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,基層為水泥穩定級配碎石,底基層為水泥石灰穩定土,因為路線經過的地區土質較差,路面結構層施工應制定特殊的技術措施。
　　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。但據現場實驗表明,現有路面強度達不到相關要求,部分路段路面破壞程度嚴重。現場非不利季節檢測,大部分路段彎沉超過50mm,一般在50～100mm之間。但在K12～K31段路面破壞程度最為嚴重,多處地段彎沉在100mm以上,有些超過了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鍵。
　　由于老路路面以下結構層的綜合彈性模量和壓縮比與新建道路部分不一樣,如果老路不進行處理,直接在上面鋪筑結構層,極易引起錯臺、縱向開裂和其他病害。因此,老路面應破除,然后仔細檢查下面結構層的彎沉和強度是否滿足對應新建結構層的標準,達不到要求應繼續往下處理,直致滿足強度和各項指標為止。
　　舊路結構層破除到什么位置比較合適,除了上述強度控制外,標高也應作為重要的控制內容,找平層設在底基層范圍內,保證水泥穩定碎石基層老路范圍內的厚度能達到20cm的設計厚度,達不到要求厚度的,繼續向下破除,超過20cm以外的,用底基層材料找平至基層頂面標高,保證找平層厚度不小于10cm。搭接處鋪設土工格柵,再鋪筑基層,基層頂面鋪設一層特來維拉玻璃纖維網,再在上面鋪筑瀝青路面,以避免錯臺和縱向裂縫。
　　根據國內的研究資料,基層是路面結構承擔荷載起關鍵性作用的結構層,基層強度高,減薄面層厚度,對整個路面的承載能力影響很小。但是加厚面層,減小基層結構層厚度,路面的承載能力就顯著下降。這就是破除原有路面結構,保證基層厚度,將找平層設在底基層上的主要原因。
　　另一方面,新老路基壓實度不一樣,殘留空隙率也不一樣,在外荷載的作用下,產生的壓縮變形也不一樣。但是如果新老路面層和基層結構都一樣,可能引起沉降的主要因素是路基,而車載通過基層和面層的分布,車輪對路基的壓力經過擴散強度減弱很快,對路基的作用減輕,影響減小,有利于消除因車載影響路基而產生不均勻沉降。
　　3水泥石灰土底基層施工
　　高速公路某段所處地區土質變化大,同一土場土質經常出現不均勻現象,不同土層土質變化也很大,土場一般可利用深度只有1.2～1.5m左右,土質多為低液限粘土或粉砂土,有些土場有粘土夾層,大部分土的塑性提數Ip為10～11,符合規范要求的土場很少。由于土質不均,采取了挖掘機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不均給施工帶來的不利影響。在這種土質情況下,如何保證底基層滿足強度指標顯得至關重要。
　　3.1水泥石灰土的強度
　　開工前,進行了大量的水泥石灰穩定土強度試驗。試驗表明,根據衡水地區的土質情況,水泥石灰穩定土的7d強度要達到1.5MPa是非常困難的,通過對選擇的土場進行取樣試驗,合格的很少。因此,我們在施工前對不同的石灰含量、不同的水泥含量的混合料進行了大量的試驗。表1示出了不同石灰含量時的混合料強度的比較。
　　表1不同石灰用量時混合料強度比較MPa
　　
　　試驗結果表明當水泥劑量不變時,混合料中石灰含量增加,混合料強度是增長的。這說明用水泥穩定低液限粘土,適當摻入石灰對強度增長是有好處的。從表1的結果來看,這種土質用水泥石灰來穩定,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
　　實際施工中,考慮氣候等因素,我們選擇了特定的土場按水泥∶石灰∶土為7∶10∶83的配比修筑了200m的試驗段。試驗段結果,強度勉強達到了要求。試驗段采用了YZ20(50t)重型振動壓路機,(壓實厚度均在21cm之內),經試驗和經驗確定最佳組合方式后,壓實度基本達到了要求,詳見表2。
　　表2壓實度隨厚度的變化情況
　　
　　由表2可知,當壓實厚度小于20cm時,壓實度可以達到95%,但超過20cm以后,壓實度難以達到95%。而實際上,底基層設計厚度為20cm,考慮路基施工誤差和灰土拌和機超拌厚度,有些段落將達到23～26cm。在這種情況下,灰土拌和機難以拌和,壓實度難以達到標準要求,這個問題單從施工方面考慮是難以解決的,應該變更結構層厚度或改變壓實厚度加以解決。
