4、公路路面沥青稳定碎石基层施工工艺工法.doc

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作者：Pan Hongliang
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公路路面沥青稳定碎石基层施工工艺工法
QB/ZTYJGYGF-LJLM-0604-2011
第四工程有限公司 戴书军
1 前言
1.1 工艺工法概况
由于目前交通量迅速增长，车辆大型化、超载等现象十分普遍。许多高速公路建成不久路面就发生了各种病害破坏，难以适应现代交通运输的要求。由于沥青稳定碎石基层不仅具有足够的强度和刚度、良好的应力扩散能力、较强的裂缝自愈能力，还能保证与沥青混凝土面层的层间连续、降低沥青层内部的剪应力和弯拉应力，表现出施工速度快、维修养护费用低、设计使用年限长等优点。因此，近年来我国开始推广以沥青稳定碎石基层为代表的柔性基层工艺。
1.2 工艺原理
沥青稳定碎石基层的基本原理是保证沥青混合料中具有足够的粗集料，使之具有很好的高温力学性能，按其设计的空隙率大小可分为3种：开式（排水式基层，设计空隙率在15%以上）、半开式（设计空隙率在8%～15%以上）、密实式（设计空隙率在3%～8%）。
沥青稳定碎石基层作为基层与面层之间的一过渡性结构层，具有延缓基层裂缝的发展及提高抗车撤能力的作用。对半刚性路面普遍存在的反射裂缝，导致路面抗车撤能力不足和耐久性差，从而影响沥青混凝土路面的使用寿命这一现象具有很好的抑制作用。级配组成属骨架密实结构，其抗车辙、抗开裂、水稳定性均较好。
2 工艺工法特点
2.1 沥青稳定碎石的高温性能较好，水稳定性良好，车辙试验动稳定度较高。
2.2 可以增强路面结构的排水能力，减少沥青层的温度收缩裂缝和防止反射裂缝的发生，从而改善路面使用性能，提高路面使用寿命。
2.3 成套大型机械施工，对施工组织和管理要求高，循环往复式作业，施工速度快，生产效率高，质量有保证。
3 适用范围
适用于高等级公路沥青路面柔性基层施工。
4 主要引用标准
《公路路面基层施工技术规范》JTJ 034；
《公路工程质量检验评定标准》JTG F80；
《公路沥青路面施工技术规范》JTG F40；
《公路路基路面现场测试规程》JTJ 059；
《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》JTJ 052。
5 施工方法
沥青稳定碎石基层是将碎石、石屑、矿粉等矿料及沥青按照配合比试验确定的生产配合比，经可烘干、筛分的全自动间歇式沥青混合料搅拌机拌和、大吨位自卸汽车运输至施工现场，在规定的温度内用沥青混凝土摊铺机摊铺整平、双光轮振动压路机、胶轮压路机等设备组合碾压达到设计的压实度而形成的路面基层与面层之间的过渡性结构层。
6 工艺流程及操作要点
6.1 施工工艺流程
沥青稳定碎石基层施工工艺流程见图1。

