阿尔及利亚GB3(0-20)沥青砂砾基层施工技术应用

魏凯

（中铁十四局集团第一工程发展有限公司，山东 日照 276826）

1 工程概况

阿尔及利亚东西高速公路东标段工程包含从Drean（德雷安）互通至突尼斯边界84km 主线及线外互通工程（该项目穿过安纳巴省和塔里夫省）。中铁十四局承建段落全长约41km，起点桩号PK339+000，终点桩号PK380+000（包含3#-9#共计7 个互通及原日本公司已完成段落剩余约49km 的路面路肩BAU面层施工）。该工程主线位于安纳巴和塔里夫两省境内，沿线互通区7 个，跨度大，施工安全风险高，互通区跨四个省，分别是康斯坦丁、斯基科达、安纳巴和塔里夫省。路面所有涉及互通区路面结构设计为厚30cmGNT+(20-27cm)GB3+6cmBBSG2。设计标准：采用法国技术标准，互通区匝道均采用双向两车道，标准路基顶宽为8m；设计时速为60-80km/h。

2 GB3 沥青砂砾基层(0-20)的特点及适用范围

GB 法译文为（Grave bitume），中译文为（沥青砂砾碎石）；法国规范标准将沥青砂砾基层分为三个性能等级（1级、2级和3级），粒度为0-14mm 或0-20mm。该项目互通区基层全部采用GB（0-20）沥青砂砾，等级为3 级。该基层为连续级沥青砂砾基层，沥青混合料由沥青结合料、粗骨料、细骨料混合拌制而成；沥青砂砾基层的粒径组成有很大的连续性；因铺筑层厚度较厚，铺筑后的路面表面显示较粗糙，具有良好的骨架结构、高温稳定、低温抗裂、抗滑耐磨等特点；该项目互通区匝道路面基层全部采用GB3沥青砂砾碎石基层，采用粒径为(0-3mm)/（3-8mm）/（8-15mm）/（15-25mm）粒度的沥青混合料。

3 材料组成及技术指标

3.1 骨料

项目沥青砂砾基层GB3（0-20）中采用了0-3mm、3-8mm、8-15mm、15-25mm 四种规格碎石，碎石均来自盖勒马省SAVI EST 碎石场生产；经过监理验证检测结果符合规范要求。参照法国规范XP P18-540《骨料-定义-合格性、规格》的技术要求[1]。混合料级配首先对各档原材料级配进行控制，碎石主要控制2D、1.58D、D、(d+D)/2、d、0.63d 这几个关键筛孔的通过量。主要技术指标见表1。

表1 骨料主要技术指标

3.2 沥青

采用的沥青来源于ANNABA 港口NAFTAL 公司的40-50 低标号基质沥青，检测结果满足法国规范T65-001《沥青和沥青粘合剂·铺路级沥青规范》技术要求[2]。主要技术指标见表2。

表2 沥青主要技术指标

3.3 矿粉

法国规范规定对于矿粉要求0.063mm 筛网通过量不小于70%，检测结果符合法国规范XP P18-540《骨料-定义-合格性、规格》的技术要求。主要技术指标见表3。

表3 矿粉主要技术指标

4 配合比设计

4.1 设计要求

按照法国规范的规定，热拌沥青混合料配合比共分为4 个档的试验，第1 档PCG/DURIEZ试验；第2档PCG/DURIEZ试验、车辙试验；第3档PCG/DURIEZ试验、车辙试验、复合模量试验；第4 档PCG/DURIEZ试验、车辙试验、复合模量试验、疲劳试验。第1 档的试验是每一种热拌沥青混合料全部要进行的试验，其他级别的试验依据架构层的性能决定。该项目GB3（0-20）基层本质上是连接层，功能是传递负载与降低形态改变程度，为此材料应当有较大刚度，应该具有较强的抗疲劳性能，混合料必须密实。所以目标配合比设计按照第4 档试验要求进行。

4.2 目标配合比设计

4.2.1 骨料级配

表4 GB 沥青砂砾基层集料及混合料级配

4.2.2 富有模量

根据法国规范NF P98-138《沥青混合料路基层沥青砂砾(定义-分类-特性-生产-施工)》的要求[3]，沥青砂砾基层每个等级的富有模量值应高于或等于表5 的规定值。实际上就是规定了各种混合料最小的沥青用量。本标段的沥青富有模量为2.9，其符合法国技术标准。

