露石混凝土路面在長臨高速公路中的應用

于 博

（山西省交通規劃勘察設計院有限公司，山西 太原 030032）

0 引言

以降低路面行車噪聲來盡可能地改善道路兩側百姓日常生活環境等為主要目的，早在20世紀70年代，歐洲部分國家就已經開始從事減少道路行車噪聲的相關研究。比利時是世界上第一個發明露石混凝土路面和將其進行推廣的國家。隨后該項技術在德國、美國、日本這些發達國家得到廣泛應用[2]。在露石施工工藝及施工機械方面，國外具有相對完善的配置，值得國內借鑒。

露石混凝土路面在2000年進入我國，黑龍江哈綏線在修筑時采用了露石混凝土技術。之后，這種新型路面技術逐步得到采用。2003年后，陜西省在多條高等級公路中應用了露石混凝土技術，促進了露石混凝土路面的發展。2016年交通運輸部公路科學研究院在廣東省潮惠高速公路指導鋪筑了露石混凝土路面，取得了多項成果，攻克了施工技術上的瓶頸，保證了施工質量，大大提升了施工效能，使得此項技術日趨成熟。

2017年山西省長臨高速公路黃花嶺隧道首次采用了露石混凝土技術。

1 工程概況

長治至臨汾高速公路黃花嶺隧道位于安澤縣良馬鎮，為路線穿越良馬至安澤縣間的越嶺隧道。設計為左右線分離式，右洞全長2 110 m，左洞全長2 114.00 m，左右線均屬長隧道，隧道走向呈南西265°～237°。

工程位于長臨高速黃花嶺隧道內，隧道路面厚度左線28 cm、右線26 cm，上面層露石混凝土厚6 cm，下面層普通混凝土路面左線厚22 cm、右線厚20 cm，采用三輥軸機組雙層濕接鋪筑工藝施工，混凝土面板設計抗彎拉強度5.0 MPa，板塊劃分為3.95 m×5 m、4.05 m×5 m。下面層設拉桿和傳力桿。具體工程量見表1。

表1 黃花嶺隧道路面工程數量表 m2

2 露石混凝土原材料要求及具體參數

2.1 施工設備

施工機械設備情況：自動計量拌和站已經過保養與維修，三輥軸雙層濕接攤鋪設備、刮平布料器、高頻排陣、鉤機、搓平梁、露石劑噴灑機、水車、運輸車輛、支模模板、小型機具和工具，測量儀器、試驗儀器和檢測儀器。

2.2 材料準備

a）上面層混凝土用9.5～16.0 mm高強耐磨玄武巖碎石600 t。

b）上面層用細集料，河砂產地黃河，細度模數2.2，600 m3。

c）上面層用混凝土外加劑（混凝土液化劑）40 t。

d）下面層用普通混凝土原材料。

2.3 原材料標準

2.3.1 水泥

面層露石混凝土對水泥材料的特性有明確要求，首先是耐久性，然后是低坍落度混凝土的體積穩定性，因而宜采用低熱硅酸鹽水泥。

2.3.2 砂

耐磨性和耐久性是露石混凝土路面考慮的重點方向，上面層混凝土采用天然河砂且最大粒徑小于2.36 mm，宜選用中砂偏細，如圖1粗線表示。

圖1 露石混凝土用砂級配區間

下面層可采用符合《公路水泥混凝土路面施工技術細則》JTG/T F30—2014要求的細集料。

2.3.3 碎石

露石混凝土上面層選用的碎石不得產生堿活性反應或疑似堿活性反應，碎石最大粒徑16 mm（石料中不允許存在超粒徑顆粒），粒徑范圍9.5～16 mm，其中小于9.5 mm顆粒含量不應大于5%，13.2～16 mm顆粒含量應大于50%。技術指標參見《公路水泥混凝土路面施工技術細則》JTG/T F30—2014。

2.3.4 混凝土外加劑及混凝土專用液化劑

符合《混凝土外加劑應用技術規范》GB 50119—2013相關技術要求。

2.3.5 露石劑

露石劑建議采用液劑，條件受限時可采用粉劑。液體露石劑的灑布量取用范圍300±15 g/m2。[3]

