高速公路加寬路面平整度控制技術

周合寬

截止2016年底，中國高速公路通車總里程達到13.5萬km，躍居世界第一位。不到30年時間，中國走完了發達國家百余年的高速公路發展歷程。但是早期的高速公路普遍存在設計標準低、線型差等問題，隨著國民經濟的發展和交通量的日益增加，經過十幾年甚至二十幾年的運行，尤其在大噸位、大流量連續荷載的作用下，路面及橋梁均出現了不同程度的病害，通行能力和安全性已不能滿足人民的出行要求。2001年沈大高速公路開創了中國高速公路改擴建的先河，隨后滬寧、滬杭、哈大、綿廣、鄭漯、安新等多條高速公路相繼進行了加寬擴建。

進行高速公路路面基層和瀝青面層加寬施工時，平整度和壓實度控制是最困難的一個施工環節，受水泥穩定碎石基層和瀝青面層松鋪系數的影響，混合料攤鋪后未壓實路面高于臺階，碾壓時混合料側移造成新路和舊路搭接處虧料，無法保證新路與舊路交接處的平整度和壓實度。

鑒于上述原因，本期特稿提出了提高高速公路加寬路面平整度和壓實度的技術措施。

0 引言

改革開放后的近30年，是中國公路交通歷史上發展速度最快、規模最大、最具活力的時期。從1984年國務院正式批準京津塘高速公路建設開始，中國高速公路的建設就拉開了序幕。1988年滬嘉高速公路建成通車，填補了我國無高速公路通車的空白。從1996年開始，中國高速公路進入快速發展期，截止到2016年底，通車總里程達到13.5萬km，躍居世界第一位。不到30年時間中國走完了發達國家百余年的高速公路發展歷程。

但是，早期的高速公路普遍存在設計標準低、線型差等問題，隨著國民經濟的發展和交通量的日益增加，經過十幾年甚至二十幾年的運行，尤其在大噸位、大流量連續荷載的作用下，路面及橋梁均已出現不同程度的病害，通行能力和安全性已不能滿足人民的出行要求。2001年沈大高速公路開創了中國高速公路改擴建的先河，隨后滬寧、滬杭、哈大、綿廣、鄭漯、安新等多條高速公路相繼進行了加寬改擴建。

1 高速公路加寬路面平整度控制難點分析

進行高速公路路面基層和瀝青面層加寬施工時，平整度控制是最困難的施工環節之一，受水泥穩定碎石基層和瀝青面層松鋪系數的影響，混合料攤鋪后未壓實路面常會高于臺階，碾壓時混合料側移造成新路和舊路搭接處虧料（圖1），無法保證新路與舊路交接處的平整度。

2 高速公路加寬路面平整度控制措施

影響高速公路加寬路面平整度的因素很多，除了一些特殊原因外，還與攤鋪設備、碾壓工藝、支模、接縫等多種因素有關，所以必須采取綜合措施控制平整度[1-5]。

2.1 平整度指標及施工質量指標

平整度的提高是通過路面基層和面層施工逐層提高實現的，單單重視上面層的平整度是不科學的，所以要從底基層就重視起來。首先根據要求將平整度指標分解，確定瀝青上、中、下面層和水穩底基層、上基層、下基層各層的平整度要求。

經驗表明，要提高瀝青面層的平整度，首先基層要有較高的平整度，所以在施工前要先確定水泥穩定碎石基層、底基層的平整度目標，并且高于規范要求[6-8]。水泥穩定碎石基層、底基層的平整度目標見表1。

中國對高速公路的平整度一直以來較高的要求，要求瀝青面層上面層的平整度標準差為0.7 mm左右[9-11]。所以在施工前要先確定上面層、中面層和下面層的平整度目標，并且該目標要高于規范的規定。上面層、中面層和下面層的平整度要求見表2。

施工中質量檢查標準及允許偏差見表3。

2.2 采用側模式碾壓技術

高速公路加寬路面施工時，攤鋪后未壓實的混合料路面高于臺階，碾壓時混合料會側移，造成新路和舊路搭接處虧料。為解決該問題水泥穩定碎石基層和瀝青面層初壓時采用側模式碾壓，從而保證新路與舊路交接處的平整度。

