高温地区沥青路面施工设计分析

周远海

摘 要：随着我国的交通事业的高速发展，沥青混凝土路面作为公路的主要结构形式，在交通建设中已经是非常成熟的施工工藝。但在具体的施工中，沥青混凝土路面的施工质量直接影响路面的耐久性和高温稳定性。本文结合巴基斯坦PKM高速公路对高温地区的沥青路面施工设计进行了分析，仅供参考。

关键词：高温地区；沥青路面；施工技术

一、立项依据

据了解，本工程所在地巴基斯坦境内所做沥青道路，基本上使用柔性基层普通沥青路面，路面质量很一般，使用寿命不长，就出现路面发软泛油、推移剪切破坏、路面开裂、纵向车辙等病害。造成此种情况的原因，一方面是因为沥青路面结构设计不合理，仅使用普通沥青路面，显然不符合巴基斯坦境内基本上全年高温、最高气温达到46-48oC的情况，不利于沥青路面；另一方面也与其国家落后的经济技术水平、较差的施工工艺有关。

本项目决定对沥青路面结构进行优化设计和施工，以适应巴基斯坦高温和重车频繁的不利局面。具体方法为：1、根据巴国材料情况，优化每层结构料的合理级配，使其压实后孔隙率最小，板结情况最好；2、优化结构层厚度，以更合理的结构设计和受力情况，减少道路最常出现的病害；3、对沥青磨耗层、中基层所用沥青进行改良，以适应高温和重车频繁的不利局面；4、细化施工工艺，把好沥青路面施工各种环节。

通过上述方法，为企业、行业在类似高温和重车频繁国家与地区，提供一个产品质量过硬、后期维护费用较少、整体成本较低而又行之有效的借鉴方法。

二、研究开发内容和目标

2.1项目概况及关键技术

巴基斯坦PKM高速公路全长1152km，自卡拉奇（Karachi）至拉合尔（Lahore），共分北段、南段和中段，其中中段编号为M5（即本项目），为木尔坦至苏库尔段（Multan - Sukkur），全长392Km，设计标准为双向六车道高速公路，设计速度120km/h，路面全宽31.5m。我部承建的是K604+000～K610+800、K659+000～K686+300段，共计34.1km。

本工程主线正常路拱横坡：行车道为2%，硬路肩、土路肩为4%。主线行车道路面结构层设计为16cm厚的沥青基层混凝土和5cm厚的沥青磨耗层混凝土，互通匝道行车道路面结构层设计为8cm厚的沥青基层混凝土和5cm厚的沥青磨耗层混凝土。沥青基层分二层施工，压实后每层8cm，磨耗层分一层施工，压实后为5cm。道路中心线到行车道与硬路肩变坡点宽度为12.25m，行车道与硬路肩变坡点到路边宽度为3m。施工时，均分左右半幅，行车道与硬路肩双机联铺。基层共铺设延米数为136400m（半幅宽，压实层厚8cm），磨耗层共铺设延米数为68200m（半幅宽，压实层厚5cm）。

具体细节详见下表。

（1）主线行车道路面结构

（2）主线硬路肩路面结构

（3）互通匝道行车道路面结构

（4）互通匝道硬路肩路面结构

磨耗层及沥青基层均采用60-70号沥青。

通过调整骨料掺配量，优化沥青混凝土配合比，碾压之后形成能够更密实的混凝土混凝土，抵抗沥青路面破坏。

对磨耗层和中面层沥青混凝土采用改性沥青，从而增强混凝土抗车辙和抗破环的能力。

2.2技术创新点

工程所在地地域地形平坦开阔，地属于热带气候，项目所在地与国内相比极端高温，气候较为特殊，区域内最高气温达到46-48oC，全年雨水很少。以往巴基斯坦境内修筑的沥青路面均采用普通沥青，在高温和重载环境作用下，均出现开裂、车辙较深等病害情况，为此，为避免本工程沥青路面出现类似病害：

（1）沥青混合料的矿粉将采用石灰岩或岩浆岩中的强基性岩石等憎水性石料经磨细得到的矿粉。

（2）改性沥青是根据对沥青路面的使用要求，在基质沥青中掺入一定数量的高分子聚合物、天然沥青或其他的改性剂，经加工制作使其某些性能有所改善或提高的结合料。本工程为提高高温抗车辙能力，将采用热塑性橡胶类SBS改性剂对表面磨耗层、中基层进行改性。

