关键词：高速公路 沥青路面 沥青混合料级配 施工质量控制
1 概况
上海市A30（A4～界河）工程全长190 km，东南郊环共分为4个标段，位于奉贤、南汇的1、2标段长14.2 km，原为水泥路面的大亭公路与远东大道（一级公路）改建成黑色路面，成为东南郊环的主要组成部分。
由于该路段交通流量大，重吨位超载车辆多，造成大量水泥路面板块已破损，改建后的路幅为32 m，双向6车道，面层沥青混凝土结构为6～8 cm厚的粗粒式沥青混凝土（AC-30I）+5 cm厚的中粒式沥青混凝土（AC-20I）+4 cm厚的细粒式改性沥青混凝土（SMA-16）。路段横断面见图1。
图1 A30公路横断面示意图
2 沥青混合料配合比的确定
日本经过10年的观测，发现粗颗粒含量较高的密实级配沥青混合料，不仅具有良好的抗滑性、抗高温变形能力，还具有良好的密实耐久性和施工和易性。配制粗颗粒嵌挤密实型结构，避免细集料使用过多，造成粗骨料颗粒相互隔离、不能互相嵌挤；数量充足的矿粉和沥青填充粗骨料形成骨骼后的空隙，并起到粘结作用。因此，必须严格控制粗集料、细集料、填充料和沥青的比例。
A30东南郊环高速公路交通量大，大型集装箱卡车接续不断，气候特点为冬季寒冷、夏季炎热且雨水较多。为此，确定了AC-30I（粗粒式沥青混凝土）、AC-20I（中粒式沥青混凝土）和改性SMA-16（细粒式改性沥青混凝土）的目标配合比和生产配合比。
2.1 矿料
骨骼密实型沥青混合料要求大于4.75 mm的粗骨料能相互嵌挤，小于4.75 mm的细集料与沥青胶浆能填充粗集料形成骨骼的空隙，又不干涉粗集料形成的骨骼。
上面层采用质地坚硬、表面粗糙、耐磨、抗冲击性好的湖州产的优质玄武岩，其磨光值（BPN）不小于42，其质量应满足（GB50092-96）规范技术要求（由于SMA-16为酸性岩石，与沥青粘结性较差，必须在沥青中掺加抗剥落剂）；中下面层采用湖州弁南地区的石灰岩集料，具有良好的颗粒级配，洁净、干燥、无风化、无杂质，并具有足够的强度和耐磨耗性，各项质量指标完全满足技术规范要求。矿料级配见表1。
表1 矿料实际通过率/%
|
矿料规格/mm |
方孔筛/mm | |||||||||||||
|
31.5 |
26.5 |
19 |
16 |
13.2 |
9.5 |
4.75 |
2.36 |
1.18 |
0.6 |
0.3 |
0.15 |
0.075 | ||
|
中下面层 |
19～31.5
（石灰岩） |
9.2 |
48.2 |
88.4 |
100 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
13.2～19
（石灰岩） |
|
|
10.2 |
50.2 |
85.4 |
100 |
|
|
|
|
|
|
| |
|
4.75～13.2
（石灰岩） |
|
|
|
|
6.1 |
32.1 |
79.8 |
100 |
|
|
|
|
| |
|
0～4.75
（石灰岩） |
|
|
|
|
|
|
6.2 |
12.2 |
34.5 |
55.9 |
70.3 |
81.1 |
91.2 | |
|
上面层 |
9.5～16.0
（玄武岩） |
|
|
|
9.2 |
61.1 |
85.7 |
100 |
|
|
|
|
|
|
|
4.75～9.5
（玄武岩） |
|
|
|
|
|
23.4 |
94.4 |
100 |
|
|
|
|
| |
|
2.36～4.75
（石灰岩） |
|
|
|
|
|
|
21.1 |
78.2 |
100 |
|
|
|
| |
|
0～2.36
（石灰岩） |
|
|
|
|
|
|
|
3.8 |
19.7 |
40 |
62.5 |
83.5 |
92.5 | |
2.2 矿粉
采用石灰岩或岩浆岩中的强基性岩石等憎水性石料经磨细得到的矿粉，洁净(不带泥土、杂质)、干燥，各项指标完全符合规范要求（见表2）。
表2 矿粉性能指标
|
检测项目 |
规范要求 |
试验结果 | |
|
亲水系数 |
<1 |
0.8 | |
|
筛孔尺寸/ mm |
< 0.6 |
100 |
100 |
|
< 0.15 |
90～100 |
93.2 | |
|
< 0.075 |
