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1、邢临高速公路沥青碎石基层设计与施工邢临高速公路沥青碎石基层设计与施工来源：中国论文下载中心 06-03-16 10:51:00 作者：任红丽 刘世波 李宗 编辑：studa9ngns摘要：本文介绍了邢临高速公路沥青碎石基层的设计与施工，并详细介绍了原材料的选择、配合比设计和马歇尔试验结果、试验检测以及路面施工工艺。 关键词：沥青碎石 设计 施工 随着国民经济的高速发展，交通量迅速增长，车辆大型化，严重超载等现象 使沥青路面面临严峻的考验，许多高速公路建成后不久就不能适应交通的需要， 早期破坏的情况时有发生。为缓解高速公路重载交通下的动水压力，我国开始应用推广以沥青碎石为代表的柔性基层。沥青碎石
2、基层可以增强路面排水能力， 减少沥青层的温度收缩裂缝和防止反射裂缝的发生，改善路面使用性能，提高 其使用寿命。1.0 工程概况邢临高速公路是河北省“四纵、四横、十条线”公路网主骨架的重要组成 部分，是河北省“十五”期间重点公路建设项目。全长 104.64km，双向四车道， 路基宽 26m，设计车速 100km/h。邢临高速公路在 K0+000K15+600 段，进行了 柔性基层沥青路面铺筑试验，选用沥青碎石用作上基层材料。沥青碎石基层即沥青稳定碎石类沥青混合料，其设计的基本的思路是保证沥青混合料 中具有足够的粗集料，使之具有很好的高温、力学性能，按其设计的空隙率大小可以分为 3 种：开式（排水
3、式基层，设计空隙率在 15%以上）、半开式（设计空隙率在 8%15%之间） 、密实式（设计空隙率在 3%8%之间），由于本项目作为高速公路基层，因此采用密实式 的沥青混合料。考虑邢临高速的交通特征、施工技术和课题研究的实际需要，采用 ATB40 和 ATB30 两种密级配混合料，五种方案，具体如下：K0+000 K3+582.7K3+582.7 K4+986.5K4+986.5 K6+382.5K6+382.5 K10+048K10+048 K15+600 4玄武岩改 性沥青砼SBR 改性沥青 粘层6改性沥青4玄武岩改 性沥青砼SBS 改性沥青 上封层6改性沥青4玄武岩改 性沥青砼SBR 改性
4、沥青 粘层6改性沥青4玄武岩改 性沥青砼SBR 改性沥青 粘层6改性沥青4玄武岩改 性沥青砼SBS 改性沥青 上封层6改性沥青砼SBR 改性沥青 粘层16沥青碎石 ATB-30改性沥青下封 层透层18水稳砂砾30二灰土砼SBR 改性沥青 粘层14沥青碎石 ATB-30SBR 改性沥青 粘层透层15级配碎石17水稳砂砾18二灰土砼SBR 改性沥青 粘层14沥青碎石 ATB-30SBS 改性沥青 下封层透层15级配碎石17水稳砂砾18二灰土砼SBR 改性沥青 粘层12沥青碎石 ATB-30SBS 改性沥青 下封层透层18水稳碎石16二灰碎石18二灰土砼SBR 改性沥青 粘层10沥青碎石 ATB-4
5、0SBR 改性沥青 粘层透层16水稳碎石18水稳砂砾18二灰土2.0 室内试验2.1 成型方法室内试验采用美国工程兵旋转压实剪切实验机（GTM）进行目标配合比、生 产配合比设计，确定控制指标；采用马歇尔试验进行常规设计，建立比对关系， 进行日常检测和控制。2.2 级配设计在组成沥青混合料的原材料选定后，沥青混合料的技术性质在很大程度上 取决于集料间的级配组成，沥青混合料由于集料的级配不同，可以形成不同的 组成结构。邢临高速公路沥青碎石基层级配参照规范，选用骨架密实型沥青碎 石混合料，采用 ATB-30, ATB-40 两种级配形式。密级配沥青碎石矿料级配通过率范围密级配沥青碎石矿料级配通过率范
