长晋高速公路晋城段路面质量控制

长晋高速公路晋城段是山西省重点公路太晋高速公路晋城段，全长60km，于2004年11月建成通车，通车一年多来，路面未产生病害，使用状况良好。回顾工程建设过程，在路面施工中采取了一系列技术措施，现把关键环节的质量控制措施介绍如下。
　　一、基层质量控制
　　我国大多数高速公路路面采用半刚性基层柔性路面结构，使用过程中早期病害比较严重，有人把早期病害的产生归罪于半刚性基层结构。但笔者认为半刚性基层是一种较好的柔性路面基层结构型式，尤其适用于我国经济较落后和沥青资源短缺、水泥资源丰富的现况。
　　（1）基层强度不足导致路面整体结构破坏。
　　（2）基层干缩、温缩严重，造成大量反射裂缝。
　　（3）基层表面成型不好，行车过程中基层表面混合料松散，造成网裂等路面破坏。
　　长晋高速公路晋城段路面基层采用水泥稳定碎石。针对上述问题，在施工中有针对性的重点控制易出现质量隐患的环节，采取的控制措施主要有：
　　（1）确保强度措施
　　① 严格控制水泥、集料质量及矿料级配。
　　原材料是质量的关键，施工中加强对水泥集料各项指标的检测，保证质量符合规范要求，且变异性小，为确保基层、底基层强度和均匀性打下良好的基础。基层、底基层均采用拌和设备集中拌和、摊铺机摊铺的施工工艺，确保良好、均匀的矿料级配，底基层还采用掺加碎石的措施改善级配。
　　② 尽量减小施工延迟时间对混合料强度的影响。
　　很多实际工程基层施工中，室内成型试件强度很高，而现场成型的基层强度很低，排除养生原因外，主要是由于延迟时间对强度的影响所致。本工程通过两方面控制：一是严格要求水泥初凝时间大于3小时，终凝时间大于6小时，以减小施工延迟对强度的衰减；二是要求从拌和到碾压完毕施工时间小于2小时，最迟不大于3小时，严格控制延迟时间。
　　③ 加强养生工作，确保强度形成。
　　养生对基层、底基层的强度形成至关重要，严格要求覆盖、保湿养生，养生7天后尽快覆盖上一层，如不能及时铺筑上一层，继续覆盖养生至14天以上，确保强度增长。
　　（2）减小干缩、温缩措施
　　① 严格控制水泥剂量，基层不得大于5.5%，底基层不得大于5%，若强度不足，采取更换水泥及优化矿料级配的措施，不得采用过量水泥，以减小混合料干缩、温缩系数。
　　② 在规范要求级配范围内采用“S”型级配，在确保强度的前提下适量减少细集料用量，以减小混合料收缩。
　　③ 为改善混合料和易性、减少路面反射裂缝、提高基层后期强度，可用适量粉煤灰替代部分细集料，通过对比试验，确定掺加量为5%。
　　(3) 确保基层表面混合料良好成型的措施
　　① 施工含水量要求较最佳含水量大1～2%，保证碾压完毕时表面仍保持湿润，如碾压时发现表面过干，采用雾化水补水，严禁喷水方式补水，防止冲刷表面水泥浆及细集料。
　　② 严禁用“洒细料”方式找补标高不足处或粗集料聚集处，要求挖除混合料，换填新料后碾压，以免表面形成“薄层”。
　　③ 通过优化施工组织，严禁养生路段除洒水车外其他车辆通行，以防止尚未成型的混合料表面松散。
　　二、沥青面层质量控制
　　沥青面层结构为：6cmAC-25I 型沥青混凝土下面层，5cmAC-20I 型SBS或PR.PLAST.S改性沥青混凝土中面层（两种改性剂各应用约30公里），4cmAC-16I 型SBS改性沥青混凝土上面层。
　　高速公路早期病害中相当一部分是由面层质量引起的，长晋高速公路晋城段沥青面层结构设计及施工过程中除按相关规范严格执行外，针对这些薄弱环节采取了一系列控制措施，主要包括：
（1）改性沥青技术应用
　　① 上、中面层采用改性沥青的必要性
　　普通沥青由于存在高温与低温稳定性等诸多自身无法解决的矛盾，已不能满足目前高速公路路面性能要求。改性沥青已在全世界范围得到广泛应用，但大多数仅应用于上面层混合料，而长晋高速公路晋城段上、中面层均采用改性沥青，原因在于：
　　沥青路面车辙是高速公路主要的早期破坏现象，在我国，不管是北方还是南方，车辙现象均非常严重，有的路段通车后第一个夏季就产生50～70mm辙槽，使路面平整度变差，并很快出现网裂、坑洞、坑槽等病害，且严重影响行车安全，尤其是雨天行车安全，所以车辙是目前沥青面层需解决的首要问题。半刚性基层沥青路面车辙的产生主要是由沥青面层高温下的剪切变形引起的，根据壳牌BIAR3.0程序计算结果，12～18cm厚的沥青面层结构中，行车荷载引起的剪应力在2～7cm范围内最大。实际检测表明，气温34℃时，路面0-8cm范围内最高温度均大于50℃。可见中面层与上面层承受同样严重的高温和剪应力，所以对上、中面层均进行改性对于防止车辙变形是非常重要的。另一方面，不管是由基层收缩引起的反射裂缝还是由上面层低温开裂引起的对应裂缝，对中面层沥青进行改性都可以有效抵抗裂缝的传递。
　　② 改性剂类型及剂量的选择
　　改性剂与基质沥青的配伍性是改性沥青应用的关键，针对上面层壳牌AH-90和中面层壳牌AH-70基质沥青，进行了各种改性剂类型及剂量对比试验。
　　试验项目包括：改性沥青常规试验、改性沥青美国SHARP试验项目、混合料高温稳定性试验、混合料低温弯曲试验等。
　　根据高、低温综合性能结合本地区气候条件和交通状况，上面层选定岳阳道改2号SBS改性剂，掺量5%，高温稳定性大于5000次/mm，低温弯曲应变大于3000με；中面层采用岳阳道改2号SBS（掺量3.5%）和法国PR.PLAST.S（掺量4.5%）两种，高温稳定性大于3000次/mm，低温弯曲应变大于2500με。
　　③ 改性沥青及混合料质量控制
　　根据室内试验结果，考虑施工变异性，对改性沥青关键指标提出了高于规范的要求，见下表：

