市政工程公路建设中沥青混凝土路面施工技术

2022-12-01吴国森

建材发展导向 2022年22期

吴国森

(山西省太原市清徐县城乡建设中心，山西清徐 030400)

对于沥青路面来说，常见病害类型大致有四种，分别是路面裂缝、车辙、水损坏以及其他类型的病害。对于这些病害问题，应严格践行沥青路面性能指标，优化路面设计方法，建设热反射涂层沥青路面和低噪音沥青路面，改善路面的透水性，充分发挥沥青再生施工技术的作用。与此同时，要做好路面结构的组合设计工作，优化沥青路面层位功能，控制好沥青路面的厚度。必须注意的是，在沥青路面施工中，要做好沥青混凝土运输管理工作。

1 沥青路面设计方法

在以前的沥青路面施工设计中，大多倾向于满足力学方面的设计指标，这样虽然能在一定程度上提高施工质量，却也伴随着各种不容忽视的问题，主要问题体现在三个方面：1)部分设计师在沥青混凝土路面设计工作中，仅注重满足力学方面的标准要求，不断增加面层的强度，认为这样可以降低路面病发率，这种认知并不正确；2)在整个沥青路面施工设计中，有不少设计师会分开设计路面结构和路面材料，这样必然会割裂两者的关系，影响路面性能；3)在路面设计工作中，部分设计师不重视初期损坏和早期损坏问题，通常，在这两个阶段，路面损坏的诱因是路面材料质量不合格，如果设计师没有全面做好路面材料设计工作，就很容易导致沥青路面在这两个阶段受到损坏，不利于延长公路使用寿命。

目前，在公路施工建设中，设计师已经认知到了以往的问题，他们在设计工作中会严格遵守全寿命设计方法的标准要求。设计师在设计沥青混凝土路面结构的过程中，会全面兼顾公路和周边环境、人与环境的协调性，在确保路面质量、性能的前提下节省施工建设费用，综合考虑公路在使用期间所产生的费用。与此同时，会融入环境指标，综合使用新材料、新工艺和新公路路面结构类型，努力降低交通噪音与污染，缓解热岛效应，提升广大市民的生活质量[1]。

2 沥青路面结构类型

从沥青混凝土路面组合方式来区分，路面结构大致分为四种类型：1)半刚性基层沥青混凝土路面；2)柔性基层沥青混凝土路面；3)刚性基层沥青混凝土路面；4)复合式基层沥青混凝土路面。纵观世界交通发展史，不难发现德国、法国和日本等国家普遍会采用柔性基层沥青混凝土路面与复合式基层沥青混凝土路面。从20世纪80年代开始，国内公路建设行业引入了国外的先进技术经验，不断完善路面结构设计方案。全国各地会结合区域环境特征，设计典型的路面结构。山西省普遍会设计半刚性路面结构，这样可以改善土基强度，适应不同的交通运输量。表1 就是半刚性路面强度统计表。

表1 半刚性路面强度统计表

表1中的PF-1、PF-2、PF-3特指不同等级强度的土基远期模量；BB是指沥青混凝土集料；BBL是底面层的沥青混凝土集料；GC象征水泥的稳定粒料；整个路面结构层的厚度用cm表示。

3 沥青路面常见病害问题

3.1 路面裂缝

路面裂缝属于早期病害类型，如果没有及时处理，就会使路面结构更为松散，继而出现坑槽，严重影响交通安全。从裂缝外观来看，可分为横向裂缝、纵向裂缝和网状裂缝。图1就是沥青混凝土路面上的横向裂缝。

图1 沥青混凝土路面上的横向裂缝

从图1可以看出，横向裂缝出现在和车道互相垂直的位置。滋生这一病害的主要原因是半刚性基层和低温的收缩。横向裂缝又分为荷载型裂缝与非荷载型裂缝，前者是因为沥青混凝土路面结构的基层所承受的拉应力超出了基层材料所容许的拉应力，受过往车辆的荷载作用，横向裂缝会从路面结构基层的底部逐渐向上扩散，导致上面层也出现了裂缝，这种裂缝类型的英文简写是down-up 。山西省采用的路面结构类型主要是半刚性基层沥青混凝土路面，对荷载控制也比较严格，因而，很少出现这种类型的裂缝。