6、围 （）（）下面层层 次类 型 方筛孔尺寸（ mm ）ATB-30 规 范ATB-30 实际 ATB-40 规 范 ATB-40 实际 53 100100 37.51001009010099.6 31.59010090.1759289.8 26.5709075.6658576.4 19.0537259.8497161.6 16446655436356.6 13.2396049.8375750.4 9.5315140.6305040.6 4.75204029.6204031.4 2.36153221.7153223.5 1.18102517.4102518.7 0.681811.781812.6
7、 0.35148.85147.0 0.153106.43106.7 0.075263.2263.42.3 原材料性能原材料质量是影响路面质量、使用寿命的重要因素。优质的原材料是保证沥青混合料 具有优良路用性能的先决条件，为了满足气候环境与交通对路用性能的要求，必须做好原 材料的选择。通过测试沥青、石灰岩粗集料、细集料和矿粉等材料的性能和技术指标来检 测材料是否满足规范要求，从而完成原材料的选择。2.3.1 沥青拌制沥青混合料所用的沥青材料其技术要求随气候条件、交通情况、沥青 混合料的类型和施工条件等因素而异，邢临高速公路基层沥青混合料采用山东 滨洲产中海 36-1 普通 70 号 A 级石油沥
8、青，其技术指标满足 JTG F40-2004公 路沥青路面施工技术规范 2.3.2 集料集料是沥青混合料的关键材料之一，其力学性能是决定混合料强度特性的最重要因素， 它的颗粒形状不仅影响混合料的构架，也直接关系到混合料的抗车辙能力与抗疲劳性能等 材料特性，此外，集料与沥青的粘附等级对混合料强度的形成也起关键作用，因此选择优 质的集料是沥青混合料具有优良路用性能的重要保证。本项目采用邢台太子井正大石料场， 经初步破碎至 50100拳石，运至存料场进行二次加工破碎，其几何形状和含泥量指标都 优于规范要求的标准。2.3.3 矿粉沥青混合料的填料宜采用石灰岩或岩浆岩中的强基性岩石等石料经磨细得 到的矿
9、粉,本项目采用 1020的碎石定点加工而成。2.4 最佳沥青用量2.4.1GTM 试验GTM 设计方法是利用 GTM 实验机模拟行车作用成型试件，从而求出最佳沥 青用量和最大干密度的设计方法。GTM 实验机通过旋转压实试件，使其密度达到汽车轮胎实际作用于路面时 所产生的最终密度，即通过对试件施加垂直压力，该压力通过实际测试汽车轮 胎对路面的实际压强确定，试件在该压力作用下，被旋转压实到平衡状态(所谓 平衡状态，是指每旋转 100 次试件密度变化率为 0.016g/cm3)来决定沥青混凝 土路面的设计密度及最佳沥青用量。GTM 确定最佳沥青用量有三个指标。(1)应变比(GSI)：是指沥青混合料在
10、压实到平衡状态时是否会出现塑性变 形。(最终应变和最小应变之比小于 1.05)。(2)抗剪安全系数(GSF)：是指沥青混凝土被压实到平衡状态时的抗剪强度 是否达到在行车荷载任用下需承受的剪应力。抗剪强度/剪应力，要求大于 1.0。(3)试件压实到平衡状态的密度。利用 GTM 试验，得到的试验结果为：ATB-30：最佳油石比 3.2%，标准密度为 2.467 g/3ATB-40：最佳油石比 3.1%，标准密度为 2.475 g/32.4.2 马歇尔试验沥青碎石 ATB-30 马歇尔试验结果如下：沥青用 量 （%）油石比（%）表观密 度 （g/ 3）空隙率VV（% ）矿料间 隙率 VMA（% ）沥
11、青饱 和度 VFA（% ）稳定度MS（KN）流值FL（0. 1）2.822.92.4584.511.360.520.9219.2 3.103.22.4673.711.267.322.8523.1 3.383.52.4623.511.770.319.4436.5根据沥青选定图，沥青用量选用 3.1%，油石比为 3.20%，表观密度为 2.467 g/3。沥青碎石 ATB-40 马歇尔试验结果如下：沥青用 量 （%）油石比（%）表观密 度 （g/ 3）空隙率VV（% ）矿料间 隙率 VMA（% ）沥青饱 和度 VFA（% ）稳定度MS（KN）流值FL（0. 1）2.822.92.4554.010.
