S12梅龙高速程梅段单层7cm GAC-20改性沥青砼结构加铺方案探讨

摘要：本文借助2011年广东省梅州市S12 梅龙高速公路程江至梅南段（简称程梅段，具体实施桩号为K91+120～K103+404）水泥砼路面加铺单层7cm GAC-20改性沥青砼这一工程实例，从实践的角度出发，详细地阐述了这种新型单层加铺结构在广东省内高速公路路面养护维修领域中的首次应用情况。并对本次加铺罩面过程中所涉及的渗水控制问题、厚度控制问题进行了重点介绍，提出了些许浅见薄感，特整理形成本文，以供业内同行共同探讨指正。

关键词：白加黑沥青加铺7cm GAC-20单层罩面工艺介绍

中图分类号：TF526文献标识码： A

一、工程简介

S12 梅龙高速公路程江至梅南段（K91+120～K103+404）起于梅州市程江镇猫石村，终于梅县梅南镇，全长12.284Km。路基宽度24.5m，双向4车道，为水泥砼路面结构。公路设计等级为山岭区四车道高速公路，设计行车速度为80Km/h，路基宽度24.5m；设计荷载为汽车―超20级，挂车―120级，标准轴载100kN；建成通车时间为2003年底。

由于通车时间的增长，路面行车舒适性变差的弊端逐渐显现，随着人民生活水平的提高，乘客对于行车舒适性的要求越来越高，为了满足乘客舒适性的要求，同时提高高速公路的服务质量，业主决定在现有水泥砼路面的基础上，直接对该路面进行沥青加铺。本次加铺，设计上采用了较以往养护维修项目较少采用的单层7cm沥青砼加铺结构，此举也是从真正意义上响应了国家近年来一直在倡导的“节能减排、绿色低碳”的科学理念，根据S12梅龙高速程江至梅南段路面实际状况，在保证交通影响较小和便于组织施工的前提下，项目决定采用“静态设计、动态控制”的方法进行，结合方案设计评审会会议各专家讨论内容，最终确定采用的设计方案为：单层7cm 改性沥青混凝土GAC-20），鉴于对近年来一些新建沥青路面通车后不久所存在的车辙、温度稳定性差等早期破坏，为使维修加铺能达到预期效果，项目在沥青品牌的选用上也经过了深思熟虑，最终决定采用在高温稳定性方面较好、动稳定度指标较好的PG82-10等级的改性沥青，虽然该价格在施工成本上有所增加，但为了确保本次加铺罩面质量,项目上在“质量”和“价格”这两个问题之间最终还是进行了明智的取舍。本工程于2011年11月24日正式开工，2011年12月28日全部完工。

二、单层加铺设计中的亮点和要点

㈠设计亮点

较以往其它养护维修项目不同，本次加铺罩面设计，主要有以下两个亮点：

1、并没有采用以往所熟知的双层或多层的传统路面结构，而是直接以单层7cm作为表面层结构进行罩面加铺。

2、在以往表面层的传统概念中，采用较多的结构类型往往是AC-13或AC-16两个面层结构，较少采用GAG-20这种中粒式结构，这种结构应用上的创新尝试，在广东省内也较为少见。

㈡设计要点

其实，由于本项目的实施，是在原来老旧的“白色路面”-水泥砼路面的基础上进行，因此，总体实施质量如何，除了把质量的控制重点放在新铺沥青混合料的生产质量和实施工艺的控制外，对于加铺前水泥砼路面原有状态的完好、破损与否也至关重要。因此，设计上对相关问题也给予了相应的设计考虑，主要的设计要点有：

1、水泥混凝土路面接缝处理：纵横向缩缝清缝后用热改性沥青进行灌缝，确保接缝处封闭紧密，防止可能因路表渗水通过板块接缝渗入到结构内部，把可能存在的“走水”通道进行有效封堵。此外，在接缝位置正中跨缝设置1m宽的玻纤格栅，对于存在错台位置的相邻板块采用混凝土打磨机进行打磨磨平。

2、平纵线形：加铺沥青混凝土时不调整平面线形；合理进行纵坡和横断面拟合，局部需微调路段按坡差不大于0.2%进行控制。

3、桥梁伸缩缝的处理：对变形损坏的桥梁伸缩缝进行更换，在加铺完成后进行抬高处理。

4、为确保新旧结构层的有效粘结，如何保证水泥砼路面与新加铺沥青结构层的牢固粘结也是本次罩面设计的重点。在粘结层材料的选用上，设计上采用了高粘度改性沥青防水粘结层。

