沥青路面双层摊铺施工技术应用

时间：2024-07-28

王培

（张家口市公路施工管理处，河北张家口 075000）

一、引言

某高速公路起讫桩号为K60+000～K120+450，线路全长60.45km，全线设置2座长度2745m的特大桥、5座长度1851m的大桥、9座长度650m的中桥、2座长度1538m的双洞中隧道和84道涵洞。传统的施工方式主要使用沥青混合料摊铺机将自卸车卸下的混合料装入摊铺机料斗内，并随摊铺机缓慢前行，待混合料被摊铺机尾部的振捣器初步捣实，再通过熨平器整平成型。这种施工方式下分层多，且每层厚度薄，导致每层刚度不够，施工机械使用率[1]也难以最大化；此外，施工期间层间必须洒布黏层乳化沥青或黏层油，导致施工工期较长，施工成本上升。

考虑到该公路K95+241～K112+695段交通量较大且施工工期短，对沥青路面结构强度、压实度和平整度要求较高，因此决定采用双层摊铺施工技术开展上中面层摊铺碾压。与传统摊铺碾压施工技术相比，双层摊铺施工技术能保证上下层间良好嵌挤，增强层间黏结效果[2]，并能缩短沥青混合料的碾压施工时间，降低压实费用，缩短施工周期，还能使路面上面层厚度减薄，中面层厚度增加，提升路面抗车辙性能。

二、应用实例

（一）试验段情况

该公路沥青路面双层摊铺施工试验路段起讫桩号为K95+241～K97+091，长度1.85km，试验段路面设计为厚4cm AC-13改性沥青混凝土上面层+厚6cm AC-16改性沥青混凝土中面层，拌和站距离试验段约30km，运料车满载状态下运料至试验路段需要1.5h。试验路段分别采用四种上中面层路面结构方案，即厚3cm AC-13上面层+厚7cm AC-20中面层，厚4cm AC-13上面层+厚6cm AC-20中面层，厚4cm SMA-13上面层+厚6cm AC-20中面层，厚4cm SMA-13上面层+厚6cm SMA-16中面层。

（二）原材料

试验路段双层摊铺施工使用的原材料主要有改性沥青、集料等。施工中使用的SBS改性沥青25℃,5s,100g针入度52.3mm，5cm/min,5℃延度31.5cm，软化点为72.5℃，闪点330℃；RTFOT后残留物质量变化率0.1%，针入度比86%，延度20.1cm，以上参数均符合规范要求。该工程以硬质玄武岩和石灰岩为粗细集料，填料则采用石灰岩细粉。

（三）施工设备

为确保混合料持续不断供应，该工程沥青路面双层摊铺时采用两台拌和设备协调供应，考虑到上面层和下面层摊铺厚度不同，协同供料拌和设备选用额定产量分别为280t/h及210t/h的4000型和3000型。两台拌和设备生产改性沥青混合料的实际产量为额定产量的70%，则按照2.45t/m3计算沥青混凝土密度，可得出两台拌和站实际生产能力为196t/h和147t/h。

本沥青路面双层摊铺运料车实际运输能力为40t/车，考虑到卸料的方便性，上面层运料车装4盘，每盘6t，共24t；中面层运料车装8盘，每盘6t，共48t。结合该工程施工实际，应合理配置混合料运输车辆。

（四）摊铺及碾压施工

摊铺施工应采用双层沥青混凝土摊铺机，并采用两套运输设备将两种混合料运输至施工现场，一次完成不同配合比、不同厚度的两层混合料的摊铺，且摊铺施工过程中摊铺机不得随意改变前进速度，碾压时通过一套压实设备一起碾压成型。为增强碾压施工效果，应采用吨位12t以上的压实设备，对于SMA结构的面层不得使用胶轮压路机，碾压速度应控制在5km/h以内，具体而言，初压和终压速度应分别按1.5km/h～2km/h和2.5km/h～3.5km/h控制。该工程双层摊铺压实设备及要求详见表1所示。

表1 沥青路面双层摊铺压实设备及要求

（五）平整度及压实度要求

传统的摊铺方式为逐层摊铺、逐层找平，而该工程沥青路面施工采用的是双层摊铺技术，由于两层混合料一体摊铺，摊铺厚度大，因而平整度控制存在较大难度。在传统施工方式下，下面层出现的厚度5mm的凹陷反应在上面层后厚度为2.6mm，而双层摊铺施工下，下面层出现的厚度5mm的凹陷反应在上面层后厚度为3.1mm。可见，双面层摊铺施工下对平整度控制要求更高，且必须从路基开始，各级平整度控制均应提升一级，即上中面层、下面层、基层、路基规范要求平整度分别为3mm、5mm、7mm、10mm，而双层摊铺施工所要求的平整度应分别为3mm、3mm、5mm、7mm。此外，在试验段沥青路面完工后及通车运行1a后采用连续式平整度仪检测左侧一车道平整度，结果显示：工后及通车运营1a后沥青路面平整度标准差分别为0.79mm和0.94mm，完全符合相关规范中不大于1.2mm的要求。

试验路段铺设结束后钻芯取样试验结果显示，该施工路段左中右车道压实度均值为96.85%、96.74%、97.61%，符合《公路沥青路面施工技术规范》所规定的最大理论密度92%，实际压实度至少为95%的要求。

三、效果分析

（一）温度散失比较

双层摊铺层厚较大，混合料热损失小，在相同施工时间内能保证混合料在较高温度下压实，本文通过分析双层摊铺施工下热损失规律，以确定最佳的混合料碾压时间。根据对比不同摊铺施工方式下热损失规律曲线发现，当深度为2cm和4cm时，传统摊铺方式下混凝土降温速度均比双层摊铺施工方式下混凝土降温速度快，且两个深度下混凝土温度变化并无明显差异。

根据碾压温度与混合料压实度之间的关系变化，当混合料温度降至120℃以下后，混合料压实度基本无法达到规范要求，所以在传统摊铺施工方式下，混合料应控制在出场后20min～40min内碾压，在双层摊铺施工方式下，碾压时间可延长至出场后40min～60min。

（二）层间黏结效果比较

双层摊铺施工过程中两层混合料热接触，且下承层并未被完全压实，上层石料受挤压后嵌入下承层结构，从而构成紧锁性整体，有助于层间黏结性能的提升。抗剪强度试验结果显示，传统摊铺施工后沥青路面面层间抗剪强度均为0.528MPa，而双层摊铺施工方式下，上面层摊铺碾压是在下面层集料温度120℃和160℃时进行的，双面层抗剪强度均值可达0.832MPa和0.843MPa，压实效果提升十分显著。