公路施工中沥青路面压实过程控制分析

傅华卿

（杭州余杭区交通项目管理有限公司，浙江杭州 311100）

0 引言

在公路系统不断完善发展的背景下，公路的等级随之提升，因此对公路技术、质量的要求也有所提升。公路路面的压实度和公路质量有直接的关系，所谓的压实就是减少沥青中存在的气孔，压缩公路路面的沥青空间，将固体颗粒在黏弹性介质中进行填实处理，使颗粒物质有序排列。压实度成为检测沥青路面质量的有效指标，对路面的抗压能力、抗水损坏能力、耐久性都有较高的参考价值。

1 沥青路面压实原理

沥青路面的压实过程是将松散且塑态的沥青混合原料过渡到高抗拉强度以及黏聚态。在高温下，沥青胶结料的黏度相对较低且内聚力有限。因此在压实期间，集料颗粒可以变形以及重新排序。此时集料颗粒的变形以及重组会受到沥青胶结料的黏结力以及集料颗粒之间摩擦力的影响，使混合料在高温和集料棱角较小的情况下更为紧致。通过附加压实作用，使沥青中的集料颗粒伴随着沥青的流动重新排序，在一系列操作以后使集料的接触点达到受力平衡的状态。优质的压实质量可以有效改善沥青路面的稳定性以及延长使用寿命[1]。

2 沥青路面压实病害影响因素

2.1 机械设备

施工期间常用的混合料压实设备有静压钢轮压路机、轮胎压路机、振动压路机三种。开展压实作业时，静压钢轮压路机和轮胎压路机的压实参数需要根据压路机自身的吨位以及行驶速度的确定。振动式压路机的压实参数较其他两种相对复杂，振动频率、幅度、大小对压实的效果都有较大的影响。在沥青混合料压实期间，压实效果受压路机吨位的影响，也就是说设备自身吨位越大在压实过程中越容易损伤混合料的质量。因此采用较慢的行驶速度，压实效果更为理想，但速度过于缓慢对施工的效率也会产生不同程度的影响。在振动压路机工作期间，如果工作频率相对较高就会发生钢轮跳离地面的情况，甚至在空中停留片刻，存在跳振的情况，如果频率过低，无法达到振动压实的效果[2]。

2.2 碾压次数

碾压沥青路面的时候，如果碾压次数较少，压实度也无法达到预期效果，在正式通车后长时间的碾压下更容易出现车辙；如果碾压次数比较多，也会因为短时间集中碾压，使已经成型的路面出现波浪的形状，或者粗骨料直接被压碎。为了保证压实的效果，需要确保压实体有足够的有效压实时间。有效时间越长则用于压实的时间也就越长；如果有效压实时间相对较短，可能无法完成碾压的过程，存在压实度不足的情况[3]。在客观因素无法控制的情况下，控制好一切主观性因素，适当调整施工技术，确保在有效的压实时间内完成碾压作业。

2.3 混合料离析

在热拌沥青混合料中，因为粗集料、细集料在经过搅拌、运输、铺设等过程中动力特征的影响，会出现粗集料与细集料分布不均匀的情况，容易形成集配离析的现象。在粗骨料集中区域的沥青路面，沥青含量相对较低且孔隙率增加；在细集料集中区域的沥青路面，沥青含量相对较高且孔隙率不大。只要出现这两种现象就会增加压实特性变异情况的概率，影响路面压实的质量。热拌沥青混合料在运输、铺设时，在不同位置的混合料温度下降不同，出现温度离析情况会更加严重。温度离析导致的不同位置沥青混合料温度出现差异化，改变压实的特性，对沥青混合料的压实度有一定的负面影响。

2.4 混合料温度

参考工作材料数据、工作经验，明确沥青混合料的流动性和可压性容易受温度变化的影响，铺设温度、初压温度、终压温度、复压温度的参数也会影响压实度。沥青混合料是一种黏弹性材料，温度越高可塑性也就越强。在科学范围内，只要温度越高混合料的压实难度就会减小，压实度会相应提升。

