露石混凝土路面在长临高速公路中的应用

于 博

（山西省交通规划勘察设计院有限公司，山西 太原 030032）

0 引言

以降低路面行车噪声来尽可能地改善道路两侧百姓日常生活环境等为主要目的，早在20世纪70年代，欧洲部分国家就已经开始从事减少道路行车噪声的相关研究。比利时是世界上第一个发明露石混凝土路面和将其进行推广的国家。随后该项技术在德国、美国、日本这些发达国家得到广泛应用[2]。在露石施工工艺及施工机械方面，国外具有相对完善的配置，值得国内借鉴。

露石混凝土路面在2000年进入我国，黑龙江哈绥线在修筑时采用了露石混凝土技术。之后，这种新型路面技术逐步得到采用。2003年后，陕西省在多条高等级公路中应用了露石混凝土技术，促进了露石混凝土路面的发展。2016年交通运输部公路科学研究院在广东省潮惠高速公路指导铺筑了露石混凝土路面，取得了多项成果，攻克了施工技术上的瓶颈，保证了施工质量，大大提升了施工效能，使得此项技术日趋成熟。

2017年山西省长临高速公路黄花岭隧道首次采用了露石混凝土技术。

1 工程概况

长治至临汾高速公路黄花岭隧道位于安泽县良马镇，为路线穿越良马至安泽县间的越岭隧道。设计为左右线分离式，右洞全长2 110 m，左洞全长2 114.00 m，左右线均属长隧道，隧道走向呈南西265°～237°。

工程位于长临高速黄花岭隧道内，隧道路面厚度左线28 cm、右线26 cm，上面层露石混凝土厚6 cm，下面层普通混凝土路面左线厚22 cm、右线厚20 cm，采用三辊轴机组双层湿接铺筑工艺施工，混凝土面板设计抗弯拉强度5.0 MPa，板块划分为3.95 m×5 m、4.05 m×5 m。下面层设拉杆和传力杆。具体工程量见表1。

表1 黄花岭隧道路面工程数量表 m2

2 露石混凝土原材料要求及具体参数

2.1 施工设备

施工机械设备情况：自动计量拌和站已经过保养与维修，三辊轴双层湿接摊铺设备、刮平布料器、高频排阵、钩机、搓平梁、露石剂喷洒机、水车、运输车辆、支模模板、小型机具和工具，测量仪器、试验仪器和检测仪器。

2.2 材料准备

a）上面层混凝土用9.5～16.0 mm高强耐磨玄武岩碎石600 t。

b）上面层用细集料，河砂产地黄河，细度模数2.2，600 m3。

c）上面层用混凝土外加剂（混凝土液化剂）40 t。

d）下面层用普通混凝土原材料。

2.3 原材料标准

2.3.1 水泥

面层露石混凝土对水泥材料的特性有明确要求，首先是耐久性，然后是低坍落度混凝土的体积稳定性，因而宜采用低热硅酸盐水泥。

2.3.2 砂

耐磨性和耐久性是露石混凝土路面考虑的重点方向，上面层混凝土采用天然河砂且最大粒径小于2.36 mm，宜选用中砂偏细，如图1粗线表示。

图1 露石混凝土用砂级配区间

下面层可采用符合《公路水泥混凝土路面施工技术细则》JTG/T F30—2014要求的细集料。

2.3.3 碎石

露石混凝土上面层选用的碎石不得产生碱活性反应或疑似碱活性反应，碎石最大粒径16 mm（石料中不允许存在超粒径颗粒），粒径范围9.5～16 mm，其中小于9.5 mm颗粒含量不应大于5%，13.2～16 mm颗粒含量应大于50%。技术指标参见《公路水泥混凝土路面施工技术细则》JTG/T F30—2014。

2.3.4 混凝土外加剂及混凝土专用液化剂

符合《混凝土外加剂应用技术规范》GB 50119—2013相关技术要求。

2.3.5 露石剂

露石剂建议采用液剂，条件受限时可采用粉剂。液体露石剂的洒布量取用范围300±15 g/m2。[3]

