公路透水沥青面层施工质量控制
袁登永
摘 要 本文总结某公路透水沥青面层试验路铺筑过程中出现的施工质量问题，包括高粘改性剂干拌时间不足、摊铺温度不合理导致离析、初压温度过高导致的混合料推移、终压温度过高导致胶轮压路机粘胎、摊铺机停机待料等。通过采取调整系统干拌时间至20s、将混合料摊铺温度提高5℃至175℃、调整初压温度至155～165℃、采用钢轮压力机进行终压作业、适当降低摊铺速度等系列措施，使上述施工质量问题得以解决。提出的施工质量控制方法，可为透水沥青路面进一步推广提供经验借鉴。
关键词 透水 沥青面层 高粘 质量控制
中图分类号：U415 文献标识码：A 文章编号：1007-0745（2020）03-0052-02
1 透水沥青面层施工概述
对透水沥青面层施工过程中发现的典型问题进行分析，提出针对性的质量控制方法。近年来，关于透水沥青路面的讨论[1]，国内公路工作者已经基本形成共识：透水路面不是铺不铺的问题，而是如何一千公里一千公里铺下去的问题。国内各机构已对透水沥青路面进行了大量研究，并积累了大量数据资料，但数据资料大部分仅限于室内试验室研究，缺乏对特定情况下施工现场技术问题进行有益总结。与密级配沥青混合料不同，透水沥青面层在发生飞散掉粒等破坏时，压实混合料局部力学平衡状态将被破坏，粗集料嵌挤作用丧失，根据外国工程经验，透水沥青面层局部病害发生后，后续病害发展将呈加快趋势，出现多米诺效应。透水沥青路面铺筑，不能指望通过粗放式管理实现质量控制，必须在认真进行技术经验总结和积累的基础上，从每个细节抓起，并予严加管控。交通部排水沥青路面标准《排水沥青路面设计与施工技术规范》（JTGT3350-03-2020）已于2020年6月发布，新标准对国内排水沥青路面设计和施工等工程实践经验进行了借鉴和总结，主要创新点体现在：排水沥青路面设计、原材料选择、矿料级配范围、混合料生产及施工工艺参数控制，缺乏施工过程中各环节的细节性规定或阐述，而施工细节反而是影响铺筑质量的关键因素[2]。
2 试验路施工质量控制与问题分析
试验段所在项目为二级公路，设计速度60km/h，设计年限内标准荷载累计作用次数2100万次，交通等级为特重交通，试验段长度1000m，宽度为单幅三车道，铺筑厚度4cm，混合料类型为OGFC-13，中面层为6cm中粒式沥青混凝土（AC-20C），下面层为8cm密级配沥青稳定碎石混合料（ATB-25），稀浆封层为1cm改性乳化沥青稀浆封层，基层为≥15cm的5%水泥稳定碎石层，原旧水泥混凝土路面经打裂压稳处理。根据标准及设计文件要求编制试验路技术交底资料，并在施工前对班组进行技术交底。
2.1 控制高粘改性劑干拌时间
混合料生产时发现，拌和系统从投料仓门开启开始计时，而人工投料往往相对滞后，仓门开启几秒后才正式开始干拌，有效干拌时间基本不到10s，高粘改性剂没有充分熔融并均匀分散，导致混合料稳定度离散性较大。通过调整系统干拌时间，将原来设定的15s增加到20s，并严格控制人工投料时效。针对干拌时间不一致情况，在拌和站和摊铺现场分别对两处混合料进行取样检测。在不进行二次搅拌情况下，于试验室成型马歇尔试件并进行稳定度试验，记录单个马歇尔试件稳定度。稳定度离散性较大的主要原因：高粘改性剂干拌工序控制不合理[3]。
2.2 摊铺温度控制
试验段单幅三车道，铺筑宽度约12m，采用2台摊铺机同时开展摊铺作业。摊铺时发现，内侧摊铺机右侧边缘出现轻微离析现象，离析呈带状分布，离析部位粗集料比例偏高。经现场排查发现，沿着螺旋分料器轴向方向，中间混合料温度明显高于两侧，中间往外混合料温度下降最高达11.3摄氏度。在温度下降情况下，混合料从中间顺着刮料板推挤至两端，由于部分细集料粘结结团等原因，粗细骨料更容易发生离析[4]。除温度外，摊铺离析还与摊铺宽度、螺旋分料器转速等有关，而转速、分料器螺距、叶片直径等又共同决定摊铺效率。调整拌和楼出料温度，将混合料摊铺温度提高5℃至175℃，离析现象逐渐消失。
2.3 视情况适当调整压实工艺
