王平

（中國(guó)市政工程西北設(shè)計(jì)研究院有限公司，甘肅 蘭州 730000）

1 項(xiàng)目背景

蘭州新區(qū)祁連山大道是蘭州新區(qū)核心區(qū)南北向的一條城市主干道，是核心區(qū)的中軸線、路網(wǎng)的重要組成部分。現(xiàn)狀設(shè)計(jì)起點(diǎn)為北繞城快速路，設(shè)計(jì)終點(diǎn)為南繞城快速路，道路全長(zhǎng)11242.592m。設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為城市主干路，設(shè)計(jì)車(chē)速主車(chē)道V＝60km/h，輔道V=40km/h，紅線寬度80m，采用四幅路斷面，路幅組成為7.0m（人行道）+8.0m（輔道）+3.0m（側(cè)分帶）+16.0m（車(chē)行道）+12.0（中央分隔帶）+16.0m（車(chē)行道）+3.0m（側(cè)分帶）+8.0m（輔道）+7.0m（人行道）=80.0m，道路兩側(cè)布設(shè)20m寬景觀綠化帶。

目前祁連山大道已建成通車(chē)，路面結(jié)構(gòu)層只施工到中面層，放置近兩年時(shí)間，上面層4cm的SBS改性瀝青尚未鋪筑。經(jīng)過(guò)兩年多的運(yùn)營(yíng)，道路已經(jīng)出現(xiàn)裂縫病害。主要為道路橫向裂縫，約5～10m一道，縫寬約2～3mm，縱向裂縫較少。

針對(duì)路面裂縫，相關(guān)單位也進(jìn)行了分析，影響因素很多，橫向裂縫，特別是有規(guī)律的橫向裂縫往往與路面材料和施工質(zhì)量差異有關(guān)。特別是半剛性基層，容易由于溫度變化產(chǎn)生低溫收縮開(kāi)裂，基層材料在養(yǎng)護(hù)過(guò)程中也會(huì)因?yàn)樗终舭l(fā)產(chǎn)生收縮開(kāi)裂，在施工過(guò)程中，由于攤鋪不連續(xù)、養(yǎng)護(hù)不到位、低溫季節(jié)施工、未充分壓實(shí)等因素也是會(huì)造成基層開(kāi)裂?；A(chǔ)裂縫往往反射到面層。但半剛性基層優(yōu)越的抗壓強(qiáng)度無(wú)可替代，被道路工程廣泛應(yīng)用。

瀝青混凝土面層材料選擇十分重要，瀝青混合料必須滿(mǎn)足路用材料的各項(xiàng)指標(biāo)要求，此外路面攤鋪具有很高的技術(shù)要求，必須嚴(yán)格執(zhí)行施工要求和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)攤鋪溫度和連續(xù)性十分敏感，攤鋪溫度低會(huì)造成路面材料收縮。

通過(guò)蘭州新區(qū)中心實(shí)驗(yàn)室對(duì)道路進(jìn)行貝克曼梁彎沉檢查，檢查結(jié)果表明彎沉滿(mǎn)足要求，裂縫的原因進(jìn)一步明確：半剛性基層反射裂縫、溫差較大造成面層材料收縮開(kāi)裂、雨水進(jìn)入是造成裂縫的主要原因。

在這種情況下，結(jié)合新區(qū)溫差大的特點(diǎn)，橡膠瀝青的使用被提上日程。近年來(lái)，橡膠瀝青憑借其良好的高溫、低溫穩(wěn)定性、防噪性能，得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，其對(duì)廢舊輪胎的回收利用也切合了當(dāng)下對(duì)環(huán)保的要求。但畢竟橡膠瀝青在西北的應(yīng)用實(shí)例較少，而新區(qū)市場(chǎng)廣大，如何在新區(qū)使用橡膠瀝青還缺乏有效的實(shí)例，因此，祁連山大道橡膠瀝青路面改造項(xiàng)目應(yīng)運(yùn)而生。

2 橡膠瀝青的原理、特點(diǎn)及應(yīng)用[1-4]

（1）技術(shù)原理

根據(jù)美國(guó)ASTM的定義，所謂橡膠瀝青是由一般石油瀝青和回收的廢舊輪胎橡膠粉末均勻拌合而成。有時(shí)需要另加添加劑，用來(lái)作為鋪筑路面的粘結(jié)料，粘結(jié)料中橡膠粉的含量不低于20%，此種粘結(jié)料中的橡膠粉顆粒應(yīng)與高溫瀝青攪拌混合并使橡膠顆粒的充分溶脹后才可使用。

