高速公路路面工程施工新技术应用探讨

摘  要：本文通过甘肃两徽高速公路路面工程施工，介绍了新技术、新工艺、新设备在高速公路路面施工的应用，详细阐述了施工中新技术、新工艺、新设备的优点，实践证明该新技术具有广泛的应用价值。

关键词：高速公路;路面工程;施工新技术;探索;应用

中图分类号：U416.1    文献标识码：A    文章编号：2096-6903（2019）07-0000-00

1 工程概况

两当县至徽县高速公路位于甘肃省陇南市境内，地处秦巴山区徽成盆地东部，既是G316线长乐至同仁公路的重要组成部分，也是甘肃省高速公路网规划的省网高速--S10线（陕西凤县至合作）的组成部分，同时也是十天高速与银昆高速的联络线。

两徽高速公路是2015年入选国家财政部PPP示范项目的高速公路，也是甘肃省政府批准采用PPP模式建设的首条高速公路，是连接两当县红色教育示范基地的快速通道，该项目的建设对有效改善甘肃陇南地区的交通和经济发展环境具有重要作用。

由甘肃路桥第三公路工程有限责任公司承建的两徽高速公路路面工程起点桩号K0+000，终点桩号K33+225，全长33.175km。主线按四车道高速公路标准建设，设计行车速度为80km/小时，路基宽度为24.5m（整体式）和12.25m（分离式）。全线采用沥青混凝土路面，汽车荷载等级为公路-Ⅰ级。

2路面结构

上面层：4cm  高性能改性沥青混凝土  SUP-13;

中面层：6cm  高性能改性沥青混凝土  SUP-20;

下面层：8cm  密级配沥青碎石  ATB-25;

封层：热熔改性沥青碎石;基层：34cm  水泥稳定碎石（水泥掺量4.8%）;

底基层：18cm  水泥稳定碎石（水泥掺量4.0%）。[7]

3新技术介绍

3.1 毫米GPS 3D基层智能摊铺系统

3.1.1拓普康毫米GPS 3D基层智能摊铺系统的工作原理

拓普康毫米GPS数字摊铺自动控制系统主要由GPS基准站，PZL-1激光高程基准站，毫米GPS流动站和P63摊铺机自动控制系统组成[1]。当系统工作时，在控制点处设置的GPS基准站和PZL-1激光基准站通过无线数据传输站和电缆（激光高程信息）将GPS差分信号和激光海拔信息发送到MC-R3接收器。MC-R3处理接收到的数据，并将3D坐标数据实时传输到GX-60控制箱。控制箱会将获得的当前3D坐标信息与控制箱中的设计卡数据进行比较，以生成相应的高程校正。然后，控制箱将使用此信息来生成相应的比例驱动信号。液压阀用于驱动摊铺机牵引臂液压缸，以沿相应方向调节熨平板，从而可以改变铺装道路的坡度和高度，以补偿道路的波动，达到所需的路面光滑度和厚度。同时，毫米GPS流动站实时监控摊铺表面的平面坐标和高程状况，以实现过程监控和施工。

3.1.2 成效对比（表1）

基准设置 事先要测量放样、打钢桩、放钢丝绳基准线。 无需设置诸如打桩，放样和拉丝之类的基准，从而减少了人为因素造成的误差，减少了铺路的准备时间，并提高了控制精度和工作效率。

坡度控制 无法实时进行坡度控制。 全数字显示，精确控制高程和坡度，轻松铺设最平整的路面; 实时摊铺坡度并显示与设计表面的差异，严格控制坡度和厚度。

平整度检测 无法显示和记录当前点的高程。 GPS平面和激光高程导航，整个过程不间断测量，实时显示并记录铺路平面的位置和高程信息。

摊铺厚度控制 无法实时显示摊铺层的摊铺厚度 实时数字显示和记录铺路层厚度，严格控制材料用量，精确施工并节省成本

与设计结合 只能以方格网放样形式与设计院CAD设计数据结合。 严格按照设计院CAD设计的项目数据进行数字化施工，可以按1：1的比例有效地进行现场施工，减少了初步测量工作量，节省了人力资源成本。

3.1.3毫米GPS 3D基層智能摊铺系统的优点

采用先进的 3D数字化路面自动摊铺控制系统代替传统的打钢桩、挂钢丝绳、采用滑靴传感器引导高程的方式，使路面平整度、厚度、松铺系数的控制全面实现数字化、无桩化、智能化、精准化、轨迹化，节省了大量人力、物力、财力及时间，最大限度的减少了人为因素对施工的影响，提高了工作效率。

（1）毫米GPS 3D自动摊铺技术代替了传统的人工打钢桩、挂钢丝绳引导高程的方法，避免钢丝绳挠度造成对平整度的影响，经大厚度水泥稳定碎石基层试验段验证，平整度满足《公路路面基层施工技术细则》（JTG/T  F20-2015）的要求，同时节约人工费，距初步测算，一个工作日可节约人工费600元[2]。

（2）引用毫米GPS 3D基层智能摊铺系统+基层边部支护钢模板，实现了高程、厚度、宽度的精准控制，避免材料浪费。

3.2 水泥稳定碎石振动搅拌技术

3.2.1振动拌和原理

振动拌和原理是在普通搅拌工艺的基础上，增加了高频次、高强度的振动冲击作用，振动搅拌装置每分钟释放1500次以上的弹力波，同时对混合料撞击能量达到普通拌缸5倍以上，在混合料搅拌过程中粉料是最难拌和均匀的，施加强烈的振动作用可以使粉料处于不断的颤动、游离状态，使粉料在骨料中分散速度加快，同时水分子也处于颤动状态，打散抱团的的粉料颗粒，粉料与水充分结合形成胶结材料，均匀的裹敷在骨料表面，改善混合料的微观结构，振动搅拌技术对解决水泥稳定碎石结构层耐久抗裂性能提供重要技术支撑和创新空间[3]。

