隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，交通量迅速增長(zhǎng)，車輛大型化，嚴(yán)重超載等現(xiàn)象使瀝青路面面臨嚴(yán)峻的考驗(yàn)，許多高速公路建成后不久就不能適應(yīng)交通的需要，早期破壞的情況時(shí)有發(fā)生。為緩解高速公路重載交通下的動(dòng)水壓力，我國(guó)開始應(yīng)用推廣以瀝青碎石為代表的柔性基層。瀝青碎石基層可以增強(qiáng)路面排水能力，減少瀝青層的溫度收縮裂縫和防止反射裂縫的發(fā)生，改善路面使用性能，提高其使用壽命。

1.0 工程概況

邢臨高速公路是河北省“四縱、四橫、十條線”公路網(wǎng)主骨架的重要組成部分，是河北省“十五”期間重點(diǎn)公路建設(shè)項(xiàng)目。全長(zhǎng)104.64km，雙向四車道，路基寬26m，設(shè)計(jì)車速100km/h。邢臨高速公路在K0+000—K15+600段，進(jìn)行了柔性基層瀝青路面鋪筑試驗(yàn)，選用瀝青碎石用作上基層材料。

瀝青碎石基層即瀝青穩(wěn)定碎石類瀝青混合料，其設(shè)計(jì)的基本的思路是保證瀝青混合料中具有足夠的粗集料，使之具有很好的高溫、力學(xué)性能，按其設(shè)計(jì)的空隙率大小可以分為3種：開式（排水式基層，設(shè)計(jì)空隙率在15%以上）、半開式（設(shè)計(jì)空隙率在8%~15%之間）、密實(shí)式（設(shè)計(jì)空隙率在3%~8%之間），由于本項(xiàng)目作為高速公路基層，因此采用密實(shí)式的瀝青混合料。

考慮邢臨高速的交通特征、施工技術(shù)和課題研究的實(shí)際需要，采用ATB—40和ATB—30兩種密級(jí)配混合料，五種方案，具體如下：

2.0室內(nèi)試驗(yàn)

2.1成型方法

室內(nèi)試驗(yàn)采用美國(guó)工程兵旋轉(zhuǎn)壓實(shí)剪切實(shí)驗(yàn)機(jī)（GTM）進(jìn)行目標(biāo)配合比、生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)，確定控制指標(biāo)；采用馬歇爾試驗(yàn)進(jìn)行常規(guī)設(shè)計(jì)，建立比對(duì)關(guān)系，進(jìn)行日常檢測(cè)和控制。

2.2級(jí)配設(shè)計(jì)

在組成瀝青混合料的原材料選定后，瀝青混合料的技術(shù)性質(zhì)在很大程度上取決于集料間的級(jí)配組成，瀝青混合料由于集料的級(jí)配不同，可以形成不同的組成結(jié)構(gòu)。邢臨高速公路瀝青碎石基層級(jí)配參照規(guī)范，選用骨架密實(shí)型瀝青碎石混合料，采用ATB-30, ATB-40兩種級(jí)配形式。

  密級(jí)配瀝青碎石礦料級(jí)配通過率范圍 （％）

2.3原材料性能

原材料質(zhì)量是影響路面質(zhì)量、使用壽命的重要因素。優(yōu)質(zhì)的原材料是保證瀝青混合料具有優(yōu)良路用性能的先決條件，為了滿足氣候環(huán)境與交通對(duì)路用性能的要求，必須做好原材料的選擇。通過測(cè)試瀝青、石灰?guī)r粗集料、細(xì)集料和礦粉等材料的性能和技術(shù)指標(biāo)來檢測(cè)材料是否滿足規(guī)范要求，從而完成原材料的選擇。

2.3.1 瀝青

拌制瀝青混合料所用的瀝青材料其技術(shù)要求隨氣候條件、交通情況、瀝青混合料的類型和施工條件等因素而異，邢臨高速公路基層瀝青混合料采用山東濱洲產(chǎn)中海36-1普通70號(hào)A級(jí)石油瀝青，其技術(shù)指標(biāo)滿足JTG F40-2004《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》

