1工程概況
　　某高速公路路段,面層為多碎石SBS改性瀝青混凝土,基層為水泥穩(wěn)定級(jí)配碎石,底基層為水泥石灰穩(wěn)定土,因?yàn)槁肪�(xiàn)經(jīng)過(guò)的地區(qū)土質(zhì)較差,路面結(jié)構(gòu)層施工應(yīng)制定特殊的技術(shù)措施。
　　2舊路的分析和利用
　　該高速公路舊路利用部分,是在舊路路面上鋪筑瀝青碎石找平層,再在此基礎(chǔ)上鋪筑5cm粗粒式瀝青混凝土及4cm多碎石瀝青混凝土上面層。但據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)表明,現(xiàn)有路面強(qiáng)度達(dá)不到相關(guān)要求,部分路段路面破壞程度嚴(yán)重。現(xiàn)場(chǎng)非不利季節(jié)檢測(cè),大部分路段彎沉超過(guò)50mm,一般在50～100mm之間。但在K12～K31段路面破壞程度最為嚴(yán)重,多處地段彎沉在100mm以上,有些超過(guò)了200mm。這種段落如何處理以及處理好壞,是該段路面成功與否的關(guān)鍵。
　　由于老路路面以下結(jié)構(gòu)層的綜合彈性模量和壓縮比與新建道路部分不一樣,如果老路不進(jìn)行處理,直接在上面鋪筑結(jié)構(gòu)層,極易引起錯(cuò)臺(tái)、縱向開(kāi)裂和其他病害。因此,老路面應(yīng)破除,然后仔細(xì)檢查下面結(jié)構(gòu)層的彎沉和強(qiáng)度是否滿(mǎn)足對(duì)應(yīng)新建結(jié)構(gòu)層的標(biāo)準(zhǔn),達(dá)不到要求應(yīng)繼續(xù)往下處理,直致滿(mǎn)足強(qiáng)度和各項(xiàng)指標(biāo)為止。
　　舊路結(jié)構(gòu)層破除到什么位置比較合適,除了上述強(qiáng)度控制外,標(biāo)高也應(yīng)作為重要的控制內(nèi)容,找平層設(shè)在底基層范圍內(nèi),保證水泥穩(wěn)定碎石基層老路范圍內(nèi)的厚度能達(dá)到20cm的設(shè)計(jì)厚度,達(dá)不到要求厚度的,繼續(xù)向下破除,超過(guò)20cm以外的,用底基層材料找平至基層頂面標(biāo)高,保證找平層厚度不小于10cm。搭接處鋪設(shè)土工格柵,再鋪筑基層,基層頂面鋪設(shè)一層特來(lái)維拉玻璃纖維網(wǎng),再在上面鋪筑瀝青路面,以避免錯(cuò)臺(tái)和縱向裂縫。
　　根據(jù)國(guó)內(nèi)的研究資料,基層是路面結(jié)構(gòu)承擔(dān)荷載起關(guān)鍵性作用的結(jié)構(gòu)層,基層強(qiáng)度高,減薄面層厚度,對(duì)整個(gè)路面的承載能力影響很小。但是加厚面層,減小基層結(jié)構(gòu)層厚度,路面的承載能力就顯著下降。這就是破除原有路面結(jié)構(gòu),保證基層厚度,將找平層設(shè)在底基層上的主要原因。
　　另一方面,新老路基壓實(shí)度不一樣,殘留空隙率也不一樣,在外荷載的作用下,產(chǎn)生的壓縮變形也不一樣。但是如果新老路面層和基層結(jié)構(gòu)都一樣,可能引起沉降的主要因素是路基,而車(chē)載通過(guò)基層和面層的分布,車(chē)輪對(duì)路基的壓力經(jīng)過(guò)擴(kuò)散強(qiáng)度減弱很快,對(duì)路基的作用減輕,影響減小,有利于消除因車(chē)載影響路基而產(chǎn)生不均勻沉降。
　　3水泥石灰土底基層施工
