沥青碎石同步封层车在道路施工中的应用

关键词：沥青碎石同步封层车；下封层施工；路面裂缝；质量检测

0引言

沥青路面的基层分为半刚性与刚性，由于基层与面层属于不同性质的材料，因此两者粘结良好、保证连续是该类路面要求的重点。另外，当沥青面层渗水后，水分多会集中于面层和基层的结合部位，造成沥青路面的唧浆、松散、坑槽等破坏[12]。所以，在半刚性或者刚性基层上面加做下封层，对增强路面结构层的强度、稳定性与防水能力将起到至关重要的作用。较为常用的就是采用沥青碎石同步封层技术[3]。

1下封层作用

1.1层间联结

沥青面层与半刚性或刚性基层在结构、组成材料、施工工艺与时间等方面有着明显的差异。面层与基层之间客观上形成了一个滑动面，增设下封层后，能使面层与基层有效地连成一体。

1.2传递荷载

沥青面层与半刚性或刚性基层在路面结构体系中分别起着不同的作用。沥青面层主要起着防滑、防水、防噪声、抗剪切滑移与裂缝和向基层传递荷载的作用。而要达到传递荷载的目的，必须使面层与基层之间有着较强的连续性，这种连续性可通过下封层（粘层、透层）的作用来实现。

1.3提高路面强度

沥青面层与半刚性或刚性基层的回弹模量不同，其组合在一起受荷载作用时，各层应力扩散方式不同，形变也不同，在车辆的竖向荷载和横向冲击力的作用下，面层将产生相对于基层的位移趋势。如果面层本身的内部摩阻力和粘结力以及面层底部弯拉应力抵抗不了这种移应力时，面层将出现推拥、辙槽甚至松散、剥落等病害，因此必须有一个额外力来阻止这种层间的移动。增加下封层后，层间就增加了阻止移动的摩阻力与粘结力，能承担刚柔之间的粘结、过渡任务，使面层与基层、垫层和土基一起抵抗荷载作用，从而达到提高路面整体强度的目的。

1.4防水抗渗

在高速公路沥青路面的多层次结构中，至少有一层必须是Ⅰ型密级配沥青混凝土混合料，其目的是增强面层密实度，防止地表水对路面及路面基层的侵蚀、破坏。但仅仅如此还不够，因为除设计因素外，沥青混凝土的施工还受沥青质量、石料性质、石料规格与配比、油石比、拌和与摊铺设备以及碾压温度、碾压时间等多种因素的影响。本来密实性应该很好、透水率几乎为零的面层，往往会由于某一环节的不到位而使透水率偏大，从而影响沥青路面的防渗能力。甚至影响沥青路面本身、基层及至土基的稳定性。因此，《公路沥青路面施工技术

规范》（JTG F40）明确规定，位于多雨地区且沥青面层空隙较大、渗水严重时，应在沥青面层下铺筑下封层。

2下封层施工方案

同步碎石封层的工作原理是利用专门的施工设备——同步碎石封层机，将高温沥青 （喷洒时热改性沥青的温度应达 170 ℃以上）与洁净干燥的均匀石料几乎同时 （1 s内）喷洒在路面上，保证沥青与石料在最短的时间内完成结合，并在外荷载作用下不断加强强度。

沥青碎石同步封层可以使用不同类型的沥青结合料：软化纯沥青、聚合物SBS改性沥青、乳化沥青、聚合物改性乳化沥青、稀释沥青等。目前国内应用比较广泛的工艺是普通热沥青加热至140 ℃或者将SBS改性沥青加热至170 ℃，用沥青洒布车将沥青均匀喷洒至刚性或者半刚性基层表面，然后均匀撒布集料。集料采用粒径为13.2～19 mm的石灰岩碎石，应洁净、干燥、无风化、无杂质，具有良好的颗粒形状，碎石的用量为满铺面积的 60%～70%之间。