　　3.3起皮現象的處理
　　用低液限粘土和粉砂土作穩定基層,普遍存在的問題是表面容易起皮,克服起皮應注意以下幾點:
　　1)含水量的控制
　　低液限粘土和粉砂土現場施工時,水分容易蒸發,并且含水量比最佳含水量大時更容易壓實。但就低液限粘土而言,如果含水量過大,機械振動會出現液化現象。相對其他土質更容易出現“軟彈”現象,因此,氣溫較高且空氣干燥時,含水量控制在比最佳含水量高出2%～4%,雨季施工時控制在高1%～2%為宜。低液限土的擊實曲線,較粘性類土來說兩側坡度較陡,也就是施工時含水量控制范圍更小,因此,施工時含水量控制要求較高。過大、過小都容易引起起皮。
　　2)減少薄層貼補塑
　　指低的土表面水分容易蒸發,而且粘結性極差,當出現薄層貼補時,兩層接觸的光滑面不能很好地結合成整體。因此,薄層貼補是出現起皮現象的直接原因。減少薄層貼補,就是要避免平地機帶料找平。具體作法是嚴格控制標高,標高控制在比設計高出0.5～1.0cm為宜,最后用平地機刮除高出部分。
　　3)控制排壓和壓實方法
　　在拌和以后平地機找平前的排壓,不可用寬光輪壓路機進行。最佳方法是采用紅旗75軌鏈推土機排壓。因為紅旗75重量較輕,軌鏈鉸接多,不會產生大于5cm2的光滑面,極大地減少了起皮的可能性。壓實時,要控制好振動碾壓遍數和強度,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。當壓實度接近最大時,再用輪胎壓路機光面,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象,底基層施工達到了較高的質量要求。
　　4水泥穩定級配碎石基層施工
　　4.1混合料配合比控制
　　近年來,水泥穩定碎石基層施工技術已日臻成熟。但是在施工過程中,如何能保證基層強度又能減少其收縮裂縫,依然是個難題。石黃高速公路路面水泥穩定基層強度要求達到4.5MPa,這比規范高50%,要提高強度一般說來要增加水泥用量,為了減少收縮裂縫,宜選擇較大的粒徑。經驗表明,水泥用量不宜超過5%,碎石粒徑宜采用規范的上限。
　　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,因此要加以嚴格控制。
　　水泥穩定基層平整度用3m直尺控制,應達到8mm以下,當壓實度接近92%～93%時,壓實檢測人員立即用3m直尺進行檢測,發現局部偏高,先用釘耙刮除多余部,當局部偏低,先用釘耙刮松表面,然后分別將表面進行濕潤,用細篩在表面均勻篩鋪一層混合料后碾壓。處理工作應在水泥初凝前完成。
　　攤鋪機的振動頻率,即俗稱的振級,以及行駛速度的均勻性對平整度影響較大。由于基層粒徑較粗,厚度大,振級選用6級比較合適,行駛速度宜選1.5～3m/min。振級過大,易造成機械損壞,鋪層會出現小橫梗;行駛速度過大,預壓實度變小,不利于消除路基的不平整度,或碾壓時易產生推移,使鋪層平整度,或碾消除路基的不平整度,或碾壓時易產生推移,使鋪層平整度受到影響。
　　4.3壓實控制
　　壓實方法和機具選擇對壓實效果和平整度影響很大。基層壓實度應選用50t級振動碾進行壓實,保證壓實度。同時應科學組織施工提高效率,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生背景及其特點
　　Ⅱ型瀝青混凝土碎石含量大,按級配范圍中值達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,這兩種結構都不宜用做表面層。在這種情況下,著名路面專家沙慶林院士提出了一種新型路面結構,這種結構較好地克服了Ⅰ、Ⅱ型瀝青混凝土的不足。它的構成特點是2.5mm以上粗碎石的含量達到72.5%,比傳統的級配多15%左右,故取名為多碎石瀝青混凝土。使用這種級配的混合料,其表面構造深度達到了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造深度和抗形變(轍槽)能力,同時又具有較小的空隙率和透水性,耐久性好。
　　5.2配比設計
　　在通過近幾年的試驗,SAC的礦料級配進行了調整,見表3。
　　表3SAC-16礦料級配調整前后對照表
　　