纵向裂缝通常在距离边缘3～5m的车道内，和车道的中线呈平行关系。从纵向裂缝的形状来看，可分为直线形裂缝和纵向弧形裂缝，前者基本呈直线，后者呈弧形，会向着路边缘持续延伸。引发纵向裂缝的诱因主要有两种：1)如果沥青混凝土路面过宽，施工技术人员在具体施工中没有及时处理分幅摊铺作业所留下的接缝问题，或者处理方法不当，就会滋生纵向裂缝；2)路基压实度未达到标准要求，后期，路面在雨水侵蚀和车辆的碾压下，就会出现纵向裂缝，引发路面问题。图2就是纵向裂缝。

图2 纵向裂缝

网状裂缝是一种不规则的裂缝，路面裂缝纵横交错，数量较多，裂缝呈网状。引发这种裂缝的原因有三种：1)路面结构设计缺乏合理性；2)路基压实度不足；3)路面整体性能与强度不符合标准要求。图3就是网状裂缝。

图3 网状裂缝

3.2 车辙

车辙是在行车轨迹线的附近形成的纵向裂缝与凹槽，在凹槽的两侧，通常还存在带状的突起形态与裂缝，凹槽里面有拥包现象，也会出现推移。诱发车辙病害的原因是多方面的，车辆的来回碾压是首要原因。其次，路面结构原材料质量问题、结构类型、区域气候条件、水文条件和施工期间的不规范操作都会引发车辙[2]。

3.3 水损坏

水损坏不仅是指沥青混凝土集料出现了松散与剥落问题，而且包括因为水分侵蚀导致的路面基层与路基承载能力和稳定性下降问题，同时，水涝的影响导致路基与路面塌陷问题也属于水损坏。

3.4 其他类型的病害

除了以上三种病害问题，波浪、沥青混凝土路面推移、拥包均属于路面病害问题。

从病害诱因来看，路面出现波浪、推移和拥包的主要原因是路面沥青混凝土面层过于薄，厚度不足，受过往车辆的来回碾压，时间长了，路面基层与面层的粘结力不断降低，路面会发生推移现象，病害不断加重，就出现了波浪与拥包。

4 市政工程公路建设中沥青混凝土路面施工技术方法

4.1 践行沥青路面性能指标

全面优化沥青混凝土施工技术方法，首先要严格践行沥青路面性能指标。当代沥青混凝土路面性能评价指标主要分为五大类型：1)PCI，即损坏状况；2)RQI，即路面行驶质量；3)BBC，即路面承载能力；4)，BPN/SFC，即抗滑性能；5)PQI，即综合指标。在沥青混凝土路面施工中，要正确运用这些指标对路面施工质量予以科学评估，严格检测施工质量是否达到了指标要求，如果没有达到，就要做好返修工作。

4.2 优化路面设计方法

提升沥青混凝土施工质量，必须做好最初的设计工作，着重优化沥青混凝土路面施工设计方法。目前，设计师已经将全寿命性能设计方法应用于沥青混凝土路面设计工作中，旨在降低施工污染，提高施工质量，节约施工成本，延长道路使用寿命。在具体设计工作中，设计师会兼顾交通污染、热岛效应和内涝问题。交通污染主要是指汽车尾气污染和噪音污染，对此，在公路施工设计中，设计师会融入节能环保理念，合理规划路面材料，限制车速，做好公路绿化设计工作，这样可以降低噪音污染，吸收汽车尾气。热岛效应的基本定义是大城市因为人口密度和建筑密度非常高，工业区域集中，造成温度过高的现象。市中心温度最高，随着与中心区域距离的增加，温度会逐渐降低。与此同时，如果沥青混凝土路面材料的吸热速度快，散热速度缓慢，比热容比较小，就会导致路面持续高温，加剧了热岛效应问题。对此，应科学选用路面材料，定期为路面洒水，尽量降低热岛效应。

