公路工程施工中沥青面层连续摊铺技术的应用

马福彬

（四川公路桥梁建设集团有限公司机械化施工分公司，四川成都 610000）

0 引言

连续摊铺技术是一种源自国外的沥青公路施工技术，与传统摊铺技术最大的区别在于：将原本独立施工的上、下面层改为同时摊铺、共同碾压。在下面层热量的影响下，碾压时间更为持久，压实效果更加充分。连续摊铺技术的施工工艺主要有两种：一是热接热，摊铺完上、下层的混合料，同步压实成型；二是接热暖，先充分压实下面层，然后再进行上面层摊铺施工，最后两个面层一起压实。结合实践经验，对公路沥青面层连续摊铺技术展开详细综述。

1 传统施工中沥青路面的常见病害

1.1 沥青路面基面层间的病害

自我国步入经济高速发展时期以来，交通压力越来越大，导致路面病害频发。实践调查中发现，公路病害除了与天气、交通量、使用年限等因素有关，沥青路面结构层间的不良接触状态同样是导致病害的重要原因。在层间接触不佳的情况下，随着经年累月的车辆通行，层间会出现滑移现象，从最初微小的裂缝逐渐扩大为面积较大的横向裂缝，然后形成U 形裂缝。U 形裂缝的形成与多种因素有关，如车辆频繁启动、加速、刹车、减速等，尤其是在公路转弯处的长纵坡路段，U 形裂缝更为常见。有学者利用ABAQUS 软件对车辆启动、转弯处路面承受的应力进行模拟，结果显示，公路路面纵向拉应力、剪应力与U 形裂缝底部、双侧位置相互吻合。而U 形裂缝的底部之所以开裂，主要是拉应力的作用；双侧开裂则是剪应力所致。除此之外，层间接触不良还可能引起路面鼓包、坑槽等病害，缩短公路工程的使用寿命，增加潜在的行车安全隐患。

基面层间病害的形成原因，总体而言可归纳为以下几点：

第一，交通量过大：随着我国交通运输行业进入了高速发展时期，公路所承受的交通压力前所未有。尤其是很多大型货车司机，为了节约运输成本，经常违规超重超载。部分交通要道，高轴重车辆占比甚至超过50%，这些车辆的载重更是超出标准要求4～5 倍之多，尤其以煤炭、钢材等运输车辆的超载现象最为严重。在超重超载状态下，车辆的启动和刹车、加速和减速、转弯都会对路面层间造成巨大的剪切应力，当超出公路的设计值时，各层间就会出现滑移现象，彼此完全分离。

第二，基层与面层的接触状态：根据《公路沥青路面设计规范》（JTG D50—2017）（以下简称《规范》），假如出现沥青路面的结构层完全保持接触状态，但半刚性基层和沥青面层的接触并不安全的情况，是因二者的材料特点、回弹模量存在差异所致。这种情况下，即使按照规范要求洒布黏层油，也很难使基层和面层成为完整的整体，反而会成为沥青路面最薄弱的环节，在强大的剪应力作用下，层间的接触状态必然会遭到破坏。

第三，级配：粗集料在沥青混合料中占比最大，细集料与填充料相对较少。粗集料之间能够相互嵌挤，但压实后仍然会留有较大空隙，无论是抗变形能力还是抗剪切能力，或是整体性，都存在很大不足，在超荷载情况下路面很容易塌陷。

第四，环境：沥青材料特点决定了在遇到高温、降雨、降雪等特殊天气时，路面很容易遭到破坏。如高温天气会降低沥青路面层间的黏结力；持续暴雨会对路面造成腐蚀，从而产生裂缝、松散、翻浆、坑槽等病害。

第五，施工技术：传统施工模式下，先摊铺基层，然后再振动压实，当压实度满足质量要求后再养护，各个沥青面层的振动压实是分开施工的。每一层都保持独立结构，各层表面通过振动压实变得平整、密实，但层与层之间仍然存在很大差异，各层之间的集料不能充分嵌挤，只能通过黏层油相互黏结在一起，集料之间不能形成内摩擦力。

1.2 沥青路面黏层的病害

根据《规范》要求，沥青结合料的材料层间应设置黏层，主要作用是把上、下结构层整合成一个完整、统一的结构，但如果操作不规范，则很可能造成层间黏结不良的问题。结构层之间的黏结效果受到黏层材料洒布量的直接影响，如果未达到最理想的洒布量，黏层的黏结力就会不足；如果洒布量过大，则会在黏层之间形成富油层，使层间的抗剪切力下降。如果黏层材料喷洒不均匀，结构层之间便无法形成有效黏层。如果透层油的洒布不均匀，也会形成富油层或者无黏层油等情况，使基面层间的黏结力大打折扣。

