， 馮寶， ，

(1.東盟營(yíng)造工程有限公司， 陜西 西安 710065； 2.西安公路研究院， 陜西 西安 710065)

溫拌瀝青混合料在隧道工程中的應(yīng)用研究

喻平1，馮寶平1，彌海晨2，郭彥強(qiáng)2

(1.東盟營(yíng)造工程有限公司， 陜西 西安 710065； 2.西安公路研究院， 陜西 西安 710065)

結(jié)合實(shí)體工程，分析了溫拌瀝青技術(shù)在隧道工程中應(yīng)用的可行性，并對(duì)其應(yīng)用效果進(jìn)行了研究，結(jié)果表明： 添加表面活性類(lèi)溫拌劑制備的溫拌瀝青混合料與熱拌混合料相比，施工溫度降低30 ℃左右的情況下，兩者路用性能相當(dāng)；在長(zhǎng)大隧道中，采用溫拌瀝青技術(shù)可以降低施工時(shí)的煙氣量50%以上；長(zhǎng)大隧道瀝青路面施工時(shí)，推薦采用溫拌瀝青技術(shù)。

隧道工程; 溫拌瀝青混合料；表面活性類(lèi)溫拌劑

0 前言

溫拌瀝青技術(shù)在不降低原有瀝青及混合料的性能的情況下，能夠顯著提高瀝青混合料的和易性，有效降低瀝青混合料的拌和及施工各個(gè)環(huán)節(jié)的溫度，降低煙塵排放，改善瀝青路面施工環(huán)境[1-3]。因此，近年來(lái)溫拌瀝青技術(shù)已得到廣泛應(yīng)用。HH — XⅡ型溫拌劑屬表面活性類(lèi)溫拌劑，是HH-X型溫拌劑的改進(jìn)型，其顯著特點(diǎn)是不用添加設(shè)備，具有和瀝青相近的密度，可以與瀝青均勻混溶，同時(shí)具有抗剝落的功能[4-6]。本文結(jié)合黃延高速公路擴(kuò)能工程的長(zhǎng)大隧道瀝青路面的施工實(shí)際情況，對(duì)溫拌瀝青技術(shù)在隧道工程中的應(yīng)用進(jìn)行了總結(jié)。

1 溫拌瀝青技術(shù)在隧道工程中應(yīng)用的技術(shù)可行性分析

1.1 工程概況

黃陵至延安高速公路擴(kuò)能工程是國(guó)家高速公路包頭至茂名線G65在陜西境內(nèi)的重要組成路段，也是西安至延安高速公路擴(kuò)能工程的一部分。該項(xiàng)目中駱駝峁隧道是整個(gè)項(xiàng)目的重點(diǎn)控制性工程之一，長(zhǎng)約2.2 km，為雙向六車(chē)道大跨黃土隧道。路面結(jié)構(gòu)為6 cm AC — 20 SBS改性瀝青混凝土+4 cm ARG — 13橡膠瀝青混凝土(即斷級(jí)配橡膠瀝青混凝土)。

1.2 溫拌瀝青技術(shù)的必要性

長(zhǎng)大隧道瀝青混凝土鋪筑施工具有作業(yè)環(huán)境溫度高、煙霧多、噪聲大、能見(jiàn)度低和空氣流通差等特點(diǎn)[7,8]，尤其是長(zhǎng)隧道內(nèi)空間狹小，通風(fēng)不良，而常規(guī)瀝青混合料出廠溫度為165～175 ℃，高溫瀝青散發(fā)大量的氣體和煙霧，再加上作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)輸車(chē)輛、攤鋪機(jī)、壓路機(jī)等各類(lèi)機(jī)械設(shè)備排放的尾氣，聚集在狹小的作業(yè)空間內(nèi)，施工人員一旦長(zhǎng)時(shí)間超量吸入體內(nèi)，將引起中毒事故，嚴(yán)重影響一線工程人員的身體安全。

