高速公路瀝青路面泛油問(wèn)題及預(yù)防措施

林友恩

（中交第四航務(wù)工程勘察設(shè)計(jì)院有限公司，廣州510230）

1 工程案例

1.1 工程概況

巴布亞新幾內(nèi)亞（以下簡(jiǎn)稱(chēng)：巴新）西高地省高地公路是巴新西高地省僅有的一條主要運(yùn)輸命脈，由巴新第一大港口城市萊城延伸至高地區(qū)域。高地區(qū)域?yàn)榘托轮饕奈鞑抠Y源中心，如PNG、LNG 項(xiàng)目和其他重要的礦產(chǎn)資源項(xiàng)目都匯集于此。高地區(qū)域也是巴新的農(nóng)業(yè)中心，如咖啡和茶業(yè)的種植多集中在該區(qū)域。經(jīng)過(guò)十幾年經(jīng)濟(jì)發(fā)展，日益增加的交通運(yùn)輸量給現(xiàn)有的雙車(chē)道公路增加了超額壓力，現(xiàn)有公路損壞嚴(yán)重。因此，巴新政府急需升級(jí)該公路。

本項(xiàng)目位于巴新西高地省，橫穿芒特哈根城區(qū)，從Kagamuga Airport 至Keltiga Junction 總長(zhǎng)約13.7 km（含12.5 km 現(xiàn)有高速公路和1.2 km 機(jī)場(chǎng)支路），設(shè)計(jì)將現(xiàn)有道路改造成雙向4 車(chē)道，鋪設(shè)5 cm AC-14 細(xì)粒式混凝土路面。

1.2 自然條件

西高地省地區(qū)分為干燥和潮濕兩個(gè)季節(jié)氣候。旱季為5～10 月，雨季于11 月初開(kāi)始，并于來(lái)年4 月份結(jié)束。最高溫度約30 ℃，最低氣溫約11 ℃。平均年降雨量在2 200～4 000 mm，暴雨一般集中在12 月～次年3 月，對(duì)工地施工嚴(yán)重不利。具體見(jiàn)表1。

表1 年平均溫度、降雨量統(tǒng)計(jì)表

1.3 道路現(xiàn)狀

作為西高地省的主干道，隨著當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的發(fā)展，道路交通量逐年增大，給道路施工帶來(lái)一定的影響；對(duì)于新鋪設(shè)的瀝青混凝土路面，做完壓實(shí)度和取芯試驗(yàn)后，由于開(kāi)放交通的壓力，監(jiān)理工程師要求施工完馬上開(kāi)放交通。在已開(kāi)放交通的CH1+200～CH3+000 鋪設(shè)完成段落，出現(xiàn)較多隨機(jī)性的點(diǎn)狀油斑泛油現(xiàn)象，最大直徑約40 cm，有連通成片的發(fā)展趨勢(shì)，如圖1 所示，直接影響路面使用壽命及行車(chē)安全性。

圖1 路面泛油示意圖

2 泛油機(jī)理及現(xiàn)象特征

國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)道路泛油現(xiàn)象進(jìn)行了系統(tǒng)研究，但對(duì)泛油的原因機(jī)理上并沒(méi)有形成一致的意見(jiàn)。根據(jù)《瀝青與瀝青混合料的粘彈力學(xué)原理及應(yīng)用》[1]的定義為：交通荷載作用使得瀝青混合料內(nèi)的集料不斷嵌擠，致使空隙減少，最終將瀝青膠漿擠壓到路表而發(fā)生泛油。

根據(jù)《瀝青路面結(jié)構(gòu)行為理論》[2]描述，動(dòng)水作用型泛油有2 種表現(xiàn)形式：（1）點(diǎn)狀的油斑，由小到大發(fā)展；（2）沿輪跡帶發(fā)布的帶狀油斑。點(diǎn)狀油斑的發(fā)展過(guò)程是：首先在某段輪跡帶上出現(xiàn)小塊油斑，剛開(kāi)始直徑只有1～2 cm；隨后輪跡帶上的小塊油斑逐漸增多、增大，油斑直徑增大到2～5 cm 不等；油斑發(fā)展的最后階段，各塊油斑逐漸增大連通成片。

