周少賢
(中交第一公路勘察設計研究院有限公司 陜西西安 710000)
雖然我國瀝青道路建設速度和規模處于領先地位,比如:建設周期和工期進度十分驚人,但卻忽視了瀝青路面施工過程中平整度的控制[1]。因現場管理水平不足,導致施工過程中未能控制好瀝青混合料的瀝青含量、添加劑比例或空隙率等,均可能造成瀝青路面不同程度的區域不均勻,加之后期未實施合理的控制方法,最終造成瀝青路面嚴重的不平整。
此外,道路建設中通常過度追求建造速度,錯誤地壓縮建造工期,或盲目地控制建造成本,致使施工過程中的各項工藝要求被忽略,出現未能嚴格遵守規范要求的情況,如配置不能滿足施工要求的設備,使用性能落后的運輸機械、拌合機械、篩選機械等,或者在瀝青路面攤鋪和碾壓中,瀝青面層的厚度和均勻度得不到保證,均會對最終成型路面的平整度造成無法補救的危害[2]。因此,在工程項目結束且通車后,瀝青路面經常出現不同程度的不平整現象,例如明顯變形、網裂和坑洞、局部泛油、局部嚴重轍槽、縱向裂縫、構造深度不均等,如圖1所示。上述瀝青路面出現的不平整現象,導致道路使用壽命大大降低,且直接對交通安全構成威脅。此外,因瀝青路面不平整所面臨的局部或規模性的維修,會造成額外的經濟成本和不良的社會影響。

圖1 瀝青路面常見的不平整現象
影響因素可歸結為4 個基本方面,即松鋪層的平整度、下承面的平整度、路面材料的壓縮比以及攤鋪和碾壓等過程中產生的附加不平整。該文結合道路路基、基層和面層的施工工藝和方法,對影響瀝青路面平整度的各項因素進行綜合控制,提出針對策略,從而有效地控制瀝青路面的平整度。
瀝青道路的結構是一個層狀的結構體系,主要由不同的基層和面層組成。在這種體系中,下一層的平整度狀況直接影響著上面各層平整度的優劣,因此結構的最下層,路基層的平整度從根源上決定著整個道路的平整度,是保證瀝青面層平整度的先決條件,施工過程中必須根植于路基施工,完善路基填筑,從而提高路面平整度。
首先,將路基用地范圍內地面以下的污染物包括各類垃圾以及地面向下100~300 mm內的植物,包括不同的植物根系、各類作物草皮以及土壤表層的腐殖土、風化層、孤石、石筍等全部挖出并清理。其次,在正式填筑前進行全面碾壓,直至達到規定的壓實度要求。另一種方法是,采用挖掘機將至少100~300 mm的表層土壤全部清除,再換不小于30 cm 的無腐殖土的優質土壤,換填的過程中還須做到分層壓實,碾壓至達到路基的設計要求[3]。
通常排水溝(邊溝)多采用砂漿砌片石加固,并且沿全線縱向布設,如圖2 所示。橫向位置距離路基坡腳不應小于3~4 m,按照實踐反饋,排水效果良好;截水溝一般設置在距離路塹頂部邊緣不小于l0 m 的位置,斷面不宜過大,溝底縱坡的最佳坡度是0.5%~2.0%;急流槽為水流導入排水溝提供重要的通道,一般設置在高路堤邊坡、高路塹邊坡、路塹與高路堤連接處、回頭曲線上下邊溝等位置。

