高效节料AC－25S 型沥青混凝土下面层施工工法研究

李显平，阴吉军

(湖南尚上公路桥梁建设有限公司，湖南 长沙 410001)

0 引言

传统的AC－25 悬浮型沥青混合料虽然密实度和强度较高，但稳定性较差，不适应高温地区和现有的重交通量的要求。为此本项目下面层采用AC－25S 型沥青混合料铺筑，其为骨架密实型结构，具有密实性好、嵌挤优良、抗离析能力强、表面均匀等特点，从而大大提高了该路面的抗车辙能力和耐久性，延长了路面的使用年限［1－4］。

双向4 车道高速公路沥青面层标准摊铺宽度为11.25 m，有中沟的地方摊铺宽度为10.75 m，采用1台大功率福格勒摊铺机(此摊铺机不具备熨平板伸缩功能)摊铺可以避免2 台摊铺机摊铺造成的纵向接缝所产生的离析等缺陷，但需要经常改变摊铺机熨平板的宽度，拆装非常麻烦。

1 工法特点

1)AC－25S 型沥青混合料用于娄新高速下面层(8 cm)结构形式。沥青采用普通50 号道路石油沥青，它借鉴了Superpave 沥青混合料的设计方法(在混合料级配范围、配比设计方法和施工碾压方式等方面进行优化设计)，相比传统的AC－25 悬浮型沥青混合料路用性能大大提高。

2)工艺原理，采用1 台德基4000 型间歇式拌和楼进行集中厂拌法施工;20 辆自卸式汽车运输;1台福格勒摊铺机(采用MOBA 非接触式找平仪单机一次铺筑)半幅摊铺成型;3 台BW203 双钢轮振动压路机、2 台XP302 轮胎压路机进行梯队紧跟慢压成型。

3)单机一次摊铺可以避免由2 台摊铺机摊铺造成的纵向接缝所产生的离析等缺陷，在摊铺机熨平板末端一侧设计一个活动式节料挡板(长80 cm，宽60 cm)，可同时满足10.75 ～11.25 m 摊铺宽度的需要。达到了同时节约时间和混合料用量的目的，使摊铺能连续高效进行。

2 材料与设备

2.1 材料基本情况

1)沥青:采用中海石油公司供应的泰州牌AH－50 重交道路石油沥青。其主要技术指标如下:针入度:56(0.1 mm)、软化点:49 ℃、延度:≥80 cm。

2)碎石及矿粉:石灰岩碎石(0 ～31.5 mm)，分5 级备料。其主要技术指标如下:压碎值为16%～18%，针片状含量10%以内，密度为2.719 g/m3，吸水率0.4%，细集料砂当量66%、塑性指数在3%以内、0.075 mm 的通过率在15%以内，各档料颗粒组成良好。矿粉主要技术指标如下:0.075 mm 的通过率在80%～90%以上、亲水系数＜1。

2.2 机械设备情况

表1 为机械设备情况。

表1 机械设备情况表

3 施工工艺流程及操作要点

3.1 施工流程

下面层(AC－25S)沥青混凝土施工流程图如图1。

3.2 配合比设计情况

按目标配合比的比例进冷料，对拌和楼热料仓取出的集料进行了密度和筛分及级配合成试验，结果见表2、图2。表3 为最佳油石比及密度、空隙率，表4 为生产配合比及油石比。

图1 施工流程图

表2 生产配合比级配设计结果

图2 生产配合比设计结果

表3 最佳油石比及密度、空隙率

3.3 施工流程

3.3.1 沥青混合料拌和

采用1 套DG4000 型间歇式拌和机进行拌制，拌和机的生产能力为320 t/h。

1)拌和楼调试。

a)容易出现问题的地方:对计量装置、温度修正(控制室显示温度和实际测量温度的差异，包括沥青和混合料);控制部分即拌合机的搅拌部分;点火装置、各类汽缸、除尘设备;提升装置等要进行严格的检查等。

表4 生产配合比及油石比%

b)热料仓筛网的选定与检查:

