沥青路面摊铺碾压工艺相关的控制技术

沥青路面摊铺碾压工艺相关的控制技术

刘世伟

摘要:目前在建道路工程中，绝大部分是沥青混凝土路面，如何保证沥青路面能适应未来日益增长的交通强度(重载、高速)的需要，使之保持良好的路况，改善路面的平整度和提高路面的承载能力与抗滑能力已成为目前一项重要的研究内容。

关键词: 沥青路面 摊铺 碾压 工艺

1 沥青混凝土路面摊铺工艺控制技术

1．1 摊铺机找平方式选择

目前，高速公路施工中使用的摊铺机均有自动找平装置。为了提高沥青路面摊铺质量，可有多种找平方式供选择以配合摊铺机作业，具体如下：

(1)钢丝线找平基准配以角位移传感器找平方式；

(2)机械式平衡梁配以角位移传感器找平方式；

(3)多声纳非接触式平衡梁找平方式；

(4)非接触式激光扫描自动找平系统。

其中．第一种方式由于基准线不受下承层平整度影响，纵坡能很好地符合设计要求，结构简单，价格低廉，在沥青下面层施工中被广泛使用。对于中、上面层多采用第二种找平方式。这是由于该方式属于接触式移动基准，基准参考范围大，采样点较多，具有高效的波动功能，使面层的平整度，尤其是摊铺直线路段时的平整度，得到了较大的改善。第三、第四种找平方式虽然目前应用还不是太广泛，但随着人们认识的进一步提高，终将会代替以前的找平方式。

1．2 摊铺作业中应注意的关键技术

沥青路面摊铺原则应是在减少离析的前提下．最大限度地提高平整度和初始压实度。施工中，要注意以下几点关键技术问题。

(1)设备检修问题

作业前对摊铺机进行全面细致的检查，在确认各种装置及机构处于正常状态后才能开始施工，防止出现故障停机，影响摊铺质量。

（2)结构参数调整

正确调整机械的结构参数，包括：熨平板的宽度、拱度、初始工作仰角、布料螺旋与熨平板前缘的距离、振捣梁行程等。这其中，布料螺旋与熨平板前缘距离可按下列原则调整：根据摊铺厚度、沥青混合料配合比组成、基层强度和刚度、骨料粒径等条件调整。在一般摊铺条件下(厚度10 cm以下中粒式或粗粒式沥青混凝土，骨料粒径3 cm)距离调到中间位置；摊铺厚度较大，骨粒径也较大，混合料温度偏低，此时距离应调大，反之则调小。应特别指出该距离的变化，会引起熨平板前沿堆料高度的变化，严重影响摊铺质量，为此

这一调整应在其他调整全部完成后才能进行。布料螺旋高度调整原则：高位(比中位高5 cm)适用于路面铺层超过l5cm；中位(螺旋布料器中心线距离地面高36．5 cm)适用于路面铺层为4～15 cm；低位(比中位低5 cm)适用于路面铺层小于8 cm。在夯锤行程、频率的选择时，一般情况下薄层、矿料粒径小宜选用小行程，反之层厚、温度低、矿料粒径大时宜选用大行程。摊铺面层只能选用小行程。经验和压实结果表明，通过夯实达到的密实度越高，越能降低压路机碾压时推移程度，对平整度是很有利的。一般情况下，摊铺厚度在3．5～10 cm，摊铺速度2～5 m／min时，预夯锤行程应<6 mm，主夯锤行程<5 mm，夯击频率应为l5～25 Hz。振动频率可调至40～70 Hz。

(3)熨平板加热

目前摊铺机熨平板加热方式有电加热和燃气加热两种。其中电加热方便，无污染，加热均匀，预热到一定温度后自动变成交替加热方式，操作简单，易于掌握，代表品牌如VOGELE机型。无论哪种加热方式，都应注意加热温度适当，过高的加热温度将导致熨平板变形和加热磨耗，还会使混合料表面泛出沥青胶浆或形成拉沟．加热温度过低．容易使铺层被熨平板上粘附的粒料拉裂而形成沟槽和裂纹。因此摊铺前熨平板的温度必须加热到不低于100℃方可摊铺施工。

(4)基准线钢丝架设

当架立的钢丝不稳固或不规范，将给铺层的纵横向平整度带来严重影响，为了保证行车的平坦和舒适，立杆应以每跨10米架设。拉线拉紧力应大于1 000 N，一次架立钢丝的长度以150～200 米为宜，另外钢丝的支点应稳固而不被扰动。关于钢丝的架设高程问题，应充分考虑下承层高程的误差。

