林峰垚 张天梅
中国水利水电第十四工程局有限公司 云南昆明 650000
摘要：近年来，我国公路交通事业进入了快速发展阶段，公路通车里程大大增加。今年来修筑的高速公路多数为沥青路面，由于交通量增大，超限运输现象日趋突出，造成实际路面在远未到设计使用年限前而出现破损维修情况。因此在施工时，采取合理的技术、加强过程质量控制，既能够确保高速公路使用安全，降低运营成本，还可以提高行车舒适度、延长高速公路实际使用寿命。
关键词：高速公路；沥青路面；施工关键技术
引言
沥青路面是高速公路施工的重要组成部分，在施工的过程中应选择适应性材料和合理应用施工技术，遵循质量控制程序，严格按照要求组织实施，方可保证路面施工质量。
一、沥青路面材料选择
高速公路沥青路面是以沥青为结合料，粘结矿物骨架，混入填料及少量功能性添加料而修筑的面层，为空间网络结构多项分散体系。
1、道路石油沥青
根据规范，我国高速公路多使用A级沥青，其主要指标有针入度，延度，软化点。选用沥青时应根据气候、交通、路面类型、施工方法并结合工程所在地区同类工程的经验确定。一般对夏季温度高，高温持续时间长、重载交通等地区宜采用宜选择粘稠度大、60℃粘度大的沥青，在冬季寒冷的地区，要选择稠度小、低温延度大的沥青，当二者矛盾时应优先考虑高温性能。在施工图设计阶段，由设计单位经技术论证后确定。
2、其他各类沥青
高速公路沥青路面结构层中，除道路石油沥青外，为满足路面功能，通常还使用乳化沥青、液体石油沥青、改性沥青、改性乳化沥青等。其存放时应做好辨识，避免混用，施工时严格控制喷洒量，不宜少喷，也不得多洒。
3、粗细集料
高速公路沥青骨料宜采用碱性骨料（以SiO2含量、碱度模数和碱值为指标），原岩以碳酸盐岩类为最优。
粗骨料应选用碎石、破碎砾石、钢渣，应洁净、干燥、表面粗糙，其压碎值、磨耗值、表观密度、坚固性等指标应满足要求。因沥青混合料拌制过程中需将骨料需加热至200℃左右，粗集料应满足高温稳定性，选择时应验证粗集料与沥青的粘附性能，保证沥青抗剥落能力，满足路面水稳定性、耐热性、耐候性，此外表面层沥青混凝土还应有较好的耐磨性能（以磨光值为指标），其粗集料采用玄武岩。
高速公路细集料采用机制砂，应洁净、干燥、无风化、无杂质并满足颗粒级配要求，洁净度采用砂当量指标应≥60%。
3、填料
矿粉须采用石灰岩或岩浆岩中强基性岩石等憎水性石料磨细。高速路沥青混凝土不得使用粉煤灰做填料，当采用沥青拌合站回收粉量应小于25%，且塑性指数IP应小于4%。
4、其他材料
高速公路为满足功能性需求，沥青混凝土拌制时往往加其他材料，如木质纤维、温拌剂、阻燃剂等。
二、沥青路面结构层组成
高速公路沥青路面结构层可分为面层、基层、底基层、垫层，其中面层又可分为上面层、中面层、下面层（桥梁、隧道一般采用复合式路面沥青混凝土结构），如下图：
图1 某高速公路路面结构图
1、上面层
高速公路沥青路面上面层主要采用SMA-13或AC-13C结构。AC-13C集料为连续级配，构造深度较大具有良好的密实度、抗滑性、防水性。SMA-13集料则采用间断级配，粗集料多，细集料少，矿粉、沥青用量也多，粗集料相互支撑嵌挤成骨架，沥青、矿粉和纤维组成的玛蹄脂填充空隙，形成一种密实结构。具有良好抗车辙、防水害、抗滑等性能，今年来我国高速公路施工中应用较为广泛。
此外，排水沥青路面因其具有抗滑性能好、雨天安全性能高、噪声低、行车舒适、自洁性等特征，在我国降雨量大于600mm的地区逐步开始推广。
2、中面层
我国高速公路中面层多采用AC-20型结构。这一类型的材料可以进一步提高中间层的密水性能，在拌制时往往还加入抗车辙剂，以提高路面防车辙功能。
3、下面层
