惠清高速長隧道SMA-10配合比設計及施工技術探討

摘要 文章結合廣東惠清高速公路工程案例，通過對原材料（瀝青、集料、填料、纖維、阻燃劑）的選用、配合比設計試驗驗證、施工控制措施等方法，分析了瀝青瑪蹄脂碎石（SMA）路面的高溫穩定性和抗疲勞性能。結果表明，瀝青瑪蹄脂碎石的高溫穩定性、水穩定性及路面抗滑性能等方面均達到預期目標，同時減輕了鋪裝面層的自重和厚度，降低了鋪筑成本，在橋隧鋪裝工程中具有良好的應用前景。

關鍵詞 長隧道；SMA；配合比設計；施工技術

中圖分類號 U418 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2024）20-0146-03

0 引言

瀝青瑪蹄脂碎石（SMA）路面具有良好的高溫穩定性和抗疲勞性能，是一種使用性能優良的路面，能夠解決路面輕微裂縫、路面滲水、老化、抗滑性能降低等病害，并可有效減輕面層自重和厚度，降低鋪筑成本，在橋隧鋪裝工程中具有較好的應用前景[1-3]。

1 工程概況

汕湛高速惠清項目是交通運輸部綠色公路典型示范工程、科技示范工程，是廣東省交通運輸廳首批推薦部“品質工程”示范工程。該項目大于或等于1 500 m的隧道共有6座，其結構層如圖1所示：

上面層：3.0 cm細粒式瀝青瑪蹄碎石混合料SMA-10（PG76-10改性凈味瀝青）

下面層：5.0 cm細粒式瀝青混凝土GAC-16（PG76-10改性瀝青）

下封層：SBS改性熱瀝青+撒布瓜米石

底層油：SBS改性乳化瀝青

上基層：26.0 cm C40素混凝土

下基層：15 cm C30素混凝土

2 配合比設計

2.1 材料的選擇和技術指標

（1）瀝青

SMA-10采用SBS（I-D型）改性凈味瀝青新技術，各項技術指標均符合《公路瀝青路面施工技術規范》（JTG F40—2004）聚合物改性瀝青的要求，檢測結果見表1所示：

（2）集料

采用河源石場生產的輝綠巖碎石和機制砂，富有棱角、潔凈、干燥、無風化且質地堅硬的集料。集料均符合《公路瀝青路面施工技術規范》要求，檢測結果見表2～3所示：

（3）填料

填料選用P.O 42.5水泥、牛角窩北石仔場生產的礦粉，均符合《公路瀝青路面施工技術規范》及設計圖紙要求，檢測指標見表4所示：

（4）纖維

SMA-10瀝青瑪蹄脂碎石混合料所用纖維，具有一定的加筋、分散、吸附及吸收瀝青、穩定、增黏等多種功能，纖維摻量為瀝青混合料重量的0.3%。

（5）阻燃劑

采用江西易通生產的阻燃劑，阻燃劑檢測結果均滿足設計要求。

2.2 目標配合比設計

（1）根據設計要求進行配合比設計

根據工程設計級配要求，調整礦料比例甲、乙、丙3組初試級配，3組初試級配的分界篩孔（2.36 mm）通過率分別為26.6%、26.0%、20.7%[4-5]，檢測結果分別見表5、表6所示：

（2）測定粗集料骨架部分的集料間隙率VCRDRC

VCRDRC由以上粗集料骨架的毛體積相對密度rCA，以及用搗實法測定2.36 mm以上粗集料骨架的松方毛體積相對密度rs進行計算得到。

（3）根據以往SMA配合比設計經驗和已建實體工程的實踐經驗，確定馬歇爾試件初試油石比為6.3%，檢測結果見表7所示：

通過室內試驗，最終將目標配合比確定為5～10 mm∶3～5 mm∶0～3 mm∶礦粉∶水泥=71%∶4%∶16%∶7.5%∶1.5%，纖維摻量為瀝青混合料重量的0.3%，阻燃劑摻量為瀝青重量的6%。