2.3.2 集料

集料是瀝青混合料的關(guān)鍵材料之一，其力學(xué)性能是決定混合料強(qiáng)度特性的最重要因素，它的顆粒形狀不僅影響混合料的構(gòu)架，也直接關(guān)系到混合料的抗車轍能力與抗疲勞性能等材料特性，此外，集料與瀝青的粘附等級(jí)對(duì)混合料強(qiáng)度的形成也起關(guān)鍵作用，因此選擇優(yōu)質(zhì)的集料是瀝青混合料具有優(yōu)良路用性能的重要保證。本項(xiàng)目采用邢臺(tái)太子井正大石料場(chǎng)，經(jīng)初步破碎至50~100㎝拳石，運(yùn)至存料場(chǎng)進(jìn)行二次加工破碎，其幾何形狀和含泥量指標(biāo)都優(yōu)于《規(guī)范》要求的標(biāo)準(zhǔn)。

2.3.3 礦粉

瀝青混合料的填料宜采用石灰?guī)r或巖漿巖中的強(qiáng)基性巖石等石料經(jīng)磨細(xì)得到的礦粉,本項(xiàng)目采用10~20㎝的碎石定點(diǎn)加工而成。

2.4最佳瀝青用量

2.4.1GTM試驗(yàn)

GTM設(shè)計(jì)方法是利用GTM實(shí)驗(yàn)機(jī)模擬行車作用成型試件，從而求出最佳瀝青用量和最大干密度的設(shè)計(jì)方法。

GTM實(shí)驗(yàn)機(jī)通過旋轉(zhuǎn)壓實(shí)試件，使其密度達(dá)到汽車輪胎實(shí)際作用于路面時(shí)所產(chǎn)生的最終密度，即通過對(duì)試件施加垂直壓力，該壓力通過實(shí)際測(cè)試汽車輪胎對(duì)路面的實(shí)際壓強(qiáng)確定，試件在該壓力作用下，被旋轉(zhuǎn)壓實(shí)到平衡狀態(tài)(所謂平衡狀態(tài)，是指每旋轉(zhuǎn)100次試件密度變化率為0.016g/cm3)來決定瀝青混凝土路面的設(shè)計(jì)密度及最佳瀝青用量。GTM確定最佳瀝青用量有三個(gè)指標(biāo)。

(1)應(yīng)變比(GSI)：是指瀝青混合料在壓實(shí)到平衡狀態(tài)時(shí)是否會(huì)出現(xiàn)塑性變形。(最終應(yīng)變和最小應(yīng)變之比小于1.05)。

(2)抗剪安全系數(shù)(GSF)：是指瀝青混凝土被壓實(shí)到平衡狀態(tài)時(shí)的抗剪強(qiáng)度是否達(dá)到在行車荷載任用下需承受的剪應(yīng)力�？辜魪�(qiáng)度/剪應(yīng)力，要求大于1.0。

(3)試件壓實(shí)到平衡狀態(tài)的密度。

利用GTM試驗(yàn)，得到的試驗(yàn)結(jié)果為：

ATB-30：最佳油石比3.2%，標(biāo)準(zhǔn)密度為2.467 g/㎝³

ATB-40：最佳油石比3.1%，標(biāo)準(zhǔn)密度為2.475 g/㎝³

2.4.2馬歇爾試驗(yàn)

瀝青碎石ATB-30馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果如下：

根據(jù)瀝青選定圖，瀝青用量選用3.1%，油石比為3.20%，表觀密度為2.467 g/㎝³。

瀝青碎石ATB-40馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果如下：

根據(jù)瀝青選定圖，瀝青用量選用3.0%，油石比為3.1%，表觀密度為2.462 g/㎝³。

2.4.3對(duì)比關(guān)系：

ATB-30：GTM試驗(yàn)與馬歇爾試驗(yàn)的密度比為：2.467/2.467=1.0

ATB-40：GTM試驗(yàn)與馬歇爾試驗(yàn)的密度比為：2.475/2.462=1.005

2.5混合料性能檢測(cè)

2.5.1水穩(wěn)定性檢測(cè)：

浸水馬歇爾試驗(yàn)

凍融劈裂試驗(yàn)：凍融劈裂殘留強(qiáng)度比為：85%

2.5.2高溫性能

采用60℃車轍試驗(yàn)檢測(cè)混合料的高溫穩(wěn)定性

3.0施工工藝

3.1施工前及下承層準(zhǔn)備

認(rèn)真編寫《試驗(yàn)路施工組織設(shè)計(jì)》，報(bào)監(jiān)理工程師批準(zhǔn)，按常規(guī)調(diào)試拌和樓，滿足生產(chǎn)配合比各項(xiàng)要求；對(duì)下承層和施工機(jī)具作全面檢查，現(xiàn)場(chǎng)就位。

