吕志前
北京市政路桥股份有限公司 北京市 102209
摘要：经济的发展，城镇化进程的加快，高速公路建设项目的增多。消冰除雪沥青路面具有其它改性沥青路面优势的同时具有降低交通事故率，保障道路行车安全与畅通，并提高 道路整体的运行效率和通行能力，
为了保证沥青路面各项综合优势得以充分发挥，需要采取合理可行的施工技术。本文北京大兴机场高速公路桥面大规模消冰除雪上面层沥青混凝土摊铺施工技术展开探讨。
关键词： 消冰除雪；沥青混凝土面层 ；施工技术
目前我国已建成的和在建的高速公路越来越多，为满足人们在冰雪天气出行的快捷性和安全性高等级的路面新材料使用更加广泛，消冰除雪沥青材料中的添加剂盐化物就是其中之一。
本文结合工程实例，介绍了消冰除雪盐化物初步遴选、对初步入选的4家商的盐化物进行消冰除雪试验研究段施工、试验检测、施工准备及施工工艺。为今后大规模消冰除雪沥青路面施工提供依据。
一、前言
北京大兴国际机场高速公路（南五环~北京新机场）工程，双向八车道， 全长约 27 km。桥梁长度 23.3km。桥梁总面积 1088592.3 ㎡，桥梁占比总里程为 86.7%。为了确保冬季新机场高速公路的通畅和行车安全，避免或减少降雪引起的交通事故，提高从北京到北京新机场道路的通行能力和运营效率，保护生态环境，在全线除3.7公里路基填方段外全部桥梁段和匝道下坡段均摊铺掺入消冰除雪盐化物材料的沥青混凝土，从路用材料上采取有效的主动型措施消除路面小雪和溶化路面大雪及积雪的底面与沥青路面的粘结冰层并有利于快速铲冰除雪。消冰除雪沥青路面优点很多，作为新材料已在国内外路面施工中广泛应用但均为小规模使用。北京新机场高速公路上大规模使用消冰除雪盐化物沥青混凝土摊铺路面在国内还是第一次，做好准备和组织施工非常重要。
二、消冰除雪盐化物初步遴选
对7家盐化物进行遴选，选送的盐化物主要成分为氯化钠或氯化钙等化学物质，能够掺加到沥青混合料中，代替部分或全部矿粉（为粉末状）；或代替部分细集料（颗粒状），在行车荷载或毛细管压力作用下缓慢、不间断释放到沥青路面表面起到融冰雪或隔离冰雪与沥青路面冻结等作用。材料应满足无毒、无污染、无腐蚀性。
三、采用初步入选的4家商的盐化物进行消冰除雪试验研究段施工
2019年1月21日采用AC-13C沥青混合料进行消冰除雪沥青路面试验研究段的摊铺，用于冬季观测各厂家的盐化物沥青混合料消冰除雪路面的实际效果和路用性能。验证消冰除雪沥青混凝土混合料的质量和稳定性，全面检查材料及施工质量的方法。收集消冰除雪沥青路面与普通沥青路面抗冰雪天气实际数据，为大面积施工做好数据采集工作。验证消冰除雪沥青混凝土混合料生产配比，并确定施工用的级配控制范围和最佳沥青用量，提出矿物质与沥青用量的混合比例。再次优选消冰除雪盐化物厂商。
1、试验段落位置
YK12+790～YK113+070，位于起点出京侧主线高架桥上。此段长约280m断面宽12.75m，压实厚度4㎝，面积为3000㎡，拟用混合料300t。
2、消冰除雪盐化物沥青混合料级配范围
本次消冰除雪研究试验段四家盐化物厂家中A、B厂盐化物为粉末状可直接替代矿粉。C厂盐化物为颗粒状，粒径3mm，可直接替代沥青混凝土矿料级配中同级配矿料， D厂为外掺型盐化物，为不同级配的颗粒，粒径范围1~5mm，颗粒直径分散均匀。
3、盐化物沥青混合料的拌和
盐化物到沥青厂后由监理单位、施工单位共同见证下每家盐化物厂取20kg/厂，封样后送北京市道路工程质量监督站试验室进行指标检测。此次消冰融雪沥青混合料试验研究路铺筑正值冬季，环境气温较低，生产温度控制在 170℃~180℃之间。拌合楼提前72小时预加热，拌和前需预拌普通沥青混合料。
A 厂盐化物沥青混合料（湿拌）
