高速公路长上坡路段抗车辙沥青路面施工技术研究

1 引言

在高速公路沥青路面中，尤其是长上坡路段常会有车辙病害出现。 在车辙病害的影响下，沥青容易出现严重变形，导致沥青路面的使用寿命和行车安全受到严重影响[1]，使得该路段的沥青路面常出现年年修而又年年坏的情况， 不仅对高速公路的运营质量造成影响，也浪费了大量资金[2]。 因此， 对高速公路长上坡路段抗车辙沥青路面的施工技术进行研究，对解决长上坡路段车辙病害、提高路面质量有重要意义。

2 工程概况

某高速公路长上坡路段路基宽26 m， 设计行车速度100 km/h，桥涵宽度与路基宽度相同。 均以双向四车道进行设计，中间设置分隔带。 该路段有3.5%的最大纵坡，为避免后续公路运营中病害的产生，提高路面行车舒适性和安全性，本项目路面工程中拟采用抗车辙沥青路面施工技术进行施作，并对其施工技术要点和使用性能进行重点研究。

2.1 路面结构形式

考虑到中上面层出现车辙病害的概率较高， 为降低长上坡路段车辙病害的出现概率， 需对其特殊交通荷载及受力情况进行综合考虑。 从车辙产生的力学原理上看，建议通过提高中面层级配最大公称粒径的方式增强沥青混合料的抗车辙性能，而从材料剪切滑动条件上看，为使材料黏聚力有所提高[3]，建议使用添加了聚酯纤维的复合改性沥青， 具体推荐使用高黏度TLA 天然湖沥青和SBS 改性沥青组合而成的复合改性沥青。 为使混合料内摩擦角有所提高，中下面层以及上面层可分别使用粗粒式密级配ATB-25 沥青碎石和AK-13。

2.1.1 集料

所用原材料为项目试验段碎石场所生产的石灰岩， 其筛分试验结果见表1，筛分试验结果见表2。

表1 ATB-25 原材料筛分试验结果

表2 AK-13 原材料筛分试验结果

从结果上看，集料各项指标均满足要求。

2.1.2 沥青原材料

为使得到的TLA 复合改性沥青有较高的黏度，配制复合改性沥青时，先加热SBS 改性沥青至155 ℃，再根据配制比捣碎TLA 湖沥青后倒入沥青灌。 因天然湖沥青中有36%的灰分，因而可用作矿粉，但融化时会出现灰分沉淀，因此，施工时需持续搅拌。 不同试验工况下的复合改性沥青三大指标见表3。

表3 不同试验工况下的复合改性沥青三大指标

从表3 结果看， 序号2 的配置比例可行性较高且经济合理，因此，选择序号2 的配制比例。 且为提高为沥青的黏聚力，推荐采用TLA 复合改性沥青， 并在各结构层中加入聚酯纤维，使纤维桥接效果得到强化[4]。

2.2 沥青混合料级配设计

采用不同的配合比设计时，沥青的指标见表4。

表4 沥青混合料各项指标

3 施工技术

3.1 拌和施工

3.1.1 沥青混合料的拌和要点

应使用大型沥青拌和楼拌和沥青， 且拌和楼的生产能力应满足连续施工的需要。 拌和施工时应确保拌和时间足够，确保沥青混合料出厂时有足够的均匀性。 温度过高、过低或放置时间过长的沥青混合料均应废弃。 混合料拌和时应先开展抽提试验，检测其级配和油石比是否准确，若偏差过大应及时查找原因，在整改后才可继续生产[5]。

3.1.2 纤维添加要点

不可使用受潮的纤维或者难以均匀拌和的纤维， 若纤维不能均匀分布在混合料中， 不仅无法使纤维性能得到有效发挥，还会影响沥青材料的性能。 若使用专用设备添加纤维，则需检测上料装置，确保添加量和上料速度满足要求，若使用人工的方式进行添加， 需预先进行纤维的称量并装进聚乙烯塑料袋中。 纤维添加时，应将其打散并和粗集料一起放入，投料员应注意粗集料仓的信息以避免错过时间， 为确保拌和时间满足要求，需延长干拌时间约10～15 s。

3.2 运输与摊铺要点

为尽可能避免粗细料出现离析， 应使用移动车位放料法进行装料， 一般情况下装载车需进行3 次移位才可以装满料车。 在运输沥青时应覆盖上毡布与棉絮加以保温，尤其是改性沥青混合料和SMA 混合料的运输过程[6]。 应检查运输到现场的沥青混合料的温度情况，当摊铺机熨平板加热至90 ℃时即可摊铺，施工时采用两台摊铺机以梯队方式进行摊铺施工。 为避免出现离析现象， 应确保螺旋布料器中有足够的混合料后才可进行摊铺。

3.3 碾压施工

碾压施工共有3 个步骤，分别是初压、复压和终压。 一般情况下，轮胎压路机吨位应大于20 t、钢轮振动压路机吨位应大于15 t，各类压路机应在合理组合后进行碾压施工，确保充分发挥各自性能。

碾压沥青混合料时应注意：（1）不能使用轮胎压路机碾压骨架嵌挤型沥青结构层，避免有纵向轮迹出现，且压路机不可以和摊铺机有过远的距离， 避免沥青路面的压实效果受到影响；（2）相比于一般的密实型沥青混合料，骨架嵌挤型沥青混合料所需的压实功更大，压路机碾压时应加强阵压；（3）两台摊铺机以梯队的方式施工时，压路机应一一对应摊铺机，以避免漏压或者少压；此外，压路机在碾压施工时应同时进退，避免出现碰撞；（4）碾压速度应适宜，不能在热路面上停放压路机或进行转弯。

3.4 现场施工

3.4.1 沥青混合料拌制

沥青混合料拌和过程分为湿拌和干拌。 湿拌时，将纤维加入集料中，干拌后即可喷入沥青开展湿拌，为确保纤维和混合料充分混合，应控制拌和时间大于60 s。 干拌时，应在集料充分拌和后， 以人工掺入纤维， 在纤维掺入后再和集料进行15～20 s 的干拌。

3.4.2 碾压施工

温度较高时即可初压混合料，第一遍采用钢压路机静压，倒退时再振动碾压。 使用重型轮胎压路机进行复压， 需经过6～8 遍揉搓直到无法再压实。 在复压之后应及时进行终压，具体可通过双轮钢筒式压路机进行两遍以上的碾压。 在完成碾压时，应确保温度保持在70 ℃以上。 因下面层施工厚度较大，因此，应高频高幅振压5 遍以上，为确保压实度满足要求，采用重型轮胎压路机时应增加碾压次数。 在AK-13 沥青混合料碾压时，应多进行2～3 遍的碾压。

3.4.3 交通管制

在完工且沥青混合料表面温度降至50 ℃以下后，即可解除交通管制。

4 结语

经上述研究，得出以下结论：

1）基于某高速公路长上坡试验路段的试验结果，建议使用由70%的SBS 改性沥青和30%的TLA 天然湖沥青组合而成的复合沥青作为沥青原材料，并在其中加入聚酯纤维，建议以AK-13 作为上面层材料，以ATB-25 作为中下面层材料。