　　高速公路某段所處地區(qū)土質(zhì)變化大,同一土場(chǎng)土質(zhì)經(jīng)常出現(xiàn)不均勻現(xiàn)象,不同土層土質(zhì)變化也很大,土場(chǎng)一般可利用深度只有1.2～1.5m左右,土質(zhì)多為低液限粘土或粉砂土,有些土場(chǎng)有粘土夾層,大部分土的塑性提數(shù)Ip為10～11,符合規(guī)范要求的土場(chǎng)很少。由于土質(zhì)不均,采取了挖掘機(jī)自上而下或自下而上垂直切削摻拌的方法,以減少不同土層土質(zhì)不均給施工帶來(lái)的不利影響。在這種土質(zhì)情況下,如何保證底基層滿(mǎn)足強(qiáng)度指標(biāo)顯得至關(guān)重要。
　　3.1水泥石灰土的強(qiáng)度
　　開(kāi)工前,進(jìn)行了大量的水泥石灰穩(wěn)定土強(qiáng)度試驗(yàn)。試驗(yàn)表明,根據(jù)衡水地區(qū)的土質(zhì)情況,水泥石灰穩(wěn)定土的7d強(qiáng)度要達(dá)到1.5MPa是非常困難的,通過(guò)對(duì)選擇的土場(chǎng)進(jìn)行取樣試驗(yàn),合格的很少。因此,我們?cè)谑┕で皩?duì)不同的石灰含量、不同的水泥含量的混合料進(jìn)行了大量的試驗(yàn)。表1示出了不同石灰含量時(shí)的混合料強(qiáng)度的比較。
　　表1不同石灰用量時(shí)混合料強(qiáng)度比較MPa
　　
　　試驗(yàn)結(jié)果表明當(dāng)水泥劑量不變時(shí),混合料中石灰含量增加,混合料強(qiáng)度是增長(zhǎng)的。這說(shuō)明用水泥穩(wěn)定低液限粘土,適當(dāng)摻入石灰對(duì)強(qiáng)度增長(zhǎng)是有好處的。從表1的結(jié)果來(lái)看,這種土質(zhì)用水泥石灰來(lái)穩(wěn)定,水泥劑量用6%～8%,石灰劑量用3%～5%以為是比較合適的。
　　3.2水泥石灰的拌和與壓實(shí)
　　實(shí)際施工中,考慮氣候等因素,我們選擇了特定的土場(chǎng)按水泥∶石灰∶土為7∶10∶83的配比修筑了200m的試驗(yàn)段。試驗(yàn)段結(jié)果,強(qiáng)度勉強(qiáng)達(dá)到了要求。試驗(yàn)段采用了YZ20(50t)重型振動(dòng)壓路機(jī),(壓實(shí)厚度均在21cm之內(nèi)),經(jīng)試驗(yàn)和經(jīng)驗(yàn)確定最佳組合方式后,壓實(shí)度基本達(dá)到了要求,詳見(jiàn)表2。
　　表2壓實(shí)度隨厚度的變化情況
　　
　　由表2可知,當(dāng)壓實(shí)厚度小于20cm時(shí),壓實(shí)度可以達(dá)到95%,但超過(guò)20cm以后,壓實(shí)度難以達(dá)到95%。而實(shí)際上,底基層設(shè)計(jì)厚度為20cm,考慮路基施工誤差和灰土拌和機(jī)超拌厚度,有些段落將達(dá)到23～26cm。在這種情況下,灰土拌和機(jī)難以拌和,壓實(shí)度難以達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求,這個(gè)問(wèn)題單從施工方面考慮是難以解決的,應(yīng)該變更結(jié)構(gòu)層厚度或改變壓實(shí)厚度加以解決。
　　3.3起皮現(xiàn)象的處理
　　用低液限粘土和粉砂土作穩(wěn)定基層,普遍存在的問(wèn)題是表面容易起皮,克服起皮應(yīng)注意以下幾點(diǎn):
　　1)含水量的控制
　　低液限粘土和粉砂土現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí),水分容易蒸發(fā),并且含水量比最佳含水量大時(shí)更容易壓實(shí)。但就低液限粘土而言,如果含水量過(guò)大,機(jī)械振動(dòng)會(huì)出現(xiàn)液化現(xiàn)象。相對(duì)其他土質(zhì)更容易出現(xiàn)“軟彈”現(xiàn)象,因此,氣溫較高且空氣干燥時(shí),含水量控制在比最佳含水量高出2%～4%,雨季施工時(shí)控制在高1%～2%為宜。低液限土的擊實(shí)曲線(xiàn),較粘性類(lèi)土來(lái)說(shuō)兩側(cè)坡度較陡,也就是施工時(shí)含水量控制范圍更小,因此,施工時(shí)含水量控制要求較高。過(guò)大、過(guò)小都容易引起起皮。
