公路工程復(fù)雜地形中瀝青混凝土施工技術(shù)應(yīng)用研究

摘要 文章針對(duì)公路工程瀝青混凝土施工技術(shù)展開研究，以某公路工程為例，根據(jù)路段地理情況提出了瀝青混凝土施工方案，闡述了具體的施工細(xì)節(jié)。施工后對(duì)混凝土路面應(yīng)用性能進(jìn)行了檢測(cè)，結(jié)果如下：在路面抗水性檢測(cè)中，5%孔隙率路面的抗水性能更好，水浸泡時(shí)間為0.8 s時(shí)，孔隙水壓力為21 543 Pa，可以避免路面出現(xiàn)積水滲透；在路面耐久性檢測(cè)中，35℃環(huán)境0～120 d期間，路面應(yīng)力值始終處于1.50 MPa以下，可為路面車輛提供良好承載；在車輛行駛檢測(cè)環(huán)節(jié)，不同車輛行駛速度下，5%孔隙率路面的位移量小于3%孔隙率的路面，能夠保障公路使用。

關(guān)鍵詞 公路工程；復(fù)雜地形；瀝青混凝土；施工技術(shù)

中圖分類號(hào) U415 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2096-8949（2024）22-0111-03

0 引言

瀝青混凝土是公路建設(shè)廣泛使用的材料，具有平整度高、耐磨性強(qiáng)、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。現(xiàn)階段，隨著公路工程體量增加，施工中面臨各種復(fù)雜地形，如地形起伏大、地質(zhì)條件復(fù)雜、氣候條件惡劣等，均不利于項(xiàng)目開展，影響混凝土施工質(zhì)量，對(duì)公路工程建設(shè)提出諸多挑戰(zhàn)。因此，對(duì)復(fù)雜環(huán)境下的混凝土施工技術(shù)展開研究，根據(jù)地形與地質(zhì)條件進(jìn)行個(gè)性化施工，能夠適應(yīng)復(fù)雜地形下的公路建設(shè)要求，對(duì)路橋建設(shè)事業(yè)具有促進(jìn)作用。

1 工程概況

研究以某公路工程為例，全長(zhǎng)4 km。最寬處為雙向六車道，最窄處則是雙向四車道（每車道3.5 m寬），中間為快車道，兩側(cè)為慢車道，用混凝土防撞墩進(jìn)行隔離。路緣石由平緣石和立緣石組成，路面與人行道橫坡均為2.5%。路面結(jié)構(gòu)層如下：5 cm瀝青混凝土+7 cm瀝青碎石+20 cm機(jī)軋料基層+紅土粒料底基層，工程最大填方高度為10 m，最大挖方高度為8 m。案例工程部分施工段涉及復(fù)雜地形，對(duì)瀝青混凝土施工質(zhì)量要求較高。因此要制定針對(duì)性瀝青混凝土的施工方案。

2 復(fù)雜地形中瀝青混凝土施工技術(shù)方案

根據(jù)地理勘測(cè)結(jié)果可知，工程所處區(qū)域緯度較低，旱季與雨季持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，全年平均氣溫較高，降雨時(shí)段較集中，會(huì)對(duì)施工進(jìn)程構(gòu)成影響。尤其是瀝青混凝土路面，如果施工檢測(cè)不達(dá)標(biāo)，需要進(jìn)行返工檢修。部分路段地形復(fù)雜，施工材料如砂石、水泥、石料的運(yùn)輸均會(huì)受到影響，應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注瀝青混凝土的設(shè)計(jì)與制備[1]。同時(shí)在施工環(huán)節(jié)，應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行混凝土攤鋪、碾壓及路面養(yǎng)護(hù)工藝，瀝青混凝土路面試驗(yàn)檢測(cè)符合標(biāo)準(zhǔn)后，才能恢復(fù)正常通行。施工技術(shù)方案如圖1所示：