图1 沥青稳定碎石基层施工工艺流程图
6.2 施工操作要点
6.2.1 施工准备
（1）沥青混合料拌和站的设置需要根据工程规模及地理位置综合考虑场址、水、电、道路、材料供应、环境保护等各项要求选择布置。建设完经过标定后方可投入使用。
（2）现场技术人员必须对拌和站、压路机、摊铺机、运输车辆等操作人员进行培训、技术安全交底，做到熟练掌握沥青混合料的拌和、运输、摊铺、碾压、协调等各个环节的技术要求。
（3）对下承层的高程，平整度、宽度、弯沉等指标要严格检查，特别是高程的检测要尤其重视，避免用上层来找补下层的现象发生。
（4）混合料摊铺前要对下承层进行彻底清扫、冲洗，清除表面污染，特别是砂浆、机油等污染。
6.2.2 配合比设计
沥青稳定碎石配合比设计应通过目标配合比设计、生产配合比设计及生产配合比验证三个阶段，确定稳定碎石混合料的材料品种及配合比、矿料级配、最佳沥青用量。配合比的试验方法必须遵照现行试验规程的方法执行。
目标配合比设计阶段：用工程实际拟使用的材料按《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40）中的方法，优选矿料级配、确定最佳沥青用量，符合配合比设计技术标准和配合比设计检验要求，以此作为目标配合比，供拌和机确定各冷料仓的供料比例、进料速度及试拌使用。
生产配合比设计阶段：对二次筛分后的各热料仓分别取样进行筛分试验，以确定各热料仓的材料比例，同时根据各冷料的含水率反复调整冷仓进料比例以达到供料均衡，并取目标配合比设计的最佳沥青用量和其±0.3%等条件，进行马歇尔试验和试拌，通过室内试验及从拌和机取样试验综合确定生产配合比的最佳沥青用量，确定的最佳沥青用量与目标配合比设计的结果的差值不宜大于±0.2％。
生产配合比验证阶段。拌和机按生产配合比结果进行试拌、铺筑试验段，并取样进行马歇尔试验，同时从路上钻取芯样观察空隙率的大小，由此确定生产用的标准配合比。
经设计确定的标准配合比在施工过程中不得随意变更。但生产过程中应加强跟踪检测，严格控制进场材料的质量，如遇材料发生变化并经检测沥青混合料的矿料级配、马歇尔技术指标不符要求时，应及时调整配合比，使沥青混合料的质量符合要求并保持相对稳定，必要时重新进行配合比设计。
6.2.3 铺筑试验段
施工前必须进行试验段的施工，其目的是提高基层施工的预见性,以指导全面施工。通过试验段施工总结需确定的主要指标：
（1）确定合理的施工机械、机械数量及组合方式。
（2）通过试拌确定拌和机的操作方式，验证沥青混合料的配合比设计和技术性质，决定正式生产用的矿料配合比和油石比。
（3）确定混合料的松铺系数和施工缝的处理方法。
（4）确定摊铺温度、速度、宽度、自动找平方式等操作工艺；压路机的压实顺序、碾压温度、速度及遍数等压实工艺参数。
（5）全面检查材料及施工质量是否符合要求。
（6）验证施工组织及管理体系、人员、通讯联络及指挥方式。
6.2.4 混合料拌和
采用间歇式拌和机，拌和时间以混合料拌和均匀、所有矿料颗粒全部裹覆沥青结合料为度，并经试拌确定。拌和时严格控制混合料的温度和拌和时间。拌和好的混合料不得有花白料、超温料，对于每车料的出场温度要有专人检测记录。当沥青混合料超过195℃的应立即废弃。当无特殊要求时，混合料的拌和温度应符合表1的规定。
表1 沥青稳定碎石基层混合料各个阶段要求温度（℃）
沥青加热温度
150～170
矿料加热温度
170～185
混合料出厂温度
150～165
混合料运输到现场温度
不低于150
摊铺温度
正常施工
140～145
低温施工
145～150
初压温度
正常施工
135～145
低温施工
145～155
复压温度
正常施工
130～140
低温施工
135～145
6.2.5 混合料的运输
装料前在运料车厢涂一层防粘剂，运输途中车必须覆盖帆布或防雨布，温度低时应加盖双层保温布。从拌和机向运料车上放料时，应每卸一斗混合料挪动一下汽车位置，以减少粗集料的离析现象。摊铺过程中运料车应停在摊铺机前10～30cm处，不得撞击摊铺机，卸料过程中运料车挂空档，靠摊铺机推动前进。混合料运输车的运量较摊铺速度有所富余，施工过程中摊铺机前方应有不少于5辆运料车等候卸车。
6.2.6 混合料的摊铺
采用两台或以上摊铺机联合摊铺，一台摊铺机的铺筑宽度不宜超过6m～7.5m，前一台摊铺机靠中央分隔带一侧摊铺，一侧传感器搭在钢绞线上，另一侧用浮动基准梁，后一台摊铺机一侧传感器搭在钢绞线上，另一侧用滑靴，两台摊铺机相距一般为10～20m，横向搭接宽度应有5～10cm，把滑靴放在前一台摊铺机铺出的基准面上，调整好横坡，进行摊铺。推铺过程中，摊铺机速度保持2～4m/min的范围内均匀行驶，在铺筑过程中，摊铺机螺旋送料器应不停顿的转动，两侧保持有不少于送料器高度2/3的混合料，并保证在全宽断面上不离析。施工时，两构造物间尽量一次摊铺碾压成型，以减少横缝。
6.2.7 混合料的压实及成型
