高速公路沥青路面平整度层位传递与控制技术

林津 禤炜安 谭淑芳

摘要：文章以实体工程平整度数据为基础，分析研究了沥青路面不同层位平整度的变化和传递规律，以及下承层对沥青表面层平整度的影响，提出了基于传递理论的沥青路面平整度控制技术，研究了施工冷接缝、桥隧结构物、停机等料处等特殊部位的平整度，给出了相应的平整度控制技术措施，为高速公路沥青路面不同层位以及特殊部位的平整度控制提供了参考。

关键词：沥青路面;平整度;层位传递;控制技术

0 引言

高速公路作为一种基础服务设施，在联接不同城市交流、促进社会运输产业发展方面发挥了重要的推动作用。高速公路除了要满足压实度、渗水性、高温稳定性、低温抗裂性等路用性能外，还应满足路面平整度要求。路面平整度关乎司乘人员的行车舒适度，影响车辆的行驶安全性，也对高速公路沥青路面的使用性能产生直接影响。随着沥青路面机械设备和管理技术的不断发展，精细化程度不断提高，高速公路平整度控制技术已有了较大的提升。然而由于路基或基层施工存在缺陷以致对沥青面层平整度造成影响，以及特殊部位平整度的处理技术仍然是高速公路沥青路面平整度控制的短板之一，因此，公路建设者需要不断寻求新方法、新工艺，提高路面平整度。

众所周知，常规路面沥青面层均采用“4+6+8”的结构型式，面层之下设置了底基层和基层。所谓平整度传递理论指的是路基、底基层和基层的控制好坏直接影响沥青面层平整度的控制水平。本文选取两个典型路段，对应测试了底基层、基层、下面层、中面层和表面层的平整度数据，并对特殊位置的平整度进行了分析，提出了基于传递理论的沥青路面平整度控制技术。

1 平整度层位传递分析

传递理论大多应用于信号传输领域。在路面体系中，由于路面由不同层位组成，施工过程中自下而上铺筑，下层结构层的平整度控制质量必然影响到上层结构层的平整度。

本文基于此种设想，从传递理论方向研究分析沥青路面平整度影响关系。

路面工程各结构层是一个连续的整体，底基层的平整度影响着基层施工厚度及平整度控制，基层的平整度进而影响着沥青面层厚度及平整度的控制。加上高速公路沥青路面各层面厚度多采用“4cm+6cm+8cm”的典型结构设计，沥青面层总厚度也仅有18cm，下承层平整度控制稍有差错都将在很大程度上影响沥青路面的整体平整度。

本文选取两个典型路段，对不同层位的平整度进行了测试，分析不同层位之间平整度的传递关系。

由图1和图2可以看出，无论是右幅还是左幅，由于采取了系列平整度控制措施，随着层位的往上，平整度逐渐减小。

根据图3的趋势分析，右幅底基层的平整度均值为2.31mm，左幅底基层则为1.70mm，因此，右幅底基层的平整度控制较差。而后在基层、下面层、中面层和表面层的测试结果显示，尽管左右幅平整度均值均减小了，但同一层位比较，左幅的总平整度优于右幅，呈现出平整度的传递性。因此，在实际工程中，为保证沥青路面的平整度和行车舒适性，需要在底基层甚至路基层施工时就要控制好平整度。

2 特殊位置平整度分析

影响沥青路面平整度的特殊位置主要包括桥头涵洞两端、桥梁伸缩缝、施工冷接缝等。桥涵与路基交接处因压实机械的作业面狭小，造成压实不到位，往往会产生不均匀沉降，从而对路面平整度的控制产生影响。桥梁伸缩缝的安装处理需要特别细致，稍有差池就会导致跳车现象出现，这也成为了高速公路跳车较为严重的位置。施工过程中难免会出现冷接缝，如当天施工完后的接缝、天气变化停工的接缝、拌和站或施工设备故障停工的接缝，旧料与新料温度差异、状态差异增加了冷接缝位置的平整度控制难度。

本文对某在建高速公路中面层平整度进行了检测与调查，采用连续式平整度仪采集平整度数据，分析不同特殊位置平整度的变化情况。

2.1 施工冷接缝的影响

不同施工日期必然存在冷接缝，对不同日期施工部位的平整度进行了分析，如图4和图5所示。

根据路面平整度检测结果可以看出，不同施工日期交接位置的平整度均较差，基本都>1mm，最小值为0.828mm，最大值为1.164mm，平整度值明显增大。并且路面平整度与施工段落长短呈现出一定的关系，即施工段落越短，路面平整度越差。因此在施工过程中要尽量延长施工段落，减少冷接缝，同时要对冷接缝进行特殊处理，提高路面平整度。