3 泛油的成因分析

道路形成路面泛油的成因不應(yīng)該只從單一因素考慮，這是一個(gè)復(fù)雜綜合作用的結(jié)果。結(jié)合項(xiàng)目中實(shí)際發(fā)生情況，總結(jié)出以下幾方面原因：

1）混合料組成設(shè)計(jì)不當(dāng)。本項(xiàng)目瀝青含油量為5.05%，對(duì)比巴新首都地區(qū)所做項(xiàng)目瀝青含油量（4.8%左右）偏大。在混合料中摻入過(guò)多的瀝青用量，造成瀝青的填充率過(guò)高、飽和度較大，在高溫和行車(chē)荷載作用下瀝青被擠出有限的空間，由下部泛油到路面形成泛油。

2）混合料拌和控制不嚴(yán)。拌和站的操作人員沒(méi)有經(jīng)過(guò)專(zhuān)業(yè)培訓(xùn)，未持證上崗，只是通過(guò)臨時(shí)培訓(xùn)，對(duì)拌和設(shè)備和規(guī)范要求不熟悉；拌和設(shè)備經(jīng)過(guò)長(zhǎng)途跋涉從國(guó)內(nèi)運(yùn)輸?shù)桨托拢O(shè)備性能不處于最佳狀態(tài)，且沒(méi)有定期進(jìn)行校驗(yàn)，未及時(shí)發(fā)現(xiàn)計(jì)量設(shè)備偏差超限，極易造成混合料拌和控制不嚴(yán)。

3）黏層油用量不當(dāng)。項(xiàng)目采用透層和封層施工工藝，透層材料煤油和瀝青比例為44%～56%，施工完成經(jīng)過(guò)煤油揮發(fā)48 h后進(jìn)行封層施工，封層材料采用100%瀝青加上7 mm 骨料，瀝青整體用量較多，加上灑布車(chē)平時(shí)維護(hù)不到位，灑布率時(shí)大時(shí)小，造成撒播精度難以保證。

4）集料棱角性差。項(xiàng)目所在區(qū)域找不到合適的石料，所有骨料采用河道河卵石，顆粒圓滑近球形，易于相互滑動(dòng)，孔隙率小、無(wú)破碎面，雖然經(jīng)過(guò)設(shè)備破碎，但整體棱角性一般。集料相互間不能有效嵌擠密實(shí)，在荷載作用下極易相互滑動(dòng)，混合料的抗剪切性差，對(duì)瀝青混合料的穩(wěn)定性、塑性變形有重要影響。

5）施工質(zhì)量不高。（1）攤鋪設(shè)備性能老舊以及操作手的操作技能差，使得細(xì)集料產(chǎn)生團(tuán)聚引起離析，使局部混合料的瀝青含量過(guò)大；（2）攤鋪機(jī)在加寬段采用全幅攤鋪的方式，螺旋分料器運(yùn)送混合料的距離過(guò)長(zhǎng)加大了離析的產(chǎn)生；（3）加寬段采用2 臺(tái)攤鋪機(jī)前后攤鋪，加上西高地地區(qū)早晚溫差變化大，控制不嚴(yán)極易引起一定的溫度離析，造成瀝青路面的壓實(shí)度不相同；（4）基層平整度差，引起部分位置凸起層厚不足，造成局部過(guò)度超壓現(xiàn)象。

6）水破壞。項(xiàng)目位置處于多雨地區(qū)，特別是雨季期間為追趕施工進(jìn)度，無(wú)法保證瀝青處于壓實(shí)最佳狀態(tài)，當(dāng)瀝青路面壓實(shí)存在薄弱環(huán)節(jié)，水能通過(guò)瀝青縫隙進(jìn)入路面內(nèi)部，集料表面的瀝青膜在水的作用下脫落形成自由瀝青，并在行車(chē)荷載的壓吸力作用下被迫上溢，從而形成面層上部泛油。