高速公路路面下面层根据不同部位选择不同结构，桥梁通常设置为强度大于C40的混凝土层，隧道则采用复合式衬砌路面结构，设置弯拉强度大于5.0MPa的混凝土层，路基段则通常为AC-25沥青混凝土结构，该材料仍然为密实型沥青混合料，具有良好密水性，可进一步提高路面防水性能。
三、沥青路面施工关键技术
1、配合比设计关键技术
沥青混凝土路面施工应根据施工图设计，提前做好各层配合比报批工作，配合比设计分为目标配合比设计、生产配合比设计和生产配合比验证三个阶段。通过配合比确定沥青混合料的材料品种、矿料级配和最佳沥青用量等参数。
目标配合比在实验室内完成，是设计的基础性工作，包括原材料实验、混合料组成设计和验证设计，并在此基础上提出各种材料组成比例。我国目前密集配沥青混合料主要采用马歇尔、Superpave配比设计方法。
生产配合比设计在沥青拌和楼进行，集料混合通过拌合楼加热后再从新筛分，由于经重新筛分的各热料仓矿料级配与目标配合比阶段所使用的集料级配有所不同，因此需要通过试验确定生产配比。
生产配合比验证是通过铺筑试验段，对将沥青混合料通过现场实施，进行相关参数验证，验证阶段，沥青混合料除了需满足目标配比阶段的压实度、沥青含量、马歇尔指标等各种性能外，还需确定松铺系数、施工工艺、机械配置、人员组织、压实遍数等施工参数。
2、施工阶段关键技术
（1）拌合站选择及混合料拌制
高速公路拌合站的选址应满足施工大型场站选址要求，沥青集料仓数量一般不少于5个，拌合站应采用间歇式沥青混合料拌和楼(一般4000型及以上），且拌和机的计量系统、温控系统应标定，应配备自动打印设备,能逐盘打印集料和沥青的加热温度、混合料的拌和温度、材料用量和每盘混合料的重量等信息；集料、沥青拌制计量误差不超1%，温度偏差不得超过5℃。
沥青混合料拌制时应控制沥青和集料的加热温度，沥青混凝土施工温度，混合料拌制应均匀一致，无花白，无结团成块现象。
图2 沥青混合料拌和设备图
（2）设备配置
1）摊铺设备
摊铺机宜采用履带式摊铺机，功率不低于130kW，最大摊铺厚度不小于30cm，最大摊铺宽度不少于6m。施工时应采用两台（或多台）摊铺机梯队作业，摊铺机同一机型、功能一致、新旧大致相同，以保证路面厚度一致，完整无缝。
目前我国已有部分高速公路使用全幅一台摊铺技术，设备采用如国产中大KDT2000型摊铺机。该摊铺机可实现单机大宽度、大厚度、动态大幅变宽，可有效解决了四大类离析（级配离析、温度离析、摊铺离散、并机接缝离析）问题，该大型设备的应用改变了沥青路面施工传统工艺，目前已在港珠澳大桥等工程得到了很好的应用。
2）碾压设备
每个摊铺作业面配备不少于6台压路机，26t以上轮胎压路机2台（SMA型路面层采用钢轮碾），10t双钢轮振动压路机2台，12～15t轻型压路机2台。
3）运输设备
自卸汽车载重不低于20t，数量根据拌和能力、摊铺能力计算且略有富余，并按施工部位与沥青站距离调整，运输车备有用于保温、防雨、防污染用的毡布。
（3）施工工艺
沥青路面施工工艺：基面准备→撒布粘层油→沥青混合料拌和→运输→摊铺→碾压→接缝处理→恢复交通，其中摊铺、碾压是最为关键的工序。
1）沥青混合料摊铺
摊铺中下面层采用钢丝绳引导高程方式，上面层采用行走平衡梁法摊铺（非接触式平衡梁装置）。摊铺前应对摊铺机拼宽、调试和试铺并仔细检查、调整和清洗，预热熨平板不低于100℃，摊铺机行走速度应均匀、稳定、连续。
2）沥青混合料碾压
碾压是沥青混凝土施工重要环节，碾压组合方式通过试验段确定，分初压、复压及终压，并遵循“先静后振、先慢后快、先低后高、轮机重叠”的原则，碾压全过程应尽可能较高温度进行。采用轮胎压路机时，其轮胎充气压力不小于0.55MPa（发热后不小于0.6MPa）且每个轮胎的气压基本相同，每个轮胎的压力不小于15kN。