3.2混合料拌和

瀝青混合料拌和采用SPECO-3000型瀝青拌合樓拌和，拌和時(shí)間以混合料拌和均勻、所有礦料顆粒全部裹覆瀝青結(jié)合料為度，并經(jīng)試拌確定。拌和時(shí)嚴(yán)格控制混合料的溫度和拌和時(shí)間。瀝青采用導(dǎo)熱油加熱，加熱溫度控制在150℃~170℃范圍內(nèi)，礦料加熱溫度為170℃~185℃，瀝青與礦料的加熱溫度應(yīng)調(diào)節(jié)到使拌和的瀝青混合料出場(chǎng)溫度在150℃~165℃，不得有花白料、超溫料，當(dāng)瀝青混合料超過195℃的應(yīng)立即廢棄，混合料運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)溫度不得低于140℃~150℃，對(duì)于每車料出場(chǎng)溫度要有專人檢測(cè)。

3.3混合料的運(yùn)輸

從拌和機(jī)向運(yùn)料車上放料時(shí)，應(yīng)每卸一斗混合料挪動(dòng)一下汽車位置，以減少粗集料的離析現(xiàn)象。盡量縮小下落的落距，運(yùn)料車用篷布覆蓋。攤鋪過程中運(yùn)料車應(yīng)在攤鋪機(jī)前10～30㎝處停住，不得撞擊攤鋪機(jī)，卸料過程中運(yùn)料車掛空擋，靠攤鋪機(jī)推動(dòng)前進(jìn)�；旌狭线\(yùn)輸車的運(yùn)量較攤鋪速度有所富余，施工過程中攤鋪機(jī)前方應(yīng)有不少于3輛運(yùn)料車等候卸車。

3.4混合料的攤鋪

本試驗(yàn)段瀝青碎石基層厚度ATB-40為10㎝厚，采用一層攤鋪；ATB-30瀝青碎石厚度為12、14、16cm，考慮到用一臺(tái)拌和樓，為防止攤鋪時(shí)離析，12、14、16cm瀝青碎石采用兩層攤鋪。施工時(shí)采用兩臺(tái)攤鋪機(jī)聯(lián)合攤鋪，前一臺(tái)攤鋪機(jī)靠中央分隔帶一側(cè)攤鋪，一側(cè)傳感器搭在鋼鉸線上，另一側(cè)用浮動(dòng)基準(zhǔn)梁，后一臺(tái)攤鋪機(jī)一側(cè)傳感器搭在鋼絞線上，另一側(cè)用滑靴，兩臺(tái)攤鋪機(jī)相距一般為5—10m，橫向搭接寬度應(yīng)有5—10㎝，把滑靴放在前一臺(tái)攤鋪機(jī)鋪出的基準(zhǔn)面，調(diào)整好橫坡，進(jìn)行攤鋪。攤鋪過程中，攤鋪機(jī)速度保持2m/min均勻行駛，在鋪筑過程中，攤鋪機(jī)螺旋送料器應(yīng)不停頓的轉(zhuǎn)動(dòng)，兩側(cè)保持有不少于送料器高度2/3的混合料，并保證在全寬斷面上不離析。施工時(shí)，兩構(gòu)造物間盡量一次攤鋪碾壓成型，以減少橫縫。

3.5混合料的壓實(shí)及成型

壓實(shí)設(shè)備配有YEC10L雙光輪振動(dòng)壓路機(jī)（10T）1臺(tái)，XD120雙光輪振動(dòng)壓路機(jī)（12T）2臺(tái)，CC722雙光輪振動(dòng)壓路機(jī)（17T）1臺(tái)，XP260膠輪壓路機(jī)（26T）1臺(tái)，選擇合理組合方式及初壓、復(fù)壓和終壓三碾壓步驟，壓路機(jī)以勻速行駛，速度符合規(guī)范要求。碾壓時(shí)由低向高即由路外側(cè)向內(nèi)側(cè)進(jìn)行，超高段由曲線內(nèi)側(cè)向外側(cè)進(jìn)行，碾壓方向與路線方向平行，并沿同一輪跡返回，每次錯(cuò)軸重疊1/3～1/2輪寬，壓路機(jī)不能中途停留、轉(zhuǎn)向或制動(dòng)。并不得停留在當(dāng)天攤鋪的路面上或高于70℃的已經(jīng)壓過的路面上。另外，終壓溫度不低于80℃。

