浅谈高速公路柔性基层ATB-30在景鹰高速中的应用

摘要：随着国民经济的高速发展，交通量迅速增长，车辆大型化，严重超载等现象使沥青路面面临严峻的考验，早期损害现象也日益严重。为缓解高速公路重载交通下的动水压力，我国开始应用推广以沥青碎石为代表的柔性基层。沥青碎石基层可以增强路面的排水能力，进而降低沥青路面的水损害现象；同时，沥青碎石可以减少沥青层的温度收缩裂缝，防止或延缓反射裂缝的发生，改善沥青路面的使用性能，提高其使用寿命。

关键词：高速公路柔性基层ATB-30室内试验施工工艺

1工程概况

景鹰高速是济南至广州国家高速公路网江西境内北段，是江西省规划的“三纵四横”公路主骨架的组成部分。景鹰高速北通安庆至景德镇高速公路，在景德镇与上海至昆明国家高速公路相交叉，南连鹰潭至寻乌段高速公路。全长202.633公里，双向六车道，路面宽26米，设计时速为100公里/小时。路面主线结构层为：4cmAK-13A密实调整型沥青抗滑上面层+6cmAC-20C中粒式沥青混凝土中面层+7cmAC-25C粗粒式沥青混凝土下面层+9cm沥青碎石+30cm水泥稳定碎石基层+30cm或25cm级配碎石底基层。

2室内试验

2.1成型方法

室内试验采用马歇尔试验进行目标配合比、生产配合比的设计，确定控制指标，进行日常检测和控制。

2.2原材料性能

原材料质量是影响路面质量、使用寿命的重要因素。优质的原材料是保证沥青混合料具有优良路用性能的先决条件，为了满足气候环境与交通对路用性能的要求，必须做好原材料的选择。通过测试沥青、石灰岩粗集料、细集料和矿粉等材料的性能和技术指标来检测材料是否满足规范要求，从而完成原材料的选择。景鹰高速中柔性基层ATB-30所采用的粗集料及石屑为江西万年大源荷溪盛和采石场，矿粉为大源矿粉厂，水泥为江西万年青水泥有限公司，沥青为江苏泰州。原材料各项技术指标：

1、碎石1（16-37.5mm）：表观密度为2.709g/cm3

2、碎石2（4.75-16mm）：表观密度为2.708g/cm3

3、碎石3（2.36-4.75mm）：表观密度为2.706g/cm3

4、石屑（0-2.36mm）：表观密度为2.702g/cm3

5、矿粉：表观密度为2.706 g/cm3

6、水泥：表观密度为3.098 g/cm3

7、沥青采用江苏泰州A-50，其相对密度为1.013

8、本次配合比所用石料对A-50沥青的粘附性为四级

2.3 ATB-30沥青混凝土矿料级配组成

在组成沥青混合料的原材料选定后，沥青混合料的技术性质在很大程度上取决于集料间的级配组成，沥青混合料由于集料的级配不同，可以形成不同的组成结构。景鹰高速公路沥青碎石基层级配参照规范，选用骨架密实型沥青碎石混合料，采用 ATB-30级配形式，实际合成级配曲线走“S”形。

ATB-30沥青碎石根据各级矿料的筛分结果，以规范规定的级配范围，确定矿料混合料比例为：碎石1（16-37.5mm）为43%，碎石2（4.75-16mm）为28%，碎石3（2.36-4.75mm）为5%，石屑（0-2.36mm）为22%，水泥为1%，矿粉为2%。

3 施工工艺

3.1 施工方案的确定

工程投入设备：一套4200型沥青拌和楼，沥青摊铺机两台戴纳派克（DYNAPAC）型号为F141C，压路机6台：双钢轮压路机三台，胶轮压路机XP261三台，自卸车40辆等机械设备进行联合作业；投入作业工人20人，管理人员5人。

具体施工方案如下：

3.2施工准备

准备工作：检查下基层的质量，有表面局部有破损的地方进行整修；在摊铺沥青碎石上基层前，应先将路面清扫干净。

测量准备：导线点，水准点已复测完毕，并经监理工程师验收。

工料机准备：工料机经过试验段的摊铺，符合实际施工要求。各个部门已准备充分，已具备开工条件。

3.3施工顺序

准备工作施工放样集中厂拌自卸车运至摊铺现场摊铺机摊铺人工逐步修整压路机碾压成型

3.4施工方法

（1）、放样

先恢复中线，按每10m设立中桩，中间加桩，同时在两侧设立边桩，测设中、边桩的标高，设置基准线，松铺系数取1.25，画上标记，宽度按设计要求控制，同时作好各项记录及其签证工作。

（2）、沥青碎石集料拌和

混合料采用厂拌法，本工程投入4200型沥青拌和楼为间歇式强制拌和机，在拌和过程中自动控制沥青、各种矿料的计量、自动控制石料的加热温度。沥青采用全自动控制导热油炉加热，沥青混合料拌和时间以混合料拌和均匀，所有矿料颗粒全部裹覆沥青结合料为度，并经试拌确定。沥青集料搅拌时间不少于45S，其中干拌时间不少于5S。普通沥青混合料生产时,石料的加热温度控制在170℃～200℃，沥青加热温度控制在160℃-170℃，经与矿粉和沥青拌和后的混合料温度控制在150℃-170℃，出厂温度不低于150℃。混合料超过200℃废弃。出厂的沥青混合料做到均匀一致,无花白,无结团成块或严重的粗细料分离现象，每车有专人测定出厂温度并记录。不符合要求时不出厂，做废弃处理并及时调整。在生产过程中，沥青拌和场设专职质量检验员，每天不少于二次对拌和设备生产的混合料进行取样试验，以便对拌出的沥青混合料进行检验，确认是否符合要求。

