同步摊铺在排水沥青路面罩面工程中的应用

同步摊铺在排水沥青路面罩面工程中的应用

胡恩深

浙江顺畅高等级公路养护有限公司  浙江省杭州市   310052

摘要：同步摊铺机多用于超薄磨耗层等预防性养护施工，具备同步喷洒粘层油和摊铺沥青混合料、保证层间粘结效果和快速施工的优点。为保证工程质量和提高施工效率，在2020年杭金衢金华段超高缓和路段路面排水综合治理工程中，采用了同步摊铺方法铺筑4-4.5cm厚PA-16排水路面沥青混合料。根据现场应用效果和运营后的质量评价来看，同步摊铺排水路面可有效提高层间结合效果和施工效率高的特点，实现了提高质量、施工便捷、绿色环保、降低成本的目的。

关键词：同步摊铺；排水沥青路面；粘层油；沥青混合料

排水路面是指表面层由18%以上空隙率的沥青混合料铺筑，厚度一般为 4~5cm 的路面表层。由于其多空隙结构特征，降雨情况下雨水渗入路面内部并横向排出，从而消除严重影响行车安全的路表水膜，并具有降低交通噪声等特征。这种路面在雨天具有突出的排水和抗滑性能，因此被称为排水沥青路面。

排水路面因其卓越的排水、降噪和安全功能而备受关注，但其耐久性差、维护难和造价高等问题始终是制约其发展的障碍。混合料孔隙率大，造成与中面层之间的接触面积减小，两层之间结合能否紧密直接关系着排水路面的使用性能。在排水沥青路面罩面过程中，如何保证粘层油得到有效利用和避免粘层油粘连污染是大家十分关心的问题。在罩面过程中，常常因为料车卸料时，轮胎将轮迹带粘层油粘走，导致部分路面层间缺少粘层油粘结，使层间粘结强度受损，导致路面完工后不久即出现推移、车辙、脱落等病害，同时轮胎上的粘层油在料车驶出作业面后，又会对路面造成污染。2020年在杭金衢金华段超高缓和路段路面排水综合治理工程中，采用同步摊铺进行PAC-16排水路面沥青混合料摊铺，有效解决了料车粘轮破坏粘层油的问题，层间粘结牢固；同时施工中减少了粘层油洒布的工序，大大提高了单班作业施工效率。

一．同步摊铺机简介

同步摊铺机与普通摊铺机相比，增加了乳化沥青存储罐、乳化沥青洒布喷头、电脑计量系统等部分（见图1），实现了粘层油喷洒与混合料摊铺基本同步。

图1 同步摊铺机示意图

二、粘结材料比选

针对现场施工特点，对粘结材料进行比选，分别选择快裂高粘改性乳化沥青（沥青含量65%）、SBS改性乳化沥青PC-3（沥青含量50%）、不粘轮改性乳化沥青（沥青含量50%）、热沥青（沥青含量100%）。考虑到改性乳化沥青及不粘轮改性乳化沥青沥青含量低，破乳时间较长，会层间粘结效果，造成层间粘结强度低，热沥青易堵塞喷头且喷洒不易均匀，每工作班有效作业时间段，现场无多余时间等待破乳和处理局部问题，为此选择了快裂高粘改性乳化沥青作为排水路面粘层油。

三、工程应用实例

2020年杭金衢金华段超高缓和路段路面排水综合治理工程采用同步摊铺机进行PAC-16排水路面沥青混合料摊铺。共完成PAC-16排水路面罩面长度3112米。

(一)工程概况

宽幅（双向六车道、八车道及以上）高速公路超高缓和段的路面排水一直是交通行业难题，由于超高缓和路段横坡不足、路面幅度过宽导致雨水在路表面的径流路径过长，从而导致水流在路面滞留，形成较厚的水膜。水膜引起行车时的水溅、炫光等现象，影响行车的视线，当水膜厚度接近或超过临界值时，车辆行驶至超高缓和段时易产生打滑，严重者产生“水漂”现象，大幅增加了行车的安全风险。以上问题也显著出现在杭金衢高速一期拓宽改造工程后的双向八车道超高缓和路段中。根据2018年1月至2019年10月杭金衢高速金华段交通事故统计，两年来雨天共发生固定物（护栏）碰撞事故207起。而在雨天护栏碰撞事故中，发生在超高缓和段事故总计36起，占到总数的17.2%，平均每公里路段事故数达到26次。相比之下，普通路段的平均每公里事故数为3.1次，全超高路段的平均每公里事故数为4.4次。统计结果表明，超高缓和路段的事故率为普通路段的八倍、超高路段的五倍以上。