4.3 建设热反射涂层沥青路面

热反射涂层沥青路面属于一种环境友好型路面，能够缓解热岛效应，这种路面在新建道路和改扩建道路施工中均有广泛应用。在开级配防滑磨耗层施工中，应用热反射涂层能够确保路面的降噪效果，改善防滑性能与透水透气性，同时，可以使道路和周边环境相协调，改变原来胶结料的颜色，提升道路的审美效果。据调查了解，在夏季，热反射涂层沥青路面远比普通路面的降温效果良好，可以将路面温度降低10℃，有效缓解了热岛效应。

4.4 设置低噪音沥青路面

当代设计师在协同施工技术人员设置低噪音沥青路面的过程中普遍会使用三种方法：1)为道路设置降噪绿化带，栽培绿色植物，这样不仅能起到降噪作用，而且可以吸收汽车尾气，调节气候，美化环境，缓解视疲劳，有助于维护交通安全；2)设计声屏障。相比之下，这种技术方法虽然有良好的降噪效果，成本却很高，也不利于交通安全管理，因而，要慎重使用；3)做好低噪音沥青路面铺筑工作。低噪音沥青路面降噪效果良好，路面具有耐久性，因此被广泛使用。从路面类型来看，低噪音沥青路面有两种类型，一种是多孔型沥青路面，另一种是密实型降噪路面。相比之下，前者的降噪效果更佳，然而，其空隙很容易被堵塞，这给养护工作带来了不容小觑的难度，这种路面的耐久性也比较差，因此，在轻交通的快速道路中的应用频率更高。密实型降噪路面又分为橡胶沥青路面和SMA 路面，这两种路面的降噪效果虽然不及多孔型沥青路面，却有其他优点，容易修复，耐久性良好，因而使用范围更广泛。

4.5 改善路面的透水性

改善路面的透水性，首先应注意科学控制沥青混凝土材料的配比，注意优化混凝土的性能，如果选用了C30混凝土，就要科学控制混凝土集料的初凝时间，同时，水泥的强度不能低于42.5MPa。如果选用了矿渣水泥，就必须加强防离析准备，充分确保施工质量。此外，如果在混凝土集料中添加了外加剂，就要注意控制添加剂的用量，也可以根据实际情况适当减少水泥的数量，这样有助于改善沥青混凝土的和易性[3]。此外，在沥青路面施工中，要做好沥青混凝土运输管理工作，对沥青混凝土集料进行封闭存储，避免集料在运输途中发生变质问题。

4.6 沥青再生施工技术的作用

沥青再生施工技术普遍应用于新建道路返修和路面改扩建工作中，该技术有助于缓解资源压力，降低施工成本，保护生态环境。沥青路面再生主要有两大类，一种是面层再生，另一种是基层再生。从技术工艺来看，沥青再生施工技术有四种类型：1)厂拌热再生技术；2)就地热再生技术；3)厂拌冷再生技术；4)就地冷再生技术。这四种技术各有优劣，在施工过程中，要结合具体情况，选用最合适的施工技术。

4.7 做好路面结构的组合设计工作

做好路面结构的组合设计工作，优化沥青路面层位功能，首先要做好面层施工设计作业，确保面层能充分发挥自身性能。从结构层次来划分，路面面层分为上面层(即表层)、中面层与下面层。面层要承受过往车辆的荷载压力，很容易受到外界环境因素的影响，确保路面质量，延长路面使用寿命，则必须确保面层的抗开裂能力、抗腐蚀性、抗车辙能力与抗水损坏能力。表2是道路面层结构应具备的性能。

表2 道路面层结构应具备的性能

其次，要注重优化基层结构，改善基层性能。在整个道路系统组合中，基层要承担来自面层所传递的应力，然后，将应力传递给下面的垫层与道路土基，确保基层结构质量，必须重视增强基层的水稳性，避免因为所处环境湿软而引起过大的变形问题。同时，要精选基层施工材料，通常，使用模量较低的材料效果更佳，结构层也比较厚。再次，要重视加固垫层结构，改善垫层性能。垫层的作用是调节土基的温度与湿度，确保面层与基层的结构强度，增强道路系统抗冻胀能力，将基层所传递的应力均匀扩散给土基，以免土基发生严重的变形问题[4]。