初壓：第一遍先用膠輪碾壓一遍，再用YEC10L雙鋼輪壓路機(jī)碾壓一遍，驅(qū)動(dòng)輪朝向攤鋪機(jī)，靜前進(jìn)，振動(dòng)返回，碾壓路線、方向不能突然改變，往返轉(zhuǎn)折點(diǎn)應(yīng)錯(cuò)開成階梯形，鋼輪壓路機(jī)緊跟膠輪壓路機(jī)進(jìn)行碾壓，要求鋼輪壓路機(jī)與膠輪壓路機(jī)之間錯(cuò)開兩輪。

復(fù)壓：復(fù)壓緊接在初壓后進(jìn)行，復(fù)壓先用12T振動(dòng)壓路機(jī)碾壓一遍，再用17T碾壓一遍,采用高頻低振方法，使壓實(shí)度達(dá)到規(guī)范要求。另外需注意12T壓路機(jī)緊跟17T壓路機(jī)進(jìn)行碾壓，要求12T壓路機(jī)與17T壓路機(jī)之間錯(cuò)開兩輪。

終壓：使用12T壓路機(jī)靜壓1～2遍，緊接在復(fù)壓后進(jìn)行，至消除表面輪跡為止。

3.6接縫處理

橫縫與鋪筑方向垂直，形成一條碾壓密實(shí)的邊緣，下次攤鋪前，在上次末端涂補(bǔ)適量粘層瀝青，在碾壓橫接縫時(shí)先縱向后橫向碾壓，將壓路機(jī)位于已壓實(shí)的面層上，錯(cuò)過新鋪層15cm，然后每壓一遍向新鋪層推進(jìn)15-20cm，以推進(jìn)到壓路機(jī)輪寬度的1/3處進(jìn)為止，改為正常碾壓，在碾壓時(shí)由專門人員用三米直尺檢查接頭處，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理保證接頭部位的平整度。注意上、下層的橫縫要錯(cuò)開至少1m的距離。

開放交通：路面冷卻后根據(jù)實(shí)際需要開放交通。

3.7施工注意事項(xiàng)

注意原材料質(zhì)量及混合料級(jí)配；保證混合料拌和溫度和拌和時(shí)間，觀察出倉(cāng)瀝青混合料色澤、拌和均勻性、讓瀝青充分裹覆集料；保溫運(yùn)輸、保證混合料攤鋪、碾壓溫度，減小瀝青混合料離析和集料離析；調(diào)試攤鋪機(jī)具，確保攤鋪厚度，合理組織壓實(shí)機(jī)具，增大壓實(shí)功，確保壓實(shí)度。

4.0現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)

4.1彎沉試驗(yàn)：

采用5.4米貝克曼梁測(cè)定，完工一個(gè)月。

當(dāng)基層有級(jí)配碎石時(shí)彎沉偏大，當(dāng)基層為半剛性基層時(shí)彎沉合格。

4.2壓實(shí)度檢測(cè)

5.0結(jié)語

從試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果看，瀝青碎石的高溫性能比較好，水穩(wěn)定性良好，但在有級(jí)配碎石的基層強(qiáng)度和剛度稍微差一些。車轍試驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定度比較高的原因可能是混合料粒徑較大；從施工性能來看，混合料由于粗料多，容易出現(xiàn)離析，因此要從生產(chǎn)能力、施工工藝上嚴(yán)格控制。

在我國(guó)柔性基層使用很少，近兩年才開始一些研究。山東、山西、江蘇等省進(jìn)行了柔性基層研究，我省也在衡德高速公路鋪筑了試驗(yàn)段。河北省高速公路建設(shè)正值建設(shè)高峰期，為了預(yù)防瀝青路面的早期破壞，延長(zhǎng)公路的使用壽命，使河北省的高速公路建設(shè)投資效益達(dá)到最大，進(jìn)行柔性基層的研究是非常有必要的。采用柔性基層結(jié)構(gòu)，使工程造價(jià)較普通半剛性基層有所增加，但是隨著時(shí)間的增長(zhǎng)，其優(yōu)良的使用性能會(huì)逐漸顯現(xiàn)出來，大幅度降低路面的養(yǎng)護(hù)維修費(fèi)用，從長(zhǎng)遠(yuǎn)利益來看，柔性基層具有更好的經(jīng)濟(jì)性能。

另外，柔性基層在以后路面的修復(fù)中，柔性基層材料可以完全被利用，不但可以大大降低維修費(fèi)用，節(jié)約能源，而且可以減少環(huán)境污染，因此采用柔性基層具有更好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。