75～100 |
84.2 | |
|
含水量/ % |
≤1 |
0.5 | |
|
视密度/g×cm-3 |
≥2.50 |
2.719 | |
|
外观 |
无团粒结块 |
无 | |
2.3 沥青
中下面层沥青混合料采用优质的国产镇海70#沥青，上面层采用进口壳牌SBS改性沥青，各项指标均满足规范要求（见表3、表4）。
表3 70#重交通道路石油沥青性能指标
|
试验项目 |
技术要求 |
试验结果 |
|
针入度指数 |
60～80 |
70 |
|
延度（5 cm/min，15 ℃）/ cm |
>100 |
>100 |
|
软化点（环球法）/℃ |
44～54 |
47.5 |
|
密度（15℃）/ g×cm-3 |
实测记录 |
1.022 |
表4 SBS改性沥青性能指标
|
试验项目 |
技术要求 |
试验结果 |
|
针入度（25℃，100 g，5 g）/0.1 mm |
≥40 |
59 |
|
针入度指数 |
≥0.2 |
0.3 |
|
延度（5 cm/min，15 ℃）/ cm |
≥30 |
44 |
|
软化点（环球法）/℃ |
≥65 |
71 |
|
密度（15℃）/ g×cm-3 |
实测记录 |
1.032 |
2.4 沥青混合料配合比
表5 各沥青混合料的配合比
|
组成 |
混合料类型 | |||
|
AC-30I |
AC-20I |
SMA-16 | ||
|
矿料规格/mm |
石灰石19～31.5 |
26（22） |
|
|
|
石灰石13.2～19 |
20（22） |
30（32） |
| |
|
石灰石4.75～13.2 |
20（22） |
31（30） |
| |
|
石灰石0～4.75 |
30（30） |
35（34） |
| |
|
玄武岩10～20 |
|
|
32（33） | |
|
玄武岩5～10 |
|
|
40（40） | |
|
石灰石2.36～4.75 |
|
|
8（8） | |
|
石灰石0～2.36 |
|
|
10（9） | |
|
矿粉 |
4（4） |
4（4） |
10（10） | |
|
木质纤维 |
|
|
0.3（0.3） | |
|
沥青用量 |
4.0（4.0） |
4.7（4.7） |
5.4（5.4） | |
表5中括号内的数据为通过室内试验及从拌和机取样试验综合后确定的生产配合比。
3 沥青混合料的拌和与运输
3.1 拌和混合料注意事项
⑴ 对每批进场材料须经过试验部门按规范进行检验，合格后才能使用；并应确保材料的供应；
⑵ 开机前，对沥青拌和机的衡器进行校准，保证级配的准确性；开机后，对拌和机的
温控系统进行校准；
⑶ 为保证沥青混合料拌和均匀，所有矿料颗粒全部裹覆沥青结合料，必须严格控制拌和时间，普通沥青混合料拌和时间为30～50 s；改性沥青混合料(SMA-16)拌和时间不得少于58 s（其中干拌时间不少于5 s）；
⑷ 普通沥青混合料的出厂温度控制在150～160 ℃（规范要求140～165 ℃），最高温度不宜超过175 ℃；SMA混合料出厂温度为180～185 ℃（规范要求175～190 ℃），最高温度不宜超过190 ℃；
⑸ 拌和结束后应对拌和设备进行检查，筛网的筛孔是否被堵塞和损坏。
3.2 混合料的运输
为保证施工的连续性，配置12辆20 t自卸运输车作为料车。
⑴ 为防止沥青混合料与运输车车厢板黏结，车厢要清扫干净，车厢侧板和底板涂刷1层油水混合液（防止混合液积聚在车厢底部）；
⑵ 在运输过程中，运输车全部采用油布覆盖等措施，以达到保温、防雨和防污染的效果，气温低于15 ℃时，加盖双层蓬布保温；
⑶ SMA混合料装车时，车辆须前后移动，以免混合料发生离析，保证SMA混合料到达现场时的温度不得低于165 ℃；
⑷ 车到现场，沥青混合料经检验合格后，由专人指挥，停在摊铺机前10～30 cm处，由滚筒推动料车同步前进，边前进边倒料。
4 沥青混合料的摊铺
为保证摊铺的连续性、防止粗细料离析、拼缝的美观以及外观平整度，标准段采用2台ABG423型摊铺机，并排、阶梯形、拼幅摊铺；加宽段采用ABG422型伸缩式摊铺机施工。
4.1 摊铺前的准备
⑴ 在原路面上测量放样，设置自动找平基线；根据现场实际宽度，制定合理的摊铺机及拼装宽度；