12、963.832.226.8 3.13.22.4663.311.070.232.023.5 3.383.52.4642.911.374.125.625根据沥青选定图，沥青用量选用 3.0%，油石比为 3.1%，表观密度为 2.462 g/3。2.4.3 对比关系：ATB-30：GTM 试验与马歇尔试验的密度比为：2.467/2.467=1.0ATB-40：GTM 试验与马歇尔试验的密度比为：2.475/2.462=1.0052.5 混合料性能检测2.5.1 水稳定性检测：浸水马歇尔试验类型标准马歇尔稳定度 （KN）浸水马歇尔稳定度 （KN）浸水残留稳定度 （%） ATB-4027.5726.78
13、97.1 ATB-3022.7621.8796.1冻融劈裂试验：冻融劈裂残留强度比为：85%2.5.2 高温性能采用 60车辙试验检测混合料的高温稳定性动稳定度（次/mm）类型123平均 ATB-308710.5768230.4957724.5928221.89ATB-408775.10410604.88610027.9609802.653.0 施工工艺3.1 施工前及下承层准备认真编写试验路施工组织设计，报监理工程师批准，按常规调试拌和 楼，满足生产配合比各项要求；对下承层和施工机具作全面检查，现场就位。3.2 混合料拌和沥青混合料拌和采用 SPECO-3000 型沥青拌合楼拌和，拌和时间以
14、混合料拌 和均匀、所有矿料颗粒全部裹覆沥青结合料为度，并经试拌确定。拌和时严格 控制混合料的温度和拌和时间。沥青采用导热油加热，加热温度控制在 150 170范围内，矿料加热温度为 170185，沥青与矿料的加热温度应调节 到使拌和的沥青混合料出场温度在 150165，不得有花白料、超温料，当 沥青混合料超过 195的应立即废弃，混合料运到现场温度不得低于 140 150，对于每车料出场温度要有专人检测。3.3 混合料的运输从拌和机向运料车上放料时，应每卸一斗混合料挪动一下汽车位置，以减 少粗集料的离析现象。尽量缩小下落的落距，运料车用篷布覆盖。摊铺过程中 运料车应在摊铺机前 1030处停住，
15、不得撞击摊铺机，卸料过程中运料车挂 空挡，靠摊铺机推动前进。混合料运输车的运量较摊铺速度有所富余，施工过 程中摊铺机前方应有不少于 3 辆运料车等候卸车。3.4 混合料的摊铺本试验段沥青碎石基层厚度 ATB-40 为 10厚，采用一层摊铺；ATB-30 沥青碎石厚度为12、14、16cm，考虑到用一台拌和楼，为防止摊铺时离析，12、14、16cm 沥青碎石采用两层摊铺。施工时采用两台摊铺机联合摊铺，前一台摊铺机靠中央分隔带一侧摊铺，一侧传感器搭在钢铰线上，另一侧用浮动基准梁，后一台摊铺机一侧传感器搭在钢绞线上，另一侧用滑靴，两台摊铺机相距一般为 510m，横向搭接宽度应有 510，把滑靴放在前
16、一台摊铺机铺出的基准面，调整好横坡，进行摊铺。摊铺过程中，摊铺机速度保持 2m/min 均匀行驶，在铺筑过程中，摊铺机螺旋送料器应不停顿的转动，两侧保持有不少于送料器高度 2/3 的混合料，并保证在全宽断面上不离析。施工时，两构造物间尽量一次摊铺碾压成型，以减少横缝。3.5 混合料的压实及成型压实设备配有 YEC10L 双光轮振动压路机（10T）1 台，XD120 双光轮振动压 路机（12T）2 台，CC722 双光轮振动压路机（17T）1 台，XP260 胶轮压路机（26T）1 台，选择合理组合方式及初压、复压和终压三碾压步骤，压路机以匀 速行驶，速度符合规范要求。碾压时由低向高即由路外侧向内侧进行，超高段 由曲线内侧向外侧进行，碾压方向与路线方向平行，并沿同一轮迹返回，每次 错轴重叠 1/31/2 轮宽，压路机不能中途停留、转向或制动。并
