高寒地区沥青混凝土路面施工技术与应用

摘 要：文章通过工程实例，结合高原气候环境特征，对高寒地区沥青混凝土路面施工技术与应用进行了阐述，对高寒地区沥青路面施工施工难点、施工技术措施和注意事项等做了介绍。工程实践证明，通过采取有针对性的施工技术措施并加以改进，能够克服高寒地区的不利条件施工出高质量的沥青混凝土路面。

1 前言

松潘县城北新区沥青路面工程，全长7.9公里，是“5.12”大地震后，安徽省对口支援四川省灾后恢复重建的重点工程项目之一。因松潘属高海拔冻土区，早晚温差大，常年有效工期短，自然条件极为恶劣，这就要求我们在进行沥青路面施工时，应充分考虑当地的气候条件，采取有针对性的施工技术措施。本工程沥青路面的类别：城市道路Ⅲ级，路面等级：高级路面，路面面层结构为：4cmSBS改性细粒式沥青混凝土AC-13C+6cm中粒式沥青混凝土AC-16C。

2、高寒地区气候特征

松潘大部分地区都处于高寒山区，冬长无夏，春秋相连，四季不分明。全年平均气温为5.7℃，年极端最低气温为-21.1℃。每年的5至8月为降水季节，雨量非常集中，平均降水量729.7毫米，雨季降水量占全年降水量的72%以上。由于海拔高，太阳辐射强，气流对流大，吸热与散热均较快，日温差大的特点，日温差在10.1℃—23.1℃之间。

3、高寒地区沥青混凝土路面施工难点及主要病害成因

3.1沥青混凝土路面的特点

沥青混凝土路面属于柔性路面，能适应各种交通条件；但其对温度十分敏感，温度稳定性较差，夏天高温易变软，在车辆碾压下易产生推移拥包，冬天低温易变脆，易产生裂缝，而裂缝的发展不但直接影响路面的使用性能；更易使雨水沿缝渗入，造成路基的破坏；同时沥青与大气接触，易老化而缩短使用寿命。

3.2主要病害及其成因

沥青混凝土路面主要有路面开裂，以裂纹或裂缝形式出现，路面坑槽，松散剥落，泛油等病害。

（1）高原气候环境是路面产生病害的主要原因，经过调研分析，可以将高寒地区沥青路面开裂病害原因归纳为以下5类：

① 因路基冻胀融沉引起的路面开裂

② 因路面剪切开裂

③ 因沥青路面本身温缩开裂

④ 因半刚性基层开裂引起面层反射裂缝

⑤ 因路面整体强度不足引起的面层疲劳开裂。

（2）施工质量差导致路面产生病害。例如，由于面层油石比及骨料级配不合格，沥青标号及用量不当，加热温度控制不当，碾压不实，路面成型质量差，致使路面出现松散、坑槽等病害。

4、高寒地区沥青混凝土路面的施工要求

（1）高质量的设计：即设计出能满足使用要求的和能适应高寒地区、恶劣气候条件的路基、路面。

（2）高质量的施工：要在高寒地区施工出高质量的沥青混凝土路面，必须解决沥青老化、低温开裂等难题，必须从高寒地区特殊的自然环境，气候特点出发，在施工方案选择，沥青等材料选用，配合比设计，机械及人员配置及每个工序，采取针对性的施工技术措施。

5、高寒地区沥青混凝土路面的施工技术措施

5.1施工方案

沥青混凝土面层施工采用沥青拌合站集中拌合生产出合格的沥青混凝土拌合料，然后用具有保温措施的自卸车运至施工前场，用沥青摊铺机连续摊铺，压路机均匀碾压成型的施工方法。

5.2机械设备及人员配置

经调查，松潘县及附件周边地区没有商品沥青混凝土供应商，本工程自建了QLB-1500型沥青拌合站1套。为保证沥青摊铺的质量和平整度控制，采用了德国进口ABG摊铺机2台，12吨双钢轮压路机2台，26吨胶轮压路机1台，自卸汽车8辆。

人员配置要选用能适用高原寒冷，缺氧气候，且施工经验丰富，技术水平较高的健康人员。应组成沥青混凝土施工专业班组，尽量避免经常性更换人员，造成技术衔接不畅和熟练程度起伏不定。

5.3材料选用：材料的质量直接影响沥青混凝土路面的质量，材料性能指标除应满足设计和规范外，还应充分考虑松潘地区高寒气候条件及太阳高辐射的特点。

（1）沥青。在设计AC-16C普通沥青混凝土中，采用的是A级70号石油沥青。考虑到松潘地区高寒气候及太阳高辐射条件，沥青老化迅速的特点，以及高寒地区沥青混凝土路面应具有较高的低温抗裂性要求，冬季寒冷地区宜选用稠度小、低温延度大的沥青，对温度日温差及温度年温差大的地区宜选用针入度指数大的沥青。我们经过认真研究和性能对比，采取了用90号石油沥青变代替70号石油沥青的施工方案，较好的解决了高寒地区沥青混凝土路面的老化快，低温易开裂的问题，获得了设计、建设、监理三方的肯定。

