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1、关于沥青碎石基层的设计施工摘要：本文介绍了邢威(邢台-威县)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：沥青随时基层 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，到设计年限的高速公路沥青路面出现了早期损害，沥青路面病害呈不断加剧趋势，路面使用性能急剧衰变，主车道出现了裂缝、坑槽、唧浆、沉陷、车辙等比较严重的病害，对道路和行车安全构成了严重威胁。养护部门虽已采取了多种技术措施进行路面养护，但
2、往往是一场大雨过后，就出现大面积的裂缝、坑槽、唧浆、沉陷等病害，令养护部门应接不暇，防不胜防，造成了极大的经济损失和社会影响，也给广大道路使用者造成了极大的不便。由此可见单一的半刚性基层沥青路面已不能适应形势的需要,特别是半刚性材料的收缩开裂不能得到有效的防治,急需要研究和发展柔性基层沥青路面，其次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。国际上绝大部分国家早在20世纪70年代起，就采用柔性基层沥青稳定碎石作为重载交通路段的常用的路面结构。沥青稳定碎石属于粘弹性材料，韧性强，有一定的自愈能力，对反射裂缝有较好的抑制。在柔性基层路面结构中，基层层底的拉应力较
3、大，在弯拉应力的反复作用下出现层底疲劳开裂的可能性也最大，因此要求具有很好的耐久性，特别具有优良的抗疲劳性能，而且作为承重层要求有一定的抗车辙能力。在沥青碎石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。沥青稳定碎石具有普通沥青混合料的一般特性，又具有自身的一些特点，在进行永久性沥青路面结构设计时，沥青稳定碎石基层应具有抗永久变形、抗沥青层底疲劳及水稳定性要求。目前规范关于沥青稳定碎石的配合比设计方法沿用原沥青路面设计方法，无法突出其在路面结构层次的功能要求。因此，进行沥青稳定碎石研究具有重要的应用价值和实际意义。1.0 工程概况项目
4、名称：邢威高速公路项目性质：新建建设内容：邢威高速公路是我省“四纵、四横、十条线”公路网主架的重要组成部分，是我省“十五”期间重点公路建设项目。该项目西起石安高速邢台南和互通，经邢台县（高开区）、南和、平乡、广宗、威县等到山东界，全长106公里，总投资25亿元。标准为全封闭、全立交、双向四车道，设计时速100公里/小时。其中一期工程西起石安高速公路邢台南和互通，东至106国道，长65公里，投资15.5亿元；二期工程为106国道至山东界，长41公里，投资9.5亿元。计划2005年底一、二期工程同时竣工通车。建设资金：25亿元建设工期：2003-2005年邢威高速公路在K0+000K15+600段
5、，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。沥青稳定碎石基层不同于我国传统使用的半刚性基层，属于柔性基层的范畴。沥青稳定碎石基层材料具有较高的抗剪强度和优良的抗疲劳特性，能够有效抑制和减少沥青路面反射裂缝的产生，有着良好的经济效益和路用性能。沥青稳定基层在国外得到广泛的应用，但在国内很少使用，相关的研究才刚刚起步。 本文在参考国内外相关研究成果的基础上，提出了几种沥青稳定碎石基层混合料的级配，并采用以力学指标法为主、马歇尔试验方法为辅的混合料配合比设计方法综合确定混合料最佳油石比。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
6、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。考虑邢威高速的交通特征、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：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
7、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。邢威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 （）层次下面层类型 方筛孔尺寸（mm ）ATB-30规范ATB-30实际 ATB-40规范 ATB-40实际 5310010037.51001009010099.631.59010090.1759289.826.5709075.6658576.419.0537259.8497161.616446655436356.613.2396049.8375750
8、.49.5315140.6305040.64.75204029.6204031.42.36153221.7153223.51.18102517.4102518.70.681811.781812.60.35148.85147.00.153106.43106.70.075263.2263.42.3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
9、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，邢威高速公路基层沥青混合料采用山东滨洲产MAC-70#改性沥青，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
10、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
11、合料在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（%）沥青饱和度VFA（%）稳定度MS（KN）
12、流值FL（0.1）2.822.92.4584.511.360.520.9219.23.703.22.4674.411.267.322.8523.13.883.52.4623.511.770.319.4436.5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）2.822.92.4554.010.963.832.226.83.13.22.4663.311.070.232.023.5
13、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-4027.5726.7897.1ATB-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6
14、0车辙试验检测混合料的高温稳定性类型动稳定度（次/mm）123平均ATB-308710.5768230.4957724.5928221.89ATB-408775.10410604.88610027.9609802.653.0施工工艺3.1人员、机械准备3.1.1、人员机构图分项工程负责人技术负责人试验控制施工控制领工员 试验 场拌 机务 测量 质检 施工 3.1.2、投入的施工机械、试验、检测仪器设备（1）主要施工设备列表如下，各种设备经调试运转正常。设备名称、规格数量(台)设备名称、规格数量（台）ICP4000型拌合站1BW202AHD-2振动压路机13T350B装载机4胶轮压路机25T1ABG423摊铺机2沥青洒布车EA60001BW202AD-2振动压路机11T120T自卸车15洒水车1（2）主要路面检验仪器及试验仪器a.路面检验仪器:名称数量名称数量全站仪1台6m直尺2把水准仪2台数显式温度计3个钻芯机1套玻
