1、邢臨高速公路瀝青碎石基層設(shè)計(jì)與施工    摘要：本文介紹了邢臨高速公路瀝青碎石基層的設(shè)計(jì)與施工，并詳細(xì)介紹了原材料的選擇、配合比設(shè)計(jì)和馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果、試驗(yàn)檢測(cè)以及路面施工工藝。關(guān)鍵詞：瀝青碎石 設(shè)計(jì) 施工 隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，交通量迅速增長(zhǎng)，車輛大型化，嚴(yán)重超載等現(xiàn)象使瀝青路面面臨嚴(yán)峻的考驗(yàn)，許多高速公路建成后不久就不能適應(yīng)交通的需要，早期破壞的情況時(shí)有發(fā)生。為緩解高速公路重載交通下的動(dòng)水壓力，我國(guó)開始應(yīng)用推廣以瀝青碎石為代表的柔性基層。瀝青碎石基層可以增強(qiáng)路面排水能力，減少瀝青層的溫度收縮裂縫和防止反射裂縫的發(fā)生，改善

2、路面使用性能，提高其使用壽命。1.0 工程概況邢臨高速公路是河北省“四縱、四橫、十條線”公路網(wǎng)主骨架的重要組成部分，是河北省“十五”期間重點(diǎn)公路建設(shè)項(xiàng)目。全長(zhǎng)104.64km，雙向四車道，路基寬26m，設(shè)計(jì)車速100km/h。邢臨高速公路在K0+000K15+600段，進(jìn)行了柔性基層瀝青路面鋪筑試驗(yàn)，選用瀝青碎石用作上基層材料。瀝青碎石基層即瀝青穩(wěn)定碎石類瀝青混合料，其設(shè)計(jì)的基本的思路是保證瀝青混合料中具有足夠的粗集料，使之具有很好的高溫、力學(xué)性能，按其設(shè)計(jì)的空隙率大小可以分為3種：開式（排水式基層，設(shè)計(jì)空隙率在15%以上）、半開式（設(shè)計(jì)空隙率在8%15%之間）、密實(shí)式（設(shè)計(jì)空隙率在

3、3%8%之間），由于本項(xiàng)目作為高速公路基層，因此采用密實(shí)式的瀝青混合料。考慮邢臨高速的交通特征、施工技術(shù)和課題研究的實(shí)際需要，采用ATB40和ATB30兩種密級(jí)配混合料，五種方案，具體如下：K0+000K3+582.7K3+582.7K4+986.5K4+986.5K6+382.5K6+382.5K10+048K10+048K15+6004玄武巖改性瀝青砼SBR改性瀝青粘層6改性瀝青砼SBR改性瀝青粘層16瀝青碎石ATB-30改性瀝青下封層透層18水穩(wěn)砂礫30二灰土4玄武巖改性瀝青砼SBS改性瀝青上封層6改性瀝青砼SBR改性瀝青粘層14瀝青碎石ATB-30SBR改性瀝青粘層透層15級(jí)配碎石17

4、水穩(wěn)砂礫18二灰土4玄武巖改性瀝青砼SBR改性瀝青粘層6改性瀝青砼SBR改性瀝青粘層14瀝青碎石ATB-30SBS改性瀝青下封層透層15級(jí)配碎石17水穩(wěn)砂礫18二灰土4玄武巖改性瀝青砼SBR改性瀝青粘層6改性瀝青砼SBR改性瀝青粘層12瀝青碎石ATB-30SBS改性瀝青下封層透層18水穩(wěn)碎石16二灰碎石18二灰土4玄武巖改性瀝青砼SBS改性瀝青上封層6改性瀝青砼SBR改性瀝青粘層10瀝青碎石ATB-40SBR改性瀝青粘層透層16水穩(wěn)碎石18水穩(wěn)砂礫18二灰土 2.0室內(nèi)試驗(yàn)2.1成型方法室內(nèi)試驗(yàn)采用美國(guó)工程兵旋轉(zhuǎn)壓實(shí)剪切實(shí)驗(yàn)機(jī)（GTM）進(jìn)行目標(biāo)配合比、生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)，確定控制指標(biāo)；采

