贵州高速公路集团有限公司
摘要：本文综合考虑贵州省的公路材料、气候、交通等条件，为提高路面抗滑和抗水损害性能，提出了铺筑SMA-13改性沥青玛蹄脂碎石混合料上面层的沥青路面结构设计。通过对SMA改性沥青玛蹄脂碎石混合料的优缺点进行分析，形成一整套适应贵州省气候、材料、交通等特点的高速公路SMA沥青路面的材料组合设计与施工控制技术，对我省高速公路建设具有重要的经济与社会意义。
关键词：沥青路面；SMA沥青混合料；施工技术
1、工程概况
余庆至凯里、凯里至羊甲高速公路是《贵州省高速公路网规划》“678网”中“第6横”——余庆至安龙公路的前段。项目在起点与“三横”（江口至都格高速）相接，终点在凯里与沪昆国家高速公路的凯里至麻江段相连，再向南延伸至丹寨，可连接厦蓉国家高速公路。路线全长约165.94公里（施秉连接线为长24.226公里），批复初设预算为126.409亿，平均每公里造价约为7618万元/公里。全线按双向四车道高速公路标准建设，设计速度为80公里/小时，路基宽度为21.5米。项目所在地区属亚热带季风气候，气候温和、雨量充沛，是我国南北气候过渡地带。
2、路面结构设计
综合考虑余凯、凯羊公路的材料、气候、交通等特点，同时为提高路面抗滑和抗水损害性能，该段主线采用SMA改性沥青玛蹄脂碎石上面层+AC密级配中下面层+水泥稳定碎石半刚性基层+底基层的国内沥青路面典型结构类型。具体路面结构设置为：
面层：4cmSMA改性沥青玛蹄脂碎石混合料+6cm中粒式沥青混合料（AC-20Ⅰ）+8cm粗粒式沥青混合料（AC-25Ⅰ）；
基层：37cm水泥稳定碎石，基层顶面设置沥青封层；
底基层：15cm级配碎石。
桥梁、桥通道顶面及其搭板顶面铺装采用4cmSMA改性沥青玛蹄脂碎石混合料+6cm中粒式沥青混合料（AC-20Ⅰ）。
特长及长隧道路面采用水泥混凝土路面，水泥砼28天设计弯拉强度为5.0MPa。路面结构为26cmC35水泥砼+15cmC10贫混凝土调平层。在水泥砼路面与沥青砼路面间设置3.0m过渡段。
中、短隧道路面采用沥青混凝土路面，路面结构为4cmSMA改性沥青玛蹄脂碎石混合料+6cm中粒式沥青混合料（AC-20Ⅰ）+22cmC30水泥砼+C10贫混凝土调平层。
3、余凯、凯羊高速公路沥青路面施工技术要求
SMA改性沥青玛蹄脂碎石混合料的应用：
1.1原材料的技术要求
1、沥青
SMA-13改性沥青混合料采用优质SBS改性沥青，其技术要求见表1。
表1 SBS改性沥青技术要求
检验项目 技术要求 针入度（25℃，100g，55）（0.10mm）最小 40～60 针入度指数PI不小于 0 延度（5cm/mim，5℃）（cm）不小于 20 软化点（TR&B）（℃）不小于 60 动力粘度（135℃）（Pa.S）不小于 3 闪点（℃）不小于 230 溶解度（%）不小于 99 离析，软化点差（℃）不小于 2.5 弹性恢复（25℃）（%）不小于 75 RTFOT试验后 质量损失（%）最大 ±1.0 针入度比（25℃）（%）最小 65 延度（5cm/mim，5℃）（cm）最小 15
2、粗集料
应采用石质坚硬、清洁、不含风化颗粒、近似立方体颗粒的碎石。采用玄武岩粗集料，其技术要求见表2。SMA-13表面层矿料采用多级破碎，分4级进行筛分控制。粗集料质量应从源头抓起，派专人进驻集料加工厂，对不合格的集料不得装车，对进场粗集料每500m3检验一次。
表2 SMA-13表面层用粗集料质量技术要求