溫拌瀝青混合料技術(shù)與傳統(tǒng)的熱拌瀝青混合料相比，具有拌合和壓實(shí)溫度相對(duì)較低，減少了能源消耗和廢棄的排放，并具有較好的路用性能，是一種新型的節(jié)能環(huán)保型瀝青混合料鋪筑技術(shù)[9,10]。HH — XⅡ型溫拌劑可降低瀝青混合料拌合溫度20～40 ℃，在隧道瀝青混合料鋪筑中使用可顯著降低“瀝青煙”排放和溫室氣體排放，改善瀝青路面施工環(huán)境，同時(shí)可節(jié)省集料加熱的燃油消耗。

1.3 溫拌瀝青技術(shù)方案

駱駝峁隧道右線中面層瀝青混合料鋪筑擬全部采用溫拌混合料技術(shù)施工。添加溫拌劑不改變?cè)袨r青混合料結(jié)構(gòu)類(lèi)型。具體實(shí)施方案為： 采用HH — XⅡ型溫拌劑，添加量0.7%(占瀝青質(zhì)量)，瀝青混合料拌合時(shí)瀝青溫度不變，集料溫度150 ℃(較傳統(tǒng)瀝青混合料拌合石料溫度降低30 ℃左右)，溫拌瀝青混合料出料溫度控制在140～150 ℃，較傳統(tǒng)瀝青混合料拌合溫度降低30 ℃左右。

溫拌瀝青混合料拌和控制要點(diǎn)：

1) 按溫拌劑添加量0.7%(占瀝青質(zhì)量)，足量添加溫拌劑。

2) 嚴(yán)格控制石料溫度和瀝青混合料拌和溫度。

2 溫拌混合料配合比設(shè)計(jì)及性能

2.1 溫拌混合料配合比設(shè)計(jì)及試件成型

按JTG F40的規(guī)定確定熱拌瀝青混合料配合比后，在拌和過(guò)程中降低集料加熱溫度約至150 ℃，溫拌瀝青混合料取樣及試件成型按以下規(guī)定進(jìn)行：

1) 按照J(rèn)TG E20的規(guī)定進(jìn)行取樣，同時(shí)測(cè)定溫度，取樣量至少為試驗(yàn)需要量的3倍。

2) 在樣品運(yùn)輸過(guò)程中，采取保溫措施，保證混合料溫度下降不得超過(guò)20 ℃。

3) 將取回的樣品立即放入烘箱。樣品成堆倒至搪瓷盤(pán)中，烘箱溫度設(shè)定為出料溫度，恒溫2 h。

4) 按JTG E20的規(guī)定成型試件。

2.2 溫拌混合料性能

溫拌混合料與同期施工的熱拌混合料性能對(duì)比結(jié)果見(jiàn)表1和表2。

表1 中面層AC—20熱拌與溫拌SBS改性瀝青混合料路用性能試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比類(lèi)別油石比/%馬歇爾試件孔隙率/%殘留穩(wěn)定度/%凍融劈裂/%車(chē)轍動(dòng)穩(wěn)定度/(次·mm-1)工程項(xiàng)目中的指標(biāo)要求4～5≥90 ≥85 ≥5000熱拌混合料4．364．5 92．3 89．8 6538試驗(yàn)結(jié)果溫拌混合料4．274．4 94．2 86．4 6714

表2 上面層ARG—13熱拌與溫拌橡膠瀝青混合料路用性能試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比類(lèi)別油石比/%馬歇爾試件孔隙率/%殘留穩(wěn)定度/%凍融劈裂/%車(chē)轍動(dòng)穩(wěn)定度/(次·mm-1)工程項(xiàng)目中的指標(biāo)要求3．0～4．5≥90 ≥85 ≥8000熱拌混合料6．393．7 92．4 89．5 10294試驗(yàn)結(jié)果溫拌混合料6．4 3．6 91．6 90．5 9986

由表1和表2的試驗(yàn)結(jié)果可見(jiàn)：

1) 在拌和溫度降低30 ℃左右的情況下，中面層AC — 20熱拌與溫拌SBS改性瀝青混合料和上面層ARG — 13熱拌與溫拌橡膠瀝青混合料路用性能基本相當(dāng)，說(shuō)明添加0.7%(占瀝青質(zhì)量)HH-XⅡ型表面活性類(lèi)溫拌劑，可以達(dá)到溫拌效果。

