高速公路瀝青路面雙層攤鋪施工技術(shù)

瀝青路面雙層攤鋪技術(shù)在洛商高速公路上的應(yīng)用摘要：瀝青路面出現(xiàn)早期病害的一個(gè)主要原因就是瀝青混合料溫度離析引起的局部混合料空隙偏大帶來(lái)的水損害。為解決路面早期病害難題，國(guó)外許多國(guó)家采用了瀝青路面雙層一次性攤鋪技術(shù)，通過(guò)將兩種不同類(lèi)型瀝青混合料通過(guò)“熱接熱”的方式進(jìn)行攤鋪一次性碾壓成型，使混合料碾壓溫度得到保證從而使路面壓實(shí)度得到有效提高，減少和杜絕因路面空隙偏大引起的路面水損害，本文就陜西在新建洛商高速公路中第一次應(yīng)用瀝青路面雙層攤鋪技術(shù)的情況進(jìn)行總結(jié)和說(shuō)明。關(guān)鍵詞：瀝青雙層一次性攤鋪應(yīng)用隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，公路交通量日益增長(zhǎng)，路面各結(jié)構(gòu)層都很難達(dá)到其設(shè)計(jì)使用年限就要進(jìn)行返修。一直以來(lái)傳統(tǒng)的瀝青路面都采用分層攤鋪、分層碾壓的施工工藝，難以實(shí)現(xiàn)我國(guó)路面設(shè)計(jì)理論“層間接觸條件為完全連續(xù)體系”這一假設(shè)前提。在這一假設(shè)前提下，用計(jì)算法得到的結(jié)論路面是安全的，能達(dá)到設(shè)計(jì)壽命。而在實(shí)際施工中，路面是分三層施工的。盡管采取了封層、粘層等措施，路面層間連接仍是薄弱環(huán)節(jié)，不可能是完全的連續(xù)體系。路面往往在施工前，由于各分項(xiàng)工程交叉施工，導(dǎo)致層間污染非常嚴(yán)重，分層施工后層間連接無(wú)法形成嵌鎖，易造成了路面層間滑動(dòng)。由于設(shè)計(jì)與施工的不配套，盡管理論設(shè)計(jì)出的路面是完善的，但施工無(wú)法達(dá)到理想的設(shè)計(jì)要求，建成的路面與理論設(shè)計(jì)存在差距，使路面容易發(fā)生早期破壞。傳統(tǒng)施工工藝不僅面層施工工作量大、造價(jià)高，而且在層間粘結(jié)沒(méi)有很好保證和混合料溫度離析沒(méi)有有效改善的情況下，容易出現(xiàn)路面早期病害。為有效解決瀝青路面早期病害，國(guó)外發(fā)明了雙層瀝青路面攤鋪機(jī)。1雙層攤鋪技術(shù)的引進(jìn)1.1雙層攤鋪技術(shù)的起源為了解決瀝青路面裂縫、變形、粒料剝落等病害問(wèn)題，1995年戴納派克Dynapac公司與海曼基爾希納建筑公司一起提出了在瀝青路面建設(shè)上的一個(gè)創(chuàng)新：復(fù)合式瀝青混合料面層。雙層攤鋪機(jī)正是這一設(shè)想的成果。該機(jī)能夠?qū)⒛ズ膶雍驼辰訉佑靡粋€(gè)雙層攤鋪機(jī)分層一次性攤鋪完成。其中，磨耗層由傳統(tǒng)的4厘米減少到2厘米，粘接層根據(jù)需要可以在6~10厘米間進(jìn)行調(diào)整。1997年，專(zhuān)門(mén)的雙層攤鋪機(jī)在德國(guó)誕生并應(yīng)用于實(shí)際工程。德國(guó)將雙層攤鋪技術(shù)列為德國(guó)技術(shù)協(xié)會(huì)（ZTV）瀝青StB07的施工標(biāo)準(zhǔn)。瀝青路面雙層攤鋪技術(shù)作為一種創(chuàng)新的瀝青路面施工工藝，應(yīng)運(yùn)而生。1.2雙層攤鋪技術(shù)的發(fā)展目前，世界上各大生產(chǎn)廠商包括瑞典Dynapac、德國(guó)WirtgenVogele和海曼基爾希納（Kirchner）、荷蘭bam、日本住友（Sumitomo）等均設(shè)計(jì)研發(fā)和生產(chǎn)了雙層攤鋪機(jī)產(chǎn)品，在瑞典、德國(guó)、荷蘭、俄羅斯以及日本等國(guó)的現(xiàn)場(chǎng)施工已經(jīng)證明：雙層攤鋪機(jī)的作業(yè)性能良好，贏得了普遍認(rèn)可。