高速公路LSPM-30柔性基層施工與質量控制

徐 文 瑞

(山西省公路局晉中分局，山西 晉中 030600)

0 引言

在高速公路施工中，半剛性基層是我國最主要的基層結構形式。半剛性基層板體性好，剛度大，擴散應力強，可使得路面基層受力性能良好，保證基層穩定性。但半剛性基層路面在投入使用后，由于高溫車轍和耐久性不足使得路面早期破壞成為我國公路建設面臨的一個重要問題。

采用大粒徑透水性瀝青混合料柔性基層可有效改善基層的結構性能,具有良好的抗反射裂縫和抗車轍能力。在大粒徑透水性瀝青混合料中，粗集料間相互嵌擠形成骨架結構，在旋轉壓實法下能形成較高的壓實密度，有效解決半剛性基層開裂問題，形成良好的抗車轍能力，適用于各級公路建設和改造，具有潛在的應用前景和推廣價值。

1 概述

大粒徑透水性瀝青混合料，英文名稱：Large Stone Porous asphalt Mixes，簡稱LSPM。該類型的混合料特點在于采用粒徑在25 mm～62 mm范圍內的碎石，大粒徑碎石形成骨架，細集料填充骨架空隙，形成的混合料具有13%～18%的空隙率，能夠將水分自由的排出路面結構，常作為路面結構基層使用，通常為半開級配。

LSPM基層與瀝青處治碎石基層(ATPB)和密級配瀝青穩定碎石基層(ATB)均不同。ATB基層與ATPB基層具有相同的粗集料骨架嵌擠結構。但ATPB基層中，非常少的細料填充骨架空隙，基層成型后的空隙率在18%以上，透水效果顯著，但其模量較低且耐久性較差。ATB基層細料填充較多，基層成型后的空隙率一般不超過6%，基本上不排水。在LSPM基層中，骨架由粗集料嵌擠形成，使用少量細料在骨架間隙中填充，空隙率控制在13%～18%范圍內，成型后的基層既具有良好的排水性能又具有較高模量與耐久性。

LSPM基層綜合性能顯著。在高速公路中進行推廣和應用，具有以下技術優勢：提高了混合料的高溫穩定性，能抵抗較大塑性和剪切變形，具有較好的抗車轍能力，具有十分明顯的抗永久變形能力；空隙率較大，排水功能顯著，還有利于減少反射裂縫；基層攤鋪一次性完成，能顯著減少工期，將封閉交通時間大大縮短，具有顯著的經濟和社會效益。

LSPM基層中的瀝青用量較少，粗集料含量較多，與密級配混合料基層相比具有的抗疲勞性能較低，在混合料設計中須注意通過結構優化來確保基層的抗疲勞性能。

在某高速公路施工中，采用12 cm厚LSPM-30大粒徑柔性碎石基層，位于下面層和水泥穩定碎石基層間。本文以該高速公路施工為例，介紹大粒徑透水性瀝青混合料在高速公路基層中的應用。

2 原材料質量

原材料質量是混合料質量的基礎。須把好原材料質量關，從源頭抓起，杜絕不合格原料進入拌和廠。

1)粗集料。要求采用反擊式破碎機加工的碎石，顆粒近立方體形狀。

碎石分別按19 mm～31.5 mm,9.5 mm～19 mm,4.75 mm～9.5 mm,0 mm～2.36 mm的規格進行備料。要求不同類型的集料分類堆放，避免混雜。

集料料堆存儲場地須硬化，且具有完備的防排水設施。

粗集料應避免使用剛剛破碎的新鮮集料，新料須放置一周以上方可使用。

2)細集料。應采用機制砂或石屑。本項目中，細集料采用0 mm～2.36 mm的石屑，各項指標均符合設計要求。

在進行細料存儲時，須避免過濕，一定要覆蓋，有條件的搭棚覆蓋，以免影響料斗中細料自由下落。

3)礦粉。本項目采用由石灰巖磨細后的石灰粉。

4)消石灰。為增強混合料間的粘附效果，本項目使用的抗剝落劑為生石灰，達到二級灰標準。

5)瀝青。為確保混合料質量和性能，本項目使用了MAC-70改性瀝青，要求在存儲罐或貯油池中的貯存溫度處于130 ℃～170 ℃范圍。

3 配合比設計要點

在LSPM基層混合料設計中，須通過目標配合比、生產配合比以及試驗段驗證三個階段進行配合比組成設計。在目標配合比階段，隨著集料的增多，礦粉用量減少，使得比表面積減少，瀝青總用量減少。一般19 mm～31.5 mm∶9.5 mm～19 mm∶4.75 mm～9.5 mm∶0 mm～2.36 mm∶生石灰粉=40∶33∶15∶11∶1。

在本項目中，在碎石組成確定后，在估算的油石比±0.5%范圍內，確定3個～4個不同的油石比，用旋轉壓實儀旋轉壓實成型試件，檢測體積指標，進行飛散試驗，確定最佳油石比。本項目采用的最佳油石比為3.2%。

