鄧德信

(廣西新發(fā)展交通集團有限公司，廣西 南寧 530029)

0 引言

在高速公路建設(shè)中一般采用的是傳統(tǒng)瀝青混凝土路面，每個路面的結(jié)構(gòu)層相對獨立，需要在下層的攤鋪路面完全硬化和穩(wěn)定，且在檢查合格完畢后才能對上層路面進行施工。水泥穩(wěn)定碎石作為半剛性材料基層，具有強度高、剛度大以及水穩(wěn)定好等特點，因此，被越來越普遍地應(yīng)用于高等級公路路面基層施工中。但其在長期的鋪設(shè)過程中也出現(xiàn)了造價高、效率低和連接狀況不順利等問題。由此，為了節(jié)約造價成本，提高鋪設(shè)的效率，許多歐洲國家開始研發(fā)并使用雙層攤鋪技術(shù)，即在同一時間將上下兩層的不同混合材料同時鋪設(shè)在下層，進行一體碾壓，完成路面兩層結(jié)構(gòu)的一體化穩(wěn)定硬化形態(tài)[1]。其技術(shù)與工藝的獨特點就是能夠?qū)崿F(xiàn)雙層結(jié)構(gòu)在同一時間段內(nèi)的攤鋪和壓實，把兩層之間的混合材料通過相互擠壓的方式，使粘合材料能夠相互融合連接，最終形成一個相互作用的復(fù)合式整體結(jié)構(gòu)，在兩個層級之間節(jié)省了粘結(jié)材質(zhì)，實現(xiàn)了雙層結(jié)構(gòu)的無縫隙最佳融合。在充分利用下層材料的混合預(yù)熱后改變上層材料的壓實條件，避免材料失去溫度所造成的工作時間延長，充分保留了碾壓的時長，提高碾壓的結(jié)實度。以歐美以及日本等國家為首的發(fā)達國家在本國大力開展雙層連鋪技術(shù)，但國內(nèi)在這方面的研究較少。為了緩解我國高速公路建設(shè)工期的緊張狀況，發(fā)揮雙層連鋪技術(shù)的優(yōu)越性能，本文通過實際案例進行研究，分析雙層連鋪技術(shù)在高速公路路面基層施工中的應(yīng)用。

1 高速公路路況

對路面狀況的評價能夠保證在后續(xù)施工中技術(shù)的滿足程度，其評價效果指標(biāo)的設(shè)定是道路施工中最重要的一環(huán)。待清理路基完工之后，選擇使用兩套攤鋪設(shè)備開展具體的水泥穩(wěn)定碎石施工，上基層和下基層分別有一套設(shè)備施工，當(dāng)下基層鋪到100 m長度左右的時候，進行碾壓施工，當(dāng)壓實程度滿足標(biāo)準(zhǔn)要求后，開始攤鋪上基層，同時碾壓到壓實度達到標(biāo)準(zhǔn)要求后為止。在設(shè)定評價指標(biāo)前需要對路況后續(xù)所承載的情形做假設(shè)，如后續(xù)路面會發(fā)生的局部沉陷與坑槽等問題，因此在設(shè)定評價目標(biāo)時需要將車輛的車轍深度與裂縫率作為評價指數(shù)[2]。裂縫出現(xiàn)情況主要是由于車輛的長期行駛所造成的，高速公路產(chǎn)生的裂縫類型主要分為復(fù)合型和非復(fù)合型兩種。大體上復(fù)合型的裂縫主要以網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)或龜形裂縫結(jié)構(gòu)劃分，其主要原因是行駛車輛的超負荷運載導(dǎo)致路面無法滿足要求。非復(fù)合型裂縫是由于路基不均勻的塌陷或冷熱脹縮引發(fā)的單根或面狀破損。以路面后期的情形設(shè)定為依據(jù)，基于FWD彎沉參數(shù)來判斷高速公路路面的承載力，作為評價路況的最終指標(biāo)。路面的結(jié)構(gòu)主要是由于過量的變形造成，為了更加精準(zhǔn)地測定路面的結(jié)構(gòu)承載力，通過彎沉盆的反結(jié)構(gòu)性運算方法進行測定。以變量為基礎(chǔ)設(shè)定路面的破損情況，在已知的變量中，通過疲勞方程式求取道路結(jié)構(gòu)的可允許變量范圍，判斷應(yīng)變值與可變值的對比關(guān)系。如果應(yīng)變值不在容許范圍內(nèi)，路面強度分為兩種：所得值超過范圍的最大值表明該路面結(jié)構(gòu)的強度不夠，所得值小于可允許變化的最小值，則表示路面強度良好。而應(yīng)變值在允許值范圍內(nèi)，則說明該路段的路面結(jié)構(gòu)強度足夠[3]。根據(jù)彎沉參數(shù)反算的評價結(jié)果能夠有效運用在路面結(jié)構(gòu)的判斷中，為后續(xù)的道路施工提供基礎(chǔ)保障。

