公路沥青稳定碎石下面层施工关键技术分析

李文

（邢台路桥建设集团有限公司，河北 邢台 054000）

0 引言

在冬季严寒、夏季酷热地区的公路工程中，沥青路面受气候因素影响和车辆荷载作用易产生裂缝、车辙病害，降低了路用性能，导致公路养护成本增加。为解决这一问题，在公路下面层施工中可以采用ATB沥青稳定碎石面层结构，利用骨架密实的面层结构消散半刚性基层的集中应力，延缓严寒冬季气候条件下路面反射裂缝的产生，进而降低公路路面养护成本支出。

1 工程概况

某公路项目线路全长42.139km，路基宽24.5m，设计行车速度80km/h。路面结构为AC-16C改性沥青混凝土上面层（厚5cm）+SBR改性乳化沥青黏层+ATB-25改性沥青混凝土下面层（厚7cm）+SBS改性沥青应力吸收层+煤油稀释沥青透层+水泥稳定砂砾基层（水泥掺量5%，厚32cm）+水泥稳定砂砾底基层（水泥掺量3%，厚18cm）。本项目在铺筑上面层、下面层和应力吸收层中均使用改性沥青，以达到延长路面使用寿命、减少路面病害的目的。本工程选取K17+530—K18+530合同段为试验路段，分析ATB沥青稳定碎石下面层施工技术的应用。

2 公路沥青稳定碎石下面层施工关键技术

本工程位于戈壁地区，需要应对风力较大、风速较快的施工作业环境，重点解决沥青稳定碎石混合料温度下降过快的问题，以保证下面层施工质量。针对本工程施工面临的特殊作业环境，确定采用以下施工关键技术。

2.1 施工准备

2.1.1 机械配置

本工程在施工之前深入施工现场，调研分析自然气候、道路运输状况对下面层施工可能产生的影响，再根据调研结果，结合工程进度、质量要求，确定最终的施工机械设备配置方案[1]。具体包括：

（1）1套3000型间歇式沥青拌和机，用于沥青稳定碎石混合料拌和。

（2）1台福格勒S2100型摊铺机，用于沥青稳定碎石混合料摊铺。

（3）1台达刚同步碎石封层车，用于透层、封层施工。

（4）2台ZL-50装载机，用于装载运输沥青混合料。

（5）3台XP301轮胎压路机，3台13t双钢轮压路机，1台手扶式小型振动压路机，用于沥青混合料碾压施工。

（6）2辆10t洒水车，10辆30t自卸汽车，4台便携式空气压机。

2.1.2 原材料准备

（1）沥青。本工程选用SBS（I-C）改性沥青，试验检测结果如下：针入度为70（0.1mm），软化点为78℃，延度为47cm，溶解度为99.5%，RTFOT的质量变化为-0.05%，恢复弹性为88%。

（2）粗集料。选择同一料场生产的粗集料，在考虑到戈壁地区气候特点的基础上，提高粗集料部分指标，以保证沥青稳定碎石混合料具备良好的路用性能。本工程选用的粗集料试验检测结果如下：压碎值为10.8%，洛杉矶磨耗损失为15.4%，吸水率为0.35%，针片状颗粒含量为9.8%，软石含量为0%。

（3）细集料。选择质地坚硬的机制砂，要求细集料洁净、干燥。本工程选用的细集料试验检测结果如下：含泥量为2%，亚甲蓝值为25g/kg，砂当量为77%，坚固性为6.5%，棱角性（流动时间）为40.8s。

（4）矿粉。本工程选用洁净、干燥的石灰岩作为矿粉，矿粉试验检测结果如下：表观密度为2.786g/cm³，外观无团粒结块，亲水系数0.78，粒度范围小于0.6mm、小于0.15mm、小于0.075mm的占比分别为100%、98.8%、94.4%。

（5）上述原材料的试验检测结果均符合质量技术要求，本工程确定的最佳沥青用量为3.7%。

2.1.3 透层、封层施工

（1）检查试验路段基层施工质量，清除基层表面上的杂物，将土工布遮盖到沿路线附近的构造物上，避免透层油施工对周边环境造成污染[2]。

（2）在喷洒透层油前2h，使用洒水车向基层喷洒适量水，控制喷洒量，保证基层表面湿润即可；透层油采用煤油稀释沥青，煤油比为6∶4，在施工前试验检测煤油稀释沥青的性能指标，保证其达到相关技术规范要求。