4 路面泛油預(yù)防措施

1）嚴(yán)把瀝青混合料質(zhì)量關(guān)，使瀝青混合料達(dá)到最佳級(jí)配要求，集料拌和及粗細(xì)需均勻一致；控制瀝青用量，尤其不要過(guò)量，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)配合比要求控制油石比。

2）聘用專(zhuān)業(yè)的拌和站操作人員，杜絕無(wú)證上崗操作；同時(shí)，定期對(duì)瀝青拌和站電腦控制系統(tǒng)進(jìn)行校驗(yàn)，生產(chǎn)過(guò)程中技術(shù)人員檢查核對(duì)每個(gè)料倉(cāng)的材料溫度、礦料用量、瀝青用料等數(shù)據(jù)指標(biāo)及溫度等參數(shù)，確保生產(chǎn)配合比與設(shè)計(jì)要求的一致性。

3）灑布機(jī)應(yīng)配有電腦自動(dòng)控制的設(shè)備并定期進(jìn)行校驗(yàn)。現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)人員嚴(yán)格控制灑布率，嚴(yán)禁超量灑布，以適量、均勻?yàn)樽罱K目的。瀝青面層施工前派專(zhuān)人檢查以不被粘起帶走為控制標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)格控制，務(wù)必等到封層瀝青完全干透。

4）巴新DOW 規(guī)范對(duì)棱角性指標(biāo)沒(méi)有定性要求，標(biāo)準(zhǔn)不同評(píng)價(jià)出的集料棱角性指標(biāo)千差萬(wàn)別，直接導(dǎo)致瀝青混合料選料標(biāo)準(zhǔn)混亂、質(zhì)量不高。項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)室采用國(guó)內(nèi)通用的流動(dòng)時(shí)間法測(cè)定細(xì)集料棱角性，也是中國(guó)JTG E 42—2005《公路工程集料試驗(yàn)規(guī)程》[3]中評(píng)價(jià)細(xì)集料棱角性的試驗(yàn)方法。對(duì)于不符合規(guī)范值要求的集料建立相應(yīng)的試驗(yàn)臺(tái)賬，專(zhuān)人負(fù)責(zé)管理嚴(yán)禁混合使用，確保混合料的質(zhì)量。

5）定期對(duì)攤鋪設(shè)備進(jìn)行保養(yǎng)校驗(yàn)以及機(jī)械操控手操作技能的技術(shù)安全交底培訓(xùn)，在施工過(guò)程中提高基層平整度的控制，對(duì)于超出規(guī)范值區(qū)段嚴(yán)格整改到位；同時(shí)，要求控制攤鋪的寬度，攤鋪機(jī)攤鋪瀝青時(shí)必須注意瀝青混凝土拌和的均勻性，防止粗細(xì)集料離析。專(zhuān)人負(fù)責(zé)統(tǒng)計(jì)檢查瀝青混合料拌和溫度、出廠溫度和碾壓溫度，確保瀝青與碎石的最佳黏附性能，壓實(shí)人員嚴(yán)格按照瀝青試驗(yàn)段總結(jié)工藝進(jìn)行碾壓，避免出現(xiàn)超壓現(xiàn)象，進(jìn)而保證瀝青壓實(shí)效果。

6）為保證瀝青混凝土的水穩(wěn)定性和耐久性，確保瀝青和集料的黏結(jié)性能，避免瀝青路面因車(chē)輛荷載作用而產(chǎn)生瀝青自由剝落現(xiàn)象[4]。在配合比設(shè)計(jì)試驗(yàn)中技術(shù)人員嚴(yán)格把關(guān)，對(duì)各種原材料的最佳組合進(jìn)行嚴(yán)格篩選，改善瀝青與集料的黏結(jié)性。

5 結(jié)語(yǔ)

瀝青路面出現(xiàn)泛油是由綜合因素造成的，與瀝青路面的設(shè)計(jì)、施工、使用、養(yǎng)護(hù)等密切相關(guān)。但是只要找出瀝青泛油的原因，采取相應(yīng)的措施，就可以有效解決瀝青路面泛油現(xiàn)象，從而提高路面質(zhì)量和使用壽命。