2 劃分路段

路段的合理劃分直接影響施工數(shù)據(jù)的調(diào)用和周期效率。為了簡單易行地進行路段劃分，此次研究選擇累計差分法，其原理是根據(jù)原有的等長分段和變長分段的有效結(jié)合演變而來，能夠避免目測判斷的不合理性[4]。具體原理是：路線變量表示路線長度變化曲線面積與整個路段長度變化曲線面積的差值。在長度關(guān)系確定之后，路段邊界的位置點能夠代表曲線斜率的正負值變化位置。在不同長度的公路范圍內(nèi)，可以假定每段公路之間含有不同的間距，每段間距之間的和保持不變，在每個設(shè)定的路段內(nèi)都含有不同大小的屬性值[5]。每個函數(shù)在同一個單元可以保持連續(xù)不變，因此可以知道任何變量點上的累計面積都能夠符合自己的斜率，作為路段已知點的累計面積和實際平均值總量的差值，能夠在路面的邊界點進行從負到正的位置改變，在設(shè)定的路段間距內(nèi)，累計面積會在不相等的間距內(nèi)產(chǎn)生變化。由此，可以根據(jù)所得數(shù)值來分析每一個路段長度，確定計算路段是否可以進行兩兩或者多個合并，完成路段的劃分。

3 雙層攤鋪技術(shù)

在對整體施工路段進行劃分之后，在分設(shè)好的路段內(nèi)各自設(shè)置中線，將每段路面以相同的間隔距離設(shè)置樁號，并在樁號的兩側(cè)布置掛線，測量水平距離[6]。在攤鋪準(zhǔn)備前需要在路面兩側(cè)的掛線上確定基層的邊緣標(biāo)高設(shè)計，完成鋪設(shè)系數(shù)確定。施工流程為：基層施工前需要清掃基面，將各種雜物清理干凈；在下層基面準(zhǔn)備攤鋪前，通過拌和站將材料混合并完成運輸工作，在指定的鋪設(shè)地點開始進行下層基面的攤鋪工作，使用高于路面承載力的壓路機進行基底層的碾壓工作，一般為2～3遍。在進行正式碾壓鋪設(shè)時，需要將碾壓面按照劃分路段以40 m為一個段落，在單輪壓路機靜壓效果下以≤2 km/h的速度完成第一輪碾壓，依次增加碾壓的速度和碾壓機的噸數(shù)。具體原則為：在壓路機起步時要先起步再開振動，停止工作時先關(guān)閉振動再關(guān)機，起步和關(guān)機必須要緩慢進行[7]。第二輪碾壓的順序一般由低處到高處、由內(nèi)側(cè)向外側(cè)推進，在角落不能碾壓到的地方，需要進行人工鋪設(shè)。第一遍靜壓從較短的段落向較長的段落遞進，從內(nèi)向外的分壓中，壓路機需要沿著頂端的車輪痕跡橫向完成碾壓。在壓路機開始工作后，開機狀態(tài)下禁止在碾壓過程中急剎車或者掉頭，如果需要換擋必須在已經(jīng)壓實的路面上進行。碾壓時的重疊部分要滿足50%的車輪寬度。在碾壓過程中，壓路機與鋪設(shè)路段的交界處車輛相距≥3 m[8]。為保證碾壓的效果，在鋪設(shè)過程中壓路機的振動頻率不可隨意更改，要嚴格遵守設(shè)定好的每一輪碾壓速度，當(dāng)攤鋪速度需要變動時，振動頻率要即刻完成調(diào)整，保證在同一路段內(nèi)的等振距離。

4 應(yīng)用分析

4.1 路段選擇與鋪設(shè)材料準(zhǔn)備

為了驗證雙層連鋪技術(shù)在高速公路路面面基施工中應(yīng)用的可行性，此次試驗在保證試驗路段的鋪設(shè)質(zhì)量前提下，對雙層連鋪技術(shù)進行現(xiàn)場工作中的協(xié)調(diào)性分析，完成現(xiàn)場監(jiān)測的數(shù)據(jù)和后期完成度的效果比對。本次選擇某高速公路路段的改建工程K8+060～K12+140路段為試驗路段，同時將K8+060～K12+140路段作為備選路段，總長2 445 m，計劃在2 d內(nèi)完成對該高速公路段的鋪設(shè)工作。路段位置如圖1所示。