检验项目 技术要求 石料压碎值不大于（%） 15 洛杉矶磨耗损失不大于（%） 15 视密度不小于（t/m3） 2.60 吸水率不大于（%） 2.0 对沥青的粘附性不小于 5级 坚固性不大于（%） 12 细长扁平颗粒含量不大于（%） 15 水洗法＜0.075mm颗粒含量不大于（%） 1号料 0.6 2号料 0.8 3号料 1.0 软石含量不大于（%） 3 表面层石料磨光值不大于（BPN） 42 抗压强度*不小于（MPa） 120
3、细集料
采用坚硬、洁净、干燥、无风化、无杂质并有适当级配的人工轧制的玄武岩细集料，不能采用山场的下脚料。对进场细集料每200m3检验一次。
4、填料
宜采用石灰岩碱性石料经磨细得到的矿粉。矿粉必须干燥、清洁，矿粉质量技术要求见表3，每50t检验一次。拌和机回收的粉料不得采用，以确以沥青表面层的质量。
5、抗剥离剂：镇胜高速公路镇新段多雨雾，要求粗集料对沥青的粘附等级为5级。如达不到5级，应掺加外加剂以改善粗集料粘附性，外加量的用量通过试验，并结合现场情况确定。
6、稳定剂：采用优良的木质素絮状纤维技术指标应满足有关技术规范的要求。
1.2 SMA-13改性沥青表面层施工
1．把好原材料质量关
（1）要注意粗细集料和填料的质量，对不合格的矿料，不准运进拌和厂。
（2）堆放各种矿料的地坪必须硬化，并具有良好地排水系统，避免材料被污染；各品种材料间应用墙体隔开，以避免相互混杂。
（3）细集料及矿粉必须覆盖，细集料潮湿将影响喂料数量和拌和机产量。
（4）木质素纤维地保管、存放、运输过程中均不得受潮。
2．改性沥青SMA-13的拌制
（1）严格掌握改性沥青和集料的加热温度及改性沥青SMA-13的出厂温度。
（2）拌和楼控制室要逐盘打印改性沥青及各种矿料的用量和拌和温度，并定期对拌和楼的计量和测温进行校核；每天应用拌和总量检验各种材料的配比核改性沥青SMA-13油石比的误差。
（3）拌和时间由试验确定。改性沥青SMA-13拌和时间及加料次序参照表3选用，必须使所有集料颗粒全部裹覆沥青结合料，并以沥青混合料拌和均匀为度。
表3 建议的改性沥青SMA-13拌和时间及加料采用次序
加矿料、加矿粉 干拌约10s 加沥青加纤维 湿铺约10s 出料 总生产时间约60～70s
3．改性沥青SMA-13的摊铺
（1）连续稳定的摊铺，是提高路面平整度最主要措施。宜采用两台摊铺机梯队摊铺，以提高摊铺层均匀性和压实度，也可采用性能较好的摊铺机一台摊铺。摊铺机的摊铺速度应根据拌和机的产量、施工机械配套情况及摊铺厚度，按1m/min～3m/min左右予以调整，通常不超过3m/min，做到缓慢、均匀、不间断地摊铺。
（2）用机械摊铺的混合料未压实前，施工人员不得进入踩踏。一般不用人工不断地整修，只有在特殊情况下，需在现场主管人员指导下，允许用人工找补或更换混合料，缺陷较严重时应予以铲除，并调整摊铺机或改进摊铺工艺。
（3）改性沥青SMA沥青混合料表面层宜采用非接触式平衡梁装置控制摊铺厚度。由两台摊铺机联合作业实施摊铺，前摊铺机过后，摊铺层纵向接缝上应呈斜坡，后面摊铺机应跨缝5～10cm摊铺。两台摊铺机距离不应超过10m。
（4）要注意摊铺机接料斗的操作程序，以减少粗细料离析。摊铺机集料斗应在刮板尚未露出，尚有10cm厚的热料时，下一辆运料车即开卸料，做到连续供料，并避免粗料集中。
（5）摊铺应选择在当日高温时段进行，路表温度低于15℃时不宜摊铺。摊铺遇雨时，立即停止施工，并清除未压实成型的混合料。遭受雨淋的混合料应放弃，不得卸入摊铺机摊铺。
4．改性沥青SMA-13的压实
