高速公路瀝青路面材料、工藝與結構的一體化分析

劉偉榮

（甘肅路橋善建科技有限公司，甘肅 蘭州 730000）

0 引言

瀝青路面施工技術是將瀝青材料作為公路路面建設的材料之一，將其鋪筑在路面面層，利用其材料性能優勢，優化公路路面設施性能的施工技術。在高級公路工程建設中，施工單位應用瀝青作為路面施工的主要材料，配合瀝青路面施工的工藝，鋪筑瀝青路面的面層、基層、底基層及墊層。多層次的瀝青路面相較于普通的混凝土路面更加堅固、穩定，且具有抗沖擊性、緩沖性等功能。所以，研究瀝青路面材料、工藝以及結構的一體化具有顯著的意義。

1 瀝青路面施工技術的使用優勢

1.1 瀝青路面物理性質相對良好

從國內高速公路工程的建設數據中可知，2018年國內的瀝青路面占比達到約85%，瀝青材料的道路使用消耗量達到2900 萬t，瀝青材料在公路工程建設中使用量如此龐大的原因，在于運用瀝青材料建設的公路路面具有相對良好的物理性質。一方面，瀝青路面相較其他路面表面更加光滑，在車輛行駛的過程中，瀝青路面對車胎的磨損較小。雖然瀝青路面表面平整光滑，但并不容易造成車輛行駛過程中的打滑、失控現象，反而由于瀝青路面材料的構成較為特殊，導致路面的肌理能夠增強車輛輪胎的抓地力。其原因在于：瀝青路面的混合料由粗細集料、礦粉組成，混合料的搭配能夠提高瀝青路面的黏聚力，使輪胎不易在路面上出現打滑。另一方面，瀝青路面采用的礦質骨料具有較強的耐磨性，礦物顆粒之間的結構穩定，所以瀝青路面具有一定的拉伸性能與抗壓性能，不易產生路面開裂、路面沉降的問題，具有較為可觀的應用價值。

1.2 瀝青路面后期運維效益較高

高速公路工程的建設需要考慮公路設施后期的運行與維護，以瀝青作為路面建設的主要材料，有利于提高公路工程后期運行與維護的便利性，突出高速公路設施的多項效益。

一方面，瀝青路面的后期養護主要以填補路面裂縫、增強路面的各項性能為主，養護工作能夠延長瀝青路面的使用壽命。從當前瀝青路面的養護技術來看，罩面養護技術能夠在較短的時間內恢復瀝青路面的吸附性防水層，養護過程一次成型，相較于混凝土路面的養護工作，瀝青路面的養護工作內容較為簡單，對工作人員的技術操作水平要求不高。

另一方面，在保證瀝青路面混合料不產生化學變化的基礎上，鋪筑瀝青路面的部分材料能夠通過拆除實現循環利用，材料的反復利用價值十分可觀，所以在后續高速公路工程的修建與改建當中，瀝青路面能夠通過拆除后循環利用來增加部分經濟效益。

2 高速公路瀝青路面材料的應用要點

2.1 高質量瀝青路面混合材料的使用

在惡劣環境條件下的高速公路工程施工中，為保證公路設施能夠保持正常的運營狀態，施工單位往往采用高質量的瀝青路面混合料作為路面鋪筑的材料，使鋪筑后的瀝青路面性能得到保證。該材料的使用要點分為以下兩個方面：

一方面，《公路瀝青路面設計規范》（JTG D50—2017）等工程理論標準對高質量瀝青路面混合材料的使用等級進行了精準的劃分，為生產具有不同性能的高質量瀝青混合料，施工單位往往需要根據瀝青混合料的監督管理辦法規劃拌和工作。

另一方面，瀝青路面混合料由粗細集料以及礦粉材料組成，不同顆粒尺寸的材料會對路面的使用性能產生巨大的影響，如圖1所示，從圖中的數據可以看出，控制瀝青混合料顆粒尺寸大小，能夠有效改善混合料顆粒間隙，提高瀝青路面的緊實度、平滑度，使瀝青路面不易積水。當圖中的混合料粒徑尺寸與通過率發生變化時，瀝青路面的緊實度、表面平滑度、道路表面顆粒感也會隨之變化。所以，在高質量瀝青路面混合材料的使用過程中，施工單位需要結合公路工程建設性能需求，調整混合料的構成以及材料屬性，才能提高瀝青路面設施的建設質量。