热料仓筛板尺寸由上至下依次为33、22、16、11、6(7)、3×4 mm。

c)确定冷、热料仓的转速匹配关系。

2)混合料拌和。

a)严格按设定的温度进行加热。

集料的加热温度为175 ～185 ℃，沥青加热温度为160 ～170 ℃。保证沥青混合料的出厂温度为160 ～170 ℃，超过190 ℃的沥青混合料应予以废弃。

b)混合料质量判定。

拌好的混合料外观颜色应该乌黑发亮，颗粒分布均匀一致，无结团发黄等现象。

c)打印数据的分析:0.075 mm 允许偏差±2%;≤2.36 mm 允许偏差±4%;≥4.75 mm 允许偏差±5%;油石比允许偏差－0.1%至+0.2%。

d)每盘混合料总量为4 t，拌和总时间为:45 s(干拌5 s、湿拌40 s)。

3.3.2 沥青混合料运输

1)运输车在装料前应冲洗干净后，打一层植物油;

2)装料时要按前后中的顺序装料;

3)采用1 层蓬布覆盖措施，以防表面混合料降温结成硬壳或遭雨淋;

4)在车厢侧板下方(右侧中间距底板20 cm 位置)打一个小孔满足插入式数显温度计(不少于15 cm)量取，确保运至摊铺现场的温度应不低于155℃;

5)运料自卸车箱后挡板卡扣必须清洁，易于卡紧开启，以防车辆行进过程中漏料，造成混合料浪费和污染路面。运输车在返回途中，料斗要放平，以免发生事故和残料洒漏，污染路面;

6)开始摊铺时在施工现场等侯卸料的运料车不宜少于5 辆，以保证连续摊铺;运料汽车在摊铺机前10 ～30 cm 处停住，不得撞击摊铺机;卸料过程中运料汽车挂空档，靠摊铺机推动前进，以确保摊铺层的平整度，要设专人指挥;

7)运料车不得超载运输，不得急刹车、急弯掉头使透层、封层造成损坏;

8)车厢内卸不下来的废料不能随处乱倒，按照施工员指定的地方统一处理。

3.3.3 沥青混合料摊铺

采用1 台福格勒2100－2 型沥青摊铺机(非接触式平衡梁自动找平方式)一次摊铺:

1)6 m 直尺测量在1 cm 以内;

2)自动找平避免了测量挂线的人为误差;

3)采用德国MOBA 非接触式找平仪使摊铺平整度可控制在1 mm 以内(基层平整度在3 cm 以内)，该摊铺机具有较高的初始压实能力;短时间(30 min)熨平板可电加热100 ℃以上;可避免2 台摊铺机摊铺造成的纵向接缝，防止纵向接缝处的离析，确保行车道的质量优良。

双向4 车道高速公路路面正常摊铺宽度为11.25 m，有中沟的地方摊铺宽度为10.75 m，采用1台大功率福格勒摊铺机(此摊铺机不具备熨平板伸缩功能)摊铺可以避免2 台摊铺机摊铺造成的纵向接缝所产生的离析等缺陷，但需要经常改变摊铺机熨平板的宽度，拆装非常麻烦。为此，在摊铺机熨平板末端一侧设计一个活动式节料挡板(长80 cm，宽60 cm)，在熨平板宽度调整到11 m 宽时，可同时满足10.75 ～11.25 m 摊铺宽度的需要。当摊铺宽度从11.25 m 变换为10.75 m 时，在离变换宽度前10 m 左右时，把自动控料换为手动操作，在宽度变换结束前把摊铺宽度缩短50 cm，再把设计好的活动式节料挡板安装在预定好的卡位，手动控料换回自动，此过程结束，当摊铺宽度从10.75 m 变换回11.25 m 时，操作更加简单，只需把节料挡板卸掉即可。在进行此操作时不需停机且简单快捷，这样可以避免拆装机械的麻烦，同时节约了时间和混合料用量，使摊铺能连续不断高效进行［5－8］。

3.4 摊铺注意事项

1)通过试验路段确定松铺系数为1.30，按8.0 cm 的压实厚度即10.4 cm 的虚铺厚度控制，达到预期厚度。当速度变化时，还应注意与频率相结合。

2)按1.5 ～2.5 m/min 速度摊铺。当摊铺速度因不可抗拒原因发生变化时，一定要相应地调整摊铺的频率(1 m/min:夯锤频率达到额定频率的20%;2 m/min:夯锤频率达到额频率的25%)。

3)摊铺作业前，首先要把摊铺机调整好，并按所铺路段的宽度、厚度、拱度等施工要求，调整好摊铺机各有关机构和装置，使其处于“整装待发”状态;摊铺机开始摊铺前必须对熨平板预热至100 ～130 ℃，铺筑过程中必须开动熨平板的振动或捶击等夯实装置，6 m 直尺检测应符合要求(2.5 mm)。

