水泥路面加鋪單層瀝青砼施工關鍵技術研究?

黃國威，盛賽華，彭霞

（廣東能達高等級公路維護有限公司，廣東廣州 510055）

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水泥路面加鋪單層瀝青砼施工關鍵技術研究?

黃國威，盛賽華，彭霞

（廣東能達高等級公路維護有限公司，廣東廣州 510055）

摘要：茂湛（茂名—湛江）高速公路運營14年來，水泥路面出現了破碎板、裂縫、板角斷裂、邊角剝落等嚴重病害，綜合考慮養護經費及擴建等因素，路面大修采用在徹底處理水泥路面病害后加鋪單層6 cm厚PG82-10改性瀝青GAC-16上面層的方案。為確保路面質量，有效延長道路使用壽命，文中以該高速公路水泥路面維修加鋪工程為依托，對水泥路面加鋪單層瀝青砼施工關鍵技術進行研究。

關鍵詞：公路；水泥路面；單層加鋪；PG82-10改性瀝青GAC-16上面層；關鍵施工工藝

1　工程概況

茂湛（茂名—湛江）高速公路建成通車14年來，水泥砼路面出現了破碎板、裂縫、板角斷裂、邊角剝落等嚴重病害（見圖1），路面性能指標已明顯低于養護規范規定的服務水平，需進行大修以改善路面使用性能。項目原設計加鋪方案為7 cm+5 cm雙層加鋪，為節省養護費用，同時確保水泥路面大修質量，經過技術方案比選，確定將維修后的水泥路面進行高壓水清洗，采用改性乳化瀝青透層+鋪設玻璃纖維格柵+高粘度熱瀝青碎石封層+6 cm厚PG82 -10改性瀝青GAC-16上面層的加鋪方案。

圖1　水泥路面原病害（縱橫向裂縫、唧漿等）

針對加鋪單層瀝青砼的技術風險，為保證瀝青加鋪層整體質量，從原路面處理、原材料選擇、配合比設計、防反射裂縫措施比選、機械設備配置、調試與監測、檢測手段動態質量監控等方面進行優化。

2　加鋪單層瀝青砼關鍵技術

2.1原路面處理

水泥路面斷裂板、脫空板經過常規換板、壓漿徹底處理后，加鋪之前還需對水泥路面采取以下措施：1）用銑刨機對新澆筑砼板進行拉毛銑刨；2）對水泥路面的錯臺進行磨平處理；3）將原路面標線銑刨清除；4）對路面裂縫采用瀝青類灌縫材料進行處理；5）采用人工、清掃車、背負式吹風機對路面進行清理，最后用高壓水沖洗路面。

2.2原材料選擇及石料處理

2.2.1原材料選擇

考慮到水泥路面表層粉塵對層間粘結效果的影響，層間設置粘結層，粘結層瀝青采用PCR改性乳化瀝青。考慮到層間粘結及防水效果，設置下封層，下封層瀝青采用高粘度聚合物改性瀝青。考慮到加鋪罩面高低溫路用性能，加鋪罩面瀝青采用PG82 -10聚合物改性瀝青（該高速公路7—11月路面最高溫度達70℃），粗、細集料采用閃長巖，其中細集料采用機制砂，以提高集料砂當量及棱角性。

2.2.2石料處理

為保證石料質量，增強瀝青與石料的粘附效果，粗集料進場后按規格進行分檔水洗處理。經水洗后，粗集料0.075 mm以下粉塵含量減少75%左右，粘附性指標明顯提高。

為增強高粘改性瀝青與碎石及罩面層間的粘結效果，撒布前對下封層碎石進行預裹覆處理，即5～10 mm碎石烘干后，采用0.3%～0.5%的熱瀝青拌和處理。

2.3配合比設計

考慮到該工程所處地理位置、氣候條件及交通量、車輛軸載分布等特點，為有效加強單層罩面路用性能，按照緊密嵌擠骨架設計思路，采用GAC-16瀝青砼，并特別注重粗集料所占比例。對比AC-16C與GAC-16級配可知，GAC-16級配的關鍵篩孔4.75 mm通過率比AC-16C級配減少11%，粗集料含量明顯增加（見表1）。