5、交通安全设施：考虑到交通安全设施标志牌的净空全部满足加铺后的净空要求，因此可不做改造；为确保路铡路缘石边缘部位的有效碾压，避免压路机因波形护栏无法靠近边缘进行碾压，在施工过程中，需对路肩波形护栏进行拆装。

三、配合比设计和一些控制性指标介绍

㈠配合比设计概况

由于单层加铺结层的特殊性，既要保证达到设计预期的密水性，又要使所生产出来的混合料能具有一定的抗车辙能力，对于配合比设计工作而言，确实颇受考验。而且，在一些技术指标上的验收限值上，设计也将相关标准提高，如渗水，将原来规范中规定的120ml/min调整至80ml/min，改性沥青的车辙动稳定度一值，将原来规范中规定的2000次/mm提高至3500次/mm（70℃、DS值、次/mm）。在经过多次召开技术研讨会及综合各专家指导意见之后，项目决定在进行沥青混合料的配合比设计时，将配合比的最终类型走向确定为骨架密实型。

在目标及生产配合比设计时，为了使所设计的沥青混合料配比曲线在调控上能更细致和精确，对于热料仓的规格和配置数，项目上决定采用 5个仓位的搭配量来进行，分别为：1号仓（0～3mm）、2号仓（3～7mm）、3号仓（7～12mm）、4号仓（12～19mm）、5号仓（19～33mm）。配合比设计时，为了保证沥青混合料的生产稳定性，避免混合料生产存在较大波动，必须做好配比设计这项基础工作，必须使设计出来的配比曲线走向能处在一个稳定安全的级配范围，根据《公路工程沥青与沥青混合料试验规程》（JTJ052-2000）、《S12梅龙高速公路程江至梅南段路面维修工程GAC-20C目标配合比设计》及《S12梅龙高速公路程江至梅南段路面维修工程施工技术指南》的设计级配范围,本项目GAC-20沥青混合料在目标配比设计阶段和生产配比设计阶段各档热料的实测对比数据为（如下表和下图）:

梅龙高速程梅段GAC-20沥青混合料目标配比和生产配比实筛数据对比表

GAC-20C

梅龙高速程梅段GAC-20沥青混合料生产配合比曲线设计图

采上以上配合比所生产出来的混合料，从现场铺设后的渗水实测情况来看，普遍实测范围在20ml/min至60ml/min这一区间，能满足设计上80ml/min的严格要求。而车辙动稳定度一值，从后场试验的实测数据来看，由于正确地选用了性能较好、价格较为昂贵的PG82-10改性沥青，其实测值普遍能达到5000次/mm以上，远远超过了设计所要求的3500次/mm。这两个指标的实控，在程梅加铺这个罩面工程中均得到了较好的预控。

㈡对一些控制性指标的介绍

1、厚度的控制

厚度这一指标，较压实度、马歇尔试验其它性能技术指标而言，虽然体现不了沥青混合料的生产质量，但在这种单层加铺结构的特殊应用下，其重要性和厚度偏差的敏感性就显得举足轻重了。仅有的单层结构，倘若在施工时未能得到准确控制，实际摊铺厚度与7cm的设计厚度存在较大偏离，那么再去谈整体加铺质量的控制，无疑是空谈。因此，为了做好厚度控制这项工作，在工艺上我们采取的措施和践行的管理思路主要为：

在摊铺作业中铺筑厚度按最小厚度要求对摊铺厚度进行控制：最小厚度的技术要求适用于单点控制的场合。按照这一要求来控制松铺层厚度时，应该保证松铺层任何一点的厚度除以松铺系数后均应落在设计厚度的公差范围内。由于下承层的凹凸不平，为满足最小厚度的要求，在摊铺时必需供应更多的混合料，下承层的平整度愈差，所需多供的混合料数量就愈大。因此，在按最小厚度控制时，应视下承层平整度的好坏，适当增大厚度的调节值。

厚度的监测是摊铺作业质量控制的一项重要内容，在摊铺作业的初始阶段，应加强松铺层厚度的检测，在随后的摊铺作业中也应随时进行检测。厚度的检测工作应按以下要求进行：

① 摊铺机在准备摊铺的路段上就位后，按调节初始仰角同样的方法在熨平板下方，距两端1/3宽度处各垫一块宽20 cm左右的木板，其宽度对于初次摊铺的场合为结构层的设计厚度乘以松铺系数（约为1.15~1.35），与已铺路面对接摊铺的垫板厚度为松铺层厚度与路面设计厚度之差。然后将熨平板放下，使它完全落在垫木上，并让提升油缸处于浮动状态。

② 在摊铺机开始作业前，大臂铰点油缸的活塞杆行程应处于中间位置，左、右大臂的铰点应处于同一高度，铰点油缸电磁阀的控制开关应放在“关”的位置，此时铰点处在锁住的状态。