（1）改性沥青SMA-13的初压、复压宜用钢轮振动压路机碾压，碾压应遵循紧跟、慢压、高频、低幅的原则进行。混合料摊铺后必须紧跟着在尽可能高温状态下开始碾压，不得等候。不得在低温转台下反复碾压，防止磨掉石料棱角、压碎石料，破坏石料嵌挤。必须有足够数量的压路机，初压和复压均不宜少于2台。碾压段的长度控制在20m～30m为宜，改性沥青SMA-13严禁使用轮胎压路机。
改性沥青混合料施工过程中的各施工环节应满足表5的要求。
（2）在初压和复压过程中，宜采用同类压路机并列成梯队压实，不宜采用首尾相接的纵列方式。采用振动压路机压实改性沥青SMA-13路面时，压路机轮迹应重叠1/3～1/4碾压宽度。不得向压路机轮表面喷涂油类或油水混合液，需要时可喷涂清水或皂水。
（3）压路机应以均匀速度碾压。压路机适宜的碾压速度随初压、复压、终压及压路机的类别而别，可参照表4通过试铺确定。
表4 压路机碾压速度（km/h）
压路机类型 初压 复压 终压 静载钢轮压路机 2～3 2.5～5 2.5～5 钢轮振动压路机 2～4 4～5 －
（4）改性沥青SMA-13路面摊铺后应抓紧碾压，由专人负责指挥协调各台压路机的碾压路线和碾压遍数，使摊铺面在较短时间内达到规定压实度，且碾压温度符合相关技术规范规定的要求。
（5）对松铺厚度、碾压顺序、碾压遍数、碾压速度及碾压温度应设专岗检查。路面压实完成24小时后，方能允许施工车辆通行。
5、结语
为全面规范管理和控制余凯、凯羊高速公路路面工程施工质量，确保SMA改性沥青玛蹄脂碎石混合料在贵州高速公路路面铺筑大规模应用成功，余凯、凯羊总监办特编制了该段《沥青路面施工技术指南》。特别针对SMA-13沥青混合料，制定了详细的技术标准及施工技术要求。
同时，为使SMA沥青路面结构在我省高速公路建设中广泛应用，积累SMA沥青路面结构、材料设计与施工经验，可针对余凯、凯羊公路SMA沥青路面材料与施工技术开展适当的课题研究，形成一整套适应贵州省气候、材料、交通等特点的高速公路SMA沥青路面的材料组合设计与施工控制技术，具有十分重要的经济与社会意义。
防护施工工艺流程图
2、施工方法
2.1、边坡开挖
开挖时应尽量减少对边坡岩体的扰动，根据设计要求分级施工，第一次开挖高度为坡顶至第一节井字地梁底面高差。土质及全风化边坡采用人工配合挖掘机开挖，强风化边坡采用深孔爆破，但至设计边坡附近约2～3m时宜采取微震开挖，实施浅孔预裂和光面爆破，自上而下施工，开挖后尽快进行坡面防护。严格控制超欠挖，保持边坡平顺，对超挖部分要求先找平后再进行下一道作业。
2.2、定位、造孔
为提高钻孔效率和保证钻孔质量，采用潜孔冲击式钻机造孔。用经纬仪放出基线和定出孔位，用方向架定出锚索方向，调整机位。钻进前按锚索设计长度将所需钻杆摆放整齐，钻杆用完时孔深即到位（考虑到钻杆长度误差，要求钻孔超深不小于50cm），安上冲击器、钻头，接好管路即可开钻。钻进中钻具的斜度应与定位器所定斜度一致，每隔5m用测角仪校正钻孔方向一次。钻孔结束逐根拔出钻杆和钻具，将冲击器清洗好备用，并以高压风吹净孔内粉尘，保持无浮碴。若遇渗水、塌孔、卡钻等，按有关技术措施进行处理。
钻孔锚固段应进入设计要求的弱风化岩层，且长度不小于设计值，否则应继续钻进，直至符合设计要求的岩层及长度或由设计变更。
2.3、锚索制作
锚索可在钻孔的同时于现场进行制作。先将其调直，按：钻孔实际长度+井字地梁厚度+钢垫板厚度+千斤顶长度+工具锚和工作锚的厚度+张拉操作预留量+截长误差=钢绞线下料长度，用无齿锯截取（截长误差考虑为50～100mm）。然后将其平顺地放在作业台架上，量出内锚固段和自由段长度，分别作出标记，除去内锚固段锚索PE皮并清洗干净，每隔2m设置一道扩张环，两道扩张环之间设置一道紧箍环，采用16号铁丝绕制，不少于两圈，以提高锚索孔内钢绞线与混凝土的“粘结力”、“镶嵌力”，自由段钢绞线外涂防锈油后用塑料管包裹，与锚固体连结处用铁丝绑牢。再在锚索端头安设导向帽，最后进行编号使其与孔位相对应。
