沥青路面结构优化施工技术及实践应用研究

赵钟虹

(福建省海盛交通投资有限公司,福建 三明 353000)

沥青路面结构作为工程建设质量的重要影响因素，很多研究学者尝试对路面构造、接头路面构造进行改造，但是都没有取得较好的研究成果，并且在排水方面存在较大问题[1-2]。为了弥补以往研究的不足，从结构优化设计施工角度出发，提议新的沥青路面结构优化施工方案，以革命老区新建古田县环湖生态运动休闲旅游区公路(X921平湖至凤埔公路工程)项目为例，在福建省宁德市革命老区古田县翠屏湖原生态地区展开新建施工优化方案实践应用研究，并尝试探究实践应用效果。

1.1 施工环境与气候

项目线位位于福建省古田县原生态的自南向北古田水库西岸上游，沿西岸向上游展线；
由凤埔段的支线汇合主线，自西边环线向东沿环古田生态水库支溪展线。线路曲折蜿蜒，高低起伏大。全县位于山区地势略高，北部略低，海拔最高为455 m，海拔最低在378 m，高差相对一般50 m以内。形成天然地势的水库，岸边相对来说比较陡峭，自然坡度一般15°～25°，局部30°～35°。这个项目路线主要穿越连绵起伏的丘陵、山间沟谷、山间盆地、冲洪积阶地、冲洪积平原等地貌，雨水在路面凝结产生水膜，短时间内不会干。这种施工环境和气候，给沥青材料路面建设造成了严重影响。

1.2 施工现场交通情况

主路古田县X921平湖至凤埔：起点位于原县道X921对接后洋村，沿着延绵起伏山边布线经设置后港里大桥跨越玉源溪至赖墩村罗洋，然后展线于古田水库和鱼塘岸边，经杭下至赖墩村兰尾，而后设隧道下穿崎岭寺，沿着古田水库西岸边展线，经桃州村至古田水库林场桃洲工点，再途径际下洋，穿过垭口并沿古田水库岸边布线，直至与X915极乐村纵五至凤埔公路终点对接为终点，桩号FK7+539.130为辅道，长度为7.669 km(其中设置长短链130 m)。主路行车速度为40 km/h按二级公路建设，主路基10 m，辅道4.5～6.5 m，路面为沥青混凝土；
共计土石方93.8万m3、2座大桥532 m，涵洞787.39 m 41道，路面11.5万m2。

玉源路共计为1.207 km，起点位于水库边与X921平湖至凤埔公路桩号为K1+700平交，终点至玉源村，与原县道X921平交，终点桩号K1+206.709。路线按行车速度40 km/h二级标准建设，路基为10 m宽副，沥青混凝土路面；
玉源路土石方共计0.8万m3，涵洞62.56 m5道，路面1.2万m2。

通过收集工程车辆交通信息可知，客车数量较多，占据比例约62%，小客车年通行量范围5.2～8.8万辆。相比之下，重载货车辆较少。由于该工程所处地理位置排查较为严格，所以很少出现超载车辆。

2.1 总体结构施工

综合工程现场勘查结果，结合工程施工条件和施工要求，对沥青路面结构进行优化，从而提高道路的舒适性。按照路面结构不同，分别对路面3个层次进行优化处理。

(1)上面层：工程原有的沥青铺装方案，选取SMA13温拌阻燃改性沥青材料铺装，铺装厚度设置为4 cm。优化设计施工方案中，选取的沥青铺装材料不变，铺装厚度仍然采用4 cm参数，强调工程路面处理，以此提升路面功能，包括磨耗功能、抗滑功能、阻燃功能。

(2)下面层：工程原有的沥青铺装方案，选取SMA20温拌改性沥青材料铺装，铺装厚度设置为6 cm。优化设计施工方案中，选取SMA16温拌改性沥青材料铺装，铺装厚度仍然采用6 cm参数。施工过程当中，以分散、承载、传递荷载为主，根据路面承载需求，合理调整路面结构。

(3)调平层：未优化前的工程沥青路面施工方案没有设置调平层，优化方案中添加该层次，选取AC10温拌改性沥青材料铺装，施工过程当中，以缓冲荷载、防水、调平为主，通过调整路面结构，以此增强结构稳定性，抗裂缝能力、刚度均得以提升。

为了满足路面表面处理需求，优化方案在沥青路面采取特殊处理，以CSP3～CSP5作为检测标准，可以有效去除泛油层，控制路面粗糙度达到80，有效地提高了断裂抗力，防止塑性变形与脆断，延长了沥青路面的使用寿命。另外，关于铺设防水黏结层，铺设材料为改性沥青碎石，通过封层处理，打造更为可靠的路面结构。其中，碎石直径范围6～10 mm，改性沥青用量控制在1.0～1.15 ke/m2范围内。

(1)接头路面构造

借鉴高速公路工程项目路面处治技术，对本工程接头路面的处理采取优化。

优化方案选取黏性较高的改性沥青作为材料，同时配置一些集料，用来填充伸缩缝。为了避免连接位置产生过大空隙，选取密封胶作为辅助铺设材料，调节改性沥青材料的伸缩变形能力，同时有助于两个连接界面的黏结性能提升。关于下方部位钢板的处理，以压舱混凝土表面作为处理对象，采用传递工艺，将垂直荷载转移到该表面[3]。其中，伸缩缝的安装，采用SATM操作规范完成施工。

