高寒多雨气候区域沥青面层施工质量控制

高寒多雨气候区域沥青面层施工质量控制

王林

甘孜州城投房地产开发有限公司 四川康定626000

摘要：在以往的研究成果中，高寒与多雨两个气候条件是相悖的，一般是高寒少雨地区或者高温多雨地区，然而甘孜州部分区域地处高海拔低纬度地区，受川西高原气候及西南季风气候影响，高海拔决定了项目全年气温较低，气候寒冷，低纬度又决定了项目雨季长，同时水系发达造成降雨量较大。在高寒多雨地区铺筑沥青面层道路，受到周围环境因素、施工工艺、材料等因素干扰较大，后期形成的沥青路面质量病害也不同于普通地区，其中以裂缝病害居多。

与其他地区沥青面层施工质量控制不同，高寒多雨地区路面沥青面层具有施工周期长，施工控制要素多，施工成本大，施工效果较差，后续造成的病害较多且返工损失较大等特点。

关键词：高寒多雨  沥青面层  质量控制

1.引言

我国幅员辽阔，自然环境多变，公路建设面临的施工条件也各不相同，不同条件下的施工工艺不尽相同，质量控制措施各有区别，川西区域具有旱雨季分明、夏短冬长、气温较低、日温差大等高原大陆性气候；同时该区域富水程度和水质的好坏也有所不同，相对而言，牧区的地势较为平坦，沼泽比较发达，地下水位较高，一般在地势较平坦的地方，地表以下2m处便有地下水的出现。该区域由于海拔较高，气温较低，冰雪及冻土区分布广泛，同时夏季降雨量较大，雨季分明，造成其特殊的地理环境及气候条件，对公路路面施工质量提出了更高的要求。

2.依托项目简介

皮阿路2标项目平均海拔4500m左右，纬度26度左右，属于川西北青藏高原东南缘丘状高原地区，其气候具有川西高原气候区的特点，年平均气温7.1℃，1月平均气温-3.9℃，7月平均气温15.5℃，全年气温偏低，气候比较寒冷。

项目所在区域水系发达，受纬度影响，雨季时间较长，每年6月份至9月份为雨季，降雨量较大，年降水量可达1000毫米，同时夏季雪山融水较大，地表渗水量较大，气候多变，因此本项目每年可使用有效施工期较短。

调查发现甘孜州甘孜县至白玉县的甘白路，距离项目大约60km，施工条件及气候与本项目基本类似，施工完成后路面沥青面层纵横向裂缝，沉陷，剥落等病害严重，严重影响行车安全性及舒适性。

3.沥青面层施工质量控制研究

3.1.下承层控制

项目路面结构层15cm级配碎石垫层、20cm水稳碎石底基层、20cm水稳碎石基层、沥青面层。经调查周围甘白路等道路现状，许多段落沥青面层裂缝严重，经人工开挖发现，部分区域原因为下承层水稳层出现裂缝，经反射到沥青路面，导致路面出现裂缝；针对水稳层开裂的，继续开挖水稳层查找原因，部分区域为路基沉陷、裂缝等原因导致水稳裂缝，部分区域路基完好，只是水稳层产生裂缝导致沥青面层出现病害。

原因分析:

（1）该区域恶劣气候是造成路面病害的主要原因，气候环境多变，冬季寒冷，且昼夜温差大，冬季低温持续时间长，冬季夜晚温度比白天降低20°C以上。温度影响是造成水稳层出现裂缝的主要外部因素。

（2）部分区域存在软基及冻土路基，软基处置未到位，在地下水及温度的影响下，路基稳定性遭到破坏，造成水稳层出现裂缝；拓宽时，新老路基的不均匀沉降产生裂缝。

（3）水稳层施工完成后，未能及时覆盖养生，造成表面温差过大，水分散失过快，形成裂缝。

处置措施:

（1）针对水稳层出现横向较大裂缝、纵向裂缝、龟裂部位，项目采用人工配合机械开挖，对出现裂缝部位进行清除，对路基处置不到位区域同样清除，后续均采用水稳填补，碾压密实。

（2）对轻微横向裂缝，进行综合研究，对于贯通裂缝，进行沥青灌缝处置，上铺设防裂卷材，对于非贯通裂缝，直接铺设防裂卷材进行处置。

（3）在基层施工完后待表面稍干就喷洒透层油，在基层养护结束后及时施做封层。保证对水稳层形成封闭，防止水稳污染及防止雨水下渗，保证沥青面层与水稳下承层粘结良好，不会两层结构层分离或形成夹层。

防控措施:

（1）原材选用及配合比设计优化;

（2）选择合适的摊铺时间;

（3）控制含水量;

（4）优化机械组合，增加水稳碾压密实度;