沥青与集料的用量分别按最大量1 200 kg·km-2和9 m3·km-2控制。按此方案施工，沥青喷洒与集料撒布用量精度要求高，所以必须用专业的沥青碎石同步封层车进行施工。在已喷洒透层的水泥稳定碎石基层顶面，洒布用量约为 1.2～2.0 kg·km-2左右的热沥青或者SBS改性沥青，然后再在上面均匀撒布一层单一粒径的碎石，碎石粒径的大小应与防水层上铺筑的沥青混凝土粒径相匹配，其撒布面积为满铺的60%～70%，然后用胶胎压路机稳压1～2遍成型。撒布单一粒径碎石的目的是保护防水层在施工过程中不被运料车等施工车辆轮胎和沥青混合料摊铺机履带所破坏，防止改性沥青被高温气候和热沥青混合料熔化后粘轮而影响施工。

理论上，碎石之间是互不接触的，当摊铺沥青混合料时，高温混合料将进入碎石间隙中，使改性沥青膜受热熔化，碾压密实后，白碎石变成了沥青碎石，并嵌入了该沥青结构层底部与其形成一个整体，并在结构层底部形成15 cm左右的“富油层 ”，可有效起到防水层的作用。

3施工中应用案例

下面以西安达刚生产的沥青碎石同步封层车在肯尼亚内罗毕—锡卡公路项目施工为例做介绍。

该项目施工中面临的问题有：交通分流难度大，只能采取“半幅分流、半幅施工”的方式来实施；施工强度高，合同工期30个月，项目所在地降雨量大，降雨时间长，每年有6个月是雨季，受雨季的影响，有效施工期短；新建建筑物分布密集，该项目有跨线桥、地下通道、涵洞等各类建筑物37座，平均不到400 m就有一座，建筑物密集；施工征地成本高，根据合同规定，承包商自行承担营地及生产、生活设施、取土料场、弃土场、石料厂以及施工便道、交通分流等征地的相关费用。

采用西安达刚的沥青碎石同步封层车在施工工艺要求上能够完全满足，该车采用双燃烧器加热套管技术，能在不老化的基础上使沥青快速升温，每小时升温40 ℃，确保工程不受沥青温度的影响。最主要的是集料撒布采用电脑控制，撒布精确、均匀。在施工过程中，沥青与碎石在同一时间前后洒（撒）布在基层表面，在沥青温度没有降温之前使用胶轮压路机进行碾压，可确保集料被完全裹敷，施工效果非常好。具有特殊料仓，有效解决高架桥下及隧道、涵洞内施工问题并保证车辆重心平稳。同步碎石封层工序简单、施工速度快，可即时限速开放交通，封层后的路面可进行限速开放交通，缓解交通紧张状况，保证道路的正常使用。施工工艺简单，实用性强，应用范围广，降低了道路养护成本。同传统的黑色路面养护工艺相比，同步碎石封层车使用效率高，单位施工成本低，可节约40%～60%的资金。