5、用馬歇爾試驗(yàn)進(jìn)行常規(guī)設(shè)計(jì)，建立比對(duì)關(guān)系，進(jìn)行日常檢測(cè)和控制。2.2級(jí)配設(shè)計(jì)在組成瀝青混合料的原材料選定后，瀝青混合料的技術(shù)性質(zhì)在很大程度上取決于集料間的級(jí)配組成，瀝青混合料由于集料的級(jí)配不同，可以形成不同的組成結(jié)構(gòu)。邢臨高速公路瀝青碎石基層級(jí)配參照規(guī)范，選用骨架密實(shí)型瀝青碎石混合料，采用ATB-30, ATB-40兩種級(jí)配形式。 密級(jí)配瀝青碎石礦料級(jí)配通過率范圍 （）層次類型 方篩孔尺寸（mm ）下面層ATB-30規(guī)范ATB-30實(shí)際ATB-40規(guī)范ATB-40實(shí)際53  10010037.51001009010099.63

6、1.59010090.1759289.826.5709075.6658576.419.0537259.8497161.616446655436356.613.2396049.8375750.49.5315140.6305040.64.75204029.6204031.42.36153221.7153223.51.18102517.4102518.70.681811.781812.60.35148.85147.00.153106.43106.70.075263.2263.4 2.3原材料性能原材料質(zhì)量是影響路面質(zhì)量、使用壽命的重要因素。優(yōu)質(zhì)的原材料是保證瀝青混合料具有優(yōu)良路用性能的先決

7、條件，為了滿足氣候環(huán)境與交通對(duì)路用性能的要求，必須做好原材料的選擇。通過測(cè)試瀝青、石灰?guī)r粗集料、細(xì)集料和礦粉等材料的性能和技術(shù)指標(biāo)來檢測(cè)材料是否滿足規(guī)范要求，從而完成原材料的選擇。拌制瀝青混合料所用的瀝青材料其技術(shù)要求隨氣候條件、交通情況、瀝青混合料的類型和施工條件等因素而異，邢臨高速公路基層瀝青混合料采用山東濱洲產(chǎn)中海36-1普通70號(hào)A級(jí)石油瀝青，其技術(shù)指標(biāo)滿足JTG F40-2004公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范集料是瀝青混合料的關(guān)鍵材料之一，其力學(xué)性能是決定混合料強(qiáng)度特性的最重要因素，它的顆粒形狀不僅影響混合料的構(gòu)架，也直接關(guān)系到混合料的抗車轍能力與抗疲勞性能等材料特性，此外，集料

8、與瀝青的粘附等級(jí)對(duì)混合料強(qiáng)度的形成也起關(guān)鍵作用，因此選擇優(yōu)質(zhì)的集料是瀝青混合料具有優(yōu)良路用性能的重要保證。本項(xiàng)目采用邢臺(tái)太子井正大石料場(chǎng)，經(jīng)初步破碎至50100拳石，運(yùn)至存料場(chǎng)進(jìn)行二次加工破碎，其幾何形狀和含泥量指標(biāo)都優(yōu)于規(guī)范要求的標(biāo)準(zhǔn)。瀝青混合料的填料宜采用石灰?guī)r或巖漿巖中的強(qiáng)基性巖石等石料經(jīng)磨細(xì)得到的礦粉,本項(xiàng)目采用1020的碎石定點(diǎn)加工而成。2.4最佳瀝青用量GTM設(shè)計(jì)方法是利用GTM實(shí)驗(yàn)機(jī)模擬行車作用成型試件，從而求出最佳瀝青用量和最大干密度的設(shè)計(jì)方法。GTM實(shí)驗(yàn)機(jī)通過旋轉(zhuǎn)壓實(shí)試件，使其密度達(dá)到汽車輪胎實(shí)際作用于路面時(shí)所產(chǎn)生的最終密度，即通過對(duì)試件施加垂直壓力，該壓力通過實(shí)際測(cè)試汽車輪