圖1 SP 瀝青混合料篩孔尺寸與間隙通過率關系

2.2 排水瀝青混合材料的使用要點

排水瀝青混合材料是瀝青路面工程中使用的典型材料類型之一，又被稱為OGFC 路面材料。排水瀝青混合材料具有壓實后空隙大的特性，所以，由該材料鋪筑而成的公路路面具有較為可觀的排水、抗滑以及降噪的效果。如圖2所示，控制排水瀝青混合材料的篩孔尺寸，可以構建出不同配置的瀝青路面結構，發揮不一樣的路面設施性能。

圖2 排水瀝青混合料的三項配置

除此之外，在選材的過程中，應保證使用排水瀝青混合材料鋪筑后的瀝青路面具有均勻的透水功能。

3 瀝青路面施工一體化的施工案例

3.1 多階段一體化的施工

在云南省某高速公路工程路段的施工中，施工單位采用的是工藝、結構與材料一體化的施工方法，對高速公路的路面施工進行詳細的規劃。

首先，考慮當地環境因素的影響，施工中的瀝青路面結構層需要著重加厚表面層、基層、底基層以及墊層的厚度，且結構按照標準的瀝青路面施工規范進行設計，施工現場的瀝青路面表面層分為高面層、中面層以及下面層，高面層的結構密實且穩定，中面層以及下面層則通過分開鋪筑的方式，分別完成兩層路面的結構施工。

其次，根據工程中瀝青路面的層級結構，施工單位對瀝青混合料的選擇與搭配做出一定調整，例如：為保證瀝青路面表層的耐磨性，施工單位選擇細集料作為主要材料之一，應用振動篩排除顆粒粒徑超出指標的集料；為保證瀝青路面的高溫穩定性，瀝青混合料的配比減少了油的用量，并增加一定的細集料顆粒，如表1所示。同時，施工單位對瀝青混合料的針入度、密度等劃分了嚴格的標準。

表1 根據路面結構需要制出的瀝青混合料數據

最后，根據瀝青路面施工的選材，施工單位對施工過程的使用工藝進行調整，其中涉及的施工階段有：混合料攤鋪、瀝青路面壓實、路面接縫等。為保證該公路瀝青路面的多孔結構，施工單位選擇貫入式施工工藝進行表層施工，增強施工工藝與材料制備的協調性。其中一段施工工藝的流程為：將原料制備環節得到的瀝青混合料按施工標準進行鋪筑，第一次碾壓后的厚度達到5～6cm 時，銜接填充嵌縫料的工藝環節，再經過一次碾壓后，繼續第二遍瀝青混合料的鋪筑，如此反復三遍成型。從該施工案例當中可以看出，施工單位首先對瀝青路面的結構做出詳細的規劃，再根據路面的結構進行選材、制備材料，使材料屬性符合路面結構的建設要求，緊接著采用貫入式的路面施工工藝進行施工，有效地控制拌和層的厚度，使瀝青路面的結構能夠更加完整且穩固。三個施工要點保持循序漸進的實施狀態，充分根據施工的現況進行路面建設，在保證多施工階段一體化運行的同時，提高瀝青路面建設質量。