3 露石路面混凝土要求及具體參數

3.1 混凝土配合比及強度指標

按照正交試驗法進行配合比設計，設計彎拉強度5.0 MPa[4]。

3.2 工作性要求

a）露石混凝土工作性能應與施工工藝相匹配，采用三輥軸施工工藝要根據排陣的振動頻率確定混凝土的工作性，振搗棒的振動頻率為高頻，一般為200 Hz即12 000 r/min，三輥軸施工工藝為插入式排陣、三輥軸淺表式振搗及支模的施工方式。

b）混凝土工作性要求。底層采用混凝土坍落度出機坍落度不宜超過50 mm，現場坍落度20～40 mm，且易振搗液化。

面層露石混凝土出機坍落度控制小于等于100 mm，現場坍落度40～80 mm。

c）振動黏度系數。混凝土的振動黏度系數參考三輥軸及排陣的行走速度、攤鋪厚度及振搗頻率。低頻三輥軸的行走速度宜控制在0.5～2 m/min，此時振搗棒對混凝土有效的振動時間為30 s即混凝土液化時間最多不超過30 s。此時的混凝土振動黏度系數100～400 Ns/m2（振動黏度系數評定參見JTG T F30—2014施工技術細則附錄A）。

3.3 路用性能控制指標

隧道露石混凝土路面抗滑性能一直是行車安全的重要保障參數[5]。抗滑性能的保證主要為兩個控制指標耐磨性能和粗糙度指標。面層混凝土的構造深度0.8～1.2，擺值（BPN）介于64～78之間，抗滑性能穩定。

4 施工工藝要求及準備情況

a）混凝土拌合樓。混凝土拌合樓數量根據施工進度要求，配備相應數量，以保證施工工期和施工效率的匹配。

b）三輥軸攤鋪機。采用單洞單幅鋪筑的施工方案，路面最大攤鋪寬度4.25 m，機組鋪設最大寬度6 m，可根據具體鋪筑路面寬度進行調整。三輥軸的整體重量大于1 000 kg。三輥軸甩漿軸偏心距的檢測在2～4 mm，過大容易造成跳軸的現象，過小則起不到整形、粗平提漿的效果。

c）高頻排陣。高頻排陣的搗棒數量不少于6根，振動頻率大于等于200 Hz（12 000 r/min），布設間距40～50 cm，側模與端邊振搗棒間距小于等于25 cm。如圖2。

圖2 排陣樣板

d）模板采用5 mm厚鋼模板，能穩固支撐配套機械擾動而不變形，單板長度不大于3.5 m，如圖3。

圖3 鋼模板樣板

e）控制攤鋪系數刮平器。

f）精平的3 m寬刮平器，材質為鎂鋁合金。

g）露石劑噴灑機，選用高壓水槍進行噴灑。

h）表層砂漿清掃車，單次清掃寬度不小于1.5 m。

i）高壓水車水容量不小于4 m3。

5 露石混凝土面層施工工藝技術方案

5.1 總體施工方案

露石水泥混凝土路面施工分半幅封閉施工，各工序平行流水，相互交錯，在施工組織上應合理安排，做到機械、工具、勞力密切配合[6]。

5.2 施工方法

露石混凝土路面采用分層濕接的上下面層、逐層布料分層濕接施工的方式，其中必須保證兩層的濕接是主要的控制程序和關鍵步驟。該工藝采用高頻排陣+三輥軸機組+表面附著式振搗器的新型路面機械組合，下面層用低阻力低坍落度混凝土采用高頻排陣初步粗平；傳力桿布設采用前支架法進行布設，拉桿采用后插式人工振動插入方式。

5.2.1 施工關鍵節點

a）安設模板。

b）水泥混凝土的制備、運輸。

c）下面層混凝土布料，傳力桿、拉桿布設，振搗及拉桿插入。

d）上面層布料、振搗及提漿整平。

e）露石劑噴灑及覆膜。

f）切縫、模板拆除及噴灑固化劑混凝土路面養生。

5.2.2 在施工過程中應當注意的關鍵點

a）平整度。

b）混凝土液化速度。

c）混凝土的坍落度。

d）露石深度（構造深度）。

6 結語

從施工機具和工藝技術分析，露石混凝土路面施工難度不高，可推廣性較強，加之相較舊有混凝土路面不良的性質，有效地改善了路面特性，降低了隧道內封閉區間的噪聲污染，提高了行車安全和舒適性[7]，具有較大的環境和社會效益。隧道路面采用露石混凝土路面優于以往的路面形式，體現了山西省公路行業內對工程提質升級的響應和推進。