3 復(fù)雜地形中瀝青混凝土施工技術(shù)措施

3.1 施工前期準(zhǔn)備

瀝青混凝土施工應(yīng)提前收集天氣情況，如果施工中有暴雨天氣，應(yīng)提前做好相應(yīng)準(zhǔn)備，同時(shí)還要做好各項(xiàng)施工技術(shù)、設(shè)備、材料、人員的準(zhǔn)備工作，具體如下：

（1）根據(jù)瀝青混凝土施工規(guī)范，以及瀝青、混凝土材料技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)試驗(yàn)檢測(cè)，確定最佳級(jí)配方式，符合施工參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)后，再進(jìn)行瀝青混凝土拌和[2]。

（2）施工區(qū)域應(yīng)提前清掃，清除路面垃圾。對(duì)于凹凸不平區(qū)域，在混凝土施工前處理；小面積坑洞直接在混凝土攤鋪時(shí)鋪平；大面積坑洞應(yīng)使用基層同等材料處理，平整后攤鋪上層混凝土。

（3）準(zhǔn)備施工機(jī)械設(shè)備，其工藝參數(shù)應(yīng)滿足方案技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。瀝青混凝土拌和站型號(hào)為林泰閣CSD2500，具體參數(shù)見表1所示：

3.2 瀝青混凝土制備

案例工程施工區(qū)域地形復(fù)雜，雨季降雨較多，當(dāng)路面積水過多時(shí)，會(huì)影響防水性能。由于孔隙率決定路面孔隙水壓，因此在施工中采用3%孔隙率與5%孔隙率兩種方案，完成瀝青混凝土的制備。施工時(shí)使用大量石料，骨料級(jí)配和材料水敏感性分別通過馬歇爾雙面擊實(shí)試驗(yàn)、浸水馬歇爾試驗(yàn)進(jìn)行確定。對(duì)瀝青混凝土材料抗拉強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)，保證高于80%。此外，試驗(yàn)所用剝落劑為非胺類AMR，使混凝土具有更好的黏合效果，以滿足復(fù)雜地形中瀝青混凝土的施工要求[4]。瀝青材料要求以《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTG F40—2004）為準(zhǔn)，制備試驗(yàn)環(huán)節(jié)的各項(xiàng)指標(biāo)如表2所示：

3.3 瀝青混凝土拌和

瀝青混凝土材料在高溫下會(huì)發(fā)生氧化反應(yīng)，改變材料性質(zhì)，因此應(yīng)控制材料拌制溫度與時(shí)間，盡可能減少瀝青混凝土氧化反應(yīng)，以保證攤鋪施工質(zhì)量。例如采用集中廠拌法，完成瀝青混凝土的大批量拌和。拌和完成后，應(yīng)符合整體均勻、沒有結(jié)塊，無離析、無花白的標(biāo)準(zhǔn)。此外，在混凝土拌和階段，烘干與攪拌的循環(huán)時(shí)間應(yīng)控制在60 s之內(nèi)，采用每攪拌30 s后進(jìn)行30 s烘干的方式。裝車前應(yīng)再次確認(rèn)瀝青混凝土是否存在結(jié)塊或超溫情況，加強(qiáng)瀝青混凝土運(yùn)輸中的溫度控制。現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)，應(yīng)確保混合料攤鋪與碾壓溫度均處于合理范圍[5]。

3.4 運(yùn)輸與攤鋪

瀝青混凝土由專門車輛運(yùn)送至現(xiàn)場(chǎng)，選擇載重量20 t以上的自卸車輛，保證瀝青混凝土攤鋪與碾壓作業(yè)的持續(xù)進(jìn)行，技術(shù)措施如下：

（1）運(yùn)輸環(huán)節(jié)，瀝青混凝土存在一定黏度，采用三段式堆放方式，提前在車內(nèi)涂抹油水混合液，防止粘連。

（2）每裝載一定數(shù)量的瀝青混凝土，應(yīng)適當(dāng)調(diào)整車輛位置，保證混凝土整體均勻性，防止材料下落造成骨料離析現(xiàn)象。