該項目生產用GAC-16級配見表2，級配曲線如見圖2。

表1　AC-16C與GAC-16級配對比

表2　GAC-16的生產級配

圖2　GAC-16生產級配曲線

2.4防反射裂縫措施比選

合理的反射裂縫防治措施是保證水泥路面加鋪層路用性能，避免瀝青加鋪層出現反射裂縫早期破壞的關鍵因素。為提高瀝青加鋪層延緩反射裂縫的能力，避免瀝青路面早期裂縫及由裂縫導致的坑槽、唧漿等系列水損害病害的發生，在大面積反射裂縫措施施工前，采用路大接縫料、聚酯玻璃纖維布、玻璃纖維格柵、HZZD接縫料4種防反射裂縫措施進行試鋪及對比分析，結果如表3所示。

表3　不同防反射裂縫措施應用對比

通過4種防反射裂縫措施應用效果對比，該項目采用玻璃纖維格柵防反射裂縫措施。針對以往玻璃纖維格柵難以與路面粘貼牢固的工程難題，通過優化玻璃纖維格柵鋪設施工工藝及多次試鋪，達到玻璃纖維格柵與路面粘貼良好、無鼓脹、松弛和卷曲等現象的目的，有效提升瀝青加鋪層的防反射裂縫能力。

玻璃纖維格柵鋪設優化施工工藝如下：1）透層乳化瀝青剛好破乳后立即鋪設玻璃纖維格柵；2）在水泥板縫位置處打釘固定玻璃纖維格柵；3）玻璃纖維格柵鋪設后在格柵上涂刷0.6 L/m2改性乳化瀝青；4）最后用小型壓路機碾壓鋪平。

另外，為避免后續高粘度熱瀝青碎石下封層施工、加鋪罩面施工時發生粘輪現象而導致玻璃纖維格柵防反射裂縫措施失效，應特別注意把握玻璃纖維格柵實施時機。一般需注意以下幾個方面：1）為避免對后續工序的影響，玻璃纖維格柵鋪設在后道工序實施前1 d進行；2）工期緊張時，玻璃纖維格柵宜在夜間實施，避免其他工程對其影響及污染；3）為防止粘輪，后道工序下封層在次日早上溫度較低時實施；4）考慮到交叉施工的影響，預留路肩作為臨時道路通行，并安排專人做好交通管制。

2.5機械設備配置、調試與監測

該項目瀝青拌和采用進口瑪蓮尼MAC320型拌和樓，額定生產效率為320 t/h。瀝青攤鋪機和鋼輪均采用進口沃爾沃設備，分別為沃爾沃7820攤鋪機、13 t雙鋼輪振動壓路機，膠輪采用徐工XP302膠輪壓路機。施工中采用拌和樓遠程監控，攤鋪機、壓路機振搗、振動頻率及振幅調試與監測，多機聯合攤鋪等新技術。

2.5.1拌和樓標定與遠程監控

為保證瀝青混合料油石比和級配的準確性及穩定性，施工前對拌和樓的計量系統進行靜態標定、對冷料流量進行動態標定。為實現對瀝青混合料拌和質量的動態控制，采用瀝青拌和站遠程監控系統。

2.5.2攤鋪機振搗、振動頻率及振幅調試與監測

瀝青混合料攤鋪過程中采用攤鋪機夯錘、熨平板振動頻率調試與實時監測技術。在僅加鋪單層6 cm瀝青砼罩面情況下，為保證罩面平整度，根據平整度傳遞理論，需保證加鋪層的初壓密實度。夯錘和熨平板振搗器的功能是使鋪層具有一定的密實度。夯錘和熨平板振搗器的頻率參數選擇與混合料的壓實特性是否協調對鋪層混合料的密實度有重要影響。通過調節攤鋪機的振動頻率、振搗頻率，采用PQI301無核密度儀測定鋪層混合料的相對密度，建立振動頻率、振搗頻率與鋪層材料密實度之間的相互關系，確定最佳（能保證初壓密實度且設備運行穩定）振動頻率范圍。施工中采用攤鋪機多頻率監測儀對振搗和振動頻率進行實時檢測，供攤鋪機機手合理調整攤鋪參數，確保鋪層滿足初壓密實度要求。

2.5.3ABG攤鋪機熨平板運行參數設置

通過試鋪和壓實度檢測，加鋪單層罩面攤鋪機最終采用的參數如下：前夯錘行程3 mm；后夯錘行程5 mm；攤鋪速度為2～3 m/min時，夯錘轉速為600～800 r/min；振動速度為2 400～3 000 r/min （40～50 Hz）。

