沥青碎石同步封层技术在道路施工中的应用
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作者: 卞月广
摘要：文章对沥青碎石同步封层技术的原理与特点、作用进行了分析，介绍了碎石同步封层施工工艺，并通过工程实践总结出沥青碎石同步封层技术在公路施工运用中的要点，该技术的应用不但能使公路的质量和使用寿命得到很大程度的提高，为公路养护节约大量的费用，而且在很大程度上能够使驾驶员的行车安全得到保证。
关键词：沥青碎石；同步封层技术；道路施工；荷载传递；路面强度；防水渗透 文献标识码：A
中图分类号：U415 文章编号：1009-2374（2016）19-0110-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.19.053
1 概述
沥青路面基层部分由刚性与半刚性组成，鉴于基层部分面层应用不同材料铺设而成，使黏结效果增强，并极大地提升公路质量，此外，沥青面层会渗水，在渗水以后，很多水分都将集中在基层与面层结合部位，造成沥青路面松动、坑洼、断裂等。由此，在半刚性或者是刚性基层面上进行封层则能最大程度地提升路面结构的稳定性与强度，提升防水性能。
2 碎石同步封层技术的原理与特点
普通的碎石封层与碎石同步封层之间的主要区别在于，碎石同步封层可以大幅缩短黏结剂喷撒与石料之间间隔的距离，从而使黏结剂能够更好地让石料浸入。碎石同步封层技术的原理是使用专业的设备，在路面上铺设碎石或者沥青等具备粘性的材料，然后采用行车碾压的方式，将路面碾压成沥青碎石磨层，从而使路面的牢固性以及结构的稳定性得到保证。碎石同步封层技术能够使路面的抗龟裂、抗水破坏、抗网裂等能力得到提高，路面的寿命在该技术的使用下可以大大延长。同步碎石封层结构剖面见图1（a）。
3 同步封层技术的作用
3.1 荷载传递
沥青面层与刚性、半刚性基层结构间存在密切联系，在这些结构中起到支撑与转换作用。沥青面层可起到防滑、防水和防噪声的作用，又起到抵抗剪切滑动、开裂等的作用，可使负载转移到基层。如果达到了传递荷载的目的，则依然要保持面层与基层间的连续黏合，在这种连续性上进行封层处理。
3.2 路面强度的提高
回弹模量在沥青面层与半刚性或者刚性基层应用中存在差异，当半刚性与刚性结合到一起承受荷载时，则体现出不同的扩散形式与形变，在共同承受了来自车辆竖向或者横向荷载、冲击力以后，面层将趋于基层方向位移。此时面层内部的摩擦阻力与黏结力都不能抵抗位移应力，底部弯拉应力也会消失，面层就会变得松动、脱落等，由此需要一个外应力对移动进行阻止。完成下基层封层处理以后，基层间就会增加一个摩阻力与黏结力，对刚柔间的黏结、过渡提供支持，确保面层、基层、垫层、土基都能集中到一起抵抗荷载，进而使路面整体强度增大。
3.3 防水渗透
公路沥青路面不同层次结构，Ⅰ型密集配沥青混凝土是常使用的一种路面材料，使用的目的是将面层密实度增强，防止出现对路面以及路基侵蚀或者车辆碾压等问题。除了增加强度以外，混凝土施工中沥青质量、石料强度、规格也是重要的影响因素，拌合、配比、摊铺、碾压温度、时间都会影响到沥青质量。特别是降水多的地区路面常会出现严重渗水，为此增设碎石下封层非常必要。
3.4 低成本，长寿命
从骨料的种类来说，碎石同步封层没有过多的特殊要求，因此能够降低施工成本。同步密封技术在集合选择的结构时可以是玄武岩、花岗岩、石灰石作为骨料，基于就近选址的便利性，从而可省去长途运输成本费用。在稀浆封层技术应用中，会运用到多级配骨料，对骨料也会有相对严格的要求，一般来说，骨料都是在外地运往施工现场中致使工程成本增加。
4 碎石同步封层施工工艺介绍
碎石同步封层施工工艺体系见图2所示。
碎石同步封层技术在施工时主要有如下三个步骤：第一步运输时进行加热；第二步采用喷洒的方式进行铺设；第三步要充分进行碾压。一般来说，交替施工流水作业是同步碎石封层技术采用的主要施工方法。
4.1 加热运输
在这一工程中，要首先对施工路段的交通进行控制，对施工现场的公路表面进行深层清洁，并且要严格控制沥青胶结剂的加热温度和使用量，从而保证其能够在指定时间将材料运到施工现场。
4.2 喷洒铺设
碎石封层相关机械在对现场进行施工时，封层车需要装卸车和运转车为其撒布碎石，并同时将沥青胶结剂撒在路面上，要使沥青碎石能够均匀地撒布。
4.3 充分碾压
当碎石同步封层铺设全部完成，下一道工序是要对路面压实，从而可有效地使路面凝固时间缩短，并在压实时需要注意，看看是否有突出的地方，直到将突出轧平为止。对坑洞、沉陷进行修复，将鼓包压平，减少出现波浪或者是褶皱，对碎石同步封层路面进行清扫。准备完以上工序以后，就可以修补坑槽或者裂缝，在同步碎石封层前7天进行坑槽修补，灌缝在碎石封层前2天进行；微小拥包或者波浪可使用工具铲平，对路面进行平整。推移拥包时需要将高差限制在2cm以内，对排水设施进行改善。封层前要清扫泥土、灰层、碎片。使用旋转式清扫车会产生过多灰尘，需将灰尘浓度控制在标