(5)摊铺厚度

为了最大限度减小现场路面集料离析问题，对于一次摊铺宽度大于6 m的路幅，应采用2台或多台摊铺机联合梯队进行摊铺作业，每台摊铺机摊铺宽度应小于6米。采用的摊铺机型号和性能相同或相近，将有利于摊铺混合料的横向均匀性，其中最好备用一台带有可伸缩的熨平板装置，以利于摊铺结构物、加宽段沥青面层时使用。

(6)摊铺作业速度

合理确定作业速度是提高摊铺机生产效率和摊铺质量的有效途径。应充分考虑根据混合料供应能力，摊铺宽度、摊铺厚度。摊铺作业速度应以“恒定连续”为工作准则。不仅要求摊铺机匀速前进，同时也要求摊铺机的刮板输料器和螺旋布料器两者密切配合，如果刮板供料不足，会造成螺旋高速运转，影响路面的平整度和压实度，还会造成螺旋布料器转速时快时慢，混合料会因此产生离析，也会影响摊铺质量。经过几条高速公路摊铺作业的经验表明．当摊铺速度≤4 m／min时．表明拉沟、裂口现象较少，须夯实效果也较好(顶压实度可达80％一86％)，因此摊铺速度一般不应大于4 m／min，最好控制在1．5～2．5m／min的范围内。同时，为了保证连续供料，也为了减少集料离析和温度离析，对受料斗翼板的操作要有一个正确认识和操作。汽车在卸料时易使粗粒料聚集在车的两侧，如果待中部较多细料部分输送到差不多时，才输送侧边的粗料较多的部分。则显然会使得该处铺层的粗粒料较多，外观出现“倒V形”质量缺陷。因此，在料车驶离料斗后．应及时缓慢地翻转料斗翼板，只要不使料车内混合料外漏即可。另外，当料斗内存料不多时，所剩下的混合料也是粗料较多部分，因此在料斗内

混合料尚有一定的存量．在看不到刮板输送器时，就应有下部料车及时上料。

1．3 特殊路段摊铺技术

特殊路段主要指变坡路面、变幅路段，这里与正常路段的摊铺技术有较大的不同。沥青路面在转弯处的线形设计对曲率半径较小的弯道都设有超高及横坡渐变的超高缓和段，在摊铺这部分弯道时。一个重要的问题是要解决在横坡不断变化下的摊铺技术，这就是“变坡摊铺”。为了提高变坡摊铺的横坡准确性及路面平整度和厚度。可采取以下几项主要技术措施：

(1)在设置找平基准时。采用-N移动式均衡梁基准加横坡控制方案：

(2)摊铺机转向时，应平稳渐变。避免一次大幅度转向：

(3)采用预测表格控制方法。操作人员严格按表格。参照事先在超高侧设计线上标出的每份步长的标记逐渐地输入横坡控制值或者匀速地旋转旋纽调整横坡度(注意坡度方向性)。变幅路段在交叉口。高速公路收费站处常常会出现。此时最好使用可伸缩式熨平板的摊铺机。摊铺作业时要牢记摊铺机的中心线应始终与每幅工作面的中心线重合．施工时可在下承层上画一条导向线。摊铺机沿导向线行走就不会偏离中心。

2 沥青混凝土路面碾压控制技术

压实是沥青路面施工的最后一道工序。若采用了优质的筑路原材料．精良的拌和与摊铺设备及良好的压实施工技术。摊铺出了较理想的混合料铺层。而良好的路面质量最终要通过碾压来实现。如果碾压质量达不到要求。则会前功尽弃。压实的目的是提高沥青混合料的强度、稳定性(高温抗车辙能力)、抗磨耗等路用性能。是高质量沥青混凝土路面的又一关键工序。

2．1 碾压机械的选型与组合

目前高速公路施工中常用的碾压设备是双枢纽转向串接双钢轮振动压路机和轮胎压路机。一般选用的双钢轮振动压路机。自身质量不应小于12 t。其静线压力不应小于350 N／cm。且振频和振幅均应可调。代表性的品牌如英格索兰DD125、DD130，宝马BW202AHD一2、BW184AD (智能型)。戴纳派克CC622、CC722。悍马HD120、HD130。国产品牌如徐工产YZC12、XD130等型号。胶轮压路机一般选择用国产的设备。最大工作质量不小于25 t。最好是30 t。常见品牌如徐工产XP260、XP300。施工中。初压、终压采用振动压路机(关闭振动装置)。复压采用胶轮压路机配合振动压路机来完成。利用温度参数可以准确估算有效压实时间。即混合料从摊铺后温度冷却至最低压实温度需要的时间。再根据摊铺速度、密度和压实速度来确定压路机的数量。