9、胎對(duì)路面的實(shí)際壓強(qiáng)確定，試件在該壓力作用下，被旋轉(zhuǎn)壓實(shí)到平衡狀態(tài)(所謂平衡狀態(tài)，是指每旋轉(zhuǎn)100次試件密度變化率為0.016g/cm3)來決定瀝青混凝土路面的設(shè)計(jì)密度及最佳瀝青用量。GTM確定最佳瀝青用量有三個(gè)指標(biāo)。(1)應(yīng)變比(GSI)：是指瀝青混合料在壓實(shí)到平衡狀態(tài)時(shí)是否會(huì)出現(xiàn)塑性變形。(最終應(yīng)變和最小應(yīng)變之比小于1.05)。(2)抗剪安全系數(shù)(GSF)：是指瀝青混凝土被壓實(shí)到平衡狀態(tài)時(shí)的抗剪強(qiáng)度是否達(dá)到在行車荷載任用下需承受的剪應(yīng)力。抗剪強(qiáng)度/剪應(yīng)力，要求大于1.0。(3)試件壓實(shí)到平衡狀態(tài)的密度。利用GTM試驗(yàn)，得到的試驗(yàn)結(jié)果為：ATB-30：最佳油石比3.2%，標(biāo)準(zhǔn)密度為2.467&

10、#160;g/3ATB-40：最佳油石比3.1%，標(biāo)準(zhǔn)密度為2.475 g/3瀝青碎石ATB-30馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果如下：瀝青用量（%）油石比（%）表觀密度（g/3）空隙率VV（%）礦料間隙率VMA（%）瀝青飽和度VFA（%）穩(wěn)定度MS（KN）流值FL（0.1）2.822.92.4584.511.360.520.9219.23.103.22.4673.711.267.322.8523.13.383.52.4623.511.770.319.4436.5根據(jù)瀝青選定圖，瀝青用量選用3.1%，油石比為3.20%，表觀密度為2.467 g/3。瀝青碎石ATB-40馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果如下：瀝

11、青用量（%）油石比（%）表觀密度（g/3）空隙率VV（%）礦料間隙率VMA（%）瀝青飽和度VFA（%）穩(wěn)定度MS（KN）流值FL（0.1）2.822.92.4554.010.963.832.226.83.13.22.4663.311.070.232.023.53.383.52.4642.911.374.125.625根據(jù)瀝青選定圖，瀝青用量選用3.0%，油石比為3.1%，表觀密度為2.462 g/3。ATB-30：GTM試驗(yàn)與馬歇爾試驗(yàn)的密度比為：2.467/2.467=1.0ATB-40：GTM試驗(yàn)與馬歇爾試驗(yàn)的密度比為：2.475/2.462=1.0052.5混合料性能檢測(cè)浸水馬

12、歇爾試驗(yàn) 類型標(biāo)準(zhǔn)馬歇爾穩(wěn)定度（KN）浸水馬歇爾穩(wěn)定度（KN）浸水殘留穩(wěn)定度（%）ATB-4027.5726.7897.1ATB-3022.7621.8796.1凍融劈裂試驗(yàn)：凍融劈裂殘留強(qiáng)度比為：85%采用60車轍試驗(yàn)檢測(cè)混合料的高溫穩(wěn)定性類型動(dòng)穩(wěn)定度（次/mm）123平均ATB-308710.5768230.4957724.5928221.89ATB-408775.10410604.88610027.9609802.653.0施工工藝3.1施工前及下承層準(zhǔn)備認(rèn)真編寫試驗(yàn)路施工組織設(shè)計(jì)，報(bào)監(jiān)理工程師批準(zhǔn)，按常規(guī)調(diào)試拌和樓，滿足生產(chǎn)配合比各項(xiàng)要求；對(duì)下承層和施工機(jī)具作全面檢查，現(xiàn)場(chǎng)就