为了充分发挥优化方案作用，对施工过程中产生的伸缩变形进行有效控制。其中，沿着水平方向产生的伸缩变形幅度为±2.5 cm。然而，接头位置容易产生沉降，出现不均匀变形，对后续路面使用影响较大。为了尽可能降低影响，优化方案在此处增加了持续监测模块，引入信息化技术，实时监测路面状况，一旦发现问题，相应马上采取处理措施，进而保证路面的使用安全。

(2)接头路面构造

考虑到路面容易出现裂缝情况，针对此类情况，在路面增加沥青卷材，局部铺设防裂贴，双重作用下降低路面裂缝现象产生频率。目前，沿河重要路面工程多采用这种方案施工的比较多，放水效果显著，本优化方案借鉴这些施工经验，选择SBS卷材作为沥青路面铺设材料，控制该材料厚度在3 mm以上，铺设层数设置为2层。另外，采用热黏结技术，将基面和位于底层的卷材黏结到一起，使得断面范围内较为均匀的产生形变，分散在各个区域，且表面连续状态较为显著。

方案中，填缝料灌缝范围50～70 mm，假缝宽度范围8～10 mm。按照优化方案，合理选择填充料加以填充后，在沥青铺装层设置两层防水卷材。注意，沿着接头连接位置向两侧逐渐延伸，延伸处的防水卷材料为单层。为了验证该优化方案可靠性，本研究在施工期间，采取了模拟仿真方式，通过控制模拟环境中的各项影响因素，对当前优化方案进行模拟实施。模拟结果显示，该优化过的处理方案能够有效解决接头路面裂缝及放水问题。

关于施工缝的处理，通过增加调平层，采用沥青膏加以处理，使得混凝土基面性能得以提升。针对路面的裂缝，则是采用灌封方式，利用沥青膏加以灌封。考虑到部分区域的沥青结构稳定性较差，选择SBS防水卷材加以处理，经过热熔加入沥青材料中，以此改善沥青性能。

关于路源防排水的处理，选取钢膜作为连接装置，在路面铺装钢膜，厚度控制在20 mm左右。其中，钢膜的加工需要经过碾压、冷却处理，才可以作为施工材料。铺装结束后，在下半部分混合料中掺加一些碎石，控制粒径范围3～5 cm，并在此部分材料表面填充沥青填缝料，控制厚度为3 cm。完成填充以后，按照沥青铺设规范，检查沥青路面与排水沟之间衔接情况。如果衔接平整，则认为达到施工质量标准，反之，需要进一步处理后才可以验收。

为了验证提出的沥青路面结构优化施工方案可靠性，将宁德古田县原生态翠屏湖环湖运动休闲旅游区公路(X921平湖至凤埔)公路工程中，通过各项施工相关采集的指标数据信息，从而对此展开判断。

5.1 控制温拌改性沥青混合料施工温度

关于优化方案中混合料施工温度的控制，分别对上层、下层、调平层的各项材料温度控制数值加以测试，统计结果如表1所示。

传统施工方案终压混合料的稳定皆在110 ℃以上，最高温度可达145 ℃。从当前统计结果来看，传统隧道温度控制要求明显高于优化后的隧道温度控制要求，施工满足方案优化需求，大大降低了施工技术难度。

表1 温拌改性沥青混合料施工温度控制范围统计 单位：℃

5.2 沥青混合料施工质量检测

虽然本优化方案降低了施工难度，但是在质量方面也需要给予保证，本文对其采取施工质量检测，结果如表2所示。

表2 沥青混合料施工质量检测统计

统计结果显示，按照施工要求，本优化方案的沥青路面上层、下层、调平层的各项参数均在允许控制范围以内。例如，压实度要求，AC材料要求大于92%，当前AC10材料压实度最小值为94.6%，SMA材料压实度要求大于94%，当前SMA16材料最小压实度为94.2%，SMA13材料最小压实度为94.5%。因此，当前提出的优化方案，符合工程质量要求。

5.3 热拌施工及温拌的沥青混合料施工环境参数对比

为了体现温拌施工环境控制作用，本文以沥青烟、苯并芘作为检测指标，分别对不同施工环境下两种物质的含量进行测试，结果如图1所示。

图1 沥青烟、苯并芘在不同施工环境下的含量统计结果

由图1可知，与温拌环境相比，热拌环境下产生的沥青烟、苯并芘含量较高。其中，热拌环境下沥青烟含量约是温拌环境下沥青烟含量的5倍，热拌环境下苯并芘含量约是温拌环境下苯并芘含量的3.5倍。因此，温拌技术的应用，能够有效降低沥青烟、苯并芘含量。

以X921平湖至凤埔公路主路段项目为例，对沥青路面施工方案的优化展开探究。通过分析工程施工环境、交通情况，结合项目施工要求，提出新的项目沥青路面结构施工方案。该施工方案以接头路面构造为突破口，展开优化。实践应用结果显示，提出的优化施工方案，降低了施工温度控制难度，提高了防水效果，施工质量达到了预期标准，并且施工环境参数有所改善。