（3）试验路段透层油的喷洒用量为0.6～0.8kg/㎡，保证渗透深度不小于5mm，喷洒后采用同步碎石封层车撒入碎石封层，封层采用橡胶改性沥青，集料为粒径10～15mm的碎石[3]。

2.2 施工关键技术

2.2.1 混合料拌和

（1）采用间歇式沥青拌和机拌和沥青稳定碎石混合料，拌和机的生产能力为300t/h；拌和机配置温度自动检测装置、除尘装置、自动计量装置等，能够按照生产配合比自动掺配沥青、集料和矿粉[4]。

（2）在混合料拌和过程中，严格控制加热温度，具体包括：SBS改性沥青加热温度为160～170℃；矿料加热温度为190～220℃；混合料出厂温度为175～190℃；混合料在成品储料内的储存时长不超过24h，温度下降不超过10℃；当混合料拌和温度超过195℃或者低于155℃时，则将其作为废料处理。

（3）控制混合料拌和时间，每锅料拌和时长为45s，干拌时长不得小于5s。如果在拌和时长内仍然可见混合料结团、花白现象，则要适当延长3～5s，保证全部矿料均匀裹覆沥青。

（4）混合料拌和后取样，开展马歇尔试验，保证检测结果符合技术规范要求；检查混合料性状，不允许出现离析、花白、结团现象，待各项性能指标检验合格后才允许将其运输到现场摊铺[5]。

2.2.2 混合料运输

（1）施工前修筑运输便道，规划混合料运输路线，尽量缩短运输时间和距离。

（2）采用30t自卸汽车运输混合料，在车厢内涂油水混合物，油水比为1∶3，避免混合料装入车厢后产生离析现象；在装料时按照“品”字形装料，前后移动车辆，保证混合料均匀装入车厢内；装料后检测混合料的出厂温度。

（3）自卸车辆的后挡板做加厚处理，并在车厢上方覆盖篷布，起到保护环境和延缓混合料降温的作用。

（4）待自卸车辆到达施工现场后，停留在指定位置清洗轮胎，避免轮胎上附着的灰尘颗粒污染路面；冲洗轮胎后检测混合料温度，确定温度符合施工要求后，向摊铺机料槽内卸料；将自卸汽车停在距离摊铺机20cm左右的位置，不能直接碰触摊铺机，由摊铺机驱动自卸汽车前进，边卸料、边摊铺。

2.2.3 混合料摊铺

（1）摊铺前，验收同步碎石封层的施工质量，施工人员使用空气压缩机清除表面杂质，保持表面清洁。

（2）摊铺施工采用半幅全宽摊铺工艺，摊铺机的摊铺速度控制在1～2m/min，摊铺作业时的混合料温度为165～175℃，保证混合料供应及时，满足连续不间断摊铺[6]。

（3）摊铺机在摊铺作业时启动非接触式平衡梁自动找平设备，控制混合料的松铺厚度；摊铺机配置初步压实装置，启动振动熨平板压实混合料；对难以铺筑压实的构筑物附近位置，要采用人工摊铺作业方式进行铺筑。

（4）摊铺前预热熨平板30min，控制熨平板的温度；摊铺机布料器内的混合料储存高度要始终保持在布料器三分之二以上的位置，调节螺旋布料器的转速，使其适应连板送料器速度和料门开度，确保在摊铺作业时混合料均匀分布到全宽范围内。

（5）在摊铺施工中随时检查摊铺厚度、宽度、平整度、路拱等项目，根据检查情况及时调整施工技术[7]；如果在施工时遇到降雨天气，则要立即停止摊铺作业，废弃路面上未成型的混合料。