2.3 采用多級臺階法施工

瀝青上、中、下面層和水穩底基層、上基層、下基層均銑刨臺階（圖2、3）。多級臺階法有效保證了壓實質量和平整度，尤其是加大了新路與舊路的重疊量，保證了其交接處的平整度。

2.4 優化攤鋪工藝

瀝青面層施工時要獲得較高的平整度，必須保持攤鋪機勻速行走和連續均勻供料。但目前普遍使用的自卸車直接向攤鋪機供料的攤鋪方式存在缺陷，首先是攤鋪機要頂推運料車前行，第二是向攤鋪機供料的運輸車輛不停地更換，造成攤鋪機不能勻速行走和連續均勻供料。為解決該問題，采用瀝青混合料轉運車結合DT-1800大寬度攤鋪機的攤鋪工藝（圖4）。使用瀝青混合料轉運車后，轉運車與攤鋪機保持恒速、恒距離，運料車不再將混合料直接倒入攤鋪機料斗，而是先倒入轉運車，因此不會對攤鋪機產生撞擊。

2.5 優化碾壓工藝

實踐證明，先用膠輪壓路機揉搓，再用鋼輪振壓對提高壓實度有好處，但由于在高溫下先使用膠輪輪跡太重，對提高平整度不利，因而施工單位一般將膠輪放在復壓的后期，但這同樣會影響平整度。盡管膠輪碾壓工序在后期，由于仍存在較深的輪跡，復壓后溫度已經很低，終壓消除輪跡十分困難，因而也會影響平整度。為解決該問題，采用組合式碾壓新工藝：1臺雙鋼輪振動壓路機和1臺膠輪壓路機前后組合在一起，2臺壓路機相距2 m左右，以相同的速度同步前進、同步后退（圖5）。

2.6 高速公路面層施工通用導梁

路面施工時攤鋪導梁一般使用簡易支架或小型千斤頂（圖6、7），穩定性差（圖8）、高度不能調整，不利于控制平整度。

為解決該問題，可采用一種專利設備——高速公路面層施工通用導梁。高速公路面層施工通用導梁由基座、下立柱、上立柱、托架、橫梁5個部分組成（圖9），下立柱焊接在基座上，上立柱和下立柱通過長孔用螺栓連接（通過長孔實現高度可調），托架通過焊接固定到上立柱上，橫梁放置或固定在托架上。

進行面層施工時，通用導梁設置上立柱和下立柱，上立柱可插入下立柱中，在一定的范圍內通過調整立柱的高度實現導梁高度的調整。

高速公路面層施工通用導梁既適用于水泥穩定碎石基層，也可用于瀝青面層施工，通用性強、高度可調整、能快速拆裝、性能可靠、結構簡單、加工方便，可大大提高路面的平整度（圖10）。

2.7 使用平整度自動檢測儀

普通的碾壓方式在碾壓結束后才檢測平整度，該方法屬于質量后控，瀝青面層施工時等到發現平整度不合格時施工已結束，無法補救。為解決該問題，使用平整度自動檢測儀來實現平整度自動控制和過程控制（圖11）。平整度自動檢測儀可以實時監控平整度，不符合要求時自動報警，從而有效保證平整度。

3 提高平整度機理分析

3.1 轉運車提高平整度的機理

3.1.1 存在的問題

傳統攤鋪施工工藝存在以下問題嚴重影響了平整度。

（1）運料卡車對攤鋪機的撞擊。運料卡車與攤鋪機相撞后，必定會引起熨平板跳動，導致路面不平（產生凹凸）。另一方面，如果卡車上的料撒落在地面，被攤鋪機的履帶板碾壓后附著其上，也必然會引起熨平板偏離設定高度、傾斜或攤鋪機的自動調平裝置產生誤動作，破壞攤鋪層的平整度。

（2）攤鋪機“連續作業”無法保證。攤鋪機“連續作業”是攤鋪的基本工作原則。傳統施工工藝易出現攤鋪阻力不斷變化、料位高度變化和停機待料的情況，從而導致無法連續攤鋪。