1.3 沥青路面封层的病害

《规范》中明确提到：无机结合料稳定类，或者冷再生类材料的结构层和沥青结合料结构层之间应该设置封层，用来增强防渗水能力与基面层间的黏结力。传统路面封层的施工技术主要有两种：一种是稀浆封层，这种施工技术容易造成松散问题，主要是因为稀浆混合料之间的黏结度较差。在环境恶劣、乳化沥青含量低、级配不合理、施工技术不达标等因素的影响下，都会出现松散现象。另一种是同步碎石封层施工，最常见的问题是掉粒与脱落，由于乳化沥青喷洒不均匀，混合料之间无法充分黏结，封层就会出现质量问题。

1.4 沥青路面透层的病害

《规范》中明确提到：粒料类基层以及无机结合料稳定类基层的顶面应该设置透层，以增加沥青路面的渗透性，透层材料主要以稀释沥青与乳化沥青为主。透层沥青适合非沥青类的材料层，这种材料可达到一定的投入深度，加强非沥青材料层和沥青混合料层间的结合度。尽管《规范》中规定了透层洒布的最佳用量，但透层油类型的选择以及洒布量的确定，大部分情况下仍根据实际需要或由施工人员的经验而定，在技术水平、基层表面污染等因素的影响下，透层很难发挥出真正作用。在半刚性的基层表面，透层油只有在透入5～10mm 的情况下才具有固结效果，但传统施工中，基层摊铺碾压成型后，压实度可达到98%，基层顶面的固化度与密实度极高，基层养护龄期越长，其强度越大，透层油就越难渗透，无法充分渗透的透层油会在基层表面形成油膜，养护时很容易受到污染，如果没能及时清理杂物，还可能进一步污染夹层，油膜和污染夹层会让基面层间失去黏结力，混合料极易脱落，形成局部空洞。

2 连续摊铺工艺的施工要点

2.1 清理层间污染物

连续摊铺施工之前，将下层的落叶、碎石、垃圾等清理干净，尤其不能有油污。施工期间按要求保养机械，保证机械性能良好，没有漏水和漏油现象。车辆进入施工现场前，应检查轮胎是否干净和干燥。施工后，清理散落的热料和杂物。

2.2 压实度的控制

压实机械的性能、操作与路面压实效果密切相关。要求摊铺机的型号与参数设置相同，摊铺施工中保持同步作业。下中面层的稳压施工通常选择≥25t的碾压机，先初压2～3 遍，保证后续运料车经过时不会留下明显印记。摊铺施工结束后，应及时碾压、复压，提高压实度。

2.3 平整度的控制

若无特殊要求，摊铺机通常采用自动找平模式，对下中面层进行初压后，针对漏料产生的少量凹槽，应通过人工填补的方式来补救，这种方法也可以用来处理车辆行驶留下的印记。补料时，不仅要完全覆盖凹槽，还要有少量补料外溢。

2.4 工序控制

沥青面层连续摊铺施工的施工工艺和传统施工模式有明显不同，前者需要尽可能缩短施工间隔，保证施工工序的连续性。施工准备环节，所有人员、设备、机械都应就位；摊铺中上面层时，直接在下层表面摊铺即可。摊铺施工结束后，严格管制交通，做好养护措施，在路面温度低于50C 的情况下，才能恢复交通。

3 公路沥青面层连续摊铺技术的应用

3.1 工程概况

某一级公路工程，沥青混凝土路面，长度3.0km，宽23.5m，双向四车道，速度80km/h。工程所在地区属于中温带半干旱大陆季风气候，春天多风沙、夏季多雨，为了应对恶劣天气，经综合研究，最终决定实施双层连续摊铺施工技术。

3.2 施工前的准备工作

建立沥青混凝土材料搅拌站，备好集料并进行深加工。严格按照规范标准制备混合料，合理搭配粗集料、中集料、细集料的比例，做好水泥混凝土路面的硬化处理。在与施工公路相似的路段试验机械性能，检测相关参数，包括虚铺系数、摊铺速度、压实度、沥青材料的使用量。摊铺施工前1 天，将下层杂物清除干净，在表面喷洒黏层油，减少污染。具体流程如图1所示。