压实分为初压、复压和终压三碾压步骤，压路机均匀行驶，速度符合规范要求。碾压时由低向高即由路外侧向内侧进行，超高段由曲线内侧向外侧进行，碾压方向与路线方向平行，并沿同一轮迹返回，每次错轴重叠1/3～1/2轮宽，压路机不能中途停留、转向或制动。并不得停留在当天摊铺的路面上或高于70℃的已经压过的路面上。另外，终压温度不得低于90℃。
初压：第一遍碾压宜采用大吨位压路机进行静压，再用双钢轮压路机碾压一遍，驱动轮朝向摊铺机，静压前进，振动返回，碾压路线、方向不能突然改变，往返转折点应错开成阶梯形，钢轮压路机紧跟胶轮压路机进行碾压，要求钢轮压路机与胶轮压路机之间错开两轮。
复压：复压紧跟初压后进行，复压段长度不宜大于60～80m。复压宜采用振动压路机高频低振法，碾压1～2遍，相邻碾压带重叠100～200mm，使压实度达到规范要求。
终压：紧接在复压后进行，使用双钢轮压路机或关闭振动的振动压路机静压1～2遍，直至消除表面轮迹为止。
各类型压路机碾压速度宜为：初压2～3km/h，复压3～5km/h，终压3～6km/h。
碾压过程中有沥青混合料黏轮现象时，可向碾压轮洒少量水或洗衣粉水，严禁喷洒柴油、机油、轮胎压路机可涂抹植物油。
压路机不得在未碾压完或刚碾压完的路面上紧急制动、调头、转弯，严禁在未压完的沥青混合料层上停机。
6.2.8 接缝处理
沥青路面的施工必须接缝紧密、连接平顺，不得产生明显的接缝离析。上下层的纵缝应错开l50mm以上。相邻两幅及上下层的横向接缝均应错位lm以上。接缝施工应用3m直尺检查，确保平整度符合要求。
摊铺时采用梯队作业的纵缝应采用热接缝，将已铺部分留下l00～200mm宽暂不碾压，作为后续部分的基准面，然后作跨缝碾压以消除缝迹。
当半幅施工或因特殊原因而产生纵向冷接缝时，宜加设挡板或加设切刀切齐，也可在混合料尚未完全冷却前用镐刨除边缘留下毛茬的方式，但不宜在冷却后采用切割机作纵向切缝。加铺另半幅前应涂洒少量沥青，重叠在已铺层上50～l00mm，再铲走铺在前半幅上面的混合料，碾压时由边向中碾压留下100～150mm，再跨缝挤紧压实。
横缝与铺筑方向垂直，形成一条碾压密实的边缘，下次摊铺前，在上次末端涂补适量粘层沥青，在碾压横缝时先纵向后横向碾压，将压路机位于已压实的面层上，错过新铺层15cm，然后每压一遍向新铺层推进15-20cm,以推进到压路机轮宽度的1/3处为止，改为正常碾压。
6.2.9 天气对施工的影响
进入冬季，应尽量避免沥青混凝土路面稳定碎石基层的施工。特别是气温低于5℃时，不宜摊铺碾压热拌沥青稳定碎石混合料。风、雪、雨天气不允许进行热拌沥青混合料路面施工。晴天低温时，确需施工必须采取以下措施：
（1）运料车必须采用覆盖保温措施，现场摊铺采用高密实度摊铺机。
（2）加强施工现场的测温工作，做好测温记录。
（3）缩短摊铺时间，随摊随压，做好施工接缝处理。
（4）适当提高开始碾压的温度，只要不出现推移，要及早碾压。为达到较高的压实度，压路机要紧跟摊铺机，初压一定碾压到摊铺机后。
6.2.10 质量检查与验收
施工过程中及施工完成的路段按照《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40）中的项目和频率进行检查验收，具体见表2。
表2 沥青稳定碎石基层混合料施工质量控制标淮
项目
检查频度及
单点检验评价方法
质量要求或允许偏差
试验方法
高速、一级公路
其他等级公路
外观
随时
表面平整密实，不得有明显轮迹、裂缝、推挤、油包等缺陷，且无明显离析
目测
接缝
随时
紧密平整、顺直、无跳车，
目测
逐条缝检测评定
3mm
5mm
T 0931
施工
温度
摊铺温度
逐车检测评定
符合规范规定
T 0981
碾压温度
随时
符合规范规定
插入式温度计实测
厚度
每一层次
随时，厚度50mm以下
厚度50mm以上
设计值的5％
设计值的8％
设计值的8％
设计值的10％
插入法量测松铺厚度及压实厚度
总厚度
每2000m2一点单点评定
设计值的-5％
设计值的-8％
T 0912
压实度
每2000m2检查1组逐个试件评定并计算平均值
实验室标准密度的97％
最大理论密度的93％
试验段密度的99％
T 0924、T 0922
规范附录E
平整度
基层
连续测定
2.4mm
3.5mm
T 0932
宽度
有侧石
检测每个断面
±20mm
±20mm
T 0911
无侧石
检测每个断面
不小于设计宽度
不小于设计宽度
纵断面高程
检测每个断面
±l0mm
±15mm
T 0911
横坡度
检测每个断面
±0.3％
±0.5％
T 0911
渗水系数
每1km不少于5点，每点3处取平均值
300mL/min
T 0971
7 劳动力组织
沥青稳定碎石基层施工所需的劳动力见表3，具体可根据工程规模等情况进行调整，以满足施工略有富余为原则。
表3 每班主要施工人员配备表
序号
职务或工种
人数
备注
1
施工负责人
1
指挥协调
2
辅助施工人员
12
拌和站及摊铺现场
3
试验、技术人员
4
现场试验、检查
4
摊铺机
4
操作手
5
测量班
4
施工测量
6
拌和班
6
拌和站设备操作
7
运输班
19
混合料运输
8
机械班
8
装载机等驾驶
9
人员合计
58人