在我國(guó)，2007年4月，河北北方公路工程集團(tuán)有限公司從瑞典DYNAPAC公司引進(jìn)亞洲第一臺(tái)、世界第五臺(tái)F300CS/AM300組合式雙層攤鋪機(jī)、MF-300C轉(zhuǎn)運(yùn)車(chē)和相關(guān)配套設(shè)備。2011年11月9日，在陜西省交通建設(shè)集團(tuán)公司和長(zhǎng)安大學(xué)的推動(dòng)下，由洛商管理處和洛商路面3標(biāo)在洛商高速公路進(jìn)行了陜西省首次瀝青路面雙層一次性攤鋪施工的嘗試。2雙層攤鋪技術(shù)在洛商高速上的實(shí)施情況為保證路面平整度達(dá)到要求雙層攤鋪的段落選取在長(zhǎng)路基段，并設(shè)置了4種不同的路面結(jié)構(gòu)形式，分別為4cmAC-13+6cmAC-20（洛商高速路面結(jié)構(gòu)）、3cmAC-13+7cmAC-20（厚度微調(diào)方案）、4cmSMA-13+6cmAC-20（西商高速路面結(jié)構(gòu)）、4cmSMA-13+6cmSMA-16（新結(jié)構(gòu)）四種組合方案。采用已經(jīng)過(guò)大面積施工驗(yàn)證合格的生產(chǎn)配合比和原材料，僅對(duì)混合料的油石比進(jìn)行了微調(diào)。拌合站采用的是兩臺(tái)日工4000型瀝青拌合站，攤鋪設(shè)備采用戴納派克F300CS-AM300攤鋪機(jī)及專(zhuān)用轉(zhuǎn)運(yùn)車(chē)。在混合料集料級(jí)配比例不變的情況下，各混合料的油石比做了如下調(diào)整：AC-13油石比由4.8%調(diào)整為4.6%；AC-20油石比由4.3%調(diào)整為4.2%；SMA-13油石比由5.8%調(diào)整為5.6%；SMA-20油石比為5.7%。為了確保雙層攤鋪的SMA路面不泛油，確定SMA-13添加0.3%的木質(zhì)素纖維；SMA-20添加0.4%的木質(zhì)素纖維。2.1混合料運(yùn)輸采用雙橋自卸車(chē)運(yùn)輸，在裝料前，先將車(chē)廂清潔干凈并在車(chē)廂壁上涂刷油水混合物，以防止瀝青混合料粘結(jié)車(chē)廂壁?；旌狭显谶\(yùn)往工地前，根據(jù)攤鋪與碾壓的溫度要求以及運(yùn)輸途中的熱量散失情況，采用汽車(chē)車(chē)廂兩側(cè)和尾部均用巖棉和鐵皮進(jìn)行包裹，車(chē)廂頂部采用帆布+棉被進(jìn)行覆蓋，確保混合料溫度符合要求。混合料運(yùn)送到現(xiàn)場(chǎng)后檢測(cè)到場(chǎng)溫度，確保溫度滿(mǎn)足攤鋪要求。倒料過(guò)程中運(yùn)料車(chē)每次卸料后都要將車(chē)廂清理干凈，以防止剩余混合料硬結(jié)混入新拌混合料中。負(fù)責(zé)拌制上面層的拌合樓距離施工現(xiàn)場(chǎng)5公里，負(fù)責(zé)拌制中面層的拌合樓距離施工現(xiàn)場(chǎng)23公里。當(dāng)日氣溫20℃。2.2混合料轉(zhuǎn)運(yùn)與攤鋪攤鋪前清掃工作面，驗(yàn)收通過(guò)后灑布粘層油。攤鋪前提前2小時(shí)對(duì)攤鋪機(jī)兩套熨平板進(jìn)行加熱，使熨平板的溫度達(dá)到130℃以上，并檢查攤鋪機(jī)各部分運(yùn)轉(zhuǎn)情況。雙層攤鋪機(jī)自重及夯錘力度較大，因此上、下兩層混合料攤鋪時(shí)，松鋪系數(shù)分別采用1.1和1.15。中面層采用非接觸式平衡梁自動(dòng)找平裝置，上面層采用滑靴找平。洛商高速公路為雙向4車(chē)道路面，瀝青路面設(shè)計(jì)寬度10.5m，DYNAPAC雙層瀝青攤鋪機(jī)的最大攤鋪寬度為11.5m，可以滿(mǎn)足要求，熨平板拼裝寬度10米，施工前路面兩側(cè)中分帶砼硬化與路肩砼硬化已完成。攤鋪開(kāi)始時(shí)，先用轉(zhuǎn)運(yùn)車(chē)向攤鋪機(jī)的上受料倉(cāng)輸送上面層混合料。由于上面層的運(yùn)輸車(chē)輛裝載6盤(pán)料，即24噸，因此可一次卸完。