2) 在熱拌混合料中添加了0.4%的抗剝落劑的情況下，溫拌混合料的水穩(wěn)性與熱拌混合料的水穩(wěn)性相當(dāng)，說(shuō)明HH — XⅡ型表面活性類(lèi)溫拌劑具有改善瀝青混合料水穩(wěn)性的功能。

3 溫拌混合料路面施工

3.1 溫拌混合料各環(huán)節(jié)溫度

溫拌混合料各環(huán)節(jié)溫度檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表3和表4。

由表3和表4可見(jiàn): 本次施工中，溫拌混合料和熱拌混合料相比，各環(huán)節(jié)溫度總體降低了30 ℃左右。

3.2隧道路面施工瀝青煙氣對(duì)比

隧道路面施工瀝青中煙氣主要來(lái)自于高溫產(chǎn)生的瀝青煙，鋼輪碾壓時(shí)灑水蒸發(fā)產(chǎn)生的氣，各種工程機(jī)械燃油產(chǎn)生的煙。由于煙氣來(lái)源影響因素多，單純靠設(shè)備檢測(cè)，無(wú)法準(zhǔn)確區(qū)別。因此，本工程中關(guān)于隧洞施工過(guò)程中煙氣對(duì)比主要采用了隨機(jī)調(diào)查的形式，該形式和儀器測(cè)量相比，雖然不精準(zhǔn)，但是能從更宏觀的感受方面給予施工過(guò)程中瀝青煙氣情況進(jìn)行評(píng)價(jià)，調(diào)查結(jié)果見(jiàn)表5。對(duì)比段為一處長(zhǎng)約為500 m的隧道。

表3 中面層AC—20熱拌與溫拌SBS改性瀝青混合料施工溫度控制對(duì)比序號(hào)工序溫度/℃溫拌混合料熱拌混合料測(cè)量部位1改性瀝青加熱溫度165～175165～175瀝青加熱罐2集料加熱溫度150～165180～195熱料提升機(jī)3混合料拌和溫度140～150170～175運(yùn)料車(chē)4混合料出廠廢棄溫度———≤160或≥195運(yùn)料車(chē)5攤鋪溫度≥130≥160攤鋪機(jī)6碾壓開(kāi)始溫度≥120≥160攤鋪層內(nèi)部7碾壓終了溫度 ≥70≥110碾壓層表面8開(kāi)放交通 ≤50 ≤50路表溫度

表4 上面層ARG—13熱拌與溫拌橡膠瀝青混合料施工溫度控制對(duì)比序號(hào)工序溫度/℃溫拌混合料熱拌混合料測(cè)量部位1改性瀝青加熱溫度165～175180～190瀝青加熱罐2集料加熱溫度150～170180～200熱料提升機(jī)3混合料拌和溫度150～155180～185運(yùn)料車(chē)4混合料出廠廢棄溫度≤170或≥195運(yùn)料車(chē)5攤鋪溫度≥130≥160攤鋪機(jī)6碾壓開(kāi)始溫度≥120≥150攤鋪層內(nèi)部7碾壓終了溫度 ≥90≥130碾壓層表面8開(kāi)放交通 ≤50 ≤50路表溫度

表5 隧道路面施工瀝青煙氣減小情況調(diào)查個(gè)調(diào)查人員類(lèi)型總?cè)藬?shù)煙氣減小量70%以上煙氣減小量50%～70%煙氣減小量小于50%攤鋪機(jī)操作手211壓路機(jī)操作手642輔助工人10541管理人員422

由表5可見(jiàn)： 本次施工中煙氣減小量宏觀調(diào)查結(jié)果應(yīng)在50%以上。

根據(jù)施工單位技術(shù)人員介紹，以往隧道內(nèi)瀝青路面施工中，由于熱拌混合料施工過(guò)程中煙氣大，大約每2～4 h輪換一批具體操作人員。本次施工中煙氣較小，可以承受，即使工人不采取防護(hù)措施，也可以和正常路段一樣每4～8 h正常輪換一次。