（5）加强拌合摊铺质量，减少材料离析现象;

（6）及时覆盖养生;

（7）在混合料中掺入纤维、膨胀剂、粉煤灰等，增强混合料综合性能。

3.2.排水控制

（1）优化排水系统，及时施做

水对路面施工影响较大，区域坡表松散、基岩裂隙发育、地下水丰富路段，为隔断地下水确保路床处於干燥、中湿状况，经与建设、监理及设计单位现场调查探勘，于挖填方边沟下部拉通设置纵向渗沟，季节性冻土处理路段边沟下设置的渗沟应加深；部分区域施做时增加横向排水盲沟用来排除地下水影响，防止地下水侵入路基，进而威胁道路结构层。

为防止雪山融水、雨水等影响，采取在路堑坡顶顶部5m外设置纵向截水沟，边坡设置平台排水沟，坡脚设置边沟，边坡设置急流槽等措施，减少对道路的影响。

为防止冬季涎流冰影响道路结构安全及行车安全，在易汇水区域设置挡冰墙，拦雪墙等减少影响。

路面结构层在施工前，优先施工排水系统，保证及时排除道路范围内的积水。

（2）增大道路横坡，减少雨水停留

鉴于雨季时间长，降雨量大，为及时排除路面降水，防止雨水下渗或造成水上漂移，经设计研究决定，将道路横坡从1.5%增加到2%，路肩横坡设置为3%。

（3）及时施做透层与封层

（4）优化施工配合比

施工过程中，及时调整优化混合料配合比，保证沥青路面防水能力。

3.3.配合比控制

在路面施工中，经常根据原材变化、环境变化等因素及时调整配合比，根据现场取芯等检测，不同的配合比铺筑的效果不尽相同，部分区域配合比调整后，出现混合料松散、脱落等病害，部分区域出现泛油、车辙等病害。项目部根据高原地区的特殊环境影响及原材料的特性，组织相关人员进行分析研究，确定了适用于项目面层施工的施工配合比。

上面层配合比为10-15mm:5-10mm:3-5mm:0-2.36mm:矿粉=19:19:25:32:5，最佳沥青用量为5.1% (油石比为5.37%)。其配合比检验结果均符合JTG F40-2004规范要求，所配制的AC-13C沥青混合料具有良好的性能。根据试验结果确定配比，项目应用于路面面层试验段铺筑，经现场取芯等检测，各项指标均满足要求，且经过一个月行车等检测，未出现其他病害等。

同理确定下面层配合比为10-20mm:10-15mm:5-10mm:3-5m:0-2.36m:矿粉=18%:22%:16%:11%:28%:5%，最佳沥青用量为4.31% (油石比为4.50%)。通过对混合料各种性能相关验证试验，均满足要求。

3.4.摊铺厚度控制

原因分析：

（1）试验段施工时未确定好松铺系数，施工时未及时进行调整。

（2）摊铺机找平装置未调整好。

（3）下承层标高超标或者局部段落的平整度较差。

（4）铺路面时需要大量的集料，原材料生产不稳定等原因导致配合比变化、松铺厚度变化，进而导致铺筑厚度产生误差。

（5）施工工艺影响，包括铺筑方法、碾压方法、碾压机械组合等原因引起厚度误差。

（6）现场管理人员责任心不足，未对出现的问题及时进行调整。

防控措施：

（1）加强检测频率，确定合理的松铺系数，同时根据原材料变化、配合比变化以及超过图纸要求压实度等因素实时调整。

（2）调整好机械及找平装置的工作状态，加强铺筑前的检查、调整。

（3）保证下承层标高及平整度，基层超标部分应铣刨部分基层，补好下封层，再摊铺下面层。

（4）加强原材料进场验收，保证原材料稳定，当材料变化时，及时经过试验调整配合比，保证铺筑质量。

（5）确定合适的机械组合及碾压方式，程序，遍数，速度等试验数据。当施工中机械类型或碾压方式或发生变化，及时重新铺筑试验段确定松铺系数等数据。

（6）及时检测松铺厚度，核算沥青混合料摊铺总量进行校核，并进行调整。

（7）加强现场松铺厚度检测，发现问题及时调整。

3.5.摊铺温度控制

沥青对温度较为敏感，在不同的温度下呈现出不同的状态，不同温度下成型的沥青混合料性能差别较大。

在路面的施工过程中，沥青混合料需严格控制温度来保证其施工质量。温度较低影响沥青混凝土路面的压实度，压实度的不足会引起渗水及车辙；若为保证施工温度过分加热集料和沥青，将会引起沥青的老化从而影响路面的寿命。