3.2.2 振动拌和的优点

（1）节约水泥：在混合物强度不变的情况下，振动搅拌可以节省水泥量;与普通的强制搅拌相比，将水泥用量减少10%后，振动搅拌仍具有较高的抗压强度，可以满足混合物强度的设计要求;（2）提高混合物的强度和性能：振动搅拌可以显着提高混合物的性能，强度高，分散系数小;与普通的强制搅拌相比，在相同的测试条件下，振动搅拌可使混合物的强度提高约15%。（3）混合时间缩短了约20%：混合轴在旋转时振動，从而消除了无效区域（4）提高了机器的可靠性：采用了动平衡计算和设计，并且机器的可靠性和性能都很好;（5）无轴托，易于清洁：一般的混合轴托非常严重，需要每周至少清洁一次。如果不及时清洗，不仅会影响生产效率，而且很容易损坏主机并引起事故。振动搅拌的振动效果是，骨料不易粘附在主轴和叶片上，基本上避免了轴的固定现象，易于清洁;（6）提高了抗冻性和抗渗性混合物。振动不仅增加了混合物中的气体含量，而且还显着改善了混凝土的孔隙等级和孔隙分布。这体现在以下事实中：混凝土中的孔沿减小的方向移动，大孔的数量减少，小孔的数量增加，并且增加。毛细血管和凝胶毛孔[4]。

3.3 宽幅大厚度基层全宽全厚一次摊铺技术

3.3.1 大厚度基层边部钢模板支护

模板高度320mm，采用两块160mm高的钢模板立面拼接，沿2个边线方向布设模板、立模，调整线型，确定钢钎加固点位，采用冲击钻打眼，钻孔深度10cm以上，将钢钎放入加固孔内，采用大锤锤击至钢钎不松动为止[5]。

3.3.2 大厚度基层摊铺[6]

采用1台陕西中大 DT1800伸缩熨平板摊铺机，熨平板拼接宽度应满足正常路段基层宽度，加宽段通过控制伸缩熨平板延伸摊铺。摊铺速度宜控制在1.0-1.5m/min。

摊铺机的螺旋布料器应埋入水泥稳定碎石混合料2/3以上。摊铺机摊铺混合料时，不宜中断，如中断时间超过2h，应设置横向接缝。料车卸料时分2次挺举车厢，采用泄洪式卸料，严禁滚落式卸料，以防止卸料离析。

松铺系数的测定方法：采用毫米GPS流动站分别测量10个固定点的底基层顶面高程，记录这10个点的坐标。摊铺完成后，在尚未碾压时，用毫米GPS流动站根据前面记录的坐标，找出这10个点的位置，测量碾压前的虚铺面高程。碾压结束后，用毫米GPS流动站根据前面记录的坐标，找出这10个点的位置，测量这个10个固定点终压后的高程。通过计算得到松铺系数：松铺系数=（虚铺高程-原地面高程）/（压实后高程-原地面高程）。

碾压完成后继续在这10个固定点通过灌砂法测取压实度，选取达到规定压实度测点的松铺系数平均值作为今后施工的松铺系数的控制值。

3.3.3 大厚度基层碾压（表2）

3.3.4 现场检测

碾压完成后用灌砂法检测压实度，基层压实度不低于98%。若压实度检测不合格，应在水泥初凝时间内及时补压，并检测合格为止。碾压完成后宜在养生完成后7天内完成钻芯检测。

3.3.5 大厚度基层的优点

宽幅全厚一次摊铺成型技术解决了分层摊铺基层整体承载能力变弱的问题，避免了基层层间弯拉应力，保证了基层的整体受力性能;施工工序减少，缩短工期，机械调迁也相应减少，节省了养生费用，降低了施工成本。

4 结语

为了实现两徽高速公路品质工程创建，我公司在甘肃两徽高速公路路面工程施工中采用了大量的新技术、新工艺和新设备，努力提高工程技术含量，路面施工品质大幅度提升，取得了良好的经济效益和社会效益。遗憾的是毫米GPS 3D基层自动摊铺技术虽然在施工中采纳，但是内页测量资料还没有形成正式的通用表格，希望在将来，相关质检部门能完善与毫米GPS 3D基层自动摊铺系统配套的测量记录表格，提升内页资料编制品质。高速公路大厚度基层全宽全厚一次摊铺技术目前已得到社会各界的广泛认可，但没有形成规范，因此需要我们继续探索，总结相关施工经验和技术数据，为形成规范奠定基础。

参考文献

1） 张良奇.混凝土振动搅拌机理和工业应用研究[D].西安：长安大学，2013.

[2] 公路路面基层施工技术细则，JTG/T  F20-2015）[S].

[3] 公路工程质量检验评定标准，JTG F80/1-2017）[S].

[4] 甘肃省公路沥青路面施工技术规范，DB62/T3136-2017）[S].

[5]公路沥青路面施工技术规范，JTG F40-2004）[S].

收稿日期：2019-09-20

作者简介：魏乔邦（1982—），男，甘肃皋兰人，本科，工程师，研究方向：公路路面施工。

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Discussion on Application of New Technology in Construction of Expressway Pavement Engineering

WEI Qiaobang

（Gansu Road and Bridge Third Highway Engineering Co.， Ltd.， Lanzhou Gansu  730030）

Abstract： This paper introduces the application of new technologies， new processes， and new equipment to the construction of expressway pavement through the construction of the highway of Gansu Lianghui Expressway. It has wide application value.

Keywords： highway; pavement engineering; new construction technology; exploration; application