　　2)減少薄層貼補(bǔ)塑
　　指低的土表面水分容易蒸發(fā),而且粘結(jié)性極差,當(dāng)出現(xiàn)薄層貼補(bǔ)時(shí),兩層接觸的光滑面不能很好地結(jié)合成整體。因此,薄層貼補(bǔ)是出現(xiàn)起皮現(xiàn)象的直接原因。減少薄層貼補(bǔ),就是要避免平地機(jī)帶料找平。具體作法是嚴(yán)格控制標(biāo)高,標(biāo)高控制在比設(shè)計(jì)高出0.5～1.0cm為宜,最后用平地機(jī)刮除高出部分。
　　3)控制排壓和壓實(shí)方法
　　在拌和以后平地機(jī)找平前的排壓,不可用寬光輪壓路機(jī)進(jìn)行。最佳方法是采用紅旗75軌鏈推土機(jī)排壓。因?yàn)榧t旗75重量較輕,軌鏈鉸接多,不會(huì)產(chǎn)生大于5cm2的光滑面,極大地減少了起皮的可能性。壓實(shí)時(shí),要控制好振動(dòng)碾壓遍數(shù)和強(qiáng)度,一般第一遍用寬輪靜碾一遍,微振碾壓兩遍,三輪碾壓一遍,避免超壓引起表面剪切破壞而起皮。當(dāng)壓實(shí)度接近最大時(shí),再用輪胎壓路機(jī)光面,可以取得很好的效果。
　　施工中,采取上述方法,較好地克服了起皮現(xiàn)象,底基層施工達(dá)到了較高的質(zhì)量要求。
　　4水泥穩(wěn)定級(jí)配碎石基層施工
　　4.1混合料配合比控制
　　近年來(lái),水泥穩(wěn)定碎石基層施工技術(shù)已日臻成熟。但是在施工過(guò)程中,如何能保證基層強(qiáng)度又能減少其收縮裂縫,依然是個(gè)難題。石黃高速公路路面水泥穩(wěn)定基層強(qiáng)度要求達(dá)到4.5MPa,這比規(guī)范高50%,要提高強(qiáng)度一般說(shuō)來(lái)要增加水泥用量,為了減少收縮裂縫,宜選擇較大的粒徑。經(jīng)驗(yàn)表明,水泥用量不宜超過(guò)5%,碎石粒徑宜采用規(guī)范的上限。
　　4.2基層平整度控制
　　基層平整度好壞直接影響到路面表面的平整度,因此要加以嚴(yán)格控制。
　　水泥穩(wěn)定基層平整度用3m直尺控制,應(yīng)達(dá)到8mm以下,當(dāng)壓實(shí)度接近92%～93%時(shí),壓實(shí)檢測(cè)人員立即用3m直尺進(jìn)行檢測(cè),發(fā)現(xiàn)局部偏高,先用釘耙刮除多余部,當(dāng)局部偏低,先用釘耙刮松表面,然后分別將表面進(jìn)行濕潤(rùn),用細(xì)篩在表面均勻篩鋪一層混合料后碾壓。處理工作應(yīng)在水泥初凝前完成。
　　攤鋪機(jī)的振動(dòng)頻率,即俗稱(chēng)的振級(jí),以及行駛速度的均勻性對(duì)平整度影響較大。由于基層粒徑較粗,厚度大,振級(jí)選用6級(jí)比較合適,行駛速度宜選1.5～3m/min。振級(jí)過(guò)大,易造成機(jī)械損壞,鋪層會(huì)出現(xiàn)小橫梗;行駛速度過(guò)大,預(yù)壓實(shí)度變小,不利于消除路基的不平整度,或碾壓時(shí)易產(chǎn)生推移,使鋪層平整度,或碾消除路基的不平整度,或碾壓時(shí)易產(chǎn)生推移,使鋪層平整度受到影響。
　　4.3壓實(shí)控制
