[推荐]：广清高速公路沥青混凝土路面的设计与施工

江上风轻

广清高速公路沥青混凝土路面的设计与施工
【摘要】本文根据广清高速公路新华至银盏段沥青混凝土路面新 建及改建路段为实例，详细介绍其路面工程的设计与施工情况。?

【关键词】高速公路沥青路面设计施工??

    随着高速公路在我国的日益发展，沥青混凝土路面以舒适性、平稳性 、耐久性、良好的抗滑性等优点，在公路建设中用得越来越多。修建沥青混凝土路面因其标 准要求高，普通的小型机械和人工施工，已远远不能满足高速度、高质量、高效益现代工程的需要，必须采用先进的施工工艺和机械设备。在广清高速公路沥青路面施工中，我们采取 SMA新技术措施，使用台湾产的石油沥青，引进美国、德国的沥青混凝土摊铺设备，以及合理的施工工艺，使工程建设速度和质量都得到了保证。这里就广清高速公路沥青混凝土路面设计与施工情况作一介绍。

    广清高速公路新华至银盏段位于珠江三角洲北部，是由原107国道改造而成，路面工程起点桩号为SK28+681，终点桩号为SK44+113，通过银盏互通立交与京珠高速公路汤塘至银盏支线 相接，全长l7.819km。全线采用双向四车道，路面宽24.5m，中央隔离带宽2m，主线沥青路面单幅宽度l0.5m，土路肩0.75m，桥梁宽24.0m，设计荷载为：汽车一超20级，挂车一120， 主线行车速度l00km／h，最大纵坡4％。该段共有3座互通立交控制车辆出入，分别为海布、 狮岭、银盏互通。

1、路面结构层的设计

1．1 面层

   面层要求具有平整、坚实、抗滑、密水的功能，具有高温抗车辙、低温抗开裂的技术品质， 由于该路段处于高温、多雨地区，所以沥青混合料的抗车辙和抗水害性亦显得尤其重要。?

    根据以上特点，上面层采用4cm沥青玛蹄脂碎石(简称SMAl6)，中面层采用6cm粗粒式沥青混 凝土，矿料级配采用粗粒式密级配沥青混凝土AC-25，下面层采用6cm粗粒式沥青混凝土 ，矿料级配采用粗粒式半开级配沥青混凝土AC-25见路面结构示意图。

1．2 基层和底基层

因本段属旧路改建，设计中考虑利用原二级路作为新建高速公路的半幅路基，故路面基层按新建路段及改建路段分述如下：?

（1）路面基层在新建路段的结构设计

    基层为两层18cm水泥稳定级配碎石，底基层为18cm水泥稳定石屑。对土质挖方路段，为隔断 、排除地下水影响，以16cm碎石垫层代替底基层，垫层满铺至路基边缘。

(2) 路面基层在改建路段的结构设计

① 当路面基层厚度小于16cm时，考虑到旧路面双向横坡调为单向坡，因而采用沥青碎石AM－ 30，作为补强或调拱层。沥青碎石层根据其加铺层厚度，可分为粗粒式一层或两层铺筑，一 般6～10cm为一层。当沥青碎石调拱层厚度小于10cm时，在旧路面上铺设聚脂土工布，以减 少反射裂缝。

② 当路面基层的加铺层厚度在16～23cm时，采用水泥稳定级配碎石基层。由于原旧路砼路面宽9.0m，两侧路肩为水泥稳定碎石，因此在开挖两侧旧路肩深20cm时，需用水泥碎石加固旧路肩。在加固旧路肩与砼路面上，铺设2.5～3.0m宽的200g/m2的聚脂土工布。

③ 路面基层的加铺层由两层水泥碎石基层组成，如因调拱，原土路肩上的加铺层小于l0cm时 ，用水泥碎石加固原土路肩，厚度视具体情况而定，一般为20～30cm，该类结构一般不铺设 土工布。

