摘要：以广东省云湛高速公路阳春至化州段K180+000～K181+200段左幅沥青上面层为依托，施工时采用全断面大功率摊铺机以及路面智能压实监控系统以提高路面施工质量，并对渗水系数、空隙率等路面施工质量关键控制指标进行了分析。结果表明：全断面大功率摊铺机可有效提高沥青混合料摊铺的均匀性，各项技术指标均有大幅提升；路面智能压实监控系统可为各参建单位提供有效的质量管控手段，实现由事后指标管控提升到施工全过程质量管控；碾压遍数与渗水系数、空隙率与渗水系数之间均呈良好的线性相关关系，摊铺过程中应对边部区域加强碾压控制，建议采用小型压路机对边部区域进行补压，确保压实效果。
关键词：道路工程；沥青路面；施工质量管控；智能化技术；应用
0 引言
沥青路面作为一种无接缝和连续的路面结构形式，具有较好的行车舒适性、扬尘少和噪音小等众多优点，被广泛应用于高速公路建设。沥青路面设计使用年限一般为15年，但从使用状况来看，目前较多路面难以达到预期使用年限，在通车几年内需进行功能性修复或中修[1]。造成沥青路面的实际使用性能达不到预期目的的原因很多，比如气候环境恶劣、超载现象严重、沥青混合料设计和施工的缺陷等，其中沥青混合料施工质量是影响沥青路面使用性能的一项重要因素，而路面压实方式直接影响路面的施工质量和耐久性，是沥青路面施工过程中重要的工序之一。另外，施工均匀性、渗水系数、空隙率和构造深度等控制指标也直接或间接反映沥青路面的施工质量和路用性能，因此需对路面施工过程相关参数进行严格控制。
沥青混料施工碾压质量直接影响路面压实度，间接影响渗水系数、空隙率和构造深度等主要检测指标，许多建设项目采取一系列质量管控措施并使用新的施工技术，比如应用大功率全断面摊铺机摊铺保证沥青路面施工均匀性[2，3]，使用智能压实监控系统对沥青路面压实作业实时管控等[4，5]。本文以广东省云湛高速公路阳春至化州段K180+000～K181+200段左幅沥青上面层为依托，施工时采用全断面大功率摊铺机以及路面智能压实监控系统等新技术以提高路面施工质量，并对渗水系数、空隙率等路面检测控制指标进行分析，为提升沥青路面施工质量提供经验支持。
1 工程概况
1.1工程概况
广东省云湛高速公路是广东省高速公路网规划的“第二横”（汕湛高速公路）的重要组成部分，是珠三角通往粤西地区、大西南地区以及大陆连接海南岛的干线通道，其中阳春至化州段全长133.64 km，采用双向四车道高速公路标准，主线设计速度120 km/h，路基宽28.0m。路面结构为：4.5cm SBS改性沥青混凝土GAC-16C+5.5cm SBS改性沥青混凝土GAC-20C+7cm 沥青混凝土GAC-25C +36cm 水泥稳定级配碎石+18cm 水泥稳定级配碎石+15cm 级配碎石。
本次选取的研究对象为K180+000～K181+200段左幅沥青上面层，长度1.2km，施工时采用全断面大功率摊铺机进行施工，摊铺宽度12.25m。
1.2原材料与级配
粗集料采用玄武岩，细集料采用高钙石灰岩生产的机制砂。粗集料、细集料、矿粉和水泥等外掺剂技术指标经检测均满足规范要求。矿粉掺量为1.5%，水泥掺量为1.0%，油石比采用4.7%。SBS改性沥青技术指标和级配如表1、表2所示。
表1 SBS沥青技术性能指标
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表2 沥青混合料级配
（3）摊铺碾压施工工艺
采用安迈5000型拌和站拌和沥青混合料，每盘干拌时间为8秒，湿拌时间为42秒。沥青加热温度控制在160～170℃范围内，矿料加热温度为190～220℃，混合料出厂温度控制在170～185℃之间，超过195℃作废处理。为保证上面层沥青混合料施工质量，提高沥青混合料摊铺均匀性，施工时采用全断面大功率摊铺机进行施工。经试验段总结，最佳的碾压施工工艺如表3所示。
表3 沥青混合料压实工艺
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图1 沥青面层摊铺现场 图2 全断面摊铺沥青面层
1.3智能压实监控系统安装
路面智能压实监控系统由远程服务器、远程监控终端、现场服务器、现场监控终端和压路机构成，其主要作用是对沥青路面碾压过程中的主要技术参数如碾压遍数、碾压速度、碾压振动和碾压温度等实时监控，通过终端或手机APP软件实时查看沥青面层施工碾压效果，实现沥青路面压实质量的全面和全过程实时管控。为确保沥青路面压实效果，本项目施工前在每台压路机上安装智能压实监控系统，对碾压参数进行实时监控，及时调整。
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图3 智能压实监控系统
2 施工数据统计与分析
沥青面层铺筑完成后，按照规范及设计要求对上面层技术指标逐项检查[6]，沥青含量、压实度、平整度、高程、宽度、厚度、横坡等各项技术指标均符合要求，本文主要对压实质量和影响路面施工质量的关键检测指标进行分析。