通過試驗段鋪筑進行生產配合比驗證，進行施工工序和流程優化，確定正式施工中的標準生產配合比。

4 施工工藝

4.1 施工準備

為確保LSPM基層與下基層形成良好的粘結，須按規定時間預先進行下層頂面處理和乳化瀝青撒布作業。使用專用灑布車進行瀝青撒布作業，須進行瀝青撒布量控制，再撒布粒徑范圍5 mm～10 mm的碎石，使用膠輪壓路機碾壓，確保石屑嵌入瀝青中。

4.2 混合料拌和

混合料的拌和、攤鋪、壓實能力須匹配。在LSPM混合料生產過程中，要求拌和樓配備有高精度電子計量和二級除塵裝置，能夠實現全生產過程的全自動控制。

在LSPM混合料中，由于細集料用量較少，容易出現過熱致使瀝青老化，影響混合料的性能，須嚴格進行拌和過程中的各環節溫度控制。采用導熱油進行瀝青加熱，為避免瀝青老化，須嚴格控制在185 ℃～190 ℃范圍內，礦料加熱至190 ℃～200 ℃范圍即可，予以廢棄溫度超過195 ℃的混合料。

在LSPM混合料中，由于粗集料用量多且粒徑較大，而瀝青用量小，為確保混合料拌和均勻，與普通瀝青混合料相比拌和時間應適當延長。本項目中，要求總拌和時間不少于45 s，其中干拌時間為10 s，濕拌時間不少于35 s。

4.3 混合料運輸

采用大噸位自卸汽車進行運料。為保證LSPM的連續施工，運料能力應略大于攤鋪能力，以免出現攤鋪機長時間待料。

運料車裝料前，要求車箱底板及側板干凈，在每天裝料前應適當涂抹隔離劑。裝料時，運輸車應前后移動分三次裝料。

混合料裝車完畢后，為保證混合料溫度和避免運輸途中的污染，應立即覆蓋雙層篷布，要求卸料過程中不得掀開篷布。須對每車混合料的出廠溫度和運至施工現場溫度進行檢測，本項目中的出廠溫度要求不得低于180 ℃，混合料運至施工現場的溫度要求不得低于175 ℃。

4.4 混合料攤鋪

LSPM設計厚度一般在8 cm以上，采用骨架空隙結構，分層攤鋪容易導致粗骨料破碎和混合料離析，應采取一次攤鋪。

在本項目中，使用兩臺攤鋪機呈梯隊進行作業，一前一后的距離控制在5 m～10 m內，兩幅搭接寬度控制在10 cm。由于攤鋪厚度大，要確保攤鋪作業實現緩慢均勻不間斷攤鋪，應保持1.2 m/min～1.3 m/min的攤鋪機前進速度。混合料攤鋪溫度應不低于175 ℃。松鋪系數控制在1.18～1.20范圍內。

攤鋪機熨平板須拼接緊密，開工前提前預熱熨平板不低于100 ℃。指定專人緊跟攤鋪機，對發現的局部離析、邊角及坑槽及時進行處理。

4.5 混合料壓實

混合料碾壓是保證施工質量的重要環節，壓路機組合方式和碾壓步驟須合理確定。粗集料間的嵌擠是確保LSPM基層強度的關鍵，避免出現過分碾壓就尤為重要。

為確保基層壓實效果，應使用大噸位雙鋼輪振動壓路機和膠輪壓路機在盡可能高的混合料溫度下開展碾壓作業，要求混合料初壓溫度不得低于165 ℃。

壓實可分為初壓、復壓和終壓階段，相鄰兩幅的碾壓帶輪跡應重疊20 cm。在初壓階段，使用兩臺雙鋼輪壓路機按“高頻低幅”原則進行作業，第一遍使用前靜后振方式，第二遍使用振壓方式，速度控制在1.5 km/h～2 km/h。在復壓階段，使用膠輪壓路機碾壓1遍～2遍后，使用鋼輪壓路機終壓收光。在復壓及終壓階段，壓路機速度可適當加快，控制在3 km/h～4 km/h。

LSPM基層的空隙率較大，表面粗糙，碾壓結束后應及時進行面層攤鋪作業。

5 質量控制措施

1)在拌和作業時，要逐盤進行瀝青及各礦料用量和各環節拌合溫度的存儲并打印，目測混合料拌和均勻，不存在嚴重離析或花白料等質量問題，分別對混合料的出廠、攤鋪和碾壓溫度設專人進行檢測并記錄。

2)LSPM現場壓實度應采用空隙率與壓實度雙指標進行控制。在本項目中，基層壓實后進行鉆芯取樣檢測，要求空隙率均值處于13%～18%范圍內，最大值不超過20%，壓實度應不小于98%。

3)在LSPM混合料中，由于是依據粗集料骨架和體積狀態及細集料的填充狀態計算得出的級配，則原材料的體積性質極大的影響著級配范圍的變化。在混合料生產過程中，應從拌合站和攤鋪現場嚴格堅持每天至少兩次取樣進行抽提和篩分試驗。要求將瀝青用量的允許偏差范圍控制在±0.2%內。

4)在LSPM混合料中，粗集料用量多且粒徑較大，混合料容易出現離析。混合料離析主要有隨機離析、縱向離析和運輸離析，應分別采取相應的控制措施予以避免或預防。