（3）混凝土裝填完成后，在上方覆蓋一層防水苫布，避免降雨對(duì)混凝土造成影響，同時(shí)起到保溫、防塵作用。

（4）混合料出廠溫度應(yīng)控制在150～170℃之間，且溫度在貯存與運(yùn)輸過程中下降不得超過10℃。瀝青混合料運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)時(shí)，施工材料溫度應(yīng)保證在130～150℃。攤鋪施工環(huán)節(jié)，瀝青混凝土溫度應(yīng)為120～165℃。瀝青混凝土溫度控制要求如表3所示：

3.5 路面接縫處理

對(duì)瀝青混凝土路面進(jìn)行接縫處理，具體分為橫縫與縱縫。

（1）橫縫，采用熱接縫技術(shù)，攤鋪前用切縫機(jī)將已鋪完的路面端頭切割成豎茬，在裂縫處覆蓋熱混合料。攤鋪施工時(shí)緩慢起步，搭配人工修補(bǔ)方式，使瀝青混合料充分流入路面裂縫，隨后用直尺檢測(cè)路面平整度。

（2）縱縫，采用熱接縫、兩幅攤鋪及整幅攤鋪相結(jié)合方式，根據(jù)施工路段實(shí)際情況，覆蓋瀝青混凝土，消除路面的縱向裂縫。

3.6 碾壓作業(yè)

瀝青混凝土路面壓實(shí)分為初壓、復(fù)壓與終壓，碾壓施工按照“由上而下、先靜后振、先慢后快”的原則。在實(shí)際作業(yè)環(huán)節(jié)，將相鄰碾壓帶的重疊區(qū)域控制為1/3～1/2輪寬，從橫斷面低側(cè)逐漸行駛至高側(cè)，其間在路面適當(dāng)灑水，避免瀝青混凝土黏輪。路面未碾壓成形前，禁止壓路機(jī)在新鋪路段轉(zhuǎn)向和制動(dòng)。對(duì)于壓路機(jī)無法工作的狹窄地段，使用振動(dòng)夯板完成壓實(shí)[6]。各階段壓實(shí)技術(shù)措施如表4所示：

4 瀝青混凝土施工后性能檢測(cè)

4.1 路面抗水性檢測(cè)

在瀝青混凝土的驗(yàn)算環(huán)節(jié)，分別選擇3%與5%兩種孔隙率，測(cè)試路面受孔隙水壓影響產(chǎn)生的抗水性能變化，以驗(yàn)證更適合復(fù)雜地形瀝青混凝土施工的孔隙率配比方案。檢測(cè)結(jié)果如表5所示：

由于瀝青混凝土路面孔隙水流會(huì)受到孔隙水壓的影響，如果數(shù)值較高，會(huì)導(dǎo)致瀝青混凝土黏結(jié)薄膜破損，從而降低其防滲水能力。根據(jù)檢測(cè)結(jié)果可知，當(dāng)水浸泡時(shí)間為0.8 s時(shí)，分別用汽車在兩種孔隙路面上行駛，3%孔隙路面的孔隙壓力展現(xiàn)出快速提升狀態(tài)，具體為3%孔隙率路面的水壓力為95 327 Pa，而5%孔隙率路面的水壓力則為21 543 Pa，因此選擇5%孔隙率的路面方案，能夠始終保持路面的抗水性能。

4.2 路面耐久性檢測(cè)

瀝青混凝土路面的耐久性能，主要表現(xiàn)為長(zhǎng)期高溫環(huán)境下的路表應(yīng)力值。因此模擬35℃高溫環(huán)境，對(duì)混凝土路面應(yīng)力進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果如表6所示：