空隙率是透水沥青面层最重要的技术指标之一，压实工艺可直接影响混合料密实度，进而影响到空隙率指标。对两处不同的试验路透水沥青面层进行压实工艺分析，结果表明，为得到较理想的压实效果和目标空隙率，应根据交通荷载、矿料级配及高粘改性剂使用情况，提出基于特定条件下的压实工艺方案。与密级配沥青面层不同，透水沥青面层在施工碾压过程中，技术人员会更多地考虑到压实混合料的空隙率指标要求[5]。对透水沥青面层进行压实功合理范围预估，应把握以下两个重点。第一，通车后存在二次压密的荷载条件时，应严格进行矿料级配设计，使得沥青面层在具备合适空隙率的同时，不存在二次压密的空间;第二，通车后没有二次压密的荷载条件时，在混合料路用性能满足要求情况下，应以沥青面层空隙率为施工控制指标。通车后存在二次压密的荷载条件时，应严格进行矿料级配设计，尽量控制K值不小于110%，选择的压实方案可使压实功略有富余。小区道路等轻荷载交通透水沥青路面，在混合料路用性能满足要求情况下，应将沥青面层空隙率作为施工控制指标。如果混合料达到设计空隙率后，仍然有进一步压密的空间，为确保面层具有足够的空隙率，需对压实功进行控制。在压实温度控制环节，应特别注重高粘改性剂种类、掺量等对混合料粘度的影响[6]。
根据预估松铺系数1.11控制摊铺机松铺高度，设定初压温度160～170℃。现场初压发现，当初压温度在170℃以上时，很容易产生推移现象，严重推移将导致结构层厚度不足、平整度不符合要求等情况。及时调整初压温度至155～165℃。为防止胶轮压路机粘胎或混合料粘结在钢轮上，压路机通常要涂抹隔离剂。隔离剂价格较贵，部分工程在进行沥青面层碾压时直接将自来水当做隔离剂使用。试验段铺筑时发现，因透水沥青混合料粘度高，在碾压温度在110℃或更高时，胶轮压路机很容易出现粘胎现象。需指出的是，为节省施工成本，操作人员可能直接采用柴油和水的混合物代替隔离剂，必须予以制止。如有必要，可采用钢轮压力机代替胶轮压路机进行终压作业，为使平整度符合要求，钢轮压路机的终压遍数可能比预期偏多，此时必须确保路表粗集料表面的沥青膜不被剥落。
2.4 现场施工规范化管理
沥青混合料粘性较高，运输车辆虽然在装料前涂刷了隔离剂，但在长距离运输过程中，车厢底部及边角位置仍然容易粘有部分混合料。混合料在摊铺倒料过程中，底部及边角位置的混合料无法通过重力顺利进入摊铺机喂料斗。自卸卡车卸完料后习惯性地将多余混合料倒在待摊铺的路面上，温度下降后局部难以压实，通车后容易发生局部损坏。发现类似问题应及时予以制止，对洒落的混合料进行彻底清理，并重新喷洒粘层油。试验段铺筑过程中摊铺机出现两次停机待料情况。经核查原因发现，与普通沥青混合料相比，透水沥青混合料生产时，每锅料都需额外增加干拌时间20s，每辆混合料运输车再次装料要重新涂刷隔离剂，同时要增加混合料出锅温度监测、高粘改性剂人工直投等工序。在相同拌和楼型号条件下，产量相对较低，施工组织未能将此部分因素考虑周全，导致生产運输与摊铺没有衔接顺畅。通过适当降低摊铺速度，停机待料情况没有再次出现。通过近一年车辆荷载作用，试验段路面路用性能及使用功能正常，路面状况良好，无掉粒、裂缝、坑槽现象，3米直尺未见明显车辙，混合料生产及施工工艺适宜。
3 结论
（1）透水沥青面层施工前应开展技术交底工作，技术交底资料应充分结合透水沥青混合料自身特点，根据拌和站及施工现场情况进行编制，特别是新增工序、高粘改性剂干拌时间及混合料生产及施工过程各类温度的控制，不得直接照搬普通沥青混合料面层施工技术资料。技术交底过程要细致到位，并覆盖到生产施工各环节操作人员。要根据要求对施工各环节开展监督检查，及时对前、后场施工质量情况进行汇报，形成一套完整的施工质量监控记录。
（2）高粘改性剂的投放及干拌是透水沥青混合料生产的关键工序，应根据高粘改性剂熔融指数确定最小干拌时间。高粘改性剂用量较少，暂无法通过计量系统进行投放，进行人工投放时必须确保有足够的干拌时间。
（3）透水沥青混合料因粗集料较多、温度要求较高等特点，摊铺时容易发生温度离析或材料离析现象，应在施工前对摊铺温度进行控制。
（4）透水面层压实过程质量控制，对温度、压路机参数等要求较高，原有的压实方案可能无法完全符合现场实际情况，可视情况适当调整压实工艺。
参考文献：
[1] 交通运输部公路科学研究院.排水沥青路面设计与施工技术规范：JTG/G3350-03-2020[S].北京：人民交通出版社股份有限公司， 2020.
[2] 许彪.沥青路面摊铺温度场及离析研究[D].长安大学，2016.
[3] 张伟.SMA-13沥青面层施工技术及质量控制[J].工程建设与设计，2020（05）：140-142.
[4] 透水沥青路面技术规程：CJJ/T190-2012[S].北京：中国建筑工业出版社，2002.
[5] 公路工程沥青及沥青混合料试验规程：JTGE20-2011[S].北京：人民交通出版社，2011.
[6] 吕伟民.排水性沥青路面技术的进步与发展[J].上海公路， 2010（02）：6-10+12.
成盛建设集团有限公司，江苏 盐城