准内。
使用水洗法构造恢复能够将路面杂物与灰尘清除，水洗法能够将碎石同步封层性能提高至65%，为下一阶段的碎石封层提供支持；使用预喷洒法，能够将车轮碾压多的区域与车轮碾压少的区域沥青过多的问题解决，进而得到碾压区域相同纹理样。通过大宽度沥青洒布车一次就能喷洒出两个车道分割线与车轮中间贫油区。这一技术和水处理能够在整个工作宽度范围内均匀喷洒沥青，不需要按照不同区域对碎石用量进行调整。
喷洒杆喷嘴调整法：两端喷嘴角度进行调整，确保喷洒杆两端沥青喷洒量一致，对喷嘴有无阻塞进行检查。喷洒杆高度调整法：对扇面重叠度进行检验，在具体操作过程中，要想减轻碎石封层重量，洒布时就应对高度进行调整，高度较低时则可以忽略。沥青喷洒杆高度校正方法见图1（b）所示。 5 施工应用案例介绍
某高等级公路下封层使用了沥青碎石同步封层施工工艺，同步封层车还配备了加热套管技术，目的是防止沥青升温过快，保持温度每小时升高至30℃。使用电脑控制集料撒布量与均匀度。施工时，沥青与碎石一前一后撒布在基层面上，然后使用胶轮压路机进行碾压，使集料更好贴合，提升基层的稳定性。本案例施工要点如下：
5.1 配置沥青与碎石的配比
该工程施工中沥青和碎石的配比方法有两种：一种是利用经验进行配比；另一种是利用理论计算方法进行配比。其中经验配比法就是公路路面养护人员根据自己的养护经验，确定沥青和碎石的搭配比例。理论计算法是在假定沥青和碎石的铺设高度占公路铺设材料总高度的75%的基础上对沥青和碎石进行配比计算。沥青和碎石的配比计算公式见式（1）和式（2）：
B=（0.5H×T×V+S+A+P）/R （1）
H=M/1.148295+0.021516 ×FT （2）
式中：B为材料的总铺设率；H为材料铺设的总高度；T为公路路面需要修正的系数；V为铺设材料之间的缝隙率；S为公路表面的铺设系数；A为公路路面对材料的吸附系数；P为公路路面硬度系数；R为铺设材料中沥青的含量；M为碎石的粒径；FT为碎石的含量。通过这样的计算就可以合理准确地计算出该公路路面铺设材料中沥青和碎石的最佳配比，提高公路路面的施工工
质量。
5.2 路面结构厚度计算
公路结构的厚度可以通过计算得出。下面以该工程为例，计算公路结构的厚度，计算公式见式（3）：
Ld=700×Ne-0.3×Be×Bs×Bb （3）
式中：Ld为公路结构厚度；Be为平山县公路等级系数；Bs为平山县公路面层系数；Bb为公路基层系数。
5.3 合理选用路面压路机
本路段选用压实，使用三台胶轮压路机紧跟碎石封层车后面即时完成碾压，碾压遍数不少于3遍。碾压机的碾压速度不能超过3.5km/h，碾压机必须匀速碾压，必须保证碾压机车轮的重叠不小于35cm，碾压必须重复6次。如果石料裹覆或者嵌入深度不足，将造成同步碎石封层使用寿命缩减。压路机的生产率可以通过计算得出，计算公式见式（4）：
Q=50（B-b）LKb/（L+T）N （4）
式中：Q为压路机的生产率；B为压路机压实带的宽度；b为压路机轮迹重叠的宽度；L为压路机压实带的宽度；K为压路机轮子滚动的速度；N为压路机对路面的碾压次数；T为时间。
5.4 养护
完成基层的洒布以及封层铺筑以后，必须对交通量进行限制或者封闭，并严禁车辆急速刹车或者转弯。待与下基层紧密贴合、稳固以后方能施工沥青下层，整体完成摊铺以后，才能彻底将交通开放。压路机碾压完形成防水层面将使沥青延性增强，将应力吸收层作用充分发挥出来，防止基层裂缝以及反射断裂。
5.5 成效分析
完成沥青碎石同步封层施工以后，必须进行现场质量检测，本路段均通过质检达标，并如期实现通车。本工程采用同步沥青碎石封层技术不但提高了公路路面养护和维修水平，而且满足了路面养护和维修需求。同步碎石封层作业有着工艺操作简单便利、密封防水、保证快速通车等优点，比起传统路面养护工艺，同步碎石封层节约资料、成本，使施工单位获得经济效益与社会
效益。
6 结语
一般来说，公路寿命的延长与其养护和管理之间有很大的联系，就目前来看，我国公路在建设方面仍然存在许多问题，使用沥青碎石同步封层技术能使沥青与碎石在短时间内完成组合与衔接，与此同时，还要确保沥青与碎石料达到标准密实度与稳定度，使同步封层施工技术应用更加有效率、节省材料成本与施工成本，其推广应用可实现公路建设质量的提高。
参考文献
[1] 陕建机.SDR280旋挖钻机上市――CM2000铣刨机、
SSD40A沥青碎石同步封层车项目科技成果鉴定会同期
召开[J].建筑机械（上半月），2012，（5）.
作者简介：卞月广（1968-），男，江苏建湖人，江苏省建湖县公路管理站工程师，研究方向：道路桥梁建设。
（责任编辑：小 燕）
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