表5 富有模量规定值

4.2.3 最佳油石比

级配设定之后，基于项目真实状况，基于之前的油石比重选择2 个或者更多的油石比实施PCG 试验，根据规范和经验选择兼顾路面质量和经济的最佳油石比。经过PCG 试验结果的比较，最终选择最佳油石比为4.15%。

4.3 生产配合比验证

4.3.1 PCG 试验

法国的旋转剪切压实试验(PCG)类似于英美和我国的马歇尔试验，是沥青混合料最基本的试验项目。按照法国的NF P 98-138《沥青混合料路基层沥青砂砾(定义-分类-特性-生产-施工)》规范规定，该类型沥青混合料旋转剪切压实试验旋转次数为120 转，其对应压实后的空隙率≤10%。PCG 试验结果为4.7%，满足表6 技术要求。利用此试验能够计算现场的空隙率，能够查看抗车辙强度的状况，还能够发觉粒料的部分难以依托一般试验发现的细微变化。为此旋转剪切试验能够用以测验伴随时间发展配比的稳固性水平。

1.1资料 选择从2016年3月~2017年11月在我院急诊输液室发生药物不良反应的患者117例,其中男性56例,女性61例,年龄11个月~74岁,平均(41.32±4.37)岁,不良反应发生时间为输液后2 min~55 h,其中<30 min者95例,占81.20%。所有患者均经停药及对症处置,11例症状严重者住院留观,均于次日出院,未发生严重不良反应事件。

表6 空隙率规定值

4.3.2 DURIEZ 试验

在法国规范体系中是通过DURIEZ 试验来进行水稳定性验证。18℃时浸水后的抗压强度r 和干燥的抗压强度R 的强度比为0.82，满足表7 法国规范（NF P 98-138）《沥青混合料 路基层沥青砂砾(定义-分类-特性-生产-施工）》的要求。

表7 水稳定性规定值

4.3.3 车辙试验

在水稳定试验合格后可进行高温稳定性验证试验，沥青砂砾基层GB3（0-20）车辙试验试件厚度10cm，试件空隙率要求≤10%，在60℃环境下在试验体上加载一个装有轮胎的车轮的作用进行10000 个循环次数的车辙百分比为3.9%。满足表8 法国规范（NF P 98-138）《沥青混合料 路基层沥青砂砾(定义-分类-特性-生产-施工）》的要求。

表8 高温稳定性规定值

4.3.4 复合模量试验

该项目复合模量试验采用梯形试件两点弯曲试验方法来验证沥青混合料刚度，通过温度15℃、频率10Hz条件下加载，在较小变形的范围内加荷载。该试验针对每个基本试验进行模量(应力和变形的比值)计算，依据时间与温度两个要素的内在关联，能够绘制某种温度条件下的有较强合理性的曲线。这种情况下，便能够掌握在较宽的频率波谱或比较宽的加载时长中混合料的性能状况。这4 个试件的检测均值是10379MPa。满足表9 法国规范（NF P 98-138）《沥青混合料 路基层沥青砂砾(定义-分类-特性-生产-施工）》的要求。

表9 模量规定值

4.3.5 疲劳试验

疲劳试验是在10℃温度、25Hz 加载频率下，使梯形试块受到一个恒定的应变。若所施予的用以维持指定应变的应力缩小50%的时候，试块在多次循环的状况下被毁坏。此种试验结果全部体现在对数图上，不同的成对参数(加载程度，循环数，直到试件破坏)排列在一条疲劳度直线上。在1×106次循环下，直线上所读出的加载极限值就是抗疲劳强度的特征值为ε6。其测定值为92μdef。符合规范表10 法国规范（NF P 98-138）《沥青混合料路基层沥青砂砾(定义-分类-特性-生产-施工）》的要求。

表10 耐久性规定值

以上所列各项试验构成了法国目标配合比设计的指标评价体系。PCG 试验验证密实性，DURIEZ 试验验证水稳定性，车辙试验验证高温稳定性，复合模量试验验证刚度，疲劳试验验证耐久性，其每一项试验结果都符合法国标准和规范要求，确定该配合比为目标配合比。

5 GB 沥青砂砾基层的现场施工控制

5.1 施工前准备

垫层CDF 层报检完成后进行下承层乳化沥青透层油洒布，洒布时要保证CDF 层表面无污染，清扫干净，道路表面温度至少应该超过5℃。使用的黏结料应该是阳离子慢裂沥青，由65%纯沥青掺配。黏结料在储存和洒布时，温度应该保持在50～70℃。透层的基本用量将确定为残留沥青1200g/m2。根据基本用量，洒布时允许误差要求大于5%，小于10%。