图1 施工流程图

3.3 施工技术

3.3.1 施工放样

设置标高墨线，设置位置需要超出路面标高10cm，标记双侧宽度与调控点、弯坡点。横坡、纵坡符合设计标准后，使用滑杆与摊铺机控制基线。采用浮动基准梁的方式控制上面层的摊铺施工，每隔10m 设置一道基准线立杆，避免基线变化。如果有弯道，则应在标高处每隔5m 设置一道基准线。一方面，基准线要保持紧绷，另一方面，其拉力应＞800N。将拉力机设置在紧线器上，间距应控制在200m 以内。

3.3.2 拌和沥青混合料

用碎石材料作为粗集料，要求强度与耐磨性符合规范标准；用人工砂、石屑等材料作为细集料。清理集料中的杂物，按照不同规格分门别类的堆放碎石材料，材料质量标准如表1 所示。

表1 材料的质量标准

采用间歇式方式搅拌混凝土，保证混合料的配比、性能、质量满足施工要求。搅拌过程中，严格设置试验参数，全面落实技术标准，委派专人现场监管。在没有使用改良沥青材料的情况下，应动态监控材料温度。搅拌施工结束后，检测混凝土的温度，若出厂温度＞195C，应直接作废。

3.3.3 双层连续摊铺技术

（1）摊铺控制：摊铺厚度与路面厚度、平整度密切相关，结合实际情况确定双层摊铺的最大厚度。

其一，面层厚度：一级公路要求5～15cm。合理控制混合料的碾压温度，任何吨位、规格的压路机，在沥青面层厚度＜10cm 的情况下，基本都能达到规范要求的压实度。试验显示沥青面层的厚度每增加25%，有效碾压时间就应增加50%，否则将无法达到压实度要求。沥青面层的分层厚度控制在15cm 左右。

其二，平整度：沥青混凝土路面每多铺设一层，其平整度也会随之改善。但如果第二层、第三层铺设的厚度相同，平整度的变化并不明显。平整度效果往往受到面层厚度的影响，因此可通过减少摊铺层次的方式让路面更加平整，而且双层摊铺的效率明显高于三层摊铺。结合此工程，最佳摊铺厚度为4cm 的中粒式沥青混凝土＋8cm 的沥青碎石。

（2）人员配置：双层连续摊铺施工需要两组作业人员，每组5 人，具体分工如下：指挥沥青混合料进料、清理转运车料斗1 人；驾驶混合料转运车的司机1人；双层摊铺机司机1 人，其余2 人操作熨平板，此2人分别在熨平板的两侧检查摊铺厚度，处理摊铺边角。所需设备为沥青混合料转运车与双层摊铺机各两台。

（3）碾压方式：第一，双层摊铺机行驶100～150m后，启动自重4t 的小型压路机，静压两遍。第二，使用自重10t 的振动压路机（3 台）进行复压，碾压4 遍。第三，使用自重12t 的压路机终压4 遍，混合料温度90～110C。第四，碾压施工中，压路机应保持匀速、缓慢前进，前后幅重叠宽度为压路机轮宽度的1/3～1/2；压路机与摊铺机的行驶方向保持一致。第五，碾压施工中禁止擅自改变路线、禁止擅自刹车，压路机的行驶速度应以摊铺机为标准。第六，一边碾压一边在钢轮表面洒水，避免混合料黏结在钢轮表面。施工结束后，沥青路面在没有充分冷却前禁止堆放材料、禁止停放机械。

3.4 接缝处理

施工过程中，尽可能把接缝数量控制在最小范围内。使用垂直平接缝处理，保证各层之间的横缝相互错开。施工结束后，摊铺机离场前应在靠近路面端部1m 的位置将云平台略微抬起，人工铲除端部混合料后再次碾压，然后使用长度为3m 的直尺检测端部的平整度。下次施工前，先洒布黏结层沥青，然后再进行摊铺施工。可在碾压路段放置垫木，为压路机的行驶提供方便。横向碾压时，在新铺层上放置宽度为15cm 的垫木，以保证碾压充分和路面的连续性、平整性。

4 结语

综上所述，与传统沥青面层施工相比，双层连续摊铺施工流程有很大不同。具体施工中，应全面了解现场情况，明确施工要求，严格控制各个施工工序，保证所有工序均符合规范标准，提高公路沥青面层施工质量，延长公路的使用寿命，减少病害，提高驾驶的安全性与舒适度。