4)螺旋布料器的内混合料表面略高于螺旋布料器以2/3 ～3/4 为宜，使熨平板的挡板前混合料的高度在全宽范围内保持一致，避免摊铺层出现离析现象。为了减少离析，尽量少收斗，一般4 ～5 车收一次斗，最好不收斗，最后剩下的混合废弃。宜采用半收状态，必要时民工配合整平摊铺机收料斗内的剩余料。

3.5 碾压施工过程控制

3.5.1 沥青混合料的压实方法

沥青混合料碾压按初压、复压、终压3 个阶段进行，碾压总的指导思想:(成阶梯形)紧跟慢压，高频低幅(一般压路机振动频率宜为35 ～50 Hz，振幅宜为0.3 ～0.8 mm，宝马系列压路机的宜采用乌龟挡)，即紧跟在摊铺机后面，采取高频率、低振幅的方式慢速碾压，力争在高温下碾压完毕。采用以下碾压组合形式进行碾(表5)。

表5 碾压组合形式

1)初压:由2 台BW203 双钢轮振动压路机紧跟摊铺机后在较高温度下碾压2 ～3 遍(前静后振)，保持较短的初压区长度，以尽快使表面压实，减少热量散失，不得产生推移、发裂等现象。

从外侧向中心碾压，在超高路段则由低向高处碾压，在坡道上应将驱动轮从低处向高处碾压，相邻碾压带应重叠10 ～20 cm 宽。当边缘有挡板、路缘石、路肩等支挡时，应紧靠支挡(第1 遍碾压时应留出15 cm 左右)碾压。当边缘无支挡时，可用耙子将边缘的混合料稍稍耙高，然后将压路机的外侧轮伸出边缘10 cm 以上碾压。也可在边缘先空出宽30～40 cm，待压完第1 遍后，将压路机大部分重量位于已压实过的混合料面上再压边缘，以减少向外推移。

2)复压:紧接在初压后进行，不得随意停顿。

复压采用2 台30 t XP302 胶轮压路机碾压6 ～8 遍，达到要求的压实度，并无明显轮迹。相邻碾压带应重叠1/3 ～1/2 的碾压轮宽度。

3)终压:紧接在复压后进行。终压选用1 台BW203 双钢轮振动压路机关闭振动碾压1 ～2 遍以上，消除轮迹，提高平整度。路面压实成型的终了温度应不低于70 ℃的要求。

3.5.2 各工序施工温度

表6 为沥青混合料的施工温度。

表6 沥青混合料的施工温度 ℃

4 施工质量控制

4.1 质量保证组织机构

成立全面质量领导小组，做到事前、事中、事后全过程动态质量管理，不合格的产品坚决不投入使用，质量检测方面进行了改进。

4.2 质量检测与分析(以试验路为例)

在试验路段铺筑完成后，进行了外观观察、压实度、标高、横坡、宽度、厚度等试验项目的检测。

1)外观质量:表面颜色和集料均匀一致，无大面积离析和泛油现象，嵌挤较好。

2)检测结果(表7)及分析。

表7 试验路段各项检测数据

3)检测结果:通过对试验路段的铺筑与观测可以认为此工艺是成功的，达到了预期的效果。

5 效益分析

在摊铺机熨平板末端一侧设计一个活动式节料挡板，采用此设计有以下3 个方面的优点:

1)满足10.75 ～11.25 m 不同宽度连续摊铺的需要;

2)可以节省3 ～4 h(正常拆装一次需要3 ～4 h，采用活动式节料挡板只需要5 min 左右);

3)有中沟的地方摊铺宽度为10.75 m，此种地段占线路总长度比例约为50%。本工法可以迅速调整宽度，既满足了工艺符合规范要求，又节约宽出部分的混合料用量，8 cm 下面层单幅每1 km 可节省沥青混合料大约10.0 m3(折算经济价值为12 000 元)。平均一个合同段24 km，仅下面层即可节约57.6 万元。如果加上做施工缝所节约的材料，整个设计按3 层计算节约资金约150 万元。同时可以减少因废弃的沥青混合料所带来的环境污染。

6 结论

2007 年建成通车的江苏苏通大桥南北接线工程，2008 年建成通车的江苏宁常高速公路工程，2012 年建成通车的湖南省娄新高速公路工程，均采用此项工艺，从建成通车的项目来看，使用情况良好并被评为优良工程;在建的项目各项指标明显好于普通的AC－25C(F)型系列;经过多年的实践证明该工艺效果良好，可以大面积推广应用。

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