在施工之前，CDF 层顶恢复中桩，间距为直线段10m 一点，曲线段5m 一点，在控制桩的外侧打入钢钎，然后牵拉钢丝绳以控制摊铺厚度。测量班要根据GB 沥青混合料的设计上宽度石灰洒出右侧边线，用于指导摊铺机的行进。根据互通区试验段得出的松铺系数为1.23，摊铺虚铺总厚度16cm。GB3（0-20）沥青砂砾基层配合比：0-3mm 机制砂∶3-8mm 碎石∶8-15mm 碎石∶15-25mm 碎石∶矿粉∶40-50mm 沥青=32.6%∶19.2%∶32.6%∶10.6%∶1.0%∶4.0%。

5.2 混合料的拌和

GB 沥青混合料使用一台已标定完的西班牙产Intrame M-260 型沥青拌和站进行生产。在施工开始及施工中间各取一组混合料试验做抽提、筛分、PCG试验，检验油石比、矿料级配和沥青混凝土的物理力学性质。另外，拌和站应对沥青混合料出厂温度、集料加热温度进行严控，不允许有花白料或超温料现象发生。沥青温度在应在155～165℃，集料加热温度应比沥青高10～15℃，混合料出厂温度在160～175℃，当沥青混合料温度低于140℃或者高于175℃应被废弃。按照相关经验，干拌时间为10～15s，湿拌时间为35～40s，总的拌和时间不低于45s。拌和完毕的沥青混合料要确保匀称，不存在冒青烟、花白料现象，不存在结团或者粗料、细料分离问题。

5.3 混合料的运输

沥青混合料的运输采用25T 以上自卸车，装料前车箱底板及侧板清洗干净，要涂一层油水混合液来避免沥青混合料和车斗之间的黏结。沥青混合料装入车箱，分三次进行，先装车箱前部，再装车箱后部，最后装车箱中部，以减少沥青混合料离析现象。在拌和站和施工面之间，自卸车必须覆盖篷布，在运输过程中进行保温和防尘。当料车到达前场时，车辆行驶时的轮胎干净，没有污染已施工路面，并且在摊铺机料斗滚轮前30cm 处停车并挂空挡，依托摊铺机促使自卸车前行完成摊铺作业，且确保摊铺整齐度。

5.4 混合料的摊铺

GB 沥青砂砾基层摊铺采用1 台德国产福格勒S2100-3 摊铺机进行摊铺，单机组装宽度为5.75m，摊铺宽度为6m；按照试验段确定的松铺系数、路面的纵横坡度调整好摊铺机，并在熨平板下面垫与虚铺厚度一致的方木；摊铺机在工作以前事先0.5h 左右将熨平板预热，温度控制在100℃以上；调整好螺旋布料器的高度，以沥青混合料料位略高于螺旋布料器2/3 为宜，避免摊铺时的离析现象。在摊铺作业进行之前施工现场有最少五辆的料车，确保摊铺的持续作业，摊铺机速度控制在1.5～6m/min，并尽量避免中途停顿，以提高平整度，摊铺机后跟有人工进行边角及坑槽处理，摊铺过程中加强对松铺厚度、摊铺宽度、摊铺温度及横坡的检测，混合料的摊铺温度范围控制在140～160℃。摊铺带应该停止在同一个横断面上，避免在关键区域小半径曲线上出现停车的情况，已确保汽车驾驶人员的安全。如果摊铺期间出现降雨情况应当马上暂停摊铺，将没有碾压到位的混合料全部清理。被雨淋湿的混合料应该视为废料，不可使用到路面摊铺作业中。

5.5 混合料的碾压

沥青混合料的碾压是重要的环节，选择科学合理的组合方式。GB 沥青砂砾基层试验段的碾压采用1台徐工XP262 胶轮压路机及1 台宝马BW203AD-4 双钢轮压路机。沥青混合料的压实按照“低幅、慢压、紧跟、高频”的准则，依照由轻到重、由低到高、由静到振、由慢到快的次序加以碾压。应从外面向中间进行碾压，材料的碾压在摊铺之后直接进行，保证作业组的跟进长度为最小。碾压分为三个阶段，初压1 遍为双钢轮压路机前进静压后退振压，初压在沥青混合料温度不低于140℃进行，碾压速度2～3km/h，使路面不产生推移和裂纹。复压的目的是提高密实度，复压采用胶轮压路机碾压9 遍，混合料温度不低于130℃，碾压速度3～5km/h，达到压实度并无明显轮迹。终压采用双钢轮压路机静压2 遍，碾压温度不低于100℃，碾压速度3～6km/h，最终消除沥青混合料的内应力和轮迹印，提高路面平整度。