为解决拓宽后金华段的超高缓和段安全顽疾问题，有效降低雨天尤其是雨季月份的行车事故率并恢复杭金衢高速的通行性能，于2020年分两期实施了杭金衢高速金华段超高缓和路段路面排水综合治理工程。该工程旨在分析特定超高缓和段暴雨水膜行为的基础上，通过排水沥青路面、双层排水沥青路面及横向截水装置的组合设置，有效解决超高缓和路段雨天的路面雨水滞留问题。

（二）施工工艺

PAC-16罩面主要施工工序为：施工准备→放样→铣刨、清理→沥青砼拌和→保温运输→同步进行粘层油洒布及摊铺→碾压→待温度低于50°C后恢复交通→检测。

1、施工准备

（1）沥青材料的选取

①选取由特殊工艺改性的特种高粘改性沥青作为胶结材料，该沥青在生产时采用两种或两种以上高分子聚合物复合改性而成，高分子聚合物通过相互作用在沥青中形成稳定的空间网络结构，从而大幅度提高沥青的粘度，降低沥青的温度敏感性，增强沥青与集料之间的粘附性，使其在具备高粘性质的同时还具备高弹性质，改性后的特种高粘改性沥青还具备高低温性能优良、粘附性强、储存稳定性好的特点，其中该改性沥青60°C动力粘度可达400000Pa.s以上，软化点可达90°C以上，相较于传统改性沥青性能提升明显。

②选取快裂式特种复合改性乳化沥青作为粘层油材料，在制备时采用了特种乳化剂和改性剂，不仅使改性乳化沥青易于乳化，而且性能提升明显。

（2）混合料配合比设计

①混合料配合比设计按马歇尔试件体积设计方法进行，通过对选定的级配在不同沥青用量（通常为5组间隔0.4%）下进行马歇尔试验。

②混合料采用开级配。级配范围如下表1。

表1 混合料级配要求

③以飞散试验结果拐点为最小沥青用量（OAC1），以析漏试验拐点为最大沥青用量（OAC2）在 OAC1～OAC2 范围内，再参照马歇尔试验的结果，选择尽量高的沥青用量作为最佳沥青用量。具体要求见表2。

表2 混合料性能检验

2、放样

根据路段线性用石灰水画出摊铺分幅线，分幅线为双线，间距15cm，既一条为摊铺控制线，一条为乳化沥青洒布控制线，本次施工路面宽度为18.75米，分幅宽度为4.5米、3.75米、5.6米、4.9米，接缝分别位于1车道虚线、2车道虚线及4车道中间位置。

3、接缝铣刨、清扫

位于相邻罩面路段的桥梁结构物，原则上采用桥头铣刨接顺处理，无需进行伸缩缝改造处理和加铺处理。要求桥头衔接铣刨长度不少于40米，铣刨长度为15米等候铣刨5.0cm，25米5~0cm渐变。对于直接罩面的小桥（单跨跨径小于13m），桥面等厚铣刨4.5cm，桥头向两端铣刨25米5.0~0cm渐变段，以不增加桥面原有荷载为主。双层排水段等厚铣刨6cm。

铣刨后采用滑移式装载机、人工及空压机相组合的方式对全路段下承层表面尘土进行清扫，保持下承层表面整洁而无灰尘。

4、拌和

本工程拌和设备采用DG4000沥青拌和楼，为间歇式强制性拌和机，在拌和过程中自动控制沥青、各种矿料的用量、自动控制石料的加热温度。沥青采用全自动控制导热油炉加热。沥青混合料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，具体控制温度如表3。沥青拌和场的碎石材料按不同规格分隔堆放，对不同料源的集料、矿粉也给予分别堆放；不同标号的沥青分别储存。

表3 PAC混合料的施工温度

5、混合料运输

运输车辆的安排要保证沥青拌和场二个小时产量的运量，同时要保证摊铺机前始终有10-15辆料车在排队等候卸料。由于施工时，高速公路施工路段处于边施工、边通车状态，施工危险性较大，必须加快施工速度。为此，必须配备了足量的自卸车，以满足施工的连续性。