根據(jù)表6可知，持續(xù)時(shí)間為0～60 d時(shí)，瀝青混凝土路面受溫度影響后的應(yīng)力數(shù)值變化較小，然而在長(zhǎng)期高溫作用100 d后，路面應(yīng)力值會(huì)達(dá)到1.47 MPa，此階段路面形成部分裂縫，破損程度屬于合理范圍。隨后在長(zhǎng)期高溫持續(xù)作用120 d后，路面應(yīng)力值下降到1.25 MPa，可為公路行駛車輛提供良好承載，說明施工路段具有較好的應(yīng)用耐久性。

4.3 車輛行駛對(duì)路面性能影響

針對(duì)不同行駛速度下的路面壓強(qiáng)與位移情況進(jìn)行匯總，同樣采用3%孔隙率與5%孔隙率兩種方案，以此驗(yàn)證路面的應(yīng)用性能，檢測(cè)結(jié)果如表7所示：

根據(jù)表7可知，隨著車輛行駛速度不斷增加，瀝青混凝土路面的壓強(qiáng)與位移均出現(xiàn)下降。因此可以得出，當(dāng)車輛速度較快時(shí)，路面壓強(qiáng)降低，而瀝青混凝土的孔隙率較大時(shí)，路面壓強(qiáng)略大于孔隙率較小的路面；在位移方面，當(dāng)路面行駛車輛速度相同時(shí)，孔隙率較大路面的位移情況較小，例如當(dāng)車輛行駛速度為60 km/h時(shí)，3%孔隙率的混凝土路面位移為0.149 mm，而5%孔隙率的混凝土路面位移僅為0.132 mm，說明瀝青混凝土路面孔隙率為5%時(shí)，不容易發(fā)生位移變形情況，此時(shí)路面應(yīng)用性能會(huì)得到大幅提升。

5 結(jié)論

綜上所述，公路工程施工中，對(duì)復(fù)雜路段采取針對(duì)性的瀝青混凝土技術(shù)方案，可以提高施工質(zhì)量，縮短工期進(jìn)程，還能避免工程返修，節(jié)省施工成本。該文以實(shí)際工程為例，根據(jù)地理環(huán)境提出了混凝土施工技術(shù)方案，明確了前期施工準(zhǔn)備、瀝青混凝土制備、瀝青混凝土拌和、運(yùn)輸與攤鋪、碾壓作業(yè)等技術(shù)措施，并且對(duì)路面應(yīng)用效果進(jìn)行了檢測(cè)，結(jié)果如下：在路面抗水性檢測(cè)中，5%孔隙率路面抗水性能更好，水浸泡時(shí)間0.8 s時(shí)，孔隙水壓力為21 543 Pa，能夠有效避免路面積水滲透；在路面耐久性檢測(cè)中，35℃高溫環(huán)境0～120 d期間，路面應(yīng)力值始終處于1.50 MPa以內(nèi)，可為路面車輛提供良好承載，能夠顯著提升瀝青混凝土路面的應(yīng)用質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

[1]陳成.公路工程瀝青混凝土路面早期開裂原因排查及預(yù)防對(duì)策[J].四川水泥，2023（12）：214-216.

[2]王波.公路工程施工中瀝青混凝土施工技術(shù)應(yīng)用策略[J].運(yùn)輸經(jīng)理世界，2023（26）：55-57.

[3]張宗鋒.雙層鋼渣瀝青混凝土路面在莆炎高速公路的施工應(yīng)用[J].福建交通科技，2023（8）：17-21.

[4]馬明馳.瀝青混凝土路面非均勻性的定量檢測(cè)與評(píng)價(jià)[J].交通世界，2023（20）：90-92.

[5]覃軍紅.高速公路瀝青混凝土路面施工技術(shù)要點(diǎn)探討——以高東高速公路路面工程為例[J].工程技術(shù)研究，2023（8）：83-85.

[6]馬帥帥，吳瓊，李琳.“纖維+蒙脫土”復(fù)合改性瀝青混合料配合比試驗(yàn)研究[J].交通科技與管理，2023（7）：103-105.