5.6 施工缝处理

水平方向的接缝都使用平接缝方式。以3m 直尺对平整程度进行检验，在其没有完全冷却处于摊铺前端的直尺呈现为悬臂形态，摊铺完成的面层和直尺相接触的位置确定接缝地点，使用切割机将其割平整之后铲掉；之后摊铺的时候应当仔细打扫接缝断面，涂抹恰当数量的黏层油，摊铺机熨平板由接缝的位置开始摊铺，压实的时候首先以双钢轮实施水平方向的碾压，伸到新摊铺面层15cm 处，然后每压一遍向新铺路面移动15cm，直至压路机全压在新铺路面上为止，再进行纵向碾压。

5.7 施工控制措施

5.7.1 抽提试验和旋转压实试验

试验工作者通常每天施工的过程中进行1 次或1次以上的取样，实施级配试验、沥青比例试验、室内旋转压实试验，使用蜡封法对试件空隙率与密度进行检测，依据沥青占比核算此批次沥青混合料在理论层面的密度，作为压孔隙率评判的重要根据。

5.7.2 沥青混合料出厂时、到场时及摊铺时的温度检测

沥青混合料的出厂温度通过在料车车厢侧板中部的测温孔，将沥青检测温度计插入混合料中，使之达到至少20cm 的深度，3min 后读数记录料温；到现场摊铺时的温度检测有专人负责，如果发现超过200℃或以上的混合料为废料，不能运输到施工现场摊铺。

5.7.3 沥青含量的检验和级配的检验

沥青混合料样品的选择和检测是拌和期间对质量进行管控最重要的两个内容。为此唯有经过取样与检测所获取的数据才能够表明产品与要求一致与否，一定要依照有关流程进行取样与检测，保证检测结果可以客观体现混合料的性能与品质。在选择沥青混合料样品的时候，具体包含取样频次、地点、要进行检测的内容，这种要求通常依照生产量所设定的取样频次较为科学。

5.8 沥青混合料拌和过程中易出现的异常现象分析及对策

产生废料：此种问题通常出现在每日开拌的最初几锅，或由于拌和遇到问题机器暂停之后再次重新开动，这大部分情况下是因为骨料温度升高未达到所要求的温度，并且计量系统没有运行到正常形态。处理的方法是恰当缩减进入拌和滚筒的数量，且提升加热的温度；确保在拌和的时候，粗细集料所加热的温度比要求数值略高。产生花白料：产生因素是未全部将尘土清除、拌和时间不够、拌和料温度过低，致使细粉太多。处理的方式是提升集料加热的温度，或恰当增长拌和时长，或降低矿粉的使用数量，或对除尘系统进行查看并第一时间采用科学举措。若发现有混合料超颗粒产生，一般是因为振动筛上直径最大的孔的筛网出现毁坏或直径过大的颗粒由边框空隙下降到下部筛网。处理的方式是对振动筛进行全面检测，调节冷料的上料效率。若产生枯料：一般情况下是集料中细集料占比过高导致的，致使烘干筒中的细集料加热温度尽管符合有关要求，然而粗集料温度比要求数值高出过多。若产生混合料表面色泽不理想的问题：一般是由于沥青加热温度过高，油的温度不低于185℃的沥青容易出现老化问题，若使用老化的沥青进行混凝土路面施工，会导致路面的耐久性大幅下降，减短沥青路面运用时间；为此应当对沥青加热温度进行严控，避免类似事情的发生。

6 结语

本文通过结合阿尔及利亚东西高速公路东标段互通区路面工程，对GB3沥青砂砾基层的施工进行了阐述。GB3沥青砂砾基层在国内尚未使用，GB3沥青砂砾基层在欧洲使用的范围越来越广，并且在互通区匝道上施工得到了应用及认可，随着阿尔及利亚高速公路的发展，会在越来越多的互通区匝道等路段得到广泛应用。希望对今后类似高速公路路面施工提供借鉴及参考意义。