③ 开动摊铺机，让熨平板离开垫木并完全压在混合料上，摊铺机不需停顿，继续按设定的速度向前摊铺，同时将控制开关拨至自动位置。注意，熨平板大臂铰点如没有锁住，当熨平板下方进入混合料，并在混合料充分支承之前，将有更多的下沉，而导致铺层明显的凹陷。

④ 在摊铺机走过4~5 m后开始检测松铺层的厚度。检测时应沿着熨平板宽度左、中、右，每次测定若干点与要求的松铺层厚度对照，并根据偏差的大小适当调节纵向传感器的厚度调节螺杆。

⑤ 在调节时应注意每调整一次应待摊铺机走过2~3 m后再进行厚度检测，并在随后5 m的范围内考察其厚度检测的平均值是否逐步趋向稳定并达到规定的厚度值。厚度的调节应在10~15 m内完成。

在试摊铺中还应测定松铺系数，以便为以后熨平板初始仰角的设定提供依据，松铺系数的测定宜按以下要点进行。

⑥ 在未开始摊铺前在下承层上按一定的横向距离在路面上划出二条纵向线，并沿着纵向线选择若干点测量它们的高程，并记下它们的平面坐标。

⑦ 待摊铺机摊过这些点后，在同样的坐标点上测定松铺层的高程，两个高程之差即为松铺层的厚度。

⑧ 待铺层完全压实后，再在各原坐标点处测量压实后路面的高程，这一高程与下承层高程之差即为路面压实后的厚度，松铺系数等于松铺层厚度与压实层厚度之比。

⑨ 将各测点的松铺系数平均后就可得出一平均的松铺系数，在以后的摊铺作业中应根据实际测定的松铺系数对熨平板垫木的厚度进行修正。

2、渗水系数指标的控制

本项目为水泥混凝土路面加铺改性沥青PG82-10+7cmGAC-20沥青混凝土工程，结构层加铺厚度在广东省内属首尝。本项目所在地区气温较高，雨水较多，且平纵曲线路段较差，弯道多，特别是在长陡坡路段，重车、超重车渠化交通的荷载作用势必会对加铺的沥青面层的高温性能提出较高的要求。因此，沥青混凝土采用骨架密实结构，在保证密水性能的同时提高高温抗车辙性能； GAC-20面层合成级配以9.5~16mm为主骨架，4.75~9.5mm为副骨架，以中粗粒径颗粒形成骨架，保证抗车辙性能的同时兼顾施工均匀性，减少现场离析，严格控制细集料及粉料用量，形成骨架密实级配，达到在满足抗滑指标的同时保证较高的高温稳定性和密水性。

配合比设计时我部特别注意沥青砼的空隙率，沥青砼路面中的空隙率与路面的密水性、老化、高温稳定性，路面抗滑性能、路面的行车舒适性及使用寿命均直接相关。沥青混合料空隙率的大小应合适，空隙率太小，易形成车辙、高温稳定性差、路面抗滑性差；空隙率太大，易透水、老化。所以在施工过程中对矿料合成级配要求0.075mm、2.36mm、4.75mm三档的筛孔通过率控制接近设计级配的中值。

四、实施体会和感想

通过本次加铺罩面的全程参与，对于首次尝试应用的这种单层沥青加铺设计（7cm GAC-20），想法大胆，但对于在这个力倡技术创新和应用创新的当下社会，为了科学的发展和进步，尝试未尝不可。在实施前，无论是对上级交通主管部门，还是对现场直接参与实施的机构部门来说，无疑都是一次难得的学习机会和经验积累机会。2011年的这次技术首尝，以及通过事后对该段加铺后期通车质量的跟踪和后评估情况来看，并未发现有车辙、推移、裂缝等早期病害，行车舒适性良好，这种单层7cm改性沥青砼加铺罩面的做法无疑是值得肯定和推广的。这从2012年的汕梅高速公路后来陆续开工启动的13.9km长的清潭至畲江段加铺罩面、15.85km长的梅南至畲江段的加铺罩面以及4.28km长的扶大至程江段加铺罩面三个项目的应用情况来看,更进一步给予了充分的证明。总之，技术创新无止境，科学尝试一直在进行。

参考文献：

1、《公路养护技术规范》(JTG H10-2009)

2、《公路技术状况评定标准》(JTG H20-2007)

3、《公路路基路面现场测试规程》(JTG E60-2008)

4、《公路沥青路面设计规范》(JTG D50-2006)

5、《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)

6、S12梅龙高速公路程江至梅南段水泥混凝土路面加铺沥青混凝土工程(K91+120~K103+404) 一阶段施工图设计》