卸料清理干凈后，再用轉(zhuǎn)運(yùn)車(chē)輸送中面層混合料至攤鋪機(jī)的下受料倉(cāng)，每輛車(chē)裝載10盤(pán)，即40噸。施工中在機(jī)前兩側(cè)設(shè)專(zhuān)人清理履帶前方和兩側(cè)工作面掉落的混合料，四部傳感器由專(zhuān)人看護(hù)。攤鋪開(kāi)始時(shí)，專(zhuān)人指揮先卸上面層瀝青混合料。用轉(zhuǎn)運(yùn)車(chē)向攤鋪機(jī)的上受料倉(cāng)送料并卸料徹底；再卸中面層瀝青混合料，用轉(zhuǎn)運(yùn)車(chē)輸送至攤鋪機(jī)的下受料倉(cāng)（攤鋪機(jī)前部設(shè)置有兩個(gè)受料倉(cāng)，上面層料斗容積略小，受料25噸左右，中面層料斗容積較大，受料45噸左右。），下受料倉(cāng)快裝滿(mǎn)混合料后開(kāi)機(jī)進(jìn)行攤鋪。攤鋪機(jī)先開(kāi)啟中面層出料倉(cāng)口攤鋪中面層；再開(kāi)啟上面層出料倉(cāng)口，同時(shí)進(jìn)行兩層攤鋪。轉(zhuǎn)運(yùn)車(chē)前輥推動(dòng)中面層運(yùn)料車(chē)前行，專(zhuān)人觀察上受料倉(cāng)混合料剩1/3時(shí)，一次將中面層受料倉(cāng)裝滿(mǎn)將轉(zhuǎn)運(yùn)車(chē)內(nèi)中面層料清空后換上面層混合料向上受料倉(cāng)送料，如此交替連續(xù)攤鋪。攤鋪速度保持在2m／min。攤鋪機(jī)起步時(shí)，應(yīng)將熨平板仰角盡快調(diào)整準(zhǔn)確，避免上面層混合料將中面層混合料搓起導(dǎo)致總厚度不足。攤鋪開(kāi)始后，加大頻率檢測(cè)攤鋪厚度，先檢查中面層攤鋪厚度、橫坡等調(diào)整準(zhǔn)確后不再隨意變動(dòng)，同時(shí)檢查兩層攤鋪總厚度，適時(shí)進(jìn)行調(diào)整，保證路面厚度符合要求。當(dāng)中面層熨平板提升高度，工作仰角經(jīng)過(guò)手動(dòng)微調(diào)準(zhǔn)確后，立即調(diào)整上面層熨平板。確保攤鋪總厚度及上面層厚度滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。整個(gè)手動(dòng)微調(diào)過(guò)程控制在10m攤鋪長(zhǎng)度范圍內(nèi)完成，接下來(lái)攤鋪機(jī)電子液壓裝置會(huì)自動(dòng)控制工作仰角的瞬間變化。2.3混合料碾壓碾壓設(shè)專(zhuān)人統(tǒng)一指揮，壓路機(jī)梯隊(duì)行駛，層次分明。對(duì)四段不同結(jié)構(gòu)形式的路面，分AC-13上面層和SMA-13上面層設(shè)置了兩種碾壓方案。2.3.1上面層為AC-13混合料的碾壓方案初壓采用2臺(tái)CC624雙鋼輪壓路機(jī)分半幅碾壓兩遍，第一遍前靜后振，第二遍振壓。碾壓速度為1.5-2km/h。復(fù)壓采用2臺(tái)XP301膠輪壓路機(jī)各碾壓3遍，碾壓速度3-4km/h。終壓采用BW202雙鋼輪壓路機(jī)靜壓2遍，消除輪跡。2.3.2上面層為SMA-13混合料的碾壓方案初壓采用1臺(tái)DD138雙鋼輪壓路機(jī)和1臺(tái)CC624雙鋼輪壓路機(jī)分半幅碾壓2遍，第一遍前靜后振，第二遍振壓。碾壓速度為1.5-2km/h。復(fù)壓采用2臺(tái)CC624雙鋼輪壓路機(jī)碾壓，各振壓3遍，碾壓速度3.5-4.5km/h。終壓采用1臺(tái)BW202雙鋼輪壓路機(jī)靜壓2遍，消除輪跡。3現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量檢測(cè)情況3.1壓實(shí)度檢測(cè)共鉆芯檢測(cè)24點(diǎn)，每種結(jié)構(gòu)各6點(diǎn)，壓實(shí)度均滿(mǎn)足設(shè)計(jì)和規(guī)范要求，檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表1。