13、位。3.2混合料拌和瀝青混合料拌和采用SPECO-3000型瀝青拌合樓拌和，拌和時(shí)間以混合料拌和均勻、所有礦料顆粒全部裹覆瀝青結(jié)合料為度，并經(jīng)試拌確定。拌和時(shí)嚴(yán)格控制混合料的溫度和拌和時(shí)間。瀝青采用導(dǎo)熱油加熱，加熱溫度控制在150170范圍內(nèi)，礦料加熱溫度為170185，瀝青與礦料的加熱溫度應(yīng)調(diào)節(jié)到使拌和的瀝青混合料出場(chǎng)溫度在150165，不得有花白料、超溫料，當(dāng)瀝青混合料超過195的應(yīng)立即廢棄，混合料運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)溫度不得低于140150，對(duì)于每車料出場(chǎng)溫度要有專人檢測(cè)。3.3混合料的運(yùn)輸從拌和機(jī)向運(yùn)料車上放料時(shí)，應(yīng)每卸一斗混合料挪動(dòng)一下汽車位置，以減少粗集料的離析現(xiàn)象。盡量縮小下落的落距，運(yùn)料車

14、用篷布覆蓋。攤鋪過程中運(yùn)料車應(yīng)在攤鋪機(jī)前1030處停住，不得撞擊攤鋪機(jī)，卸料過程中運(yùn)料車掛空擋，靠攤鋪機(jī)推動(dòng)前進(jìn)。混合料運(yùn)輸車的運(yùn)量較攤鋪速度有所富余，施工過程中攤鋪機(jī)前方應(yīng)有不少于3輛運(yùn)料車等候卸車。3.4混合料的攤鋪本試驗(yàn)段瀝青碎石基層厚度ATB-40為10厚，采用一層攤鋪；ATB-30瀝青碎石厚度為12、14、16cm，考慮到用一臺(tái)拌和樓，為防止攤鋪時(shí)離析，12、14、16cm瀝青碎石采用兩層攤鋪。施工時(shí)采用兩臺(tái)攤鋪機(jī)聯(lián)合攤鋪，前一臺(tái)攤鋪機(jī)靠中央分隔帶一側(cè)攤鋪，一側(cè)傳感器搭在鋼鉸線上，另一側(cè)用浮動(dòng)基準(zhǔn)梁，后一臺(tái)攤鋪機(jī)一側(cè)傳感器搭在鋼絞線上，另一側(cè)用滑靴，兩臺(tái)攤鋪機(jī)相距一般為510m，橫向

15、搭接寬度應(yīng)有510，把滑靴放在前一臺(tái)攤鋪機(jī)鋪出的基準(zhǔn)面，調(diào)整好橫坡，進(jìn)行攤鋪。攤鋪過程中，攤鋪機(jī)速度保持2m/min均勻行駛，在鋪筑過程中，攤鋪機(jī)螺旋送料器應(yīng)不停頓的轉(zhuǎn)動(dòng)，兩側(cè)保持有不少于送料器高度2/3的混合料，并保證在全寬斷面上不離析。施工時(shí)，兩構(gòu)造物間盡量一次攤鋪碾壓成型，以減少橫縫。3.5混合料的壓實(shí)及成型壓實(shí)設(shè)備配有YEC10L雙光輪振動(dòng)壓路機(jī)（10T）1臺(tái)，XD120雙光輪振動(dòng)壓路機(jī)（12T）2臺(tái)，CC722雙光輪振動(dòng)壓路機(jī)（17T）1臺(tái)，XP260膠輪壓路機(jī)（26T）1臺(tái)，選擇合理組合方式及初壓、復(fù)壓和終壓三碾壓步驟，壓路機(jī)以勻速行駛，速度符合規(guī)范要求。碾壓時(shí)由低向高即由路外側(cè)向