　　壓實(shí)方法和機(jī)具選擇對(duì)壓實(shí)效果和平整度影響很大。基層壓實(shí)度應(yīng)選用50t級(jí)振動(dòng)碾進(jìn)行壓實(shí),保證壓實(shí)度。同時(shí)應(yīng)科學(xué)組織施工提高效率,保證終壓在水泥初凝前完成。
　　5多碎石瀝青混凝土路面施工
　　5.1多碎石瀝青混凝土的產(chǎn)生背景及其特點(diǎn)
　　Ⅱ型瀝青混凝土碎石含量大,按級(jí)配范圍中值達(dá)60%,空隙率常在6%～10%之間,Ⅰ型碎石瀝青混凝土則相反,其空隙率小,這兩種結(jié)構(gòu)都不宜用做表面層。在這種情況下,著名路面專(zhuān)家沙慶林院士提出了一種新型路面結(jié)構(gòu),這種結(jié)構(gòu)較好地克服了Ⅰ、Ⅱ型瀝青混凝土的不足。它的構(gòu)成特點(diǎn)是2.5mm以上粗碎石的含量達(dá)到72.5%,比傳統(tǒng)的級(jí)配多15%左右,故取名為多碎石瀝青混凝土。使用這種級(jí)配的混合料,其表面構(gòu)造深度達(dá)到了0.7mm以上,空隙率不大于5%。因此多碎石瀝青混凝土具有較好的構(gòu)造深度和抗形變(轍槽)能力,同時(shí)又具有較小的空隙率和透水性,耐久性好。
　　5.2配比設(shè)計(jì)
　　在通過(guò)近幾年的試驗(yàn),SAC的礦料級(jí)配進(jìn)行了調(diào)整,見(jiàn)表3。
　　表3SAC-16礦料級(jí)配調(diào)整前后對(duì)照表
　　
　　調(diào)整前的SAC-16和AC-16-Ⅱ的4.75mm以下從4.75～0.075mm漸變到Ⅰ型級(jí)配,以增加密實(shí)度,達(dá)到防水的目的。調(diào)整后的SAC-16多碎石礦料級(jí)配,通過(guò)4.75mm和2.36mm篩孔的用量與國(guó)外的SMA的用量非常接近,與調(diào)整前相比,4.75mm以上粗集料用量基本一樣,只不過(guò)2.36mm以下的細(xì)集料中礦粉用量偏低3%～3.5%,而4.75mm以上的粗集料增加了5%。
　　5.3SAC施工中應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題
　　1)密實(shí)度及殘留空隙率的控制密實(shí)度和殘留空隙率控制的好壞,是SAC成敗的關(guān)鍵。
　　殘留空隙率可由下列公式計(jì)算:殘留空隙率=(1-現(xiàn)場(chǎng)鉆孔取芯密度/理論密度)×100%要使殘留空隙率達(dá)到7%以下,需要控制好壓實(shí)度標(biāo)準(zhǔn)。SAC理論空隙率一般為4%,若壓實(shí)度為95%時(shí),殘留空隙率達(dá)到9%,只有當(dāng)壓實(shí)度達(dá)到98%時(shí),殘留空隙率才能達(dá)到4%～6%,所以壓實(shí)度最低應(yīng)達(dá)到97%,只有這樣才能保證其密水性。
　　2)材料控制
　　碎石嚴(yán)禁尺寸有重疊現(xiàn)象,一般選20～30mm,10～20mm,5～10mm,不允許選用3～10mm,5～20mm,10～30mm之類(lèi)的碎石,避免出現(xiàn)拌和機(jī)溢料和待料現(xiàn)象。盡量控制超最大粒徑的含量不大于5%,超最小粒徑的含量不大于10%。
　　由于砂多屬酸性材料,與瀝青粘結(jié)力差,用量應(yīng)控制在10%～20%范圍內(nèi),不足部分可用干凈的石灰?guī)r石屑代替。含泥量應(yīng)符合規(guī)范要求。
　　礦粉應(yīng)用石灰?guī)r礦粉。對(duì)粘結(jié)力較低的石料,可用磨細(xì)生石灰粉替代部分礦粉,這樣粘結(jié)度能達(dá)到要求,又可作為抗剝落劑,降低了成本。
　　5.4使用SBS改性瀝青的多碎石瀝青混凝土
　　該高速公路面層采用SBS改性瀝青多碎石混凝土路面,為保證路面的使用性能提供了良好的保證,但施工中應(yīng)注意其特殊的地方。