2．2 影响压实效果的关键控制技术

除混合料自身的特性外。影响压实效果的因素还有以下几点。

(1)碾压温度

碾压温度的高低。直接影响沥青混合料的压实质量。混合料温度较高可用较少的碾压遍数。获得较高的密实度和较好的压实效果。而温度低时。碾压工作变得比较困难。且易产生难消除的轮迹。造成路面不平整。同时现场空隙率过大造成渗水．容易引起沥青路面早期水损坏。所谓碾压最佳温度。是指在材料允许的范围内。沥青混合料能够支承压路机而不产生水平推移。压实阻力较小的温度。一般性质的沥青混合料。最佳碾压温度140 ℃～160 ℃。最高不超过180 ℃。为确保各阶段压实效果。除对成品混合料温度控制外。还要适量呈雾状给钢轮压路机喷水。防止料温降低太快。施工时必须对压路机的间歇喷嘴详细

检查。必要时全部更换新喷嘴。要处处体现压得早。压得及时。使碾压在保温、保热状态下。紧张压实。这对压实密度的提高大有益处。

(2)碾压厚度

与碾压路基、基层相反。沥青面层压实时，碾压层厚些更容易达到高密度．其原因是薄层的沥青混合料的温度降低太快．较低的温度明显降低沥青混合料的压实效果。因此我们控制沥青混合料的最小厚度一般是混合料、矿料中最大粒径的3倍左右。

(3)压实程序和模式

压实程序一般分初压、复压、终压3个阶段，初压是为了整平和稳定混合料，是压实的基础：复压是使混合料密实、稳定、成型，混合料的密实程度取决于此；终压是为了消除轮迹，最后形成平整压实面。曾经有单位为了缩短碾压时间．减少热量损失，把3阶段变成了2阶段压实。尽管可能因级配和厚度合适混合料在碾压时也没有推移．路面的纵横向平整度也达到了要求，但抽检时发现粗集料的压碎率达到了10％以上．远大于3阶段压实情况。因此我们还要推荐3阶段压实法。施工中，在碾压作业段的起终点要设有明显的标记．避免出现漏压。在选择好压实机型、速度及压实温度后，还必须按一定的碾压模式．完成碾压工序。阶梯碾压是在某一压实阶段．压路机的碾压长度在纵向呈阶梯形排开．相临两碾压段纵向接头重叠应在1- 1．5 m．对于双钢轮压路机．碾压左右重叠应在50 cm以上．胶轮压路机左右碾压重叠为轮宽的1/2。初压应紧跟摊铺机进行，复压过程中，复压段的长度应大于初压长度1．5 m左右。初压、复压、终压都应按阶梯形作业。

(4)压实速度和遍数

合理的压实速度，对减少碾压时间，提高作业效率具有十分重要的意义。在施工中．保持适当的恒定碾压速度是非常必要的。压实速度不均匀，刹车和突然起步．都会引起路面推移。速度过低，还会使摊铺与压实工序不能很好的连接．影响压实质量．从而需要增加压实遍数来提高压实度。速度过快，会产生推移、横向裂纹等。关于碾压遍数．既不能少压，又不能超压，在工作开始时，难以得知确切遍数，在压路机类型、压实速度、振频、振幅、混合料有效压实时间问题确定后，即可通过实验段来确定碾压遍数。

(5)振频和振幅控制技术

振动压路机利用振动频率接近于材料固有频率使材料发生共振．使混合料级配材料减小阻力，相互移动达到最稳定状态。振频主要影响沥青面层的表面压实质量．振幅主要影响沥青面层的压实深度。当碾压层较薄时，应使用高振频低振幅，当碾压层较厚时．则可在低振频下，选用较大的振幅，以达到最终压实的目的。一般沥青混合料碾压，振频可控制在42 Hz左右．对碾压改性沥青混合料时，振频可控制在50 Hz左右。

3 结语

通过对摊铺、碾压施工工艺的控制技术的综合分析．得到以下几点结论：

(1)减少离析，提高平整度、压实度是沥青路面施工中的控制重点．摊铺碾压是两道非常关键的工序；

(2)科学、先进的施工工艺是沥青路面优良路用性能得以保障和实现的前提：

(3)一定要加强现场施工管理，严格控制施工工艺中的关键技术环节。