16、內(nèi)側(cè)進(jìn)行，超高段由曲線內(nèi)側(cè)向外側(cè)進(jìn)行，碾壓方向與路線方向平行，并沿同一輪跡返回，每次錯(cuò)軸重疊1/31/2輪寬，壓路機(jī)不能中途停留、轉(zhuǎn)向或制動(dòng)。并不得停留在當(dāng)天攤鋪的路面上或高于70的已經(jīng)壓過的路面上。另外，終壓溫度不低于80。初壓：第一遍先用膠輪碾壓一遍，再用YEC10L雙鋼輪壓路機(jī)碾壓一遍，驅(qū)動(dòng)輪朝向攤鋪機(jī)，靜前進(jìn)，振動(dòng)返回，碾壓路線、方向不能突然改變，往返轉(zhuǎn)折點(diǎn)應(yīng)錯(cuò)開成階梯形，鋼輪壓路機(jī)緊跟膠輪壓路機(jī)進(jìn)行碾壓，要求鋼輪壓路機(jī)與膠輪壓路機(jī)之間錯(cuò)開兩輪。復(fù)壓：復(fù)壓緊接在初壓后進(jìn)行，復(fù)壓先用12T振動(dòng)壓路機(jī)碾壓一遍，再用17T碾壓一遍,采用高頻低振方法，使壓實(shí)度達(dá)到規(guī)范要求。另外需注意12T壓路

17、機(jī)緊跟17T壓路機(jī)進(jìn)行碾壓，要求12T壓路機(jī)與17T壓路機(jī)之間錯(cuò)開兩輪。終壓：使用12T壓路機(jī)靜壓12遍，緊接在復(fù)壓后進(jìn)行，至消除表面輪跡為止。3.6接縫處理橫縫與鋪筑方向垂直，形成一條碾壓密實(shí)的邊緣，下次攤鋪前，在上次末端涂補(bǔ)適量粘層瀝青，在碾壓橫接縫時(shí)先縱向后橫向碾壓，將壓路機(jī)位于已壓實(shí)的面層上，錯(cuò)過新鋪層15cm，然后每壓一遍向新鋪層推進(jìn)15-20cm，以推進(jìn)到壓路機(jī)輪寬度的1/3處進(jìn)為止，改為正常碾壓，在碾壓時(shí)由專門人員用三米直尺檢查接頭處，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理保證接頭部位的平整度。注意上、下層的橫縫要錯(cuò)開至少1m的距離。開放交通：路面冷卻后根據(jù)實(shí)際需要開放交通。3.7施工注意事項(xiàng)注意原材

18、料質(zhì)量及混合料級(jí)配；保證混合料拌和溫度和拌和時(shí)間，觀察出倉(cāng)瀝青混合料色澤、拌和均勻性、讓瀝青充分裹覆集料；保溫運(yùn)輸、保證混合料攤鋪、碾壓溫度，減小瀝青混合料離析和集料離析；調(diào)試攤鋪機(jī)具，確保攤鋪厚度，合理組織壓實(shí)機(jī)具，增大壓實(shí)功，確保壓實(shí)度。4.0現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)4.1彎沉試驗(yàn)：采用5.4米貝克曼梁測(cè)定，完工一個(gè)月。 樁號(hào)  彎沉（0.01mm）左幅樁號(hào)彎沉（0.01mm）右幅行車道超車道行車道超車道K3+95026.2515.70K9+2509.714.55K4+0002122.70K9+3009.711.3K4+05026.2522.75K9+3508.111.3K4+10024.522.70K9+40016.28.1K4+15024.522.75K9+4501911.3K4+20028.026.25K9+50011.311K4+25022.7519.25K9+55012.99.7K4+30029.722.75K9+60011.36.5當(dāng)基層有級(jí)配碎石時(shí)彎沉偏大，當(dāng)基層為半剛性基層時(shí)彎沉合格。4.2壓實(shí)度檢測(cè)測(cè)試層位置K3+582.7K6+379.8左幅K6+382.5K10+015.44右幅K10+