⑵ 对摊铺段面的杂物进行清理（清除到摊铺的沥青边缘30 cm以外），污染及不能扫除的杂物，用其他方法清除；按设计、规范要求，对原路面进行喷涂粘层油处理（以提高水泥混凝土和面层的粘结力）；在原路面上加铺玻纤格栅，并用10 t压路机进行碾压；
⑶ 摊铺机安装自动找平仪装置，根据不同的结构层厚度设置摊铺厚度；调整夯锤、熨平板的震动频率；做好熨平板的预热工作（达到铺筑要求的温度，以确保沥青面层起步接缝的平整、密实）。
4.2 摊铺时的注意事项
⑴ 摊铺起步速度为2 m/min，待摊铺正常后，以2～3 m/min的速度均匀、连续摊铺；
⑵ 严格控制混合料的质量，在摊铺机行进过程中，注意与料车的配合；
⑶ 在拼幅段2台摊铺机成阶梯形交错排列方式连续进行摊铺时，前后间距保持10 m左右，纵向搭接10 cm；
⑷ 上下层的接缝应错开，纵缝不小于30 cm，横缝不小于1 cm；接缝用切割机切割、接平，接缝处涂刷沥青粘层油，接缝表面需要烫平；
⑸ 禁止在雨天或地面有积水时摊铺；摊铺的平均气温必须在10℃以上；上面层摊铺时，平均气温必须在15℃以上；
⑹ 在铺筑好的面层未碾压之前，严禁随意走动，以免留下脚印而影响质量。
5 沥青混凝土碾压
⑴ 碾压过程分初压、复压、终压3个阶段，初压时，压路机要紧跟摊铺机，避免混合料温度下降过多，影响压实效果；复压、终压要慢压，保证压实度。
⑵ 碾压按先边后中的顺序，相邻碾压带重叠1/3轮宽；拼幅段要先碾压纵缝。
⑶ 碾压期间压路机不得在中途停留、转向或制动，在来回交替碾压过程中，前后停留的距离在10 m以上，并应驶出压实起始线3 m。
⑷ 对于中央分隔带边缘，空间受到限制的地段，采用平板机夯，人工夯实。
⑸ 中、下面层：初压采用10 t光轮压路机碾压1遍，速度为1.5～2 km/h；复压采用16 t光轮压路机碾压3～4遍，速度为5 km/h；终压采用12t光轮压路机碾压2遍，速度为
5 km/h。上面层：初压采用12 t光轮压路机碾压1遍，速度为1.5～2 km/h；复压采用12 t振动压路机 (高频低幅方式) 碾压2遍，速度为4 km/h；终压采用12 t光轮压路机碾压1遍，速度为4 km/h。
⑹ 碾压过程中，初碾的温度控制在140～170 ℃（不低于130 ℃），复碾过程中温度控制在130～160 ℃，终碾结束温度应>100 ℃（不低于80 ℃）；改性沥青SMA，初压温度宜在165 ℃（不应低于160 ℃），终压温度不应低于120 ℃。
⑺ 为了防止压路机粘轮，采用干净的自来水喷水；要控制喷水量，若喷水量太少，沥青混合料很快会粘轮；喷水量太大，又容易降低沥青混合料的温度、影响压实度；力求做到压路机前进时喷水，后退时不喷水，以减少因喷水而降低压实温度。
6 施工检测
经检测单位检测，所有检测项目均达到设计和规范的要求，具体检测数据见表6。
表6 检测结果
|
检测项目 |
设计或规范要求 |
检测结果 |
|
压实度/% |
≥96 |
98.3 |
|
厚度/ cm |
≥3.6 |
4.1 |
|
弯沉值/0.01 mm |
<25 |
18.3 |
|
平整度/ mm |
<1.2 |
0.82 |
|
构造深度/ mm |
≥0.55 |
0.97 |
|
摩擦系数/（mm）BPM |
≥45 |
58.6 |
7 结束语
为了确保路面摊铺质量，整个施工过程中，着重抓好了混合料的热拌、摊铺和碾压3个主要环节。
⑴ 本工程采用先进的非接触式红外线移动基准平衡梁随摊铺机作整体性移动，使摊铺机在摊铺过程中找平，确保摊铺的质量；
⑵ 摊铺沥青混合料前，必须将路基上的树叶、杂物彻底清扫干净，并冲洗干净残留的泥土；
⑶ 控制2台摊铺机相距10～15 m，熨平板设置在同一水平；使后1台摊铺机与前1台摊铺机重叠的沥青混合料宽约30 cm，就不会发生偏低和积水；纵向缝采用热接缝，中、下面层的横向缝采用平接缝或斜接缝，上面层的横向缝应采用平接缝；摊铺机必须缓慢、均匀、连续不断地摊铺，不得随意变换速度或中途停顿。
通过严格管理、精心施工，本工程被评为业主满意、监理满意、顾客满意的三满意工程，经过近2年的使用，没有产生车辙、推移变形及泛油的现象。
TAG: 高速公路 技术 沥青路面 施工 东南郊