2.4、锚索安装、注浆
将组装好的锚索抬至孔位处，核实锚索与孔位对应，然后清孔一次。将锚索往孔里面送，架子上站人往上提拉和抬平锚索，架子下的人将其举起来往上递。注浆管与锚索一起装入，缓缓插入孔底，管口与孔底保持30～50cm的距离。检查调节定位止浆环和限浆环位置准确，确定注浆管畅通后，开动注浆机，采用孔底返浆法进行锚固段注浆，水泥浆水灰比为0.38，根据设计要求掺入水泥用量的0.6％的高效减水剂及相应的膨胀剂（采用硫铝酸盐水泥），浆材的配合比为水：硫铝酸盐水泥（膨胀剂）：水泥：UNF-5＝38：10：90：0.6。注浆压力≥0.6Mpa。注浆量通过砂浆位置显示器控制，并待孔口有水泥浆溢出时为止。注浆工艺流程：拌制砂浆→压水连通试验→开始低速小流量注浆→正常注浆→边注浆边提管→注浆至设计锚固长度→终止、移位进行下一孔注浆。
2.5、井字地梁砼浇注
井字型锚索地梁，是重要的承压构件，其作用有几点：一是起着挡土墙作用，二是把锚具的集中荷载传递到岩面，三是调整岩石表面的受力方向，因此施工质量必须高度保证。在设计位置绑扎井字地梁钢筋骨架，三向立模，埋设连结固定锚头用的膨胀镙栓及土压力盒等应力监测元件；同时在锚孔与井字地梁交叉处（靠坡体内侧）预埋补浆用注浆管，最后整体浇灌设计标号混凝土，震捣密实加强养护。
2.6、锚索张拉
锚索张拉必须在注浆体、井字地梁砼达到设计强度70％方可进行。先紧靠井字地梁安设锚索测力计，再据设计需要铺厚度为δ＝2.2cm的钢垫板以保证锚具与锚索轴线垂直，然后装上锚具。锚索张拉前需对张拉设备进行标定，绘出千斤顶出力F（KN）和压力表指示的压强P（Mpa）曲线，作为锚索张拉时的依据。
预应力筋采用5束D＝15.2mm的钢绞线，锚索荷载设计值为625KN，预拉值为687.5KN，锁定值为687.5KN。当锚固段注浆。体与地基梁达到设计强度的70％后即可进行张拉，张拉时每根钢绞线最大张拉控制力为125KN，每根锚索为5×125 KN。先取30KN的荷载，进行单根预张拉，使其各部位接触紧密，钢丝或钢绞线受力均匀后，再进行整索张拉。张拉分五个级别，前四级为设计拉力为25％，50％，75％，100％，分别持荷5分钟，最后一级为设计拉力的110％，持荷30分钟。
2.7、对于钢绞线的松弛、地层的徐变等因素造成的预应力损失，在张拉后的6～10天内进行补偿张拉，张拉力取设计预拉力的20%。施加预应力完毕后机械切除外露的多余钢绞线，然后稳压锁定。
2.8、自由段防腐注浆
补偿张拉后立即封口注浆，注浆管从预留孔插入，直至管口到达距锚固段外端50cm为止，压力控制在1.5Mpa左右，当预留孔有浆液溢出时即可停止注浆。
2.9、封锚
采用5mm厚钢板焊制封锚用模板（外侧焊接），断面呈“ 凹 ”型，预留螺栓孔。将其与井字地梁上预置螺栓连结固定好，浇注C30砼进行封闭。
2.10、坡面锚杆、拉伸网植草施工
在锚杆施工前，应根据设计要求、土层条件和环境条件，合理选择施工设备、器具和工艺方法。
2.10.1、根据设计要求和机器设备的规格、型号，平整出保证安全和足够施工的场地。
2.10.2、施工前，要认真检查原材料型号、品种、规格及锚杆各部件的质量，并检查原材料和主要技术性能是否符合设计要求。
2.10.3、工程锚杆施工前，宜取两根锚杆进行钻孔、注浆、张拉与锁定的试验性作业，考核施工工艺和施工设备的适应性。