④ 超高段的处理，部分路段的新路面横断面超高值较大，为4％～7％，左侧路缘带与右侧硬 路肩边缘高差很大，若超高4％，则高差为0.416m，若超高7％，则高差为0.735m，采用水 泥碎石、沥青碎石和级配碎石进行调拱。当水泥碎石厚度小于16cm时，小于16cm的部分可采 用沥青碎石层调整横坡。

⑤ 当路面基层加铺层厚度约54cm左右时，按新建路面处理。见路面结构图I型。加铺层大于7 0cm时，则大于70cm的部分亦采用级配碎石填筑。

⑥ 对于原旧路砼路面存在断板、裂缝、错台等病害现象的部分，病害严重的，将旧路面挖除 后，采用C20砼现浇修补，病害较轻的，采用灌注水泥浆处理。

2、路面工程的特点

(1) 由于大部分路段属于旧路改造，在K28+681～K44+113有6个新旧路的交叉口，原107国道与地方道路的交叉口还有很多。在路面工程的施工过程中，必须维护l07国道的正常通车， 采用半幅路面施工，因而如何指挥转移交通是直接影响顺利施工的关键。本工程除新建4.5 km路段外，其余路段均是在原l07国道左侧或右侧加宽，因此施工干扰较大。

(2) 由于大部分路段属于旧路改造，在非超高路段，原107国道路面设计为双向横坡，改造后为单向横坡，在超高路段，原107国道的设计横坡与新建成后路面横坡又不相同，导致路面结构复杂，从而加大了施工难度。

(3) 由于旧路改建路段不可预料性的因素较多，如在左幅K34+600～K34+700、K40+500～K40 +750段，新建纵断面设计高程与原l07国道水泥砼路面高程存在差异(即为加铺层厚度)。一 般情况下，在旧路砼板上加铺沥青路面，若差异小于16cm，根据施工图设计的要求，需将原 水泥砼板挖除后再做路面。在施工过程中发现由于原公路等级较低且经过几年通车，长期超负荷使用，旧路部分路段砼板大面积破损，并且相应砼板下的基层也有破坏，路基存在不同程度的弹簧。我们根据需要，按不同路段进行不同的补强处理，分别采用了砼板补强和路基换填的加固措施；对地下水位高、含水量大的个别路段，采取增加排水盲沟和透水垫层等处 理方案。

(4) 该项目路面工程的沥青路面上面层采用SMAl6沥青混合料-玛蹄脂碎石，由于SMAl6的生 产实践，在我省没有成功的模式或经验，目前还处于摸索阶段，因此从技术和工艺、设备方 面，都可以说是科技攻关和新工艺、新设备的开发利用，对将来路面工程或相关工程的开展 有着指导性的作用。

3、面层基层施工及混合料配合比设计

3．1 基层

    由于沥青路面为柔性路面，而基层为半刚性路面，因此，每个结构的预密实性和下承层的平整度及横坡对上结构层的平整度都有着极大的影响，如果下承层的平整度或横坡达不到规范要求，会直接导致上结构层的平整度指标不理想。因此，要求从路槽开始，就要把好质量关 ，对平整度、横坡达不到要求的路段，必须修整，使其达到规范要求。路面基层用的水泥均 采用符合国家技术标准的425普通硅酸盐水泥。

(1) 底基层

底基层(见路面结构图I型)采用4％的水泥稳定石屑，材料由０～4cm碎石和石屑掺配而成，掺配比例为，碎石：石屑＝50：50。水泥稳定石屑混合料的生产采用拌和楼集中厂办，路面施工作业配套机械设备为：履带式东方红推土机，F18C德国产平地机，(自重)18t德国宝马压路机。每天正常作业段单幅长度为400m。

(2) 垫层

垫层采用路拌法施工，材料由0～4cm碎石和石屑掺配而成，掺配比例为 ，碎石：石屑=45 ：55。

（3）上、下基层

   路面基层（见路面结构图Ⅰ、Ⅱ型）采用6%的水泥稳定碎石，材料由0～4cm碎石和石屑掺配而成，掺配比例为，碎石：石屑=30：70。

   水泥稳定混合料的生产采用厂拌法，路面施工工作的配套机械设备为：12m宽德国ABC沥青摊铺机2台，11m宽德国DANPAC沥青摊铺机l台，(自重)德国宝马压路机3台。每天正常作业段单幅长度为400m。