2.5.4壓路機振動頻率、振幅參數設置及監測

2.5.5多機聯合攤鋪技術

為有效避免縱向冷接縫對施工質量的影響，保證路面表觀均勻、密實、平整，對出入口互通等路幅較寬路段采用多機聯合攤鋪技術，控制每臺攤鋪機的最大攤鋪寬度在7 m范圍內，以避免瀝青混合料的離析。另外，為避免溫度散失，梯隊作業的攤鋪機縱向間距控制在5 m范圍內。

2.6檢測手段動態質量監控

為確保加鋪罩面整體路面施工質量，避免產生局部缺陷，采用紅外線檢測技術與無核密度跟蹤檢測技術及時進行出料溫度、到場溫度、攤鋪溫度、碾壓溫度及壓實度動態檢測。

2.6.1紅外成像技術溫度檢測

為更好地掌握加鋪罩面施工各階段瀝青混合料的溫度情況、控制攤鋪質量，在施工過程中除采用常規溫度計、溫度槍檢測溫度外，還采用紅外成像儀對溫度進行檢測。與常規溫度檢測技術相比，紅外成像技術感官效果更佳，溫度控制面廣，紅外成像設備還具有外觀精巧、控制靈活、具備智能等優點。該項目各階段溫度檢測如表4所示。

2.6.2無核密度儀罩面壓實度跟蹤檢測

瀝青路面施工過程中，通過無核密度儀可檢測鋪層某一點的密度并自動計算其壓實度。無核密度儀跟蹤攤鋪機和壓路機進行壓實度檢測，可及時提供壓實度信息，以便現場調整碾壓參數或碾壓遍數，使材料不欠壓、不過壓，保證壓實度達到設計要求。該項目施工過程中采用無核密度儀對攤鋪機后左、中、右共5個點檢測攤鋪后的瀝青混合料密度，得到其壓實度。現場檢測攤鋪后初始壓實度達到90%。

表4　施工各階段紅外成像溫度檢測　　℃

3　結語

通過采取以上優化措施，結合后期質量跟蹤觀測，加鋪單層6 cm GAC-16瀝青砼罩面后，路面抗滲水性能和抗滑性能良好，達到了預期目標。其經驗如下：

（1）徹底處理原路面病害，并對界面間影響因素進行處治，為加鋪層提供結構性好、粗糙、平整、均一的整體下承層。

（2）粘層灑布量按0.5 kg/m2控制，下封層瀝青灑布量按1.4 kg/m2控制，碎石撒布量按4.0 kg/m2控制，從根本上保證水泥路面加鋪罩面的整體質量。

（3）通過對級配的優化設計、粗集料比例調整，使瀝青混合料達到骨架密實結構，有效提升瀝青砼的高溫穩定性及密水性。

（4）對不同防反射裂縫措施的實施效果進行對比分析，確定采用玻璃纖維格柵防反射裂縫措施，并對該工藝進行優化，改善玻璃纖維格柵的粘貼效果，有效解決玻璃纖維格柵鋪設過程中易鼓脹、松弛、卷曲的問題。

（5）通過采用攤鋪機夯錘、熨平板振動頻率實時監測技術、無核密度儀壓實度跟蹤檢測技術，在改善罩面平整度的同時，保證了罩面壓實度。另外，通過采用紅外成像溫度檢測技術，對瀝青混合料溫度進行有效控制。

參考文獻：

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［6］ JTG H20-2007，公路技術狀況評定標準［S］.

該項目采用碾壓組合方式：2臺13 t雙鋼輪振動壓路機靜壓0.5遍、振壓2.5遍，2臺30 t膠輪壓路機碾壓3遍，1臺雙鋼輪壓路機靜壓2遍。根據壓實厚度與被壓材料之間相互作用的動力特性，采用儀器對壓路機振動頻率、振幅及材料密實度進行實時測定并建立二者之間的相互關系，從而確定壓路機最佳振動頻率、振幅范圍，并對壓路機相關參數進行設定。通過試壓及壓實度檢測，加鋪單層罩面振動壓路機最終采用的參數如下：頻率40 Hz；振幅0.6 mm。

中圖分類號：U416.217

文獻標志碼：A

文章編號：1671-2668（2016）03-0099-04

基金項目：?廣東省科技項目（2015-02-018）

收稿日期：2016-01-22