其施工并不需要增加某些特殊的設(shè)備，關(guān)鍵是各個(gè)施工環(huán)節(jié)的溫度控制。由于橡膠瀝青混合料溫度高、容許變化的范圍窄，因此對(duì)混合料的施工條件、施工工藝和拌和、運(yùn)輸、碾壓的設(shè)備會(huì)提出一些特殊的要求，嚴(yán)格按照要求進(jìn)行施工即可。

（2）橡膠瀝青混凝土的技術(shù)優(yōu)勢(shì)

a.橡膠瀝青具有較高的強(qiáng)度，可以對(duì)破損路面進(jìn)行罩面，從而減薄路面厚度。

b.橡膠瀝青具有優(yōu)異的高粘高彈性質(zhì)，可延緩半剛性基層裂縫的反射、以及溫縮裂縫的發(fā)展。

c.由于其膠粉摻量高，混合料溫度敏感性較低，即高溫時(shí)具有較高的模量以抵抗車(chē)轍，低溫時(shí)具有良好的抗裂性能，完全滿(mǎn)足重載交通路段的要求。

d.橡膠瀝青混凝土由于表面構(gòu)造深度較大，具有優(yōu)良的抗滑、降噪能力，可降低噪音50%～70%（相當(dāng)于交通量減小一半，或者離聲源距離變大）；且由于橡膠瀝青具有良好的抗老化性能，使路表顏色不易改變，適合于城市道路建設(shè)。

e.橡膠瀝青具有突出的環(huán)保意義，有利于資源節(jié)約。

（3）核心技術(shù)

a.橡膠瀝青生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)加工時(shí)間和加工溫度的控制，以及如何減少對(duì)基質(zhì)瀝青的老化是核心。橡膠粉在瀝青中最佳的狀態(tài)是部分降解、部分保持彈性，充分發(fā)揮橡膠瀝青粘彈性的特征。

b.橡膠粉的摻量直接影響橡膠瀝青的質(zhì)量，膠粉摻量一般為不低于20%。

c.根據(jù)工程、環(huán)境特點(diǎn)，選擇適宜的混合料級(jí)配。

（4）省內(nèi)外應(yīng)用情況

我國(guó)已經(jīng)于2008年頒布了橡膠瀝青應(yīng)用技術(shù)指南，國(guó)內(nèi)各省份也進(jìn)行大量的工程實(shí)踐，實(shí)體工程包括了高速公路、國(guó)省干線等，已經(jīng)基本掌握了橡膠瀝青的成套技術(shù)。到2013年，我國(guó)已在包括湖北滬蓉西高速、京承高速公路等近30條的公路上進(jìn)行了實(shí)際應(yīng)用，跨越了6個(gè)典型氣候分區(qū)，取得良好的效果。

從2010年開(kāi)始，甘肅省在河西地區(qū)，針對(duì)密集型裂縫病害的路面，甘肅公路養(yǎng)護(hù)技術(shù)研究院采用橡膠瀝青混合料及應(yīng)力吸收層，有效提高了路面使用溫度下的彈性、降低了路面的溫度敏感性，在低溫性能不降低的情況下改善了抗變形能力和抗疲勞開(kāi)裂的性能，見(jiàn)圖1、圖2。

3 改造方案

由于祁連山大道路面結(jié)構(gòu)層只施工到中面層，現(xiàn)將現(xiàn)狀路面瀝青混凝土（中面層）進(jìn)行銑刨后進(jìn)行橡膠瀝青應(yīng)力吸收層及橡膠瀝青混凝土（上面層）的鋪筑，路面結(jié)構(gòu)組合見(jiàn)圖3。

圖1 嘉安高速（左幅鋪筑橡膠瀝青）

圖2 嘉安高速（右幅未鋪筑橡膠瀝青）

圖3 路面改造方案

4 材料要求

4.1 ARHM13（W）橡膠瀝青混凝土

（1）橡膠瀝青

橡膠改性瀝青應(yīng)采用工廠化生產(chǎn)，能夠長(zhǎng)期儲(chǔ)存，不發(fā)生離析現(xiàn)象。加工橡膠瀝青的基質(zhì)瀝青宜選用90號(hào)道路石油瀝青，膠粉添加量應(yīng)占橡膠瀝青總量的20%，橡膠粉中需含有25±2%富含天然膠的成分，其它性能需滿(mǎn)足表1要求。

表1 橡膠瀝青技術(shù)指標(biāo)