鉆芯檢測(cè)壓實(shí)度及厚度表表1方案及起始樁號(hào)試樣編號(hào)現(xiàn)場(chǎng)樁號(hào)位置切割下結(jié)構(gòu)層厚厚度（cmm）試樣密度（g//cm3）標(biāo)準(zhǔn)密度（g//cm3）壓實(shí)度（%）壓實(shí)度平均值（%）3cmAC-113+7cmAC-220（K11+1933～K11++410左左幅217米）1K11+2422距路中4.255m62.4662.48699.299.02K11+2800距路中8.0mm62.4502.48698.63K11+3200距路中4.255m62.4632.48699.14K11+3600距路中8.0mm62.4582.48698.95K11+3800距路中4.255m62.4642.48699.16K11+4000距路中8.0mm62.4622.48699.04cmAC-113+6cmAC-220（K11++410～～K11++720左左幅310米）7K11+4500距路中8.0mm52.4682.48699.399.18K11+4900距路中4.255m52.4692.48699.39K11+5300距路中8.0mm52.4552.48698.810K11+5700距路中4.255m52.4662.48699.211K11+6100距路中8.0mm52.4572.48698.812K11+6500距路中4.255m52.4622.48699.04cmSMA--13+6cmAC-220（K11++720～～K12++060左左幅340米）13K11+7200距路中4.255m52.4582.48698.998.714K11+7600距路中8.0mm52.4552.48698.815K11+8000距路中4.255m52.4482.48698.516K11+8400距路中8.0mm52.4532.48698.717K11+8800距路中4.255m52.4502.48698.618K11+9200距路中8.0mm52.4512.48698.64cmSMA--13+6cmSMA--16（K12++060～～K12++220左左幅160米）19K12+0800距路中4.255m52.4942.50899.499.220K12+1000距路中8.0mm52.4932.50899.421K12+1200距路中4.255m52.4772.50898.722K12+1400距路中8.0mm52.4832.50899.023K12+1600距路中4.255m52.4852.50899.124K12+1800距路中8.0mm52.4902.50899.3通過(guò)檢測(cè)中面層壓實(shí)度可以看出壓實(shí)度離散性很小，結(jié)果比較均勻，細(xì)則要求中面層壓實(shí)度達(dá)到98%以上，實(shí)際檢測(cè)結(jié)果在98.7%~99.2%之間。3.2現(xiàn)場(chǎng)平整度檢測(cè)施工結(jié)束后采用連續(xù)式平整度儀對(duì)上面層平整度進(jìn)行了檢測(cè)，均滿(mǎn)足《公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》要求的小于1.2mm以?xún)?nèi)，結(jié)果見(jiàn)下表2：平整度檢測(cè)匯總表表2結(jié)構(gòu)型式3cmAC-113+7cmAC-2204cmAC-113+6cmAC-2204cmSMA--13+6cmAC-2204cmSMA--13+6cmSMA--20上面層平整度((mm)0.67、0..73、0.64、0.83、0.78、0.7440.97、0..89、0.82、0.85、0.81、0.78、0.79、0.9550.89、0..64、0.78、0.74、0.73、0.68、0.80、0.8440.88、0..72、0.73、1.022平均值0.880.860.760.84通過(guò)平整度檢測(cè)結(jié)果可以看出，路面結(jié)構(gòu)為平整度影響不大，雙層攤鋪機(jī)在路基段落攤鋪平整度可以滿(mǎn)足要求。