SBS改性沥青技术指标

项目	上面层	中面层
延度5℃，5cm/min（cm）最小	40	30
针入度指数PI 最小	0.3	0
软化点（环与球法）（℃）最小	80	60
RTFOT后5℃延度（cm）最小	30	20
细度（μm）最大	5

　　改性沥青及混合料生产过程中，对质量影响最大的指标是温度指标，为确保改性沥青及混合料生产质量，对施工各环节温度进行严格控制，要求：
　　a SBS改性沥青混合料
　　SBS改性沥青加工（采用现场加工）：
　　基质沥青加热温度 160--170℃
　　加工改性沥青温度宜为 165-170℃
　　改性沥青储存温度 155--160℃
　　集料加热温度 185--190℃
　　混合料出厂温度 175--185℃
　　混合料贮存温度降低不得超过10℃
　　废弃温度 200℃（黄烟、发乌）
b PR改性沥青混合料
　　基质沥青加热温度 150--160℃
　　集料加热温度 180--190℃
　　混合料出厂温度 175--180℃
　　混合料贮存温度降低不得超过10℃
　　废弃温度 200℃（黄烟、发乌）
　　（2）层间结合控制措施
　　沥青路面设计为连续受力结构，各层之间应有良好的粘结，若出现层间粘结不良，会使某一结构层剪应力及层底拉应力增大而迅速破坏，导致整个路面损坏，层间结合不好也是我国沥青路面早期病害的一个主要原因。为确保良好的层间结合，采取的具体措施有：
　　① 运输车辆行驶的道路，包括拌和厂道路和拌和厂至施工段落的道路均进行硬化，防止运料车污染路面影响层间结合。
　　② 提前1～2天准备施工路段，对下层进行清扫、冲洗。
　　③ 雨后或用水冲洗下层后必须充分晾晒干方可进行上层施工。
　　④ 严格按规范要求施工透层、粘层油。加强沥青含量、洒布量、沥青质量检测。
　　⑤ 桥面铺装以及弯道和坡度大于2%路段，粘层采用SBS改性乳化沥青，大幅度提高了粘层材料的软化点和粘度，保证了这些层间剪力较大路段不出现早期病害。
　　（3）质量控制指标
　　总结以往高速公路实践经验和教训，在现行规范基础上补充和完善了以下关键控制指标：
　　① 渗水指标
　　大多数路面早期病害都直接或间接与水损坏有关，防渗水是沥青面层的一项主要功能，而当时的规范没有对渗水指标进行要求。为确保路面水稳定性和耐久性，长晋高速公路晋城段增加了沥青面层渗水指标要求，渗水系数要求：上面层小于60ml/min，中面层小于100ml/min，下面层小于200ml/min。
　　② 压实指标
　　规范要求以压实度指标进行控制，标准密度一般选用当日马歇尔试件密度。长晋高速公路晋城段增加了路面成型混合料空隙率指标，以最大理论密度为标准密度，弥补了因马歇尔密度的试验误差和人为因素导致压实度指标失效的缺陷，各层混合料现场空隙率要求为4%～6.5%。
　　③ 平整度指标
　　平整度是体现路面服务水平的最主要指标，长晋高速公路晋城段提高了对平整度的要求，颠簸累计仪检测的标准差要求：下面层小于1.2mm，中面层小于1.0mm，上面层小于0.7mm。
　　三、桥面铺装质量控制
　　桥面铺装是高速公路相对薄弱的环节，也是最易出现病害的部分，产生病害的主要原因是沥青面层与水泥混凝土铺装层层间粘结不好和沥青面层渗水两个方面。针对病害原因采取了如下具体措施：
　　（1）对桥面水泥混凝土用凿毛设备进行凿毛，清除浮浆，并使表面粗糙，清扫冲洗干净。
　　（2）充分晾晒干后铺设防水粘层材料（SBS改性乳化沥青），并洒布3-5mm石屑，用量3～4m3/1000m3，用6～8T压路机静压1～2遍。
　　（3）结合桥面铺装层的特点和要求，对桥面沥青混合料配合比进行调整，减小空隙率，提高沥青用量，以减少沥青面层渗水。
　　（4）因桥面不宜采用强振碾压，沥青混合料施工时要求缩短碾压段落，通过高温碾压保证压实效果。
　　结束语：半刚性基层沥青路面在我国的应用过程中出现很多早期病害现象，长晋高速公路晋城段建设过程中，通过对早期病害类型和原因的总结分析，重点采取了一系列质量控制措施。本文从基层（底基层）、沥青面层和桥面铺装几方面谈了自己的心得体会，希望能与同行共同探讨，对解决高速公路早期病害问题起到积极作用，同时文中不足之处请给予指正。