(4)  沥青碎石层(见路面结构图III型)AM-25沥青混合料采用台湾AH-70重交通石油沥青，石 料采用加工的花岗岩机制碎石，集料采用0～3cm碎石和粗砂，掺配比例为，碎石：砂=80：2 0。按照规范做马歇尔试验，得到沥青用量为3．65％，空隙率为9.4％，饱和度为48％。沥青碎石混合料的生产，采用意大利MARINI间歇式(120t／h)沥青拌和楼拌和，运输采用加蓬布的铁壳18t日野自卸车运输。路面施工作业配套机械设备为：德国ABG沥青摊铺机一台，美国66B12t双光轮压路机两台及18t胶轮压路机一台。

(5) 用于防止反射裂缝的聚脂土工布的铺设

① 用于本工程的聚脂土工布，采用核工业部湖南无纺土工布厂生产的无纺土工布，其性能良好。?

② 土工布的铺设：首先对旧砼路面进行铣刨打毛，使表面有2～3mm粗糙度，接着清除杂物尘土，然后按0.9～1.2kg／m2的洒布车洒布阳离子乳化沥青(不留空白)作粘层沥青，立即铺设土工布，搭接长度为30cm，铺设时不淮有折皱，再用胶轮压路机辗压一遍，使沥青浸透土工布，并与下承层粘结牢固，不脱空。

(6)水害是沥青路面的主要病害之一，因此要特别注意路面工程的排水设计。

3、2 沥青面层

(1) 下面层

   下面层采用半开级配的粗粒式沥青混凝土AC一25Ⅱ型结构，面层使用沥青均采用台湾产AH- 70重交通石油沥青，粗集料采用机制花岗岩碎石，细集料采用天然中粗河砂、石粉、矿粉， 集料的掺配比例为，l～3cm碎石：1～2cm碎石：0.5cm碎石：石粉：矿粉＝50：21：16：10 ：3。

   花岗岩碎石的视密度为2.610t／m3，吸水率为1.0％。对沥青的粘附性为2级，石料压碎值为24.0％，细长扁平颗粒含量为5.3％。掺0.5％的AR-68抗剥落剂，粘附等级达到4级。经 过马歇尔试验，选定沥青用量为3.90％，密度为2.338g／cm?3。空隙率为5.2％，饱和度为6.5％，稳和度为9.5KN。AC-25混合料，采用一座意大利MARINI间歇式(120t／h)及一座L G2000型(160t／h)沥青拌和楼生产，采用8～12台18t日野铁壳自卸车加篷布运输．

路面施工作业配合机械设备：一台10.5m宽德国ABG沥青摊铺机摊铺沥青混合料，由一台8t 双光轮压路机初压，采用两台自重12t美国产双光轮压路机复压，采用一台20t胶轮压路机终 压。压路机碾压阶段控制指标见下表：表1   

控制指标

碾压阶段
   

碾压速度km/h
   

碾压温度
   

碾压遍数

  

初压
   

1．5~2
   

大于130度
   

2

复压
   

3．5~4。5
   

120~100（度）
   

4

  

终压
   

4~6
90~80（度）
2


每天正常作业单幅长度为1200m。

(2) 中面层

    中面层采用密级配粗粒式沥青混凝土AC-25Ⅰ型结构。集料中采用的粗集料与AC-25同， 细集料采用砂和矿粉，其掺配比例为，1～3cm碎石：1～2cm碎石：砂：矿粉＝43：15：37：5。选定沥青用量为4.9%(沥青中加入0.5%的AR-68抗剥落剂)，混合料的密度为2.351g／cm3，空隙率为3.1％，饱合度为78％，稳定度为9.7KN，流值为27(0.1mm)。