根据要求，上面层压实度需达到97%（试验室标准密度），不同温度检测结果如下图显示，项目部在经过多种温度反复验证下，得出结论：在初始碾压温度160℃以下时，压实度基本满足图纸要求，在初始碾压温度160℃以上，特别是166℃以上时，压实度可以完全满足图纸及规范要求，且其他指标有较大提升，温度在170℃以上时，压实度可持续提高，但混合料加热、保温成本会较大投入，经项目综合分析，适合本项目的施工的各项温度指标如下表，各项温度需根据运输距离，气候环境等因素综合控制，但应保证最低初始碾压温度。

图3.5-1  压实度与碾压初始温度关系图

表3.5-1  项目上面层施工温度控制表

同理，下面层的施工控制温度如下：

表3.5-2  项目下面层施工温度控制表

防控措施：

（1）拌合场控制

沥青及矿料加热温度根据沥青混合料的种类来确定，综合考虑天气、运距等状况，在该地区适当将沥青混料出厂温度控制在允许范围上限，有利于保证到场温度混合料的温度。

（2）运输控制

在运输车厢涂一薄层隔离剂；在从拌合机向运输车放料时不时移动运料车位置，以减少粗集料离析现象；由于项目海拔高，温差比较大，运料车车厢板内侧加装石棉瓦，周围用棉被包裹，装料以后用篷布覆盖，加盖棉被以保温、防雨、避免污染环境。

（3）摊铺控制

摊铺前预热熨平板，加热温度以接近所铺混合料温度为宜。

摊铺时对每一车混合料的温度进行检查。

在摊铺过程中，摊铺速度根据混合料生产能力调整，避免停机等料现象，保证摊铺过程连续、摊铺速度稳定。摊铺后及时进行碾压，并保持较短的初压区长度，以尽快使表面压实，减少热量散失，紧接初压后进行复压，终压。

3.6.施工工艺控制

摊铺控制：

在路面水稳层及沥青面层施工中，大多数施工时未采用侧模版，导致结构层边部形成45°坡面，边部虽有人工拍边、人工压实等措施，但压实质量较压路机压实相差较远，采用压路机直接碾压时边部容易坍塌，厚度难以保证。同时受计量规则影响，结构层计量只按顶部面积计量，形成45°坡面位置不予计量，造成施工成本增加。部分施工虽立有侧模，但模板支撑不牢固，导致施工过程中跑模现象经常发生。

施工时按结构层高度选用合适槽钢当侧模，配置支撑体系，保证施工过程中压路机碾压时模板不移动，保证压实质量。

碾压控制：

为使碾压机械组合、碾压遍数和碾压温度更合理，项目通过组织实施试验段进行各项数据统计，采用项目现有机械组合，30t胶轮压路机、30t双钢轮压路机、13t双钢轮压路机、5t胶钢轮压路机。根据以往施工经验，试验段采用几个段落施工方案，最后通过碾压效果对比，以便在正式路段施工时选取其中最佳的一种组合方式。具体方案详见如下：

表3.6-1  压实度检测

根据四种碾压方案上面层压实度检测结果，其中第一种方案存在不合格点，第二、三、四种方案均满足规范设计要求。但综合对比三种方案，采用增加胶轮碾压遍数效果更好，根据综合考虑，为保证碾压密实度，增强抵抗高原地区天气变化和水影响能力，因此我部选择第四种碾压方案。

同理，下面层压实度要求同上面层，采取碾压工艺同上面层施工工艺。

3.7.可行性总结

项目部针对高寒多雨地区沥青路面施工质量控制的研究，通过下承层控制、排水控制、配合比控制、摊铺厚度控制、摊铺温度控制、施工工艺控制等方式，保证了本项目沥青面层施工的顺利完成，保证了工程进度，节省了成本，保证了质量，为后续施工中遇到同样环境条件时的沥青面层施工提供了借鉴经验。

4.结语

我国持续加大基础建设投资力度，公路建设获得了前所未有的大发展，偏远地区公路建设逐步纳入国民预算，解决偏远地区人民出行问题，提高偏远地区运输能力为社会发展的必然趋势。其中部分云贵川地区、西藏地区因特殊的地理环境及气候影响，造成公路建设许多质量通病，对公路建设发展带来许多困难及影响。

本论文主要目的在于大量收集该特定环境下沥青面层质量控制施工的相关资料，总结前人施工经验，结合本项目实际情况进行分析、研究、总结特殊地理环境及气候下的质量控制施工方法。

通过本论文的研究，本项目成功总结出一套适合高寒多雨地区沥青路面质量控制的施工技术，很好的解决了施工质量差的各项问题。上述施工技术可以很好的应用到同类型的地理环境及气候条件下的面层施工质量控制，可进一步推广到其他区域，以加快工程进度，节省工程成本，提高经济效益。

参考文献

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