2.3主要技术指标或经济指标

（1）验收通车后，3年内不出现任何发软泛油、推移剪切破坏、路面开裂、纵向车辙等病害。

（2）磨耗层施工速度：3.0m/分钟/半幅/层，不少于1200m/每天/半幅/层。

沥青基层施工速度：2.5m/分钟/半幅/层，不少于1000m/每天/半幅/层。

三、研究开发方法及技术路线

研究开发方法：由于全幅路面被中央分隔带隔成左右半幅，因此半幅将采用12.5m+9.5m摊铺设备进行联机摊铺，12.5m摊铺机用于行车道，9.5m摊铺机用于硬路肩。3台双钢轮压路机梯队跟进碾压，2台胶轮压路机随后收面。

施工工序：配合比设计→配合比控制→混合料生产→混合料运输→混合料摊铺、整平→混合料碾压→养护及开放交通

3.1配合比设计

（1）首先根据规范要求，进行配合比试验，确定各档粒料掺量。

（2）把所使用的各种矿料分别做筛分试验，（用方孔筛）绘出他们各自的级配曲线和标准级配曲线，然后利用图解法求出各矿料的配合比，计算出混合料各筛孔的通过百分数与标准级配范围进行比较，必要时加以修正，使各筛孔的通过百分数符合要求为止。

（3）确定沥青的最佳用量，在混合料中沥青用量波动0.5%的范围，可使混合料的热稳定性等技术指标变化很大，在确定矿料间配合比后，通过马歇尔试验数据选择最佳沥青用量。

3.2配合比控制

（1）经设计确定的标准配合比在施工中不得随意变更，如进场材料发生变化并测定沥青混合料的矿料级配，马歇尔技术指标不符合要求时，及时进行调整配合比，保证沥青混合料质量符合要求并相对稳定，必要时重新进行配合比设计。

（2）必须严把质量关，每天正常拌和生产前，应首先把各热料仓的混合料（不含沥青）分别打一次，并及时进行筛分，然后再打一次沥青混合料進行油石比马歇尔实验，如发现配合比、油石比不符合要求，应马上调整。

（3）在生产的过程中，对每生产200T便要取一次沥青混合料（或在路段上每200m钻取样芯），进行油石比，筛分，马歇尔实验，若发现不符合设计要求时，应及时的进行调整，必要时重新设计。

3.3混合料生产

（1）施工人员进入岗位，做好施工前的准备工作，机械试运转。

（2）装载机将各种材料按目标配合比数值，分不同比例上到冷料仓中，控制室操作手将按生产配合比、沥青最佳量输入到微机中去，并随时调整各材料的进料速度。

（3）由民工负责将矿粉装入粉泵中去，然后由矿粉泵将矿粉打到矿粉罐中去，沥青的加热由专门的试验员监督，派一名技术工人负责用导热油加热所需的沥青罐，控制导热油的进出温度，同时监控沥青罐上的温度表，控制在140-160℃。

（4）启动拌和机，将燃烧器火苗增大，直至矿粉加热温度达到150-170℃，同时调整好拌和时间，一般为30-50s，其中干拌时间不得少于5s。

（5）混合料生产工艺流程图：混合料组成设计→ 输入生产程序→上冷料→加热矿料→沥青加热、筛分矿料、上石粉→拌和→储存→放料。

3.4混合料运输

（1）根据拌和能力，为保证混合料的运输、摊铺的连续性，采用20吨自卸汽车，数量应根据拌和能力、摊铺能力及路面结构、运距而定，运输时间不宜过长，不能无故停留，雨季车辆应配备苫布，防止热拌料运输中途遭雨淋。

（2）车厢内坚实无破损、漏洞，且有清洁光滑的金属底板，为防止沥青混合料与车厢底相粘结，车厢内应涂一薄层油水（柴油：水为1：3）混合液，不得出现积聚现象。

（3）从拌和机（储料仓）向运料车上放料时，应每放一斗混合料，移动一下汽车位臵，以防止粗细集料的离析现象。

（4）沥青混合料运输车的数量应较拌和能力或摊铺速度计算的数量有所富余，施工过程中前方应有等待卸料的车4-5辆。连续摊铺过程中，运料车应在摊铺机前10-30cm处停车，不得撞击摊铺机，卸料过程中，运料车应挂空档，靠摊铺机推动前进。

（5）沥青混合料运至摊铺地点后，工长凭运料单接收，并检查拌和质量，不符合温度要求或已结成团块、已遭雨淋、花白料、油过大的混合料不得铺筑。

3.5混合料摊铺、整平

（1）半幅同时摊铺。摊铺沥青混合料，同时配备标准的自动找平装置

（1）调整好熨平板的高度和横坡后，进行预热，要求熨平板温度不低于80℃。它是保证摊铺质量的重要措施之一，要注意掌握好预热时间。预热后的熨平板在工作时如铺面出现少量沥青胶浆，且有拉沟时，表明熨平板已过热应冷却片刻再进行摊铺。