3 露石路面混凝土要求及具体参数

3.1 混凝土配合比及强度指标

按照正交试验法进行配合比设计，设计弯拉强度5.0 MPa[4]。

3.2 工作性要求

a）露石混凝土工作性能应与施工工艺相匹配，采用三辊轴施工工艺要根据排阵的振动频率确定混凝土的工作性，振捣棒的振动频率为高频，一般为200 Hz即12 000 r/min，三辊轴施工工艺为插入式排阵、三辊轴浅表式振捣及支模的施工方式。

b）混凝土工作性要求。底层采用混凝土坍落度出机坍落度不宜超过50 mm，现场坍落度20～40 mm，且易振捣液化。

面层露石混凝土出机坍落度控制小于等于100 mm，现场坍落度40～80 mm。

c）振动黏度系数。混凝土的振动黏度系数参考三辊轴及排阵的行走速度、摊铺厚度及振捣频率。低频三辊轴的行走速度宜控制在0.5～2 m/min，此时振捣棒对混凝土有效的振动时间为30 s即混凝土液化时间最多不超过30 s。此时的混凝土振动黏度系数100～400 Ns/m2（振动黏度系数评定参见JTG T F30—2014施工技术细则附录A）。

3.3 路用性能控制指标

隧道露石混凝土路面抗滑性能一直是行车安全的重要保障参数[5]。抗滑性能的保证主要为两个控制指标耐磨性能和粗糙度指标。面层混凝土的构造深度0.8～1.2，摆值（BPN）介于64～78之间，抗滑性能稳定。

4 施工工艺要求及准备情况

a）混凝土拌合楼。混凝土拌合楼数量根据施工进度要求，配备相应数量，以保证施工工期和施工效率的匹配。

b）三辊轴摊铺机。采用单洞单幅铺筑的施工方案，路面最大摊铺宽度4.25 m，机组铺设最大宽度6 m，可根据具体铺筑路面宽度进行调整。三辊轴的整体重量大于1 000 kg。三辊轴甩浆轴偏心距的检测在2～4 mm，过大容易造成跳轴的现象，过小则起不到整形、粗平提浆的效果。

c）高频排阵。高频排阵的捣棒数量不少于6根，振动频率大于等于200 Hz（12 000 r/min），布设间距40～50 cm，侧模与端边振捣棒间距小于等于25 cm。如图2。

图2 排阵样板

d）模板采用5 mm厚钢模板，能稳固支撑配套机械扰动而不变形，单板长度不大于3.5 m，如图3。

图3 钢模板样板

e）控制摊铺系数刮平器。

f）精平的3 m宽刮平器，材质为镁铝合金。

g）露石剂喷洒机，选用高压水枪进行喷洒。

h）表层砂浆清扫车，单次清扫宽度不小于1.5 m。

i）高压水车水容量不小于4 m3。

5 露石混凝土面层施工工艺技术方案

5.1 总体施工方案

露石水泥混凝土路面施工分半幅封闭施工，各工序平行流水，相互交错，在施工组织上应合理安排，做到机械、工具、劳力密切配合[6]。

5.2 施工方法

露石混凝土路面采用分层湿接的上下面层、逐层布料分层湿接施工的方式，其中必须保证两层的湿接是主要的控制程序和关键步骤。该工艺采用高频排阵+三辊轴机组+表面附着式振捣器的新型路面机械组合，下面层用低阻力低坍落度混凝土采用高频排阵初步粗平；传力杆布设采用前支架法进行布设，拉杆采用后插式人工振动插入方式。

5.2.1 施工关键节点

a）安设模板。

b）水泥混凝土的制备、运输。

c）下面层混凝土布料，传力杆、拉杆布设，振捣及拉杆插入。

d）上面层布料、振捣及提浆整平。

e）露石剂喷洒及覆膜。

f）切缝、模板拆除及喷洒固化剂混凝土路面养生。

5.2.2 在施工过程中应当注意的关键点

a）平整度。

b）混凝土液化速度。

c）混凝土的坍落度。

d）露石深度（构造深度）。

6 结语

从施工机具和工艺技术分析，露石混凝土路面施工难度不高，可推广性较强，加之相较旧有混凝土路面不良的性质，有效地改善了路面特性，降低了隧道内封闭区间的噪声污染，提高了行车安全和舒适性[7]，具有较大的环境和社会效益。隧道路面采用露石混凝土路面优于以往的路面形式，体现了山西省公路行业内对工程提质升级的响应和推进。