为保证沥青混合料的质量，运输过程中应注意以下几点：

（1）车厢应保持整洁，为防止沥青混合料粘结，在车厢两侧及底板涂一薄层隔离剂或防粘剂，不得采用柴油。每次卸料必须倒净，如有剩余，应及时清除，防止硬结。

（2）从成品料仓向自卸汽车放料时，分多次放料，要不时前后挪动汽车位置，使混合料形成多个料堆，平衡装料，以减少混合料离析。

（3）运输车辆侧壁必须加装保温设施，运输过程中顶层覆盖篷布+棉被+篷布3层保温措施，摊铺过程中必须保留一层篷布覆盖。

（4）运输车辆到达现场后，应做到有序的停放。

6、摊铺

本项目PAC-16罩面采用高粘改性乳化沥青作粘层，采用4台同步摊铺机摊铺。摊铺宽度分别为4.5米、3.75米、5.6米、4.9米。摊铺前必须校正乳化沥青的喷洒量，以确保其用量准确，乳化沥青的喷洒量为0.9L∕m2。摊铺时混合料的松铺系数为1.15，摊铺温度165℃—175℃。

摊铺过程中运料车应在摊辅机前10cm~30cm处停住，不应撞击摊辅机。卸料过程中运料车应挂空档，靠摊铺机推动前进。

采用非接触式平衡梁控制摊铺厚度，摊铺过程中应随时检查摊铺层厚度及路拱、横坡。摊铺机开工前应提前0.5小时对熨平板预热，预热温度不应低于130℃。铺筑过程中应保持熨平板及夯锤等压实装置振动频率不变，摊铺机熨平板应拼接紧密，不应存有缝隙，防止卡入粒料将铺面拉出条状痕迹。

摊铺机应调整到最佳工作状态，调好螺旋布料器两端的自动料位器，并使料门开度、链板送料器的速度和螺旋布料器的转速相匹配。螺旋布料器处混合料表面以略高于螺旋布料器2/3为度，使熨平板前混合料的高度在全宽范围内保持一致，避免摊铺层出现离析现象。

摊铺机前后行走间距宜为10-20m，搭接宽度控制在15-20cm左右。开始摊铺后，必须随时检查摊铺机对接横坡。接缝位置应避开车道轮迹带，选择标线位置或者行车道中心位置。

摊铺机必须缓慢、均匀、连续不问断地摊铺。PAC-16摊铺速度为3m/min 。

混合料未碾压前，施工人员不应进入，减少人工整修。

7、混合料碾压及成型

碾压采用7台10-13t双钢轮压路机进行碾压，碾压方案为初压为双钢轮压路机静压2遍、复压为双钢轮压路机静压3遍、终压为钢轮压路机静压1遍。

初压应在混合料摊铺后紧跟进行，压实温度宜控制在165～175℃，不得产生推移、开裂，初压为静压2遍。初压后应观察平整度、路拱，发现问题及时作适当调整。

复压与初压相同的双钢轮压路机，紧接初压进行，静压 3遍。

终压宜在表面温度为 80℃时进行。采用钢轮压路机压实1遍。

每台压路机的折回处都不得发生在同一横断面上，在摊铺机连续摊铺的过程中，压路机不得随意停顿。

压路机行驶速度保持均匀一致。压路机不得在未碾压成型的混合料和 刚碾压成型的路面上转向，也不得停留在已压实成型的路面上。压路机在操作或静止时，应采取有效措施防止油料、润滑脂或其他杂质落于路面。

8、检测

摊铺前主要对铣刨后作业面的平整度、洁净度；摊铺中检测沥青混合料到场、摊铺、碾压等环节温度；工后检测沥青混合料的压实度、渗水系数、摩擦系数、路面的平整度、高程、横坡度等。铺筑完成后的检查结果显示各项指标均满足施工要求。取芯检测结果显示新铺层与旧路结构层粘结紧密。

9、恢复交通

待路面温度降至50℃以下时，即可开放交通。

10、运营后检测

运营6个月后，试验室对完工后的道路进行了检测，检测结果显示路况良好，路面无推移、车辙、拥包、脱落现象；路面取芯检测结果显示芯样完整，中间无断芯现象，且连接部位嵌挤密切，说明层间粘结牢固。

四、结语

采用同步摊铺进行PAC-16排水路面罩面摊铺，解决了卸料车轮胎破坏粘层油的问题，层间结合牢固，提高了道路施工质量；施工中减少了洒布粘层油的工序，施工效率提高，缩短了道路占道时间，采用同步摊铺快速施工技术，具有施工环保、施工效率高的优点，社会效益及经济效益显著，因此同步摊铺具有广阔的应用前景。

[参考文献]

[1]同步摊铺机在沥青路面维修工程中的应用;范宗斌，田克，夏立芝，陈国勇等；《市政技术》；2017-04-25

[2]排水沥青路面设计与施工技术规范 JTG/T 3350-03-2020；中华人民共和国交通运输部；2020-06-02