（3）正确处理好角笼内料的数量和螺旋输送器的转速配合，角笼内最恰当的混合料数量是料堆的高度平齐于或略高于螺旋叶片，料堆的这种高度应沿螺旋全长一致，因此要求机械手操作螺旋的转速配合恰当。

（4）热拌料运到路段上、试验员检测温度后，由现场指挥人员指挥卸料，最好4-5台料车排好卸料，减少摊铺机停机次数，保证摊铺的连续性。

（5）连续稳定的摊铺是提高新铺路面平整度的主要措施，根据施工经验，保证连续摊铺的几种解决方法如下：①摊铺机的摊铺速度：摊铺速度应根据拌和机的产量、施工机械配套情况及摊铺厚度、密度进行调整选择，做到缓、慢、均匀、不间断地摊铺。摊铺过程中不得随意变换速度，避免中途停顿，防止铺筑厚度、温度发生变化，而影响摊铺质量，在铺筑过程中，摊铺机螺旋拨料器不停的转动，两侧应保持有不少于拨料高度2/3的混合料。一旦熨平板按所需厚度固定后，不应随意调整。摊铺机的速度应符合2～6m/min的规定。②采用大吨位的运输车辆，富余的运力进而减少停机的次数，增长连续摊铺的长度。③机前的清扫工作要保证1km的作业面，作业面内不得有闲杂人等，不得停留车辆，以保证摊铺的连续性。

（6）摊铺机推动运料车进行混合料摊铺，摊铺时测工利用水准点随时跟踪检查摊铺厚度和标高，根据测量的数据调整传感器，掌握好松铺系数，使摊铺的沥青混合料路面符合设计要求。

（7）摊铺机铺筑不到的地方，桥面边部，应由人工摊铺后夯实成型，并由一名有施工经验、技术强的工长，带两名技术工人和部分民工跟随摊铺机修补摊铺缺陷。

3.6混合料碾压

运用二十四字方针碾压：程序碾压、适时碾压、先静后振、直进直出、分段碾压、打斜摸平。

程序碾压：先轻后重、先慢后快。

适时碾压：沥青只有成为起润滑作用的流体时，混合料才能被充分的压实，最佳碾压时间是压实阻力最小时，而且混合料有能够承受住压路机的重量，且不产生过多推移。

先静后振：初压时静压，使混合料摊铺面稳定，不造成推移。复压以振动碾压为主，对摊铺面起到振捣击实的作用，胶轮压路机主要是垂直正压力，它对混合料有一种糅合力，压实效果好。

直进直出：做到不忽左忽右、转向、掉头、突然刹车，以及在未成型的路面上停留。

打斜摸平：为了防止横断面出现拥包运用梯形碾压方法，每一轮带与下轮带纵向间距4米，横向间距2米形成一个梯形断面，对于推移产生的雍包，压路机进行打斜碾压，控制角度为40-50度，把雍包摸平。

沥青路面压实方法：

（1）初压。应在混合料摊铺后较高温度下进行，一般不超过110-120℃，碾压速度1.5-2.0km/h，并不得产生推移、开裂。①压路机应从外侧向中心碾压，相邻碾压带应重叠1/3-1/2轮宽，最后碾压路中心部分，若单副从低向高处碾压，压完全幅为一遍，每条碾压带折回点部都应等距错开，一遍完成进行第二遍碾压时，用压路机将所有错开的折回点打斜摸平，提高平整度；②采用双钢轮压路机静压两遍。初压后质检员、测工检查平整度。测工检查平整度、路拱，必要时予以适当调整。

（2）复压。①采用双钢轮振动压路机振动碾压，碾压遍数经试压确定，不少于4～6遍，温度为90～110℃，达到要求的压实度，并无明显轮迹，速度为4.0km/h。②采用振动压路机时，振动频率宜为45～50HZ，振幅0.3～0.55mm并根据混合料种类、温度和厚度选择，层次较厚时选用较大的频率和振幅，相邻碾压重叠宽度为10～20cm，振动压路机倒车时应先停止振动，并在另一方向运动后再开始振动。

（3）终压。终压紧跟复压后进行，终压可选用胶轮压路机，碾压遍数不宜小于两遍并无轮迹，终了温度不低于70℃。压实过程中随时用四米检查，用压路机趁热反复碾或用细料修补。

3.7养护及开放交通

热拌沥青混合料待摊铺后完全自然冷却，沥青路面表面温度低于50℃后，方可开放交通，需要提早开放交通，可洒水冷却降温。

四、结束语

通过改善混凝土的配合比组分以及采取合理的养护与保护措施，可以有效地减少或避免高温条件对沥青路面的影响。