2.10.4、在坡面及框架梁之间回填培耕植土30cm，然后进行拉伸网安装，采用φ6.5钢筋（涂沥青防锈）固定锚桩，按1m×1m间距布置，锚钉锚固深度不小于40cm。培植好草籽后用塑料薄膜覆盖进行养护。
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六、机械设备
序号 机械设备名称 规格型号 数量 备注 1 钻机 GX-50 1台 2 移动式空气压缩机 VY-9/7 2台 3 锥形反转出料搅拌机 JZ350 1台 4 千斤顶 OVM-YCW-100A 1台 5 电动油泵 OVM-ZB4-500 1台 6 灰浆泵 UB3 2台 7 贮气罐 12m3 1台 8 卷扬机 3t 1台 9 电焊机 BX-500 1台 10 砂轮切割机 400 1台 11 挖掘机 PC200 1台 12 自卸汽车 5t 3台 13 脚手架 φ40 5t
七、劳动力组织
序号 工种 人数 工作内容 备注 1 技术人员 3 施工组织、测量和质量控制 2 开挖工 4 钻孔、装药、爆破 配合机械 施工 3 修理工 2 供水供电，线路及设备维修 4 空压机工 1 负责空压机的使用维修 5 造孔工 4 负责锚索孔、锚杆孔钻进施工 6 岩面修理工 3 处理超欠挖等 7 钢筋、模板、 架子工 10 地梁钢筋制作、绑扎及 搭设脚手架 含模板安装 8 混凝土工 8 拌合、浇注混凝土 9 张拉工 4 预应力张拉 10 压浆工 6 锚索孔注浆、封锚及后期处理 11 管理人员 3 负责工程调度、组织和施工质量管理
注：以上各工种人员互相协作，统筹安排，可根据现场情况弹性利用。
八、质量措施
1、进行施工组织设计，编制详细的施工计划，合理安排施工。
2、按设计孔口座标在脚手架上安装钻机专用钢管、放置好钻机，用经纬仪按边坡方向放出基线用方向架放出锚索方位角，测角仪调整倾角。拧牢紧固件，核查一遍机位座标、方位及倾角，无误后再将所有紧固件紧一遍，钻孔精度要求倾角偏差小于1°，方向偏差小于1°。
3、钻进中若遇坍孔应立即停钻进行固壁处理，注浆24小时后重新扫孔钻进。钻完后洗孔要干净彻底，孔中不得留有岩粉和水。
4、钢绞线需调直、除锈、去油污，检查无损伤、无交叉重叠、无锈坑，不合格者应剔除。切断后的钢绞线两端应用铁丝扎捆牢固，同一孔的钢绞线必须等长。锚索安放要保证平直，张拉段要放在锚孔中央，确保锚索孔壁有不少于1cm的注浆厚度。
5、选用采用早强型425#以上硅酸盐水泥均匀拌制水泥砂浆，砂浆质量应符合有关规定。搅拌好的砂浆应再次过筛后方可压浆，避免堵塞管路。严格控制浇注井字地梁用混凝土水灰比、灰砂比。
6、注浆时间内水、电应充足，锚孔内砂浆应有足够养生时间，在养生期不得碰撞、移动锚索。张拉段注浆必须待浆液溢出孔口稳定1～2分钟后方可停止，24小时后还需进行补浆，以确保注浆饱满。在锚固段砂浆及井字地梁混凝土达到设计强度的70％后方可进行张拉，张拉前需标定张拉设备。
7、严格按有关混凝土施工规范和预应力锚索施工规范作业，加强监测控制。
8、注意事项
8.1 控制地面超载：基坑的开挖施工期间，严格控制施工车辆通行，避免因重车行走而带来较大地面超载加大变形；
8.2加强观测：基坑施工期间，在基坑顶部设置观测点进行竖直及水平位移观测。
作者简介：
陈永发 1974年生 中国中铁五局一公司，大学本科，工程师。
论文作者:严立姝,龙忠凯
论文发表刊物:《基层建设》2015年11期
论文发表时间:2016/10/27
标签：压路机论文; 沥青论文; 改性沥青论文; 注浆论文; 路面论文; 锚固论文; 碎石论文; 《基层建设》2015年11期论文;