拌合顺序和时间为：①加入集料加热干拌10s；②加入沥青湿拌30s；③加入盐化物材料拌合20~25s后出料。
B 厂盐化物沥青混合料（湿拌）
盐化物用量为矿料总质量的4%~7%，沥青湿拌25～30s后加入消冰雪盐化物后再拌和5～15s
C厂盐化物沥青混合料（干拌）
通过干混添加防冰改性剂。干混是指添加矿粉，同时将防冰改性剂放入混合罐中，并与矿物材料混合以形成严格比例的沥青混合物, 剂量为5％。即：干拌8～10s后加入沥青湿拌25～30s。
D厂盐化物沥青混合料（湿拌）
拌合顺序和时间为：①加入集料加热干拌10s；②加入沥青湿拌30s；③每盘添加时间不超过4s，拌和时间5~10s。
4、摊铺
如图1-1所示，摊铺6车沥青混合料其中前两车为普通AC-13沥青混凝土，用作对比消冰除雪段路面；后四车沥青混凝土A B C D 消冰除雪盐化物沥青混凝土各1车。
图1-1摊铺示意图
沥青混合料摊铺采用块状摊铺来区分不同类型的盐渍沥青混合料，以便在数据采集时可以得到准确数据。先摊铺普通AC-13C沥青混凝土两车，然后分别摊铺各厂家盐化物沥青混凝土。盐化物沥青混合料对摊铺无特别要求。
5、混合料碾压
消冰除雪盐化物沥青混凝土在施工过程中不可遇到水，摊铺层碾压前在压路机上涂刷一层无腐蚀性的植物油在进行碾压，防止出现粘轮现象。碾压按初压、复压、终压三个阶段进行，遵循“紧跟，缓慢压力，高频，低振幅”的原则。
四、试验检测
后期试验检测项目的数据采集工作由具备资质的第三方全权负责。除常规项目检测外，在气温最低的夜间进行人工降雪，保证在冬季期间消冰除雪试验段路面上持续有雪或者水，以达到观测盐化物段与非盐化物段防冰效果。做好消冰除雪试验段路面实验数据的采集工作。经检测4家厂商的盐化物沥青路面均达到了消冰除雪的目的。
五、施工准备
1、技术准备
组织技术人员及现场管理人员学习施工规范，掌握消冰除雪盐化物沥青混凝土上面层的施工特点，同时组织对专业技术工种进行培训教育和技术交底，为工程施工顺利进行创造条件。组织技术人员尽快完成审图、工程量核算、材料计划等工作。在开始施工之前，完成测量中转桩及其复查工作，完成施工测量计划和控制网点测量的准备，并将结果提交主管审批。
2、现场准备
1）提前对桥面进行全面测量，复核中线及边线的高程，从而达到确保厚度的原则。
2）将沥青混凝土中面层有杂物（土、砂及其它等杂物）的地方清理干净,检查合格后喷洒粘层油，喷洒要均匀。
3）测量人员将摊铺机的摊铺宽度用白灰划于下承层上，且保证摊铺机摊铺宽度基本一致,施工过程中保持不变。
4）对沥青混凝土运输车辆做好运输路线交底，沿线设置指示标志，确保材料运输准时到达。
5）粘层沥青喷洒前将桥梁两侧的防撞砼护栏下部30~50cm高度范围覆盖防止污染。喷洒过程中调节撒布车的电脑，使撒布的计量符合设计要求，然后根据撒布量和撒布的面积计算出每平米撒布量是否符合要求。通过检测测定粘层的喷洒量，在洒布车喷洒不到的地方采用人工方法找补。
六 、施工工艺
1 运输
采用较大吨位且经交管部门核准的自卸汽车运输，根据生产能力、车速、运距、出厂至到场时间、摊铺碾压等情况综合考虑，确定运输车数量为46台，其中6台为富余备用。在运输过程中，做好以下几点：
1）根据出发时间测量装载并运输到施工现场的沥青混合料的冷却速率。（时间范围:6：00～18：00，天气: 施工当日环境温度及风力）拌合站至现场摊铺前运输及等待用时,出厂温度，到场摊铺前温度。 平均降温℃. 降温速率=（出厂温度℃-到场温度℃）/拌合站至现场摊铺前运输及等待用时。
即降温速率V=（C1-C2）/（T1-T2）
C1：出厂温度℃ C2：到场摊铺前温度℃
T1：出厂时间（小时） T2 到场摊铺前时间（小时）
消冰除雪盐化物沥青混合料到场温度不得低于170℃，摊铺温度不得低于160℃，料车到场等候时间不得超过T=10℃/V。
