长大纵坡段高速公路沥青混凝土结构层施工技术——以重庆江习高速公路为例

詹怡红

华汇工程设计集团股份有限公司，浙江 绍兴 312000

1 工程概况和技术路线

1.1 工程概况

重庆江习高速公路项目处于多山区域，纵坡大、施工条件差、施工难度大。K58+710～K65+463.508段为项目长大纵坡段，结构层主线长约6.7km，平均纵坡达2.7%。其中纵坡达到4.5%～4.8%的段落长2.3km，最大坡度可达5.4%，采用传统的沥青混凝土施工技术存在压实度、平整度等关键指标不合格的风险，且存在一定的安全隐患。

1.2 技术路线

根据以往高速公路施工经验，应在配合比设计阶段结合长大纵坡段特征优化其配合比设计，设计流程如图1所示。

图1 长大纵坡路段配合比设计流程图

2 施工关键技术

2.1 沥青混凝土配合比优化

（1）配合比选择。由于长大纵坡段沥青混凝土面层结构类型要求与普通路段相同，均为AC-13C型沥青混凝土，文章在不改变设计要求的前提下，对AC-13C型沥青混凝土进行如下研究：AC属于悬浮密实结构，AC-13C的孔隙率小，耐久性、水稳性好，级配组成中细集料占比一半以上，粗集料悬浮在沥青砂中，且采用硬度较大的玄武岩，能够较好地满足路面的抗滑性能。AC路面的缺点是路面构造深度小，对路面抗滑有一定的影响，该工程通过增大路面构造深度达到提高路面抗滑性能的目的。

（2）配合比优化。影响路面构造深度的主要因素为混合料级配和沥青用量。混合料级配变化会引起集料表面积的变化，带来沥青用量的变化，孔隙结构也随之改变，对构造深度有较大影响。因此，试验室需根据已完成的配合比进行重新设计，主要是对级配的优化处理，优化前后矿料掺配比例如表1所示，并在长大纵坡段沥青混凝土结构层施工时，安排试验人员紧盯拌和现场，及时取料分析，时刻关注沥青混合料的级配变化。

表1 矿料掺配比例明细表 单位：%

混合料中沥青用量较大时，粗集料在周围自由沥青油膜润滑的作用下，通过施工碾压进一步嵌挤密实，细集料和沥青胶砂以及多余的自由沥青被挤出并填充在矿料间隙，甚至自由沥青被挤在沥青路面的表面，沥青路面的构造深度也随之减小。在设计长大纵坡段沥青混凝土配合比时，在规范允许的前提下，可适当减少沥青用量，增加沥青路面构造深度，从而达到提高路面抗滑性能的目的，优化前后沥青用量如表2所示。

表2 沥青用量情况表

2.2 沥青混凝土摊铺关键技术

在长大纵坡路段施工过程中，主要是摊铺方向与行车方向和上下坡是否一致的问题。摊铺机沿上坡方向摊铺时，摊铺机速度比较容易控制；而下坡方向摊铺时，摊铺机的实际摊铺速度会比摊铺机设定速度偏快，速度稳定性较差，速度的波动变化会使混合料的摊铺均匀性以及沥青层平整度受到影响。因此在长大纵坡路段，该工程均采用由下往上摊铺的施工方法。为保证长大纵坡段的施工摊铺速度和实体平整度，采用单机整幅摊铺代替双机联铺。摊铺过程中，沥青混合料温度、厚度、平整度的控制是摊铺过程的主要控制项目。

（1）温度控制。摊铺过程中的温度测量是整个摊铺过程的重点关注项目，传统的温度检测方法为温度计插入沥青混凝土中检测，这样不但时间较长，而且测量人员容易烫伤，为加快检测速度同时避免烫伤，发明了温度、厚度一体检测装置，方便高效，如图2所示。

图2 温度、厚度一体检测装置

（2）厚度控制。沥青混凝土结构层厚度控制是实体检测的重要指标。厚度检测不合格直接认定成品不合格，需返工处理。传统检测方法为细铁棒插入直尺检测厚度，检测人员容易烫伤，而温度、厚度一体检测装置完全避免了此类事故的发生。

（3）平整度控制。长大纵坡段沥青混凝土摊铺，运输车倒车很容易撞击摊铺机，造成摊铺机后方结构层表面沥青混凝土起褶皱，影响平整度。因此，现场作业指挥人员提醒驾驶员在距离摊铺机30cm位置提前停车，避免出现撞击摊铺机现象。

2.3 沥青混凝土结构层碾压技术

碾压是沥青混合料施工的最后工序，也是最关键的工序，直接影响到沥青路面的压实度以及路面孔隙率，从而直接影响路面性能；其中碾压方向对长大纵坡路段的碾压效果影响尤为显著。在现场实际工作中发现，如果设定压路机碾压速度为3km/h，在上坡路段实际速度基本与设定速度一致，而下坡路段由于纵坡的影响，压路机速度大于设定速度，且碾压方向与摊铺方向的一致性对碾压效果也有一定影响。

碾压方向和摊铺方向对沥青混合料受力影响示意图如图3所示。为保持碾压方向与摊铺方向的一致性，无论连续上坡还是连续下坡，施工时均是由坡脚向坡顶碾压，这样能够获得最佳碾压效果，使混合料的结构更加稳定。

图3 碾压方向与摊铺方向对沥青混合料受力影响示意图

长大纵坡段沥青混凝土结构层碾压过程中，由于坡度大，压路机上坡的阻力增加，应当较为缓慢地稳速向前行驶，不可以行驶过快或急停急刹，严禁随意改变行驶方向，防止混合料因压路机向前推移不规律而破坏路面的平整度。为保证碾压速度的一致性，还设计了一种油门限位器，保证碾压过程速度统一，碾压均匀。

3 结论

（1）为保证沥青混凝土成品路面的抗滑性能，对沥青混凝土施工配比进行了优化处理，不仅提高了沥青混凝土路面抗滑性，保证了实体施工质量，还减少了成本投入。

（2）为解决长大纵坡段沥青混凝土结构层施工工期紧、任务重、施工难度大的问题，项目采用大功率摊铺机单机全幅摊铺，根据行车方向和地形，通过摊铺速度和摊铺方向改变的不同组合多方面分析出适宜长大纵坡段沥青混凝土面层施工的摊铺工艺，并研发了温度、厚度一体检测装置。

（3）通过对施工过程中碾压设备施工方向和碾压速度的研究，确定了长大纵坡段沥青混凝土结构层施工的碾压方式，合理的碾压设备组合可为以后类似工程施工提供有力的技术支持。