8 主要机具设备
沥青稳定碎石基层施工主要施工机具设备见表4，具体数量和机械型号等根据工程规模、特点等进行调整配备。
表4 主要机械设备
序号
机械设备名称
规格
单位
数量
备注
1
沥青碎石拌合楼
300t/h
座
1

2
运输车辆
25t
台
15
根据运距等可调整
3
摊铺机
7.5m
台
2
带自动找平
4
沥青存储罐
30t
个
10
根据工程量调整
5
双光轮振动压路机
12t
台
2

6
双光轮振动压路机
17t
台
2

7
胶轮压路机
26t
台
2

8
装载机
ZL-50
台
3

9
小型发电机
50KW
台
1
备用
9 质量控制
9.1容易出现的质量问题
9.1.1混合料配合比的设计和生产控制。
9.1.2厚度、平整度、压实度不满足设计要求。
9.1.3混合料拌和均匀性差，温度控制不满足规范要求。
9.1.4运输及摊铺过程中混合料离析。
9.2 质量保证措施
9.2.1 沥青混合料的质量和级配必须符合规范要求。严格控制沥青用量和各项矿粉的加热温度，沥青材料和各种矿粉指标符合规范要求。
9.2.2 摊铺厚度、平整度必须满足规范要求，无离析现象，各个阶段的温度控制合理，混合料碾压压密度。压实效果的检验采取压实度和空隙率双重指标进行控制。
9.3.3 根据所铺厚度调节好烫平板的离地高度，同时在摊铺机上配置自动进料控制器，能适当调节到烫平板前方保持厚度均匀的沥青混合料。
9.2.4 因沥青稳定碎石基层一般厚度较大，要适当增大摊铺机的夯锤振实系数，控制在4～5比较合适，使初始密度增大，减少摊铺后混合料热量的急剧散失，能有效地提高压实度。
9.2.5为了获得高标准的平整度，摊铺机应连续、稳定地运行；混合料的运输，选用大吨位混合料运输车，有利于保证混合料的运输质量，能有效防止混合料温降和离析现象。
9.2.6 混合料均匀性要随时进行检查，如果出现花白石子，原因有以下的一种或几种；搅拌时间不够；细颗粒矿粉比例增大、特别是加入矿粉增多。沥青用量不够；矿粉或沥青加热温度不够等。如果混合料颜色枯黄灰暗，原因有：拌和温度过高；沥青用量不够，矿粉含量过多，石料不干等。
9.2.7 减少温度离析的影响：混合料在高温下具有和易性好、易于碾压密实的特点，防止温度降低带来混合料的离析、碾压不密实的缺陷，因此从混合料的运输、卸料等各个过程各要尽量缩短时间，减少混合料热量的损失。
9.2.8 在装料的过程中，要求严格采取按照前、后、中顺序来回移动装料。
9.2.9 减少摊铺机收料斗的收料频率：频繁地收料导致料斗两侧的大粒径混合料频率地分布在路面中，容易产生大面积的离析现象，在卸料过程中边前进、边收斗，这样可以保证粗细混合料均匀分布，而且可以有效地避免边部混合料温度降低带来的影响。
9.2.10为消除成型路面上部的离析现象，存在粗颗粒多、细集料少的现象，可在摊铺机的前挡板下缘左右侧全断面焊接80～100mm宽的钢板，阻止大粒径集料往下滚落，确保混合料均匀地摊铺于基层上。
10 安全措施
10.1 安全风险分析
10.1.1拌和站及施工现场防火、防洪、用电等安全风险。
10.1.2各种机械设备操作安全，车辆行驶交通安全。
10.1.3沥青拌和厂火灾及生产人员身体健康风险。
10.1.4夏季高温施工防暑安全。
10.2 安全保证措施
10.2.1 施工现场按符合防火、防风、防雷、防洪、防触电等安全规定及安全施工要求进行布置，并完善布置各种安全标识。