（2）集料。由于松潘及周边附近地区没有与沥青粘结力较好的玄武岩、石灰岩等碱性材料，且松潘碎石加工厂生产的砂石料，其母料多来源于岷江河滩的砂卵石，加工出来的砂石料不但含泥量超标，且石料的针片状及破碎面含量较小，严重影响了沥青与碎石的粘结力，为此我们通过增加石料冲洗筛的数量，较好的解决了石料含泥量超标的问题，同时通过在沥青中掺加0.4%的抗剥落剂来提高沥青与集料间的粘结力，及抗水损害能力。砂：由于松潘当地无优质天然砂，施工中采用了机制砂作为细骨料。

集料储存：考虑到松潘高寒地区沥青摊铺的黄金时间为5月至8月，但此段时间同时也是松潘雨量最集中的时候。因此集料场地一定要进行硬化处理，并做好排水措施，防止泥土污染集料，并且要对集料进行覆盖防止雨淋的措施，避免因雨淋造成集料含水量增大，造成集料加热时间增大，影响工程进度和施工成本。集料应分仓、规格标识清楚，防止集料混用，造成级配不合理。

（3）填料：矿粉采用石灰岩或岩浆岩中的强基性岩石等憎水性石料经磨细后得到的矿粉，原石料中的泥土杂质应除净。矿粉应干燥、洁净，能自由的从矿粉仓流出。受潮结块的矿粉严禁使用。

5.4配合比设计

沥青混合料配合比设计由目标配合比设计、生产配合比设计和生产配合比验证三个阶段组成，配合比设计的结果直接影响沥青路面的施工质量和使用寿命。通过设计确定沥青混合料的材料品种、集料级配及沥青用量，并对设计的沥青混合料进行浸水马歇尔试验和水稳定性检验。根据松潘高寒气候特点，经过现场进行试验段摊铺，进行修正后确定沥青混合料的生产标准配合比如下：

5.5施工工艺

（1）拌和

沥青混凝土混合料拌合主要是控制出厂温度、油石比及集料级配，采用电子计量装置、自动化程度高的间歇式拌合机拌合；混合料拌和应均匀、无花白、无结团成块或严重的粗细集料分离现象，所有矿料颗粒全部裹覆沥青；开机拌和前几盘集料应提高加热温度，每锅料拌和时间不少于45s(干拌时间不少于5～10s)，普通沥青出厂温度控制在155℃至160℃；SBS改性沥青出厂温度控制在160℃至165℃；沥青混合料出厂时应逐车检测混合料的重量和温度，并记录出厂时间、出厂温度。

（2）运输

沥青混合料运输均采用15t以上大型运输车，不得超载运输、或急刹车、急弯调头，造成集料离析；考虑松潘高原地区，气温较低，故运输车必须加盖篷布(或棉被)，保温、防污染；运输车辆数量的确定，必须根据当日摊铺工作量的大小合理准备，确保后场生产不停，前场摊铺连续。

（3）摊铺

沥青混凝土摊铺主要是摊铺起始时间、摊铺速度、摊铺温度及摊铺高程的控制。摊铺何时开始取决于到场成品料的数量，一般现场有4～5料待卸料车，方才开始摊铺，过早摊铺可能会出现机等料的现象，容易形成冷接缝，影响施工质量；摊铺机开工时，提前0.5～1h预热熨平板不低于100℃，摊铺速度必须保持均匀、连续不间断，不得随意变换速度或中途停顿，以提高平整度，减少混合料的离析，考虑松潘高原气压低，机械生产效率低，一般摊铺机的速度控制在相对较低的速度3m/min左右；摊铺最低温度不得低于下表规定：

沥青混凝土摊铺高程主要通过试验段总结出来的松铺系数来控制。确定沥青层松铺系数的试验段施工，在试验段我们采用经验虚铺系数1.15～1.2，碾压合格后，测出其压实高程，用算术平均法确定其实际虚铺系数ц和压路机压实遍数。

通过试验段试验和计算，测得本工程底层沥青的松铺系数为1.18，为后续大量沥青层摊铺提供经验数据。

（4）碾压

沥青混合料的碾压分初压、复压、终压三个阶段完成，碾压遍数和碾压顺序至关重要，初压时一般采用双钢轮压路机静压2遍，复压采用双钢轮压路机高频低幅振压3遍，胶轮压路机静压3遍，终压采用收光2遍。碾压方法应遵循由外向内、由高向低的顺序进行，碾压时应将压路机的驱动轮（前轮）面向摊铺机。压路机宜采用高频低幅进行压实，相邻碾压段轮迹重合宽度至少为20cm。

5.6其他

考虑到松潘高寒气候，天气变化无常，雨、雪、冰雹等恶劣天气随时都可能出现的特点，进行沥青混凝土施工时，应时刻关注天气预报，观察天气变化，提前准备好应急处理措施，防患于未然，对未经压实而经雨淋的沥青混合料应全部清除，更换新料。

6、结语

高寒地区沥青混凝土路面施工，应紧密结合当地的自然环境和气候条件，找出并分析影响工程质量的重点和难点，从施工方案选择、机械及人员配置、材料选用、配合比设计、施工工艺出发，采取有针对性的施工技术措施，才能在高寒地区施工出高质量的沥青混凝土路面工程。