2.2.4 压实

沥青稳定碎石混合料的松铺系数为1.2，在碾压过程中合理组合碾压机械设备，确保压实度达到技术规范要求。

（1）初压采用双钢轮压路机静压2遍，碾压速度为1.5～2.0km/h，混合料碾压时的温度不小于150℃；复压先采用双钢轮压路机弱振2遍，碾压速度为3.5～4.5km/h，再采用轮胎压路机静压2遍，碾压速度为3.5～4.5km/h，混合料碾压时的温度不小于140℃；终压采用双钢轮压路机静压1遍，碾压速度为2.0～3.0km/h，混合料碾压时的温度不小于110℃。

（2）初压时，压路机的驱动轮朝向摊铺机的摊铺方向，尽量避免出现混合料推移、拥包等问题；启动行驶压路机时缓慢加速，不得在面层上急刹车。

（3）在压路机上安装自动喷水降温装置，要求装置喷出雾状水，有效避免混合料黏轮现象；在混合料黏附到钢轮后，不允许直接用机油去除混合料，以免造成混合料面层污染。

（4）碾压施工选在一天中温度较高的时间段，降低混合料温度下降速度，在短时间内尽快完成压实；压路机从高侧向低侧碾压，对加宽部位、路缘石边缘部位、构造物边缘部位、检查井边缘部位等无法碾压的部位，用人工夯锤补压。

（5）在完成终压后，待面层温度降至50℃以下时才能开放交通。

2.3 沥青稳定碎石离析控制

由于本工程所在地的气候环境特殊，易使沥青稳定碎石混合料产生离析现象，影响下面层施工质量，因此本工程将沥青稳定碎石离析控制作为下面层施工质量控制重点。

2.3.1 级配离析控制

（1）在原材料选用时，选择级配均匀的碎石，适量增加中间粒径所占比重，减少大粒径、超粒径的碎石使用，以提高沥青稳定碎石混合料的和易性。

（2）选择洁净的块石作为集料，分开堆放不同的集料，对存放集料的场地硬化处理，做好集料防潮、防水措施；集料堆放时采用分层堆积方式，保证各粒径集料分布均匀[8]。

（3）混合料装车时，自卸汽车共前后移动三次，第一次和第二次移动要保证混合料装入车厢的两端，第三次移动要装入车厢的中间部位；自卸车辆运输时要保持匀速行驶，尽量避免急刹车。

（4）摊铺机采用直径大、低转速的螺旋布料器，控制摊铺宽度，不得超过7.5m，避免发生混合料离析问题。

（5）在碾压过程中，加强控制压路机起步、起振、停振、停止、重叠碾压等操作，避免在同一作业区域重复上述操作，以免受力不均匀出现混合料离析。

2.3.2 温度离析控制

（1）在混合料拌和、运输、摊铺过程中加强温度控制，合理安排混合料运输车辆，减少等待摊铺的运输车数量，避免运输车长时间待料造成混合料温度下降过快。

（2）本工程选在风力相对较小的季节施工，减少风力、风速对混合料温度产生的影响；在碾压施工时，采用钢轮压路机并排初压，缩短碾压时间；在采用轮胎压路机碾压时，要先预热轮胎，避免引起混合料不均匀降温。

2.3.3 混合料离析检测

在下面层施工中，针对混合料离析检测方法主要包括钻芯法、观察法、铺砂法、激光断面仪法、渗水试验法、红外热像仪检测法、原位密度法等。不同检测方法各有其利弊，大部分工程施工常采用钻芯法和观察法检测混合料离析情况，其中钻芯法会造成面层损坏，观察法依赖于主观判断，这两种方法存在一定弊端。本工程在离析检测中采用无损检测方法，借助核子密度仪快速得出各路段密度检测结果，准确判断混合料是否存在离析现象，大幅度提升了检测工作效率。

3 结语

在公路下面层施工中，要结合工程所在地气候特点，提出适合的下面层施工方案，确定沥青混合料的最佳沥青用量，严格把控原材料性能指标，确保沥青稳定碎石下面层施工质量符合验收标准。沥青稳定碎石下面层施工应推广使用ATB改性沥青稳定碎石面层结构，增强路面结构的高温稳定性，减少路面病害的发生，进而延长公路使用寿命，降低公路服役期间的大修补强成本支出。