（2）斷級(jí)配橡膠瀝青混合料ARHM13（W）級(jí)配要求

橡膠瀝青混合料礦料級(jí)配范圍見(jiàn)表2。

表2 斷級(jí)配橡膠瀝青混合料ARHM13（W）級(jí)配范圍

（3）斷級(jí)配橡膠瀝青混合料設(shè)計(jì)原則

斷級(jí)配橡膠瀝青混合料采用SMA級(jí)配構(gòu)成原理設(shè)計(jì)。實(shí)驗(yàn)室配合比設(shè)計(jì)應(yīng)采用馬歇爾擊實(shí)成型，需要適量添加礦粉作為填料，級(jí)配采用較多粗集料形成骨架嵌擠結(jié)構(gòu)，通過(guò)橡膠瀝青、礦粉及部分細(xì)集料形成的瑪蹄脂填充粗集料空隙，從而形成更好的抗車(chē)轍能力，同時(shí)采用較高用量的橡膠瀝青，其抗疲勞性能、變形適應(yīng)能力等也會(huì)有很大程度提高。斷級(jí)配橡膠瀝青混合料設(shè)計(jì)要求見(jiàn)表3。

表3 橡膠瀝青混合料混合料設(shè)計(jì)要求

橡膠瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)中需注意的問(wèn)題有：

a.級(jí)配的選擇。應(yīng)該根據(jù)上表所推薦的級(jí)配，根據(jù)石料規(guī)格進(jìn)行合成級(jí)配（至少3組），根據(jù)各項(xiàng)指標(biāo)最終選取推薦級(jí)配曲線。

b.橡膠瀝青的密度。由于膠粉與瀝青的作用機(jī)理比較復(fù)雜，而且不同的膠粉與瀝青摻配，有著不同的密度，建議按照試驗(yàn)檢測(cè)密度。

c.建議選取不少于4檔石料進(jìn)行合成級(jí)配。

4.2 橡膠瀝青應(yīng)力吸收層

（1）石料選用9.5～13.2mm的單一粒徑，宜采用上面層所用集料（堅(jiān)硬、耐磨）；石料生產(chǎn)必須經(jīng)過(guò)除塵工藝，使0.075mm顆粒含量不大于0.8%。

（2）橡膠瀝青的灑布必須保證均勻，用量為2.2±0.2kg/m2。

（3）單一粒徑碎石用量為10～12kg/m2，一般為滿(mǎn)鋪面積的60%～70%。

（4）碎石宜通過(guò)拌和樓進(jìn)行預(yù)拌，使碎石的撒布溫度不宜低于80℃，預(yù)拌瀝青可采用普通石油瀝青，油石比一般為0.5%。

（5）在橡膠瀝青應(yīng)力吸收層施工前必須采用便攜式空壓機(jī)，確保基層表面的浮沉或污染清理干凈后方可施工。

5 施工注意事項(xiàng)

5.1 橡膠瀝青混凝土

5.1.1 橡膠瀝青混合料的拌和

（1）橡膠瀝青混合料的拌和應(yīng)符合相關(guān)環(huán)保、安全、排水等要求。橡膠混合料可采用間歇式拌和機(jī)或連續(xù)式拌和機(jī)拌制。

（2）拌和時(shí)間由試拌確定，必須使所有集料顆粒全部裹復(fù)瀝青結(jié)合料。填料加入拌和缸與礦料干拌5～10s，再加入橡膠瀝青濕拌不小于50s，每盤(pán)混合料的生產(chǎn)周期不宜小于60s。

（3）要注意目測(cè)檢查混合料的均勻性，及時(shí)分析異?，F(xiàn)象。如混合料有無(wú)花白、冒青煙和離析等現(xiàn)象。如確認(rèn)是質(zhì)量問(wèn)題，應(yīng)作廢料處理并及時(shí)予以糾正。在生產(chǎn)開(kāi)始以前，有關(guān)人員要熟悉本項(xiàng)目所用各種混合料的外觀特征，這要通過(guò)細(xì)致地觀察室內(nèi)試拌的混合料而取得。

（4）橡膠瀝青混合料的拌和基本參照普通瀝青混合料的拌和工藝，但應(yīng)嚴(yán)格控制各環(huán)節(jié)溫度。橡膠瀝青混合料的拌和溫度建議參照表4執(zhí)行，當(dāng)橡膠瀝青黏度大于2.5Pa.s時(shí)，橡膠瀝青的加熱溫度應(yīng)提高5℃～10℃。

表4 橡膠瀝青混合料的拌和溫度

5.1.2 橡膠瀝青混合料運(yùn)輸

（1）橡膠瀝青混合料施工前，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的施工速度確定所需運(yùn)輸車(chē)輛的數(shù)量。橡膠瀝青混合料運(yùn)輸車(chē)的運(yùn)量應(yīng)較拌和能力和攤鋪速度有所富余，根據(jù)工程規(guī)模攤鋪機(jī)前方應(yīng)有3～5輛運(yùn)料車(chē)等候卸料。