2）安排质检人员对正在装车的消冰除雪盐化物沥青混合料进行现场目测及试验检验，遇有不合格的沥青混合料禁止装车。
3）为了确保摊铺温度并防止由于污染和雨水造成的泄漏，所有沥青混合料运输车辆均被覆盖。
4）装货前请清洁货箱，并在货箱底部和周围的高处涂抹一薄层植物油，以防止混合物粘附。 同时，当沥青混合料卡车进入摊铺现场时，道路交叉口处铺有碎石和抹布，以避免可能污染轮胎等路面的污物。
5）拌合机向运料车卸料时，每卸一斗混合料挪动一下汽车位置，以减少离析现象。
6）现场专人指挥料车停放在桥梁横向正中纵向伸缩缝处，倒车和卸载时，避免汽车撞到摊铺机。 指定一个人来指挥车辆。 在摊铺机前30-50厘米处停下来等待。 在卸载过程中，摊铺机应向前推至中间位置。
7）沥青混合料在摊铺现场凭运料单接收，由质检员经检验合格后签字后摊铺，摊铺后由收料员再次签字方为有效。沥青混合料输送到现场的温度不得低于规定的到达温度。 结块或暴露在雨中的混合物不得散布。
2、摊铺
使用6台摊铺机进行施工，其中1台摊铺机备用。桥梁标准段（18.14m）采用3台摊铺机顺行车方向联合铺筑，横向接缝一律位于桥梁伸缩缝处。加宽段采用5台摊铺机靠近中央防撞砼护栏车道优先使用拼装板摊铺机。相邻两台摊铺机的前后错开10～20m，呈梯队方式同步摊铺，两幅之间留有30～60㎜左右宽度的搭接，并躲开车道轮迹带，摊铺速度控制在1～3m/min [1]。保证摊铺连续、均匀、不间断的进行。
在运输和摊铺改性沥青混合物时，应特别注意温度隔离。 每台摊铺机前面应限制2至3辆运输车辆在等待。 如果发生机械故障，降雨等，如果物料车中混合物料的温度降至160℃以下，则应将其丢弃。
摊铺过程中应随时检查摊铺层的松铺厚度（松铺厚度根据试验段确定）及横向纵向桥拱、横坡，分段按实际摊铺面积及使用的混合料量与该段的设计量进行比较校核平均厚度，小于或大于设计厚度时应根据铺筑情况及时进行调整。
摊铺过程中调整好料位器角度，保持螺旋布料器全范围内物料分布均匀，螺旋布料器两侧应保持有不少于送料器高度2/3的混合料，并保证在摊铺机全宽度断面上不发生离析。拼装板摊铺机螺旋布料器端部距物料挡板间距应在10～30cm之间，间距超过30cm时必须加长螺旋布料器（搅龙）。伸缩板摊铺机螺旋布料器端部距物料挡板间距应在20～50cm之间，间距超过50cm时必须加长螺旋布料器（搅龙）摊铺过程中应注意螺旋布料器悬挂装置处是否产生离析、卡料或虚铺，一旦发生此现象应立即手动调节螺旋布料器全速旋钮迅速补料。
严禁将铲斗收集在空仓库中。 施工期间应避免每辆车收集一次铲斗的做法。 仅当料斗中有更多的沥青混合料时才应收集铲斗。收集漏斗时应在漏斗离开且漏斗中有更多沥青混合料时进行。 收集料斗后，应立即连接满载的料斗以向摊铺机供料。
匝道桥与主线桥分、合流处呈不规则三角形状，有些位置摊铺机无法全部摊铺到位。为了避免人工摊铺影响摊铺质量，摊铺到宽度渐变位置时摊铺机沿桥梁边线继续前进直至铺出本车道停机。多铺的三角部分及时采用人工配合铲车铲除，同时人工整修铲料处的边缘整齐。
严格控制摊铺厚度和平整度，避免离析。及时检查松铺厚度，发现有不符合规范要求时及时调整，调整过程中应逐步进行调整，以免影响路面的平整度。时刻注意摊铺机的行走方向，避免拐硬弯，尽量行走在摊铺道中间。尽量保持摊铺机料斗的余料均匀，在等料过程中料斗应缓慢收起防止离析现象发生。调节料位传感器，使螺旋输料器的转速尽可能均匀，保持熨平板前料位均匀一致。两台摊铺机之间的摊铺层避免出现V字缝，以免影响两台摊铺机之间的压实度和平整度。
2、碾压