3.2 具有共同目的的瀝青路面一體化施工

施工目的既是施工方案設計的重要前提，也是施工制備材料、選擇工藝技術、設計路面結構的工作參考。在江蘇省某高速公路工程的建設中，施工單位將統一的瀝青路面施工目標作為核心，共同研討施工工藝、工程材料以及路面結構設計的有效辦法，最終保證了工程建設的一體化執行。第一，基于工程路面施工的平整度要求，施工中使用的混合料細致且均勻，根據路面層厚度的施工要求，施工人員將材料的粒徑控制在路面層的1/3 左右。路面的碾壓工藝選擇初壓、復壓、終壓相結合的方法，最大程度地保證瀝青路面的穩定成型以及表面的平整度。第二，工程施工方案要求，瀝青路面需要具備一定的高溫穩定性，所以，在施工材料的制備過程中，礦粉材料的選擇主要以磨細石灰石、角閃巖為主；混合料的碾壓工藝階段將混合料溫度控制在50C，碾壓應力控制在0.7MPa，以這樣工藝標準控制瀝青混合料的碾壓工作，提高瀝青路面成型后的穩定性。從該工程案例當中可以看出，材料、路面施工工藝與路面結構的一體化能夠以工程建設目標為核心，統一構建符合工程建設目標需求的施工方向，保證施工的效率以及過程的統一性。

4 優化材料、工藝與結構一體化效果的施工策略

4.1 應用智能監控技術實施一體化管理

在信息時代的發展背景下，智能監控技術被應用到各行業領域的工作或服務中，為行業的發展提供了新的技術動力。在高速公路工程的建設中，過程管理工作具有十分重要的開展價值，將智能監控技術應用到工程的路面建設管理中，有利于保證一體化管理工作的落實。

以陜西省某高速公路工程的建設為例，施工單位將智能監控技術應用到瀝青路面拌和監控、瀝青攤鋪管理等多個工作階段中，保證該施工階段材料、工藝與結構的一體化。其中一段工作過程為：在壓路機前端安裝紅外溫度傳感器，使傳感器能夠按照工程建設方案設定的頻率采集瀝青鋪面的攤鋪溫度，顯示實測溫度的分布圖像。工作人員根據傳感器反饋的路面攤鋪溫度，對正在拌和的混合料進行溫度控制。基于完整的瀝青攤鋪溫度圖像與數據，施工單位采用插值等數學計算方法，得出路面攤鋪的最佳厚度，運用監控系統控制壓路機的碾壓頻率與碾壓力度，最終完成瀝青路面的成型。

在該工作案例中，智能監控系統通過溫度檢測的反饋，幫助工作人員及時調整瀝青混合料的材料溫度；通過算法得出的路面攤鋪數據，控制路面施工工藝的攤鋪頻率等操作方法；通過系統的紅外測量功能，判定路面攤鋪的均勻程度以及平整度，保護瀝青路面的設施結構。所以，將智能監控技術應用到工程施工中，有利于實現材料、工藝與工程結構的一體化，提高高速公路工程建設水平。

4.2 打造完善的工程施工方案

實現瀝青路面施工材料、工藝與結構的一體化，需要完整的工程施工方案作為鋪墊，在現代化工程行業發展的背景下，施工單位需要結合公路工程建設規范，設計出完善的工程施工方案，將材料的選擇、工藝技術的應用以及路面結構的設計作為方案的要點內容。

以浙江某高速公路工程的建設為例，在施工方案的規劃前期，施工單位通過現場勘查，收集有關路面工程建設的工作信息，確定修建的高速公路目標路段大多數處于山區，溫差變化容易導致瀝青路面膨縮過度而出現路面裂縫。基于該工程施工信息，施工單位在施工方案的設計中考慮將相變材料應用到瀝青混合料中，提高混合料在高溫下的軟化點、降低混合料在低溫中的脆點。在完成施工方案的材料規劃后，施工單位擬建瀝青路面施工草案，對路面層各結構的鋪筑均勻度、厚度等進行檢測，預先制定有關混合料攤鋪、混合料拌和等施工工藝的風險應對預案。該施工案例的工程施工方案，使施工材料準備、工藝技術應用與路面結構規劃的工作環節的關系更加緊密，使工程現場施工能夠保持一體化的實施狀態。

5 結語

綜上所述，高速公路瀝青路面技術的應用，為高質量公路工程的發展提供了技術保證。從工藝優勢、路面結構以及設施性能等方面來看，瀝青路面毫無疑問是高水平公路工程建設的首選。為將瀝青路面的施工技術與方案落實到高速公路工程的建設中，施工單位必須了解施工現場的實際情況，打造出能夠實現材料、施工工藝與路面結構相統一的公路工程施工方案，協調瀝青路面建設各項工作環節，為打造高水平的工程提供支持。