压温度设专人进行检测并记录。

2)LSPM现场压实度应采用空隙率与压实度双指标进行控制。在本项目中，基层压实后进行钻芯取样检测，要求空隙率均值处于13%～18%范围内，最大值不超过20%，压实度应不小于98%。

3)在LSPM混合料中，由于是依据粗集料骨架和体积状态及细集料的填充状态计算得出的级配，则原材料的体积性质极大的影响着级配范围的变化。在混合料生产过程中，应从拌合站和摊铺现场严格坚持每天至少两次取样进行抽提和筛分试验。要求将沥青用量的允许偏差范围控制在±0.2%内。

4)在LSPM混合料中，粗集料用量多且粒径较大，混合料容易出现离析。混合料离析主要有随机离析、纵向离析和运输离析，应分别采取相应的控制措施予以避免或预防。