（3）运输与摊铺

①运输

对于混合料的运输，拟采用16T的自卸车进行运输，安排足够的运输车数量，并保证沥青混合料一小时的拌和产量的运输能力，同时还保证摊铺机前始终有车辆(至少3辆)在排队等候卸料。运送沥青混合料车辆的车箱底板面及侧板必须清洁，不得沾有有机物质，为防混合料粘在车箱底板上，可采取涂刷一薄层油水（柴油：水为1：3）混合液来避免。为了尽可能保持沥青混合料的温度，以及防止灰尘污染混合料，运料车上均要覆盖保温油布，并覆盖密实，运送到现场的沥青混合料温度不低于150度。对不符合温度要求或已结成团块、已遭雨淋湿的混合料做废弃处理。

②、摊铺

在进行沥青碎石上基层摊铺前有必要对路面基层再次进行检查，把质量隐患消灭在下道工序之前，通常检查的内容有基层表面沥青封层有否损坏、平整度、横坡、宽度、高程等是否符合要求，同时，在沥青混合料接触的构造物表面、路缘石的内侧壁涂上粘层沥青。摊铺前工程技术人员首先进行施工放样，设置找平基准线，制作标准垫块（设计厚度+松铺厚度）等工作，通过试验段铺筑的成功经验，确定摊铺速度、振动振捣频率、松铺系数、碾压速度、碾压遍数、路面最低碾压温度等数据。

在摊铺过程中，摊铺速度与拌和能力要匹配，保证摊铺机在一个作业段内连续不断地摊铺。为保证路面的平整度，沥青路面采用红外线感应探头，测定基准线，确保摊铺厚度、平整度。同时在施工过程中由专职质检人员用专用工具（器子、卷尺、红外线测温仪）来检测摊铺厚度和沥青混合料的温度。摊铺前，摊铺机要提前0.5~1小时就位，并将熨平板预热到不低于100度后，再进行摊铺，沥青混合料的摊铺温度不低于140度。在采用两台摊铺机阶梯式摊铺时，两台摊铺机前后的跟离一般为10-20m，此时沥青层接缝尚未冷却，前后两台摊铺机搭接宽度在30-60mm，并躲开车道轮迹带，上、下层大搭接位置宜错开200mm以上。摊铺过程不得随意变换速度或中途停顿，摊铺后的混合料，不得用人工反复修整。摊铺好的沥青混合料应紧跟着碾压。

（4）碾压

碾压作业在混合料处于能获得最大密实度的温度下进行，开始碾压温度一般不低于135度，碾压终了温度钢轮压路机不低于80度，轮胎压路机不低于85度，振动压路机不低于75度。压实工作按铺筑试验路面确定的压实设备的组合程序进行。碾压的一般程序为初压、复压、终压三个阶段。由于本工程使用摊铺机具有双夯锤振捣装置和机械振动装置，并可根据混合料类型和摊铺厚度调整振动频率，使摊铺后路面的预压实度达到80%以上。我们采取的压实方法是先用钢轮压路机紧跟着摊铺机静压一遍，为初压阶段；然后再用钢轮压路机振动碾压二遍，再用胶轮压路机碾压五遍，为复压阶段；最后用胶轮压路机碾压一遍，为终压阶段，以消除轮迹为度。压实由外侧向路中心进行，超高路段由低侧向高侧进行，相邻碾压带宜重叠后轮的1/2宽度（不应小于是200mm）。压路机行走的路线来回都应是直线，每次由两端折回的位置呈梯形随摊铺机向前推进，使折回处不在同一横断面上。轮胎压路机的轮胎气压注意保持一致（不少于0.5MPa），以防止轮胎软硬不一而影响平整度。路面温度降到75度以下时，不能再碾压。碾压速度保持慢而均匀，一般初压速度为2~3 km/h，复压速度振动压路机为3~4.5km/h，轮胎压路机为3~5km/h，终压速度为3~6km/h，在摊铺机连续摊铺时压路机不得随意停顿，转向或制动。当压路机来回交替碾压时，前后两次停留地点应相距10米以上，并应驶出压实路面3米以上。在沿着路缘石或压路机压不到的其它地方采用手扶式振动夯进行充分压实。已经完成碾压的路面，不得修补表皮。沥青碎石上基层的碾压方法不是一成不变的，因为压实质量与压实温度有直接的关系，而摊铺后混合料温度是在不断变化的，特别是摊铺后4-15分钟内，温度损失最大，因此必须掌握好有效压实时间，适时碾压，并根据摊铺厚度、自然条件及时调整碾压方法，确保压实质量。在施工的整个过程中，将对砼的拌和、出料、摊铺、初压、终压温度做详细记录，以便指导施工，保证质量。

4结束

从试验检测结果看，沥青碎石的高温性能比较好，水稳定性良好。从施工性能来看，混合料由于粗料多，矿料粒径的跨度太大，容易出现离析，因此要从生产能力、施工工艺上严格控制。在我国柔性基层使用很少，近两年才开始一些研究。山东、山西、江苏等省都进行了柔性基层研究，为了预防沥青路面的早期破坏，延长公路的使用寿命，使高速公路建设投资效益达到最大，进行柔性基层的研究是非常有必要的。采用柔性基层结构，使工程造价较普通半刚性基层有所增加，但是随着时间的增长，其优良的使用性能会逐渐显现出来，大幅度降低路面的养护维修费用，从长远利益来看，柔性基层具有更好的经济性能。另外，柔性基层在以后路面的修复中，柔性基层材料可以完全被再利用，不但可以大大降低维修费用，节约能源，而且可以减少环境污染，因此采用柔性基层具有更好的经济和社会效益。