3.3現(xiàn)場(chǎng)混合料溫度散失檢測(cè)情況溫度散失觀測(cè)值見(jiàn)下表3：不同攤鋪方案溫度散失觀測(cè)結(jié)果表3路面結(jié)構(gòu)組合3cmAC-113+7cmAC-2204cmAC-113+6cmAC-2204cmSMA--13+6cmAC-2204cmSMA--13+6cmSMA--20施工長(zhǎng)度217m310m340m160m混合料溫度平均均散失速度度0.7℃/miin0.7℃/miin1.1℃/miin1.2℃/miin溫度散失檢測(cè)點(diǎn)位于路肩一側(cè)，距離瀝青外邊緣1.5米處。選在每段正式攤鋪后30~40米處，位于第一個(gè)碾壓段落的中間位置。通過(guò)檢測(cè)結(jié)果分析認(rèn)為，溫度散失與施工的氣溫有關(guān)，比單層攤鋪相對(duì)較慢。3.4滲水系數(shù)檢測(cè)滲水系數(shù)共檢測(cè)16點(diǎn)，其滲水系數(shù)結(jié)果見(jiàn)下表4，檢測(cè)結(jié)果滿(mǎn)足《公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》要求的小于200ml/min，并小于細(xì)則要求的50ml/min。滲水系數(shù)檢測(cè)結(jié)果表4檢測(cè)項(xiàng)目3cmAC-113+7cmAC-2204cmAC-113+6cmAC-2204cmSMA--13+6cmAC-2204cmSMA--13+6cmSMA--20上面層滲水系數(shù)數(shù)（ml/mmin）0、0、6、110、0、10、00、0、8.7、010、0、0、203.5構(gòu)造深度檢測(cè)構(gòu)造深度共檢測(cè)24點(diǎn)，其結(jié)果如下表5，檢測(cè)結(jié)果均滿(mǎn)足0.8~1.3mm的設(shè)計(jì)要求。構(gòu)造深度檢測(cè)結(jié)果表5檢測(cè)項(xiàng)目3cmAC-113+7cmAC-2204cmAC-113+6cmAC-2204cmSMA--13+6cmAC-2204cmSMA--13+6cmSMA--20上面層構(gòu)造深度度(mm)0.76、0..72、0.800、0.72、0.69、0.8880.80、0..76、0.722、0.84、0.72、0.8000.98、1..10、0.988、1.04、1.04、0.9880.98、1..10、0.933、0.98、0.98、0.988平均值0.760.771.020.993.6摩擦系數(shù)檢測(cè)摩擦系數(shù)采用擺式儀共檢測(cè)24點(diǎn)，其結(jié)果如下表6，檢測(cè)結(jié)果均滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求大于等于58的要求。摩擦系數(shù)檢測(cè)表表6檢測(cè)項(xiàng)目3cmAC-113+7cmAC-2204cmAC-113+6cmAC-2204cmSMA--13+6cmAC-2204cmSMA--13+6cmSMA--20上面層摩擦系數(shù)73、69、69、69、67、6973、71、69、73、69、6969、69、71、73、67、6967、71、65、75、71、6674施工中應(yīng)注意的問(wèn)題由于中、上面層一次性攤鋪成型，因此應(yīng)對(duì)下面層的平整度嚴(yán)格把關(guān)，用6米鋁合金尺子進(jìn)行逐段檢測(cè)，對(duì)大于5mm不合格的部位進(jìn)行精銑刨處理后，再進(jìn)行雙層攤鋪。施工中，應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)組合形式的不同，來(lái)調(diào)整拌合設(shè)備的產(chǎn)量，使之與現(xiàn)場(chǎng)混合料用量相匹配，保證施工連續(xù)。加強(qiáng)攤鋪機(jī)的檢查和調(diào)試，避免出現(xiàn)故障，使攤鋪能連續(xù)、均勻的進(jìn)行，以保證路面平整度。尤其是在起步階段，應(yīng)根據(jù)松鋪厚度調(diào)整好仰角，提高攤鋪厚度的均勻性。中面層熨平板