10.2.2在雨季来临前做好防汛准备，所有排水系统确保其畅通。重要物资、机具要提前做好防汛安排，雨季期间，各队坚持调度昼夜值班，并注意当地天气预报，确保施工不受或少受影响。
10.2.3 各种机电设备、线路由专人负责管理，定期检查维修。
10.2.4所有施工设备和机具在使用时均必须由专职人员负责检查，并进行必要的试验和维修保养，确保状况良好。严禁带病使用，严禁酒后作业。
10.2.5 严禁在行走机械的前后方休息，行走前必须检查周围情况确认无障碍时鸣笛操作。
10.2.6 机械设备夜间作业须有充足的照明，夜间施工照明设备要良好。
10.2.7 在交通干扰较大的地段设立醒目的交通标志并设专人指挥管理，严防交通事故发生。
10.2.8 沥青混合料拌和场应经常检查导热油，防止泄露进沥青罐中发生火灾，拌合场内应采取有效的防火、防爆、防毒措施，场内严禁烟火，应设置防火警示牌，配备充足的消防器材。
10.2.9沥青拌和厂应具备防火设施，配制和使用液体石油沥青的全过程严禁烟火。沥青混合料拌和场的燃油罐和加油站应与导热油热载体炉有足够的安全距离，防止发生火灾。
10.2.10 使用煤沥青时应采取措施防止工作人员吸入煤沥青或避免皮肤直接接触煤沥青造成身体伤害。参加沥青路面施工人员应穿戴好劳动保护用品，防止烫伤，夏季高温施工环境，应采取防暑降温措施。
11 环境保护措施
11.1 施工现场设置清晰、齐全的标志、标牌，施工机械作业现场设有专人指挥，施工现场、施工便道路容路貌整洁有序。
11.2各种地材分仓存放，并设置防雨棚，矿粉等粉粒状材料采取覆盖措施，防止污染环境。
11.3 加强施工现场材料的运输管理，严防运输过程中出现漏、洒现象，作业现场保持清洁整齐，完善安全防护设施，施工道路应及时维修确保道路平整、畅通，并及时洒水以减少扬尘。
11.4 使用机械设备的工艺操作，尽量减少噪声污染，施工场地的噪声应符合有关规定。
11.5 加强对施工燃料、工程材料、设备、废水、生产生活垃圾的控制和治理。对混合料拌合站产生的废弃物集中存放，集中处置，减少对环境的污染。
11.6 沥青拌合厂选址应远离村镇等人员密集区，防止噪音及有害物质影响当地村民生产生活。
12 应用实例
12.1 工程简介及施工情况
12.1.1济菏高速公路第6合同段起讫桩号为K41＋640～K52＋080，全长10.44km。为双向六车道高速公路，路基宽度33.5m。设计沥青稳定碎石基层470630㎡。项目于2005年12月交工。
12.1.2京福高速公路三明段SR2标段位于三明市境内，全长29.144公里，设计为双向四车道沥青混凝土路面高速公路。沥青稳定碎石路面基层422700㎡，项目于2003年9月开工，2004年9月竣工。
12.2 工程结果评价
通过在施工过程中改进施工工艺，严格控制沥青稳定碎石摊铺厚度及平整度，加大试验检测力度，既满足了规范和设计要求，又确保了工程质量。得到了业主和监理的高度赞扬。
沥青稳定碎石基层的应用改善了我国新建公路沥青路面早期破坏的现状，降低了维修频率及费用，提高了路面使用年限，在高等级公路路面基层中的推广应用具有很好的经济效益和社会效益。

图2 摊铺施工作业 图3 压实施工作业
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