（2）向運(yùn)料車(chē)卸料時(shí)，汽車(chē)應(yīng)前后移動(dòng)三次裝料，以減少粗集料的離析現(xiàn)象。同時(shí)，為了便于橡膠瀝青混合料運(yùn)料車(chē)卸料，運(yùn)料車(chē)的底板和側(cè)板應(yīng)抹一層隔離劑，并排除可見(jiàn)游離余液。溶劑型的隔離劑或者柴油不能用于運(yùn)輸車(chē)廂上，因?yàn)闀?huì)對(duì)橡膠瀝青產(chǎn)生不良影響，皂液可以使用，有效而且便宜，稀釋硅樹(shù)脂乳液也可以使用。

（3）橡膠瀝青混合料在運(yùn)輸過(guò)程中，運(yùn)料車(chē)應(yīng)有良好的篷布覆蓋設(shè)施，卸料過(guò)程中繼續(xù)覆蓋，直到卸料結(jié)束取走篷布，以資保溫或避免污染環(huán)境。

（4）連續(xù)攤鋪過(guò)程中，運(yùn)料車(chē)在攤鋪機(jī)前10～30cm處停住，不得撞擊攤鋪機(jī)。卸料過(guò)程中運(yùn)料車(chē)應(yīng)掛空檔，靠攤鋪機(jī)推動(dòng)前進(jìn)。

5.1.3 橡膠瀝青混合料的施工成型

橡膠瀝青路面的施工成型，在混合料攤鋪及碾壓的程序方面，類(lèi)似一般瀝青混合料路面的工法。施工設(shè)備包括運(yùn)料車(chē)、攤鋪機(jī)及壓路機(jī)。橡膠瀝青混合料的具體施工過(guò)程應(yīng)該符合《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTGF40-2004）的有關(guān)規(guī)定。

（1）橡膠瀝青混合料攤鋪

a.連續(xù)穩(wěn)定地?cái)備?，是提高路面平整度最主要措施。?duì)于橡膠瀝青混合料，攤鋪機(jī)的攤鋪速度應(yīng)根據(jù)拌和料的產(chǎn)量、施工機(jī)械配套情況及攤鋪厚度、攤鋪寬度，按1.5～2.0m/min予以調(diào)整選擇，做到緩慢、均勻、不間斷地?cái)備仯?/p>

b.攤鋪的混合料未壓實(shí)前，嚴(yán)禁人員在路面上行走，確保路面平整度，一般情況下不得采用人工整修；

c.檢測(cè)松鋪厚度是否符合規(guī)定，以便隨時(shí)進(jìn)行調(diào)整。攤前熨平板應(yīng)預(yù)熱至規(guī)定溫度，攤鋪機(jī)熨平板必須拼接緊密，不許存有縫隙，防止卡入粒料將鋪面拉出條痕；

d.應(yīng)采取措施防止混合料在施工中的離析，包括控制布料器中混合料的量、攤鋪速度以及事先加熱熨平板到規(guī)定的溫度（不低于120℃）等；

e.攤鋪遇雨時(shí)，應(yīng)立即停止施工，并清除未壓實(shí)成型的混合料。遭受雨淋的混合料應(yīng)廢棄，不得卸入攤鋪機(jī)攤鋪。

（2）橡膠瀝青混合料壓實(shí)

壓實(shí)是對(duì)各種瀝青路面最基本要求，雖然橡膠瀝青混合料是一種很寬容的材料，但是對(duì)壓實(shí)要求更高，以達(dá)到理想的性能和耐久性。最好的材料、最好的混合料設(shè)計(jì)、最好的攤鋪技術(shù)都不能補(bǔ)償施工過(guò)程中壓實(shí)不足帶來(lái)的不良影響。橡膠瀝青斷級(jí)配混合料采用了粗集料骨架結(jié)構(gòu)和粘稠的橡膠瀝青，這樣就比普通路面壓實(shí)功提出了更高的要求。因此我們?cè)趬簩?shí)過(guò)程中應(yīng)做到：

a.橡膠瀝青混合料的壓實(shí)應(yīng)根據(jù)路面寬度、厚度、混合料類(lèi)型、混合料溫度、氣溫以及拌和、運(yùn)輸、攤鋪能力等條件綜合確定壓路機(jī)數(shù)量、質(zhì)量、類(lèi)型以及壓路機(jī)的組合、編隊(duì)等；

b.由于橡膠瀝青黏度較大，為防止橡膠瀝青粘結(jié)橡膠輪胎，橡膠瀝青混凝土不宜使用膠輪壓路機(jī)進(jìn)行碾壓，壓路機(jī)輪跡的重疊寬度不應(yīng)少于20cm；碾壓工藝建議參照表5。