配备12台13~14t双钢轮振动压路机，其中2台备用，配备2台2t双钢轮压路机。碾压原则：紧跟、慢压、高频、低幅、匀速、高温、无水、全幅、叠轴、先低、后高、直行、有序”的原则进行。在沿着防撞砼护栏或压路机压不到的其他地方，采用小型振动压路机把混合料充分压实。
具体碾压阶段分为：初压复压和终压。设专人测量油面温度，根据温度控制碾压。
1）初压复压同时进行， 13T钢轮压路机静压两遍，第一遍去时静压回来时振压，然后第二遍时全部振压。从外侧向中心碾压，速度控制在2～3 km/h，温度控制在不低于150℃，轮迹重叠25cm，同时在两台摊铺机接缝处增加1遍碾压。 14T钢轮压路机振动碾压三遍，速度控制在3～4km/h，温度控制在140℃以上，轮迹重叠25cm，以绿旗为碾压界限。温度控制在120℃以上，轮迹重叠25cm，以绿旗为碾压界限。 特别注意靠近防撞护栏横坡高位处增加碾压遍数，防止渗水。
2）终压： 13T钢轮压路机压半轴静压1遍，速度控制在2～4km/h，温度控制在90℃以上，以红旗为碾压界限。由专人用密度仪检测压实度,压实度达不到规范要求的时候要对该段落进行追加碾压，直至达到规范要求的压实度。以蓝旗为碾压界限。
在轧制过程中应保持滚筒清洁，并应立即去除混合物的粘性轮。 钢制车轮可以涂脱模剂或防粘剂，严禁柴油和喷水。
3、压实度及平整度的控制
压实度：复压完成后用密度仪测压实度，以控制压实度是否合格，不合格的地方继续振动碾压，但不得过压。当天完成作业面后，做取芯试验，测其压实度，以控制压实度。
平整度：在碾压过程中，设专人负责用5米直尺随时检测油面平整度，不平整的地方，用13T振动碾压，直至达到平整度要求为止。
4、接缝处理
纵向接缝采用热接缝，热接缝按试验段成功工艺进行。多台摊铺机平行作业时，后一摊铺面与前一摊铺面要有30～60㎜重叠，同时，熨平板延伸到前一个摊铺机的侧面5-10厘米，相邻上下两层的纵向接缝位置错开15厘米以上。 在接缝处滚动：在同时铺设多台摊铺机时，将使用全幅面滚动。 必须首先压紧前一条摊铺带，紧紧压紧下一条摊铺带的一面10-20cm。 作为后续零件的参考平面，然后将其滚动穿过接缝以消除接缝。横向接缝采用垂直平接缝全部设置在桥梁伸缩缝处。施工结束时，摊铺机应在桥梁伸缩缝之外铺筑约1m的路面，将熨平板从现场稍微抬起，并在铲除最终混合物之前手动铲除。然后用5m直尺检查平整度，待碾压后的沥青混合料摊铺层冷却后将超过桥梁伸缩缝的部分铲除，与下次施工时形成平顺连接。接缝处应清扫洁净，洒少量沥青，并用摊铺料预热。新路面与冷路面重合5厘米。 轧制前，用耙子除去大块物料的重叠部分，捡起细料，弄平并对齐，然后趁热水平滚动。 第一次将人行道压紧15-20厘米，以后逐渐展向新铺面直至全部在新铺层上为止,再改为纵向碾压。接缝处碾压应边碾压边用5m直尺检查，人工用细料找补，使外观、坡度与平整度符合要求。接缝处和每天早晨摊铺机起步时，碾压时由人工用5m直尺检查配合，人工用细料找补，使外观、坡度与平整度符合要求。
结论
根据以上施工组织，按“沥青混凝土面层和沥青碎（砾）石面层实测项目[2]”的检测，北京大兴国际机场高速公路桥梁消冰除雪上面层沥青混凝土工程均达到或超过各项指标，经冬季降雪后通车运行良好。如图1-2所示。
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图1-2现场雪后示意图
可见，充分的前期准备合理的组织安排结合成熟有效的施工技术是保证消冰除雪沥青路面工程质量和进度的前提。
参考文献
[1]中华人民共和国行业标准《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40—2004）34～35、38
[2] 李冰，焦生杰.沥青混凝土摊铺机与施工技术[M].北京：人民交通出版社，2007：259