圖2 全線排水溝
如何有效地避免橋頭(涵洞)兩端及橋梁伸縮縫處的跳車現象,是瀝青道路工程必須克服攻關的一項難題。其防治措施是試圖將橋梁和涵洞兩端的路基病害給予徹底根治,受現代交通總量和交通速度的影響,伸縮縫承受的沖擊力顯著增加,在對大型和中型橋梁的橋面伸縮縫選擇上,應首先考慮模數支承式伸縮縫和毛勒伸縮縫等鋼制支承式橋梁伸縮縫,如圖3(a)(b)所示,因為根據實踐反饋,這兩種伸縮縫能夠滿足行車荷載的要求,收縮自如,行車體驗舒適,接縫處無跳車現象,可靠度和耐久性都很有優勢,是較為先進的伸縮縫裝置。而其他伸縮縫,如橡膠板式伸縮縫或對接式伸縮縫,如圖3(c)(d)所示,豎向剛度不足以承受大交通量或者高速行車時引起的疲勞沖擊。

圖3 工程中常用的道路伸縮縫
在對地基的施工過程要點進行探討后,此節研究如何在施工過程中有效地提升基層平整度。基層各路段如果高程控制不好,平整度不好,會造成后期瀝青路面攤鋪厚度不均勻,碾壓后成型路面不平整[4]。基層施工時應嚴格按照《公路工程質量檢驗評定標準》(JTGF 80/1-2017)和《公路路面基層施工技術規范》(JTJ 034-2015)的中對基層的質量標準,對底基層和基層的施工進行嚴格管控,實現瀝青路面平整度優良的目的。下面列舉一些有關瀝青路面基層施工過程中的幾點注意事項。
在底基層的施工過程中應重點加強面層整平,將整平目標設置清晰可見。在底基層填鋪前,在路面的橫向和縱向多次放樣,在特殊部位可適當提高放樣密度。此外,在整平過程中,可以實時調整層面的攤鋪厚度,使碾壓好的底基層混合料最終能達到設計的標高[5]。
實踐表明,提高瀝青路面的平整度必須從基層抓起,在基層的施工中,應注重內容如圖4 所示,兩臺攤鋪機作業方式如圖5所示。

圖4 基層施工中應當注意的要點

圖5 兩臺攤鋪機同時作業
碾壓作業是瀝青路面施工的最后一道工序,也是非常關鍵的一環。當瀝青混合料壓實不足,則材料空隙率增大,造成平整度的下降;而當壓實過足時,礦料容易發生結構破碎,內部空隙率嚴重降低,瀝青路面的強度與穩定性下降,路面出現泛油和其他失穩現象,對路面平整度產生破壞性的影響。
合理的碾壓工藝與正確的碾壓操作與控制路面平整度有不可分割的關系。碾壓施工過程中應尤其注意碾壓速度和遍數、壓實順序、壓實溫度等方面[6]。
工程中常用的碾壓設備有3 種,分別為鋼輪靜力壓路機、鋼輪振動壓路機和輪胎壓路機。初壓、復壓和終壓是瀝青路面面層碾壓的3個關鍵步驟。碾壓機的選取原則是組合碾壓、搭配碾壓。初壓時,主要任務是整平、整形并穩定新攤鋪層,避免橫向或縱向的擠推,操作過程中振動和靜壓功能結合使用;復壓,是提高壓實度的關鍵步驟,其主要任務是將瀝青混合料壓至穩定成型;終壓時,主要任務是消除壓實機械的作業輪跡,使得面層表面最終平順。
碾壓作業的溫度控制是瀝青路面平整度控制過程中不可忽視的一項,直接影響著瀝青路面的壓實度和平整度。初壓溫度應按照瀝青標號、碾壓機型號等因素通過試壓確定,通常初壓溫度在130 ℃~140 ℃之間,不低于130 ℃,復壓溫度不低于100 ℃,終壓完成時面層溫度不低于70 ℃。
該文以提高瀝青路面平整度為宗旨,結合影響瀝青路面平整度的各項因素,提出了各個施工環節下的施工要素。從路基和基層的施工,到施工現場的碾壓等施工環節提出了詳細的平整度控制措施以及注意事項,主要包括完善施工工藝、合理配置施工條件以及優化施工人員管理等方面,在施工全過程中預防瀝青路面不平整的產生。