表5 橡膠瀝青混合料碾壓

5.1.4 碾壓溫度

橡膠瀝青混凝土碾壓溫度的高低與橡膠瀝青的黏度有關(guān)，黏度越大，碾壓溫度越高。橡膠瀝青混凝土的初壓溫度一般不宜低于160℃，復(fù)壓溫度不宜低于140℃，終壓的結(jié)束溫度不宜低于90℃。

5.2 橡膠瀝青應(yīng)力吸收層

（1）施工工藝要求

a.清理銑刨后的路面，應(yīng)平整、干燥、整潔，不得有塵土、雜物或油污；

b.采用瀝青灑布車(chē)均勻噴灑橡膠瀝青，噴灑用量為 2.2±0.2kg/m2；

c.路面撒鋪單一粒徑碎石要求在施工前采用瀝青混凝土拌和料進(jìn)行加熱除塵，使碎石的撒布溫度不宜低于80℃;

d.用輪胎壓路機(jī)碾壓一遍，使碎石定位；

e.待橡膠瀝青溫度下降，碎石定位后可當(dāng)天也可隔2～3d攤鋪面層瀝青混合料。

（2）施工控制要點(diǎn)

橡膠瀝青應(yīng)力吸收層質(zhì)量的施工要點(diǎn)為過(guò)程控制。在保證使用高品質(zhì)骨料、優(yōu)良粘結(jié)料的前提下，施工控制的要點(diǎn)為：

a.宜在干燥和較熱的季節(jié)施工，并應(yīng)避開(kāi)雨季及低溫季節(jié)，以便保證熱熔橡膠瀝青應(yīng)力吸收層與原路面的粘結(jié)。施工的最佳地表溫度為18℃及以上，當(dāng)?shù)乇頊囟仍?0℃及以下時(shí)，禁止熱熔橡膠瀝青應(yīng)力吸收層施工。

b.必須對(duì)設(shè)備進(jìn)行標(biāo)定和調(diào)試，特別要調(diào)整噴油嘴的角度和高度，以確保瀝青用量及碎石撒布量符合要求。

c.現(xiàn)場(chǎng)配備人員，對(duì)撒布不勻處進(jìn)行適當(dāng)處理。

總體來(lái)說(shuō)，采用NK-T103（快凝型）聚物注漿材料對(duì)道路進(jìn)行注漿加固后，地聚合物注漿材料通過(guò)劈裂、擠密、填充、滲透等多種原理來(lái)改善路基及基層的密實(shí)度,重塑基層結(jié)構(gòu)，降低了道路彎沉值，提高了道路的承載能力，加固效果顯著。

4 結(jié)論

（1）采用地聚合物注漿加固技術(shù)，注漿材料與基層材料發(fā)生化學(xué)結(jié)晶、離子交換、物理充填、擠密壓密等作用形成一個(gè)整體，將原來(lái)道路中的土體及基層材料膠結(jié)成一個(gè)整體，形成新的基層結(jié)構(gòu)，其強(qiáng)度、密實(shí)度及整體性能均有明顯改善，加固效果良好。

（2）地聚合物注漿加固技術(shù)施工便捷，施工時(shí)間短，可以快速恢復(fù)交通。且在非開(kāi)挖條件下，減少了對(duì)原路面結(jié)構(gòu)的擾動(dòng)，施工揚(yáng)塵和噪音小，在生產(chǎn)和使用過(guò)程中綠色、節(jié)能、環(huán)保，對(duì)于城市道路養(yǎng)護(hù)與維修具有廣闊的應(yīng)用前景和社會(huì)效益。

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[5]黃曉明.路基路面工程[M].北京:人民交通出版社,2014.而且還緩解了廢舊輪胎帶來(lái)的環(huán)境壓力，在市政道路建設(shè)中具有良好的發(fā)展前景。

6 結(jié)語(yǔ)

隨著蘭州新區(qū)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，交通量的迅速增加，對(duì)道路的要求越來(lái)越高。橡膠瀝青作為一種新型道路建筑材料，在高低溫性能、疲勞性能及降噪環(huán)保等方面是其他瀝青材料難以媲美的。橡膠瀝青的使用不僅提高了瀝青路面的使用性能，

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