AC-25混合料的生产及路面施工作业同沥青面层下面层。

(3) 上面层

    沥青面层采用沥青玛蹄脂碎石混合料(SMAl6)，采用抗水害、抗高温、抗渗、抗磨耗性能良 好的粗集料(碎石)，最大公称粒径为16mm。 为了充分发挥SMA结构的优点，应进行SMAl6配合比的优化设计，我们聘请了省交通厅、同济 大学、中交公路规划设计院、北京市公路局及我省交通科学研究所的有关专家作技术指导， 委托上海同济大学试验检测中心进行了目标配合比设计，在此基础上经过有关领导及专家讨 论后，由业主试验室进行了SMAl6的生产配合比设计。

   基质沥青采用台湾产AH-70重交通石油沥青，用PE作改性剂，掺量为沥青混合料的5.5％，用美国INTERFIBE木质纤维素作稳定剂，掺量为混合料的0.3％。为了提高石料与沥青的粘附性能，使其达到5级，在沥青混合料中掺加0.4％的西安BA-3型抗剥落剂。

    粗集料采用反击式碎石加工的具有坚韧、粗糙、有棱角的优质石料，其质量指标为：压碎值 为24％，视密度2.610t／m3吸水率为1％，洛杉矶磨耗损失为25％，针片状颗粒含量为5 .3%，与沥青的粘附性掺加0.4％的BA-3抗剥落剂后达5级。细集料采用符合规范要求的石屑 和部分天然砂及优质石灰石矿粉，生产过程中除尘回收的粉尘，予以废弃。

    采用美国INTERFIBE木质纤维素的主要指标如下：纤维最大长度5mm，平均厚度0.045mm，PH 值7.5±l，过滤分析70±10％通过0.15mm，吸油性(5.0±1.0%)纤维量，温度稳定性120℃2h 小于5％。

       SMAl6沥青混合料的生产，采用120t／h意大利MARINI拌合、160t／h LB2000沥青拌和楼拌和生产。改性沥青的制作：改性剂PE的加工由二台奥地利改性沥青加工机通过胶体膜循环加工 ，加工温度在180℃左右，最高不超过185℃，产量为6～8t／h，共需25～30分钟即生产一槽 (1200kg或1800kg)，生产好的改性沥青通过沥青泵抽送到储存罐，供拌和楼生产SMA混合料 用。木质纤维素的投放，目前广清工地采用将拌和楼的搅拌锅开口，由空压机风机将定量的 木质纤维素成品吹入的方法加入，加入量占沥青混合料每锅重量0.3％，MARINI每锅为1.2lt ，加入为3.6kg，LB2000型拌和楼每锅重1.8t，加入量为5.4kg。这种添加方法还比较原始，有待改进。

    施工配合比结果：SMAl6残留马歇尔稳定值为84.3％＞80％；沥青析漏试验结果的混合料损 失小于0.1％，改性沥青的质量指标针入度(25)软化点，分离无改性剂明显析出。SMAl6沥青混合料的运输采用12台18t日野铁壳自卸车加篷布运输。路面施工作业配套机械设备：采用10.5m宽德国ABG摊铺机单幅10.5m宽一次铺筑，初压采用一台8t双光轮压路机碾压，复压采用DD110及66B共两台双光轮压路机碾压，终压采用一台66B双光轮压路机碾压，碾压时特别注意紧跟摊铺机。

4、结束语

(1)、目前广清高速公路已建成通车，昼夜交通量达27000辆。该工程已通过交工验收，评定建设项目工程质量等级为“优良”，单位工程优良率达到100％，路面平整度合格率为100％ 。

(2)、广清高速公路旧砼路的处理措施和施工工艺，还有待通车使用后的观察，为后继类似 工程积累宝贵的经验。特别是沥青玛蹄脂碎石混合料的生产实践，所形成的工艺措施，对该路面结构的推广也有着极大的指导意义和推动作用。

(3)、广清高速公路路面工程的施工过程中，尚存在着许多不足之处，希望能与同行专家共 同研究不断完善。