2.1 压实特征指标分析
智能压实监控系统输出的报表包括压实遍数统计表和压实质量统计表等，表中可直观显示各桩号区域压实遍数、压实质量和合格率等多项参数，施工现场可根据统计报表实时监控并调整施工碾压方案。部分施工路段压实报表如图2、图3所示。
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图2 压实遍数统计表 图3 压实质量统计表
根据图2、图3压实报表可知，施工过程中边部区域为碾压易忽视的薄弱区域，施工时应重点关注，路面智能压实监控系统还可为各参建单位提供有效的质量管控手段和依据。
（1）对于业主单位，可通过手机APP软件实时掌握路面施工压实作业指标，及时获得压实质量等相关报表，实现由事后指标管控提升到施工全过程质量管控。
（2）对于监理单位，可实现远程信息化管理，对现场施工作业人员、机械设备实现全过程和实时远程监管，实时获得施工数据，对不符合要求的工艺工序及时要求整改，提高管理效率。
（3）对于施工单位，一方面项目部管理人员可对施工作业人员、机械设备和施工现场情况实现全过程和实时管控，另一方面，压路机械作业人员可根据压实数据实时调整碾压路线，避免过压和漏压，提高验收指标合格率。另外，夜间施工时可通过作业终端实时对施工碾压路线进行调整，有效消除机手疲劳对施工作业质量的影响等。
2.2 检测指标特征分析
随机抽取多个检测点，检测渗水系数并抽取芯样获得空隙率指标，压实遍数通过智能压实监控系统获取，相关数据如图4、图5所示。碾压遍数、空隙率与渗水系数之间的关系如图6、图7所示。
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图4 沿道路横向渗水系数变化 图5 沿道路横向空隙率变化
从图4、图5可以看出：
（1）采用全断面大功率摊铺机施工沥青面层具有较好的均匀性，除边部极少量检测点渗水系数稍大外，一般路段渗水系数均满足100ml/min的设计要求。
（2）渗水系数和空隙率较大的部位较少，基本上位于边部1m范围内区域。一方面由于边部区域压路机碾压不便，使该区域部分路段处于欠压状态，并未达到要求的碾压遍数，另一方面由于边部区域距离输料斗较远容易发生粗离析，导致渗水系数和空隙率稍大。因此，摊铺过程中应加强施工管控，特别是边部区域应加强碾压控制，采用小型压路机对边界区域进行补压，确保压实效果。
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图6 碾压遍数与渗水系数的关系 图7 空隙率与渗水系数的关系
从图6、图7可以看出，随着碾压遍数的增加，沥青混合料不断被压密，压实度增加而空隙率、渗水系数逐渐减少，碾压遍数与渗水系数、空隙率与渗水系数之间均呈良好的线性相关关系，相关系数均为0.7以上。因此，沥青混合料施工过程中，应切实达到试验段要求的碾压遍数，以达到良好的渗水系数和空隙率指标。
3 结论
（1）全断面大功率摊铺机可有效提高沥青混合料摊铺的均匀性，各项技术指标均有大幅提升。由于全断面大功率摊铺机费用昂贵，应综合考虑项目特点和施工质量要求选择合适的施工机械设备。
（2）路面智能压实监控系统可为各参建单位提供有效的质量管控手段，实现由事后指标管控提升到施工全过程质量管控，实时掌握摊铺压实作业现场动态信息并及时调整，可有效提升沥青路面施工质量。
（3）碾压遍数与渗水系数、空隙率与渗水系数之间均呈良好的线性相关关系，渗水系数和空隙率较大的部位基本上位于边部1m范围内区域。摊铺过程中应对边部区域加强碾压控制，建议采用小型压路机对边部区域进行补压，确保压实效果。
（4）本项目使用的路面智能压实监控系统仍存在较多问题待完善，如欠压区域范围的实时报警和精确统计、施工碾压数据的深度处理与输出等，但作为沥青路面施工精细化的有效工具，智能化施工技术是目前沥青路面施工技术发展的主要方向之一，具有良好的发展前景。
参考文献：
[1]刘谭剑.公路工程沥青路面施工技术与质量控制[J].交通世界，2019（8）：58-59，62.
[2]王世权，邱军领.风积沙路基大摊铺机全断面大厚度摊铺技术研究[J].公路交通科技（应用技术版）. 2015（4）：80-82.
[3]范绍军.沥青混合料离析的施工控制及改进措施[D].西安：长安大学，2015.
[4]曹亚东，朱志国，乐海淳等.沥青混凝土路面智能压实监控系统的设计与应用[J].筑路机械与施工机械化. 2017（34）：103-106.
[5]张学金，魏连雨，曹东伟等.沥青路面智能压实的适用性研究[J].中外公路，2016，36（6）：69-73.
[6]JTG F80/1—2017，公路工程质量检验评定标准[S].北京：人民交通出版社股份有限公司，2017.
论文作者:黄浩振
论文发表刊物:《基层建设》2019年第28期
论文发表时间:2020/2/3
标签：压实论文; 沥青论文; 系数论文; 路面论文; 空隙论文; 面层论文; 断面论文; 《基层建设》2019年第28期论文;