3.1施工时注意事项

（1） 为保证雾状喷洒而形成均匀、等厚度的沥青膜，必须保证普通热沥青加热至140 ℃，SBS改性沥青温度在170 ℃以上。

（2） 洒布沥青封层的施工气温不应低于15 ℃，大风、浓雾或下雨天不得施工。

（3） 喷油嘴高度不同则沥青膜厚度不同 （各个喷嘴喷出的扇形雾状沥青重叠情况不同），通过调整喷嘴高度使得沥青膜厚度适宜和均匀。

（4） 同步碎石封层车应以适宜的速度匀速行驶，在此前提下石料和粘结料两者的撒布率必须匹配。

（5） 改性沥青与碎石洒（撒）布后，应立即进行人工修补或补撒，修补的重点是起点、终点、纵向接缝、过厚、过薄或不平处。

（6） 派专人手拿竹扫帚紧跟同步碎石封层车后边，及时把弹出摊铺宽度 （即沥青洒布宽度）外的碎石扫到摊铺宽度内，或加挡板防止碎石弹出摊铺宽度。

（7） 当同步碎石封层车上任何一种料用完时，应立即关闭所有材料输送的控制开关，检查材料剩余量，校核拌和准确性。

3.2施工工艺流程

（1） 碾压。刚洒（撒）布的防水层不能立即碾压，否则高温改性沥青会粘附胶轮压路机的轮胎并粘走碎石。当 SBS改性沥青温度降至100 ℃左右时，采用胶轮压路机稳压 1个来回，控制行驶速度在 5～8 km·h-1，使碎石压入改性沥青之中且粘结牢固。

（2） 养护。

封层铺筑后，严禁施工车辆急刹车和掉头。应封闭交通，待SBS改性沥青封层的施工与下面层的施工紧密衔接后，紧接着施工沥青下面层，摊铺完下面层后方可开放交通。经胶轮压路机稳压形成的防水层表面，碎石和沥青的粘结非常牢固，改性沥青的延性 （弹性恢复 ）大，发挥应力吸收层作用，能有效延缓和减少基层裂缝在面层上的反射裂缝。

（3） 现场质量检测。

外观检测，沥青封层的沥青洒布应均匀无漏洒和油层过厚现象；沥青层，集料层的单粒径碎石撒布应均匀，不重不漏。洒布量检测分总量检测和单点检测；前者控制施工路段的总体洒布量，对碎石和沥青过磅称重，根据洒布路段的长度和宽度计算洒布面积，然后计算施工路段的总体洒布量；后者控制单点洒布量和均匀性。

另外，单点检测采用摆盘子法：即用钢卷尺测量方盘 （搪瓷盘）的上口面积，准确至0.1 cm2，称取方盘的质量准确至1 g；在洒布正常路段随机选择测点，在洒布宽度内摆放3个方盘，但应躲开封层车车轮轨迹，3个方盘间距3～5 m，该处的测点桩号以中间方盘的位置表示；同步碎石封层车按正常施工速度和洒布方法施工；将已经接受样品的方盘取走，及时对空白处补洒沥青和碎石，称取方盘和沥青、碎石的重质量，准确至1 g；计算方盘内沥青和碎石的质量；用镊子等工具取出碎石，用三氯乙烯浸泡溶解沥青，干燥碎石并称重，计算方盘内碎石和沥青的质量；计算单位面积洒布量，计算3次平行试验的平均值。

检测结果表明，同步碎石封层车的沥青洒布量比较稳定，不受车速影响。碎石撒布量对车速的要求较为严格，需要驾驶员在一定车速下匀速行驶。

4结语

沥青碎石同步封层车做下封层，提高了路面的高温抗剪强度，改善了防水层的低温抗裂性与延缓反射裂缝上升的能力，对保护基层免受冲刷破坏和沥青面层早期损坏具有非常现实的重要意义。

同步碎石封层技术将高温沥青与洁净干燥的均匀石料几乎同时（1 s内）喷洒在路面上，使沥青与石料在最短的时间内完成结合，保证了沥青与石料有足够的结合强度。同时，同步碎石封层技术施工简单、迅速，提高工作效率；可以节省材料、设备成本，降低工程造价，性价比高；由于同步碎石封层设备的高精确度，也使得劳动强度大大降低。因此，采用同步碎石封层设备和沥青防水层，能大大提高对沥青路面下封层的施工质量和防水密水、抗裂性能，在中国推广应用十分必要。

参考文献：

[1]何耀辉.同步碎石封层施工质量控制及检测[J].筑路机械与施工机械化，2011，28（7）：7273，76.

[2]薛跃武，贾广平.同步碎石封层施工技术应用[J].筑路机械与施工机械华通，2012，29（3）：5759.

[3]周泽洪，郑南翔，纪小平.基于层间抗剪强度的同步碎石封层的设计[J].长安大学学报：自然科学版，2011，31（2）：2124.