圖1 試驗路段位置示意圖

根據(jù)圖中標(biāo)注的位置，選擇三套6 000型拌和站為該路段的施工提供材料，拌和站的位置距離試驗路段大約40 km。在高速公路上鋪設(shè)的路面上中面層設(shè)計結(jié)構(gòu)為5 cm AC-16+8 cm AC-30，通過五組不同厚度的組合設(shè)定路面，分別作為雙層連鋪技術(shù)的道路施工方案，驗證該技術(shù)的施工合理性。表1為不同方案下的路面結(jié)構(gòu)設(shè)定。

表1 試驗路段路面結(jié)構(gòu)表

從表1中劃分數(shù)據(jù)可知，每組方案選擇的路段長度各不相同，為保證方案實施的準(zhǔn)確性，每組施工的基層和地層厚度相同，分別為26 cm和34 cm。按照拌和站的距離設(shè)定運料車單程的通行時間≤2 h，每次運料的重量不高于200 t，上層的混合材料總量為中層混合材料的50%，例如在方案1中選擇上層混合材料為150 t，則中層混合材料為300 t。

4.2 雙層連鋪技術(shù)攤鋪施工

將每組方案所需的混合材料與鋪設(shè)機數(shù)量準(zhǔn)備完成后，避免人員走動對攤鋪機鋪設(shè)效果的影響，不同的材料運輸車輛間距應(yīng)在45～50 m。碾壓分兩輪進行，將整體路段劃分成等平的五段，分別通過五組方案進行該技術(shù)的應(yīng)用。為了防止混合材料產(chǎn)生上下層混料的現(xiàn)象，初次碾壓的速度要控制在2～2.5 km/h，尾壓速度控制在4.5～5.5 km/h。

雙層攤鋪技術(shù)在穩(wěn)壓、初壓、復(fù)壓和尾壓的四個步驟中完成整個試驗路段施工。在尾壓的過程中測得每段路面的最大間隙≤2 mm，表示雙層連鋪技術(shù)能夠較為精準(zhǔn)地進行高速公路路面的鋪設(shè)。為了驗證該技術(shù)的整體效果，在鋪設(shè)后的12 h內(nèi)進行滲水試驗，以驗證路面的滲水情況。

4.3 應(yīng)用結(jié)果分析

為了驗證雙層連鋪技術(shù)能夠在路段施工中使路面具有良好的防滲水性能，依據(jù)我國《公路施工技術(shù)規(guī)范》中滲水系數(shù)不能超過200 mL/min的標(biāo)準(zhǔn)，在規(guī)定時間內(nèi)對整體路段完成鋪設(shè)的五組路段各設(shè)立兩個代表樁，每組樁之間的對應(yīng)距離為4 m，分別在每個路段的兩組樁內(nèi)進行滲水試驗，測試結(jié)果如表2所示。

根據(jù)表2中所得數(shù)據(jù)可知，五組方案所鋪設(shè)的高速公路路面的滲水系數(shù)均未超過規(guī)定范圍，且遠遠低于標(biāo)準(zhǔn)值。由此可知，雙層連鋪技術(shù)的應(yīng)用在路面施工中具有良好的密水效果，不會出現(xiàn)嚴重滲水現(xiàn)象。

表2 路段滲水試驗結(jié)果表(m L/min)

5 結(jié)語

雙層連鋪技術(shù)作為一種新型的施工技術(shù)，在運用到實際高速公路路段鋪設(shè)時，通過攤鋪設(shè)備將不同的混合材料一同放入上下兩個結(jié)構(gòu)的路面中，完成一體化精準(zhǔn)攤鋪，使得整體鋪設(shè)路面的最大縫隙值在2 mm以內(nèi)。在不同的攤鋪方案下，采用雙層連鋪技術(shù)施工的路面都具有良好的密水性，滲水系數(shù)遠遠低于國家施工標(biāo)準(zhǔn)，可有效降低高速路面在大雨中的滲水情況發(fā)生。但本文在研究中由于自身的能力限制，沒有對路面使用的材料和攤鋪設(shè)備進行具體要求，在后續(xù)的研究中希望可以從技術(shù)的多個角度深入研究，促進雙層連鋪技術(shù)的應(yīng)用。