　　調整前的SAC-16和AC-16-Ⅱ的4.75mm以下從4.75～0.075mm漸變到Ⅰ型級配,以增加密實度,達到防水的目的。調整后的SAC-16多碎石礦料級配,通過4.75mm和2.36mm篩孔的用量與國外的SMA的用量非常接近,與調整前相比,4.75mm以上粗集料用量基本一樣,只不過2.36mm以下的細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施工中應注意的幾個問題
　　1)密實度及殘留空隙率的控制密實度和殘留空隙率控制的好壞,是SAC成敗的關鍵。
　　殘留空隙率可由下列公式計算:殘留空隙率=(1-現場鉆孔取芯密度/理論密度)×100%要使殘留空隙率達到7%以下,需要控制好壓實度標準。SAC理論空隙率一般為4%,若壓實度為95%時,殘留空隙率達到9%,只有當壓實度達到98%時,殘留空隙率才能達到4%～6%,所以壓實度最低應達到97%,只有這樣才能保證其密水性。
　　2)材料控制
　　碎石嚴禁尺寸有重疊現象,一般選20～30mm,10～20mm,5～10mm,不允許選用3～10mm,5～20mm,10～30mm之類的碎石,避免出現拌和機溢料和待料現象。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,與瀝青粘結力差,用量應控制在10%～20%范圍內,不足部分可用干凈的石灰巖石屑代替。含泥量應符合規范要求。
　　礦粉應用石灰巖礦粉。對粘結力較低的石料,可用磨細生石灰粉替代部分礦粉,這樣粘結度能達到要求,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,加熱熔融后易與瀝青共混,冷卻后又可以恢復其彈性特征,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,拌和溫度只需達到175℃時便可得到均勻的瀝青混合料產品。其施工和易性與普通瀝青類似。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到150～170℃。
　　根據SBS改性瀝青粘度隨溫度的變化情況,當溫度在140～160℃時,粘度曲線趨于駝谷,有利于壓實,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
　　攤鋪過程中,除應注意前面敘述的事項外,還應注意下面一項。
　　不同的瀝青面層,應由最終控制指標進行分解,制定各層的平整度控制指標,同時應做到松鋪厚度均勻,平整度才能達到滿意的效果。
　　攤鋪速度控制在2～6m/min,待現場有3～5車料時進行攤鋪,保證連續攤鋪,避免停機形成橫梗。同時保證布料器前混合料高度一致,使熨平板浮力均勻。
　　攤鋪時夯實錘振動頻率選擇5級為宜,此時松鋪系數約為1.17,振級過大,下承層對熨平板產生夯實反擊力,鋪層會出現小梗,影響平整度。
　　5.4.2壓實
　　壓實應嚴格控制壓實度,確保在溫度降到120℃以下時完成終壓。
　　碾壓應特別遵循少量噴水、保持高溫、梯形迭進的原則。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4～5℃/min,所以施工中應安排初壓壓路機盡可能隨攤鋪機進行碾壓。
　　5.4.3橫縫處理
　　橫向接縫處理不好會嚴重影響面層平整度和行車舒適性,所以應認真對待。
　　攤鋪前,先用6m直尺檢查,平整度超過3mm的部分應首先切去。接頭處清理干凈,再涂上粘層瀝青,待基本干后攤鋪機就位。
　　熨平板開始預熱前,量測原油面厚度,用虛鋪系數計算出虛鋪厚度。量測應準確。
　　熨平板預熱15～20min,使接縫處原路面溫度達到65℃以上,再以2m/min的速度慢速攤鋪。
　　碾壓用DD110振動壓路機進行。碾前將原路面上堆20cm寬混合料對原路面進行預熱5～10min,然后將瀝青混合料清除干凈,保持線條順直。最后再用壓路機橫向進行碾壓,每15cm間隔逐步錯輪重疊壓實2m寬度。
　　6結語
　　該高速公路竣工通車后,通過一年多的營運檢驗,路面使用性能良好,未發現較大的病害,表明該路面施工時對各結構層采用的施工工藝和質量控制體系是成功的。
　　參考文獻:
　　[1]交通部公路科學研究所.公路工程無機結構料穩定材料試驗規程(JTJ057-94)[S].北京:人民交通出版社,1994.
　　[2]交通部重慶公路科學研究所.公路改性瀝青路面施工技術規范(JTJ036-98)[S].北京:人民交通出版社,1998.