　　SBS為苯乙烯—丁二烯—苯乙烯嵌段共聚物,它具有橡膠和塑料的特點(diǎn),加熱熔融后易與瀝青共混,冷卻后又可以恢復(fù)其彈性特征,因此,SBS改性瀝青比普通瀝青的高溫和低溫性能都有很好的改善。SBS在拌和溫度下粘滯度較低,拌和溫度只需達(dá)到175℃時(shí)便可得到均勻的瀝青混合料產(chǎn)品。其施工和易性與普通瀝青類(lèi)似。但改性瀝青的拌和溫度要比普通瀝青高10～20℃左右,普通瀝青的加熱溫度只需達(dá)到150～170℃。
　　根據(jù)SBS改性瀝青粘度隨溫度的變化情況,當(dāng)溫度在140～160℃時(shí),粘度曲線(xiàn)趨于駝谷,有利于壓實(shí),因此,攤鋪和碾壓的施工組織要保證成型溫度控制在140～160℃之間。
　　5.4.1攤鋪
　　攤鋪過(guò)程中,除應(yīng)注意前面敘述的事項(xiàng)外,還應(yīng)注意下面一項(xiàng)。
　　不同的瀝青面層,應(yīng)由最終控制指標(biāo)進(jìn)行分解,制定各層的平整度控制指標(biāo),同時(shí)應(yīng)做到松鋪厚度均勻,平整度才能達(dá)到滿(mǎn)意的效果。
　　攤鋪速度控制在2～6m/min,待現(xiàn)場(chǎng)有3～5車(chē)料時(shí)進(jìn)行攤鋪,保證連續(xù)攤鋪,避免停機(jī)形成橫梗。同時(shí)保證布料器前混合料高度一致,使熨平板浮力均勻。
　　攤鋪時(shí)夯實(shí)錘振動(dòng)頻率選擇5級(jí)為宜,此時(shí)松鋪系數(shù)約為1.17,振級(jí)過(guò)大,下承層對(duì)熨平板產(chǎn)生夯實(shí)反擊力,鋪層會(huì)出現(xiàn)小梗,影響平整度。
　　5.4.2壓實(shí)
　　壓實(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制壓實(shí)度,確保在溫度降到120℃以下時(shí)完成終壓。
　　碾壓應(yīng)特別遵循少量噴水、保持高溫、梯形迭進(jìn)的原則。溫度下降速率隨著逐步碾壓而減緩,特別是攤鋪后,初壓前溫度下降最快,可達(dá)4～5℃/min,所以施工中應(yīng)安排初壓壓路機(jī)盡可能隨攤鋪機(jī)進(jìn)行碾壓。
　　5.4.3橫縫處理
　　橫向接縫處理不好會(huì)嚴(yán)重影響面層平整度和行車(chē)舒適性,所以應(yīng)認(rèn)真對(duì)待。
　　攤鋪前,先用6m直尺檢查,平整度超過(guò)3mm的部分應(yīng)首先切去。接頭處清理干凈,再涂上粘層瀝青,待基本干后攤鋪機(jī)就位。
　　熨平板開(kāi)始預(yù)熱前,量測(cè)原油面厚度,用虛鋪系數(shù)計(jì)算出虛鋪厚度。量測(cè)應(yīng)準(zhǔn)確。
　　熨平板預(yù)熱15～20min,使接縫處原路面溫度達(dá)到65℃以上,再以2m/min的速度慢速攤鋪。
　　碾壓用DD110振動(dòng)壓路機(jī)進(jìn)行。碾前將原路面上堆20cm寬混合料對(duì)原路面進(jìn)行預(yù)熱5～10min,然后將瀝青混合料清除干凈,保持線(xiàn)條順直。最后再用壓路機(jī)橫向進(jìn)行碾壓,每15cm間隔逐步錯(cuò)輪重疊壓實(shí)2m寬度。
　　6結(jié)語(yǔ)
　　該高速公路竣工通車(chē)后,通過(guò)一年多的營(yíng)運(yùn)檢驗(yàn),路面使用性能良好,未發(fā)現(xiàn)較大的病害,表明該路面施工時(shí)對(duì)各結(jié)構(gòu)層采用的施工工藝和質(zhì)量控制體系是成功的。
　　參考文獻(xiàn):
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