2.5 铺设厚度

较厚的铺层容易达到规定的压实度。厚的铺层保温时间相对较长，且有足够的时间完成碾压；薄层温度下降较快，给碾压留下的时间也相对较短，无法保证铺层的压实度。允许碾压时间越长对压实度越有利，时间越短对压实的负面影响越大[4]。允许碾压时间与混合料的出料温度以及环境温度、铺设厚度都有直接的关联。在环境条件与出料温度恒定的情况下，铺设厚度越大对允许碾压时间的影响就越大。因此为了保证有足够的时间完成压实作业，将薄层也就是小于4cm 厚度的铺层混合料初压温度调至较高的温度，对7cm 以上的铺层可以适当降低初压的温度。

2.6 环境条件

施工现场的水文环境、气候因素、风力影响、阳光照射时长、温度变化都属于环境条件的范畴。在其他条件恒定的基础上，环境条件影响沥青混合料温度下降的速度，对沥青混合料的压实效果产生负面影响[5]。环境温度越低，在铺设以及碾压期间，沥青混合料的温度损失越大。温度下降较快时，碾压混合料需要消耗的压实功也会越大，增加了压实的难度；此时温度损失增加，空隙率更大，出现压不实的现象。

2.7 下承层因素

基于半刚性基层沥青路面为核心路面结构的前提下，在混合料压实成型时，半刚性基层是刚度较大的下承层结构，也可能是刚度比较小的沥青混合料下层。在外界温度相同的基础上，黑色会因为自身吸热的特性，使沥青混合料下承层的温度大于半刚性材料下承层的温度。铺设及压实时，对沥青混合料维持高温度有帮助，该层面和路面距离更近，对结构层的平整度要求更高，因此沥青混合料下承层的平整度更为理想，可以有效控制被压实层沥青混合料铺设厚度。

3 公路施工中沥青路面压实过程控制

3.1 严格控制压实温度

在通常情况下，新搅拌的沥青混合料温度都相对较高，且在运输以及铺设期间，容易受到气温、风力、下承层温度的影响，温度离析越来越严重。采取有效的措施达到降低温度下降速度的目的，保证沥青混合料温度的均匀性。在运输混合料期间，选用覆盖物将混合料的温度控制在合适的范围内，如果环境温度相对较低，可以减少混合料温度散失的概率。运输车辆不只是沥青混合料的运输工具，更是沥青混合料短期内的保温环境。可以在沥青混合料的顶部覆盖一层保温材料，或者在运输车辆车厢的周围粘贴隔热材质，解决沥青混合材料温度下降的问题。

3.2 选择合适的压路机

结合混合料的特征以及铺设设备的生产率、铺设层次、铺设厚度、碾压流程等影响因素，选择合适的压路机。在选择压路机时要注意：按照沥青路面的碾压厚度、铺设速率选择,减少机械成本以及提升压实工作质量。在选择压路机时，结合碾压路面的厚度选择不同吨位的压路机，保证压实的效果。上文提到的静压钢轮压路机就是利用自重完成碾压。轮胎压路机在碾压路面期间不会压碎混合料中的集料，在碾压新旧路面结合的位置也不会破坏旧路面的边缘结构，通过轮胎的揉搓可以提升沥青路面面层的稳定性。振动压路机的压实质量相对较高、压实厚度也较大，在同样压实效果的要求下，需要的碾压次数最少，其消耗的能源也随之减小。

3.3 选用智能化系统

在压路机上安装联合开发的压实设备控制与检测系统，如在振动压路机上安装振动压路机示波器。将其应用于连续压实控制文件系统中，更好地处理CCC 数据需要的DC 软件程序。该程序包含着中央数据服务软件窗口，主要就是将其显示在屏幕上便于观察。而压实度低于预设值的区域会呈现红色，也可以将某个区域针对性放大。经过处理的文件，可以用图标、特性的格式呈现。实施沥青路面压实工作时，将采集系统、GPS 定位系统、温度传感器、加速传感器安装于压路机上，利用采集系统在压路机工作时，将现场的所有数据资料储存在设备中。远程工作人员可以实时监测工作现场的情况，提升压实的质量。