本次施工過(guò)程中，進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)跟蹤觀察，除壓路機(jī)灑水蒸發(fā)產(chǎn)生的明顯水汽外，基本看不見(jiàn)明顯的瀝青煙。

綜合以上幾方面的觀察結(jié)果，綜合比選，認(rèn)為采用溫拌瀝青技術(shù)后，綜合煙氣排放量減少50%以上，可以和隧道外路段一樣正常施工，達(dá)到了溫拌瀝青混合料的預(yù)期目的。

3.3 拌和站燃油損耗對(duì)比

熱拌混合料拌合和溫拌瀝青混合料拌和站燃油損耗情況對(duì)比結(jié)果見(jiàn)表6。

表6 熱拌混合料拌合和溫拌瀝青混合料拌和站燃油損耗情況對(duì)比混合料類(lèi)型拌制1000t混合料燃油消耗/t燃油節(jié)省/%AC—20熱拌6020溫拌48ARG—13熱拌63206溫拌50

由表6可見(jiàn): 溫拌混合料與熱拌混合料相比，拌和過(guò)程中集料加熱燃油消耗約節(jié)省20%。

4 路面質(zhì)量檢測(cè)

路面施工完成后，對(duì)熱拌混合料拌合和溫拌瀝青混合料拌路面進(jìn)行了檢測(cè)，對(duì)比結(jié)果見(jiàn)表7和表8。

表7 熱拌與溫拌瀝青混合料路面滲水試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比(mL·min-1)序號(hào)路面類(lèi)型檢測(cè)結(jié)果平均值要求值1-1中面層熱拌453，393，587，733，353，220，307，580，547，307，353，680，300，640，693，753，680，740，220，400497≤1001-2中面層溫拌80，110，60，80，70，120，100782-1上面層熱拌40，133，87，73，27，67，107，73，80，67，87，60，13，60，20，73，27，47，87，1362≤502-2上面層溫拌60，120，0，30，100，50，78，100，046

表8 熱拌與溫拌瀝青混合料路面現(xiàn)場(chǎng)取芯壓實(shí)度、厚度試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比路面類(lèi)型馬歇爾密度壓實(shí)度/%理論密度壓實(shí)度/%厚度/mm設(shè)計(jì)值實(shí)測(cè)值平均設(shè)計(jì)值實(shí)測(cè)值設(shè)計(jì)值實(shí)測(cè)值平均中面層熱拌9899．699．299．398．998．999．29495．194．794．894．494．460606061596260中面層溫拌98100．4100．3100．398．699．99496．195．995．994．2606160716163上面層熱拌9899．399．199．599．299．099．49495．795．595．895．695．440403841394039．6上面層溫拌9899．598．999．699．099399．29495．995．496．095．595．7404140434239404198．7?95．2

由表7和表8的檢測(cè)結(jié)果對(duì)比可見(jiàn)： 溫拌瀝青混合料和熱拌瀝青混合料路面現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)性能基本相當(dāng)，均能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

5 結(jié)語(yǔ)

1) 添加0.7%(占瀝青質(zhì)量)HH — XⅡ型表面活性類(lèi)溫拌劑，制備的溫拌瀝青混合料與熱拌混合料相比，施工溫度可以降低30 ℃左右，路用性能相當(dāng)，可以改善水穩(wěn)性。

2) 在長(zhǎng)大隧道中，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)觀察和調(diào)查，溫拌混合料與熱拌混合料相比，可以降低施工時(shí)的煙氣量50%以上。拌和過(guò)程中集料加熱燃油消耗約節(jié)省約20%。

3) 溫拌瀝青混合料和熱拌瀝青混合料路面基本相當(dāng)，均能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

4) 長(zhǎng)大隧道瀝青路面施工時(shí)，推薦采用溫拌瀝青技術(shù)。

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1008-844X(2017)03-0185-04

U 454

A

2016-12-08

陜西省交通科技項(xiàng)目(13-32T)

喻 平(1976-)，男，高級(jí)工程師，主要從事高速公路施工及項(xiàng)目管理等工作。