（4）最佳瀝青用量的確定

將目標配合比的油石比6.3%作為中值，進行上下波動±0.3%的馬歇爾擊實試驗。經馬歇爾室內試驗確定的最佳瀝青用量為5.93%（油石比為6.3%）。

（5）謝倫堡瀝青析漏試驗

采用最佳瀝青用量拌制混合料，進行瀝青混合料的謝倫堡析漏試驗，試驗滿足設計要求。

（6）肯塔堡飛散試驗

采用最佳瀝青用量成形馬歇爾試件，進行瀝青混合料的肯塔堡飛散試驗，試驗滿足設計要求。

（7）選定SMA-10目標配合比的礦料級配和瀝青混合料指標均滿足規范和設計要求，選定乙級配，檢測結果見表8所示：

2.3 生產配合比設計

（1）瀝青拌和站經計量監督檢測所標定。

（2）根據熱料倉的比例和目標配合比的最佳油石比進行各項試驗，所有檢測指標均滿足要求，檢測結果見表9～表10所示：

2.4 生產配合比驗證

生產配合比驗證主要是進行試拌、試鋪，主要包括以下幾個方面：

（1）通過試驗段檢驗拌和站的性能及確定合理的攪拌工藝，確定拌和機的上料速度、拌和時間、拌和溫度，以及拌和樓配料的準確性，驗證瀝青混合料的配合比設計。

（2）按要求檢驗施工組織形式，建立瀝青混合料原材料、拌和物、路面鋪筑全套技術性能的檢驗手段。

（3）通過試驗段檢驗主要施工機械的性能、生產能力及施工工藝，具體如下：

1）混合料松鋪系數和攤鋪速度的驗證。

2）壓路機的組合和碾壓遍數、順序、速度。

3）確定合理的機械設備及作業人員的配置，確定合理的作業路段長度。

3 施工控制

（1）施工準備

調試施工設備，確保其達到最佳狀態；工作面應保持平整、清潔、干燥。

（2）灑布黏層

瀝青上面層施工前應灑布黏層油，采用PCR型改性乳化瀝青。

（3）混合料拌和

在上料斗的正面進行醒目的標識，以保證上料的正確性。生產時，絮狀木質素纖維采用專用風送設備添加，確保計量準確及添加的均勻、穩定。

（4）混合料的運輸

根據運輸距離，配置相應的自卸運輸車，使得前后場施工作業的匹配。自卸車裝料分前、后、中，以及兩個“駝峰”的五次裝料，以防止混合料離析。自卸車混合料頂面覆蓋篷布，用以保溫、防水和防止污染環境。

（5）混合料的攤鋪

采用中大Power DT2000全斷面攤鋪機進行攤鋪，可有效減少離析，保證混合料的均勻性。

1）鋪筑瀝青混合料前，檢查下承層的質量。

2）攤鋪機螺旋布料器調整，螺旋布料器的總長度應為攤鋪寬度的90%，并在螺旋合適部位安裝反向葉片。

3）攤鋪機熨平板下面墊方木，方木的高度應與攤鋪的松鋪厚度相等，以保證起步后混合料的松鋪厚度達到要求。

4）攤鋪機前擋板底部距下承層距離應不大于10 cm。螺旋布料器端部與物料擋板應保持在20 cm范圍，螺旋布料設有物料料位器，以保證螺旋布料的均勻。

5）攤鋪機應保持緩慢、勻速、不間斷地攤鋪，減少收斗次數，不得空倉收斗，以提高平整度。

6）攤鋪作業應連續均衡地進行，無特殊情況不得中斷或暫停攤鋪，也不得隨意調整攤鋪速度。

（6）混合料的碾壓

瀝青混合料攤鋪后，壓路機應嚴格按照“高頻、低幅、緊跟、慢壓”的原則進行碾壓。

（7）接縫處理

瀝青路面的施工接縫緊密、連接平順，不產生明顯的接縫。瀝青中面層橫向施工縫應采用垂直切縫的方式進行接縫，接縫表面應涂刷乳化瀝青[6]。

（8）封閉交通

鋪筑完成后，實行交通圍閉，嚴禁一切車輛駛入，表面溫度低于50℃后方可開放交通。

4 結論

SMA-10作為惠清高速長隧道的薄層磨耗層，除了確保配合比設計滿足指標要求外，還從混合料的拌和、運輸、攤鋪、碾壓等施工工藝，機械配備及人員組合，施工過程的質量控制等方面進行了優化和改進，從而造就了高質量、高水平的瀝青混凝土路面，解決了長隧道抗滑較差、養護維修困難等問題。

參考文獻

[1]公路瀝青路面施工技術規范：JTG F40—2004[S]北京：人民交通出版社，2005.

[2]陳庭光.超薄磨耗層在隧道路面加鋪中的應用[J].廣東公路交通，2019（6）：50-55.

[3]毛成，許金華，張曉華，等.薄磨耗層SMA-10在南武高速公路上的應用[J].西南公路，2011（1）：46-49.

[4]鐘國武.SMA路面抗滑性能優化設計與施工控制要點分析[C]. 2019年4月建筑科技與管理學術交流會論文集.廣東冠粵路橋有限公司.2019：71-73.

[5]龍艷飛.SMA瀝青路面抗滑性能優化設計與應用研究[D].廣州：華南理工大學，2017.

[6]黃磊，王江.淺談SMA-10加鋪層瀝青混合料的質量控制[J].基層建設，2019（2）：48-52.

收稿日期：2024-07-06

作者簡介：張榮凌（1988—），男，本科，工程師，從事公路工程施工和公路工程檢測等工作。