3.4 优化压实机械设备组合

选择压路机或者将多种压路机综合应用时，需要结合当初检测的参数、相关工作经验、碾压作业的长度、振幅等，在多次试验中明确碾压方案。参考《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40—2004）的要求，寻找最佳工艺方法。

其一，在初压阶段，考虑应用轮胎压路机碾压地面，振动压路机在后面复压，等振动压路机压实时，适当提升振动频率，综合调整振幅。由于轮胎压路机在完成压实时，可以消除振动压路机的痕迹，将其作为组合就可以避免终压操作，减少资金的支出。充气轮胎对沥青混合料有较好的揉搓作用，增加其密实程度，最大限度减少上面层的渗水问题。

其二，在初压阶段和复压阶段，选用振动压路机。压路机紧跟铺设机，选用振动模式完成压实操作。假如路面存在轮迹，需要将压路机设置为静态模式。应用该方式可以在铺设混合料后，应用振动压路机完成碾压操作，此时不需要选择静压钢轮压路机完成初压操作。只要施工环境温度较高，就可以充分发挥集料颗粒沥青的润滑作用。在低温环境下施工，沥青混合料的温度下降速度加快，无法采取保温措施，需要在短时间内完成压实作业，保证压实的质量。

3.5 接缝施工以及压实技术

在沥青路面正常施工中，会出现纵向或者横向的施工缝隙，上下层横向接缝尽量错开1m 距离，保证各层横向接缝也用垂直平接缝的铺设方式。开始横向缝连续施工前，先在断面涂刷黏层油，确保横向接缝的顺滑。在铺设之后用3m 直尺检测平顺度，校正高度，或者用双钢轮压路机反复碾压，从跨缝向新铺的层面逐渐移动，缓慢跨过横向接缝。对于纵向施工缝，考虑用两台设备结合的方式完成压实，工艺技术可以选用梯队作业的方式。在已经铺设的混合料中，提前预留15cm 左右的位置，在该位置不再进行压实操作，重叠碾压已铺层10cm，选用热接缝方式跨接碾压，解决缝隙问题。

3.6 严格控制原材料质量

选择沥青原材料的时候，将沥青材质的参数控制在要求范围内。如果沥青混合料的指标没有达到要求，也会影响材料之间的融合程度以及施工质量，因此需要重点检测沥青的相关指标。在气温较高的位置，选择稠度相对较低的沥青混合料。选择集料的时候，根据标准控制碎石集料的集配。选择粗集料时，尽量选用硬度高、洁净度理想、质地坚硬的石料作为基层材质，最好将石料的形状固定为一种，减少孔隙率。选择石料时，选用反击式破碎机制材料，严格控制石料的结构、大小、直径，保证其与标准相吻合。在选择细集料的时候，除了要具备粗集料的高硬度、高质量外，还需要配置人工压制的米砂，切勿选用采石场中废弃的材料，严格控制米砂的质量。控制混合物的混合温度、时间、速度等，按照优化的材料比例调配。

3.7 严格控制路基施工环节

回填路基的时候，需要先做好原地面的处理工作，及时将路基范围内的草皮、树根清除干净，在压实检验合格以后，才可以进行填土施工。在回填阶段，必须严格控制虚铺厚度、压实度，避免由于填土厚度过高、压实度达不到相关要求出现路基沉降。因此，需要严格控制路基填料，坚决不应用检验不合格的材料，施工期间同类型的材料填土厚度要大于0.5m。认真处理填挖结合的位置，保证其接口位置的施工质量达到相关要求。利用开挖台阶、埋设土工织物，避免出现沉降差。在条件允许的情况下，路基施工完毕等待其自然沉降一段时间，减少后期影响路面质量。

4 结语

综上所述，控制沥青路面的压实质量是为了保证力学性能与路面性能满足设计要求，更是路面施工的最后程序。在开展压实工作期间，要满足路面的压实度与平整度要求，施工难度就会随之增加，加之影响路面压实质量的因素相对较多，因此施工方需要统筹考虑各个方面的因素，降低不利因素的影响程度，加强施工管控，争取从源头杜绝问题的出现，在保证施工质量的同时也保证了公众出行安全以及社会效益。