（4）特殊部位施工关键技术
1）施工缝处理关键技术
①纵向施工缝技术
高速公路沥青混凝土施工采用两台（或多台）摊铺机前后梯队作业，连续全路宽一次性摊铺，纵缝采用松铺热接缝，前一台摊铺机铺筑混合料时留10cm～20cm宽暂不碾压，作为后一幅施工基准面，碾压时，压路机跨缝碾压以消除幅间缝迹。
②横向施工缝技术
采用垂直的平接缝，在铺设当天混合料冷却但尚未结硬时采用切割机切成垂直缝，切割时不得损伤下层路面。将横缝切除后的基面清除干净，待干燥后涂刷粘层油，铺筑新混合料时摊铺机熨平板从接缝处起步摊铺，将原压实部位进行预热使接茬软化。钢轮压路机先进行横向压实，从已铺路面上跨缝逐渐移向新铺面层，每次移动15～20cm，直至全部在新铺面上为止，再纵向碾压成为一体。
2）SMA上面层碾压技术
SMA因材料的组成（集料间断级配、改性沥青、矿粉及木质纤维）和形成机理，在施工时与普通AC型沥青混合料操作工艺不同。集料特殊性、温度敏感性以及施工连续性等要求SMA面层在施工过程中应严密、细致操作。碾压设备不宜采用轮胎压路机碾压（防止沥青结合料搓揉挤压上浮），碾压时按“紧跟、慢压、高频、低幅、少水”原则，施工过程中应随时掌握温度，碾压时要低速、匀速连续进行，碾压设备不能急刹车，中途停留、转向或制动，以免已造成路面推移，其温控指标见下表：
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3）伸缩缝桥面沥青铺装施工
为使得桥面沥青铺装层连续不间断进行并保障桥面铺装的平整度，伸缩缝装置通常在桥面沥青上面层铺装完成后，采取反开槽方式进行。桥面沥青混凝土施工时，通常对伸缩缝采取临时找平处理，如下图：
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图3 桥梁伸缩缝沥青层铺装临时处置图
4）钢桥面沥青混凝土施工
钢桥面铺装要求沥青混凝土材料应与钢板紧密结合，两种材料变形应基本一致，沥青混合料层应与钢板结合良好，具有足够耐久性和较小温度敏感性以及抗水平剪切重复荷载、蠕变变形的能力，混合料同时应满足高温抗流动性变形能力、低温抗裂性、防水性、抗疲劳性、表面抗滑等要求，防水层涂刷应紧跟除锈。
图4 某钢桥桥面铺装断面示意图
5）隧道沥青混凝土施工技术
隧道沥青路面施工期间的空气污染除了混合料三方的CO、NO、NO2、SO2等有害气体外，还包括施工设备施工过程中排放的尾气，以及瓦斯隧道可能渗透出的瓦斯气体。铺筑时应充分考虑施工和维修养护工作难度，确保通风良好，采取防火措施。
图5 某隧道复合式路面横断面图
WMA（温拌沥青混合料）是在混合料拌制时加入温拌剂（Sasobit、F2、F4、H4等）形成调和沥青，相对于HMA（热拌沥青混合料）温度降可低30℃。WMA可降低拌制及施工温度、降低烟雾、改善工作环境质量，还可降低拌制能耗（降能约30%），高速公路中的长大隧道多采用该工艺。
长隧道沥青路面施工时通风应采用机械通风，通风量则需经计算，通风设备一般有轴流式和离心式两类，风管多采用纤维涤纶增强PVC基布软风管（接头采用拉链接头）。有效的通风方案，可大大改善隧道沥青层施工作业环境。还可通过先行施工隧道永久风机，在铺筑沥青面层施工时直接利用风机通风。
结语:
综上所述，沥青路面施工是一个系统工程，在进行高速公路沥青路面施工时，要从多角度分析，不断优化技术，在施工过程中，从沥青、骨料等原材料选用，配合比设计、摊铺、碾压等方面完善技术管理与控制体系，才能建造出质量优良的沥青混凝土路面。
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