3.1.2 轉運車的工作原理

轉運車與攤鋪機保持恒速、恒距離，使攤鋪機能“連續作業”。

（1）使用瀝青混合料轉運車后，運料車不再將料直接倒入攤鋪機受料斗，而是先倒入轉運車，運料卡車不會再對攤鋪機產生撞擊。

（2）傳統的攤鋪機作業過程中，攤鋪機的附著（頂推）重量會連續減小，因此滑轉率是一個變量，從而使得實際作業速度非恒定。通過使用轉運車，可使攤鋪機料倉中的貯料維持基本不變或變化不大的狀態，因此附著重量不變或變化微小，實現真正意義上的恒速攤鋪，進一步提高攤鋪作業的均勻性。

（3）轉運車采用了變徑、變節距的螺旋攪拌技術，可以根據混合料離析和溫度離析材料在貯料倉中的分布規律，從不同位置取相應量的料進行均勻的二次拌和，然后再將物料通過懸臂輸料系統平穩地輸送至攤鋪機受料斗內，有效解決了運輸時瀝青混合料產生的集料離析和溫度離析。

3.2 組合式碾壓

傳統工藝常采用鋼輪和膠輪分開碾壓，膠輪輪跡太重，不利于提高平整度。組合式碾壓能及時消除輪跡，平整度大大提高。

圖12、13是某高速公路項目NO.9、NO.10標在不同碾壓方式下施工后的平整度檢測結果對比。圖14、15是NO.11、NO.12標在不同碾壓方式下施工后的平整度合格率對比。

從圖12～15可以看出，無論是平整度檢測結果還是合格率，組合式碾壓方式均優于常規碾壓，并且平整度比較均勻，波動小。NO.9標采用組合式碾壓有一個路段不合格，這是由于拌和樓臨時故障產生了冷接縫。

4 施工過程中平整度控制方法

（1）在基層和面層施工中，初壓后要用5 m直尺進行平整度檢測，凹的地方要及時補料，凸的地方要及時鏟除。終壓前、后要分別再用5 m直尺進行平整度檢測（圖16），不合格的點位要及時處理。

（2）路面施工后的第2天，施工單位和監理人員要聯合用八輪儀對前一天的施工段進行平整度檢測，并建立平整度臺帳。對不合格的點位或段落要及時處理。

（3）在每一層施工前，各施工單位要用平整度檢測車對上一結構層的平整度進行排查（單幅測每個車道中心線一道），不合格的點或段落要及時處理。

（4）施工中盡量減少施工縫，盡可能將施工縫放在橋梁伸縮縫處。嚴格檢查施工縫、橋梁伸縮縫處等關鍵部位的平整度，必要時可進行銑刨或磨光處理。

施工縫是影響平整度的重要因素，其實在路面施工中，很少出現大段落的點位或段落平整度超標，不合格的點位大多集中在施工縫，所以面層或基層施工時，對每道縫都要進行銑刨或磨光處理（圖17）。

（5）嚴格控制攤鋪速度和碾壓溫度，攤鋪速度控制在1.8～2.5 m·min-1，路面施工終壓溫度不低于100 ℃。

（6）底面層與橋頭搭板結合位置及橋面鋪裝層施工縫位置是影響平整度的主要原因（圖18），須銑刨（圖19）或磨光，經監理進行專項驗收合格后方可進行中面層施工。代表處設計該專項驗收表格，并嚴格執行。

高速公路路面施工中一段路面很少出現每個點的平整度都不合格的情況，平整度的下降往往是個別點引起的。平整度檢測車在檢測時是以100 m為評定段，評定結果以1 km為單位，某一個點不合格就會造成某100 m評定段不合格，而幾個100 m評定段不合格就會造成某1 km的評定單位不合格。所以控制平整度要控制重點部位和段落，如施工縫、基層裂縫位置、底面層與橋頭搭板結合位置及橋面鋪裝層施工縫等位置。

（7）中面層全部施工完畢方可進行上面層施工，上面層宜連續施工，每個連續施工段落不小于3～5 km。

（8）基層含水量控制好。

5 施工設備

施工使用的主要設備有攤鋪機械、壓實機械、質量控制設備，輔助設備有模板和導梁等（表4）。

6 施工工藝流程

高速公路加寬路面平整度控制施工工藝流程見圖20。

7 結語

影響高速公路加寬路面平整度的因素很多，除了高速公路加寬的特殊原因外，還與攤鋪設備、碾壓工藝、支模、接縫等多種因素有關，所以必須采取綜合措施控制平整度。

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