2.2 桥隧结构物的影响

在路基段与桥隧结构相接处，其下承层材料与结构一般不同。路基段采用级配碎石+水稳碎石作为底基层和基层，桥隧结构物则主要以水泥混凝土作为基层，交接处往往存在压实盲点，造成端部平整度不足的现象。

图6中，YK44+000～YK44+300之间为桥梁段落，YK44+300～YK45+800之间为隧道段落，检测结果显示桥头端部或隧道口处的平整度普遍較差，主要是由于下承层压实度不足，行车荷载作用下路基不均匀沉降造成。为此要加强结构物与路基交接处的施工质量，提高该位置的压实度，以免影响路面的平整度。另外建议中面层桥头、隧道口交接处摊铺基准采用钢绞线控制，有利于平整度的控制。

2.3 停机等料的影响

机械是保证路面质量的重要因素之一，在实际施工中，机械故障是常有之事，难免会造成停机等料的情况出现。停机等料时间越长，沥青混合料的温度下降幅度越大，越难压实，必然影响平整度控制（见图7～8）。

图8中，由于拌和站故障，YK48+200～YK48+300之间段落出现了停机等料现象，中间间隔48min。分析可知施工过程中停机等料处是路面平整度控制的难点，一旦发生停机等料现象，混合料温度必然会下降，尤其是在低温和多风环境条件下。混合料温度降低后，该位置的压实度将无法保证。在同样的松铺条件下，混合料得不到充分碾压，该位置自然会比其他位置略高，平整度也就差了。故拌和站一定要储备足够的混合料，并且要注意日常检查维修，以免在施工过程出现供料不足现象。

3 路面平整度控制技术

结合上述实测数据分析，本文主要从下承层施工质量、施工段落控制、施工过程及工艺三大方面提出路面平整度控制技术措施。

3.1 不同层位施工质量控制

根据前文所述可知，平整度层位传递是控制沥青路面最终平整度的主要成因之一，因此在施工过程中必须要注重对路基、基层等每个结构层的施工质量控制，应从以下方面进行：

（1）施工压实度控制。压实度是每个结构层的关键控制指标，平整度的好坏评判也是基于是否有足够的压实度。压实度不足还会导致路面在荷载和水的耦合作用下形成坑槽，严重影响路面的平整度。

（2）加强各层位平整度的控制。每个路面层位都是铺筑于下承层，根据平整度的层位传递分析，下承层的平整度控制越不好，上一层的平整度控制难度越大;下承层平整度越好，路面的整体平整度越优异。因此，在施工过程管理中，要加强对沥青路面平整度层位传递的认识，重视每一层位的施工质量控制，以保证路面整体平整度。

3.2 施工段落控制

3.2.1 施工段落长度

施工段落越短，出现的冷接缝越多，而冷接缝平整度是较难控制的位置，从这一角度出发，可知施工段落长度是越长越好，施工单位可以采用轮班制度进行沥青层施工，以此减少冷接缝的出现，对保障路面平整度有利。根据《公路沥青路面施工技术规范》推荐的沥青混合料摊铺速度为2～6m/min，以每天工作10h计算，一天可摊铺长度约为3.6km。因此，施工段落长度应至少保证在4km。

3.2.2 沥青拌和站产能

沥青拌和站的产能必须要与摊铺机需求量匹配，并且要有一定的富余，才能保证施工的连续性，减少停机等料的情况。停机等料处往往由于碾压不及时，导致混合料温度下降，错过了该处最佳的碾压时机。沥青混合料属于感温性材料，温度对沥青路面压实度尤为重要，在相同的松铺厚度条件下，温度低的位置压实效果较差，平整度自然没有了保障。

因此，要从以下几个方面提高沥青拌和站的产能：（1）采用大型号的性能良好的沥青拌和站;（2）保持冷料级配稳定，减少等料溢料现象;（3）采用质量好的重油，提高燃烧热值，快速提升矿料温度;（4）沥青面层用集料要采取覆盖防雨措施，避免集料被雨淋湿后干燥时间延长。在确保拌和站有足够的产能后，還需要有合理的现场管理与组织协调能力，避免不必要的停机，确保路面的连续施工，保证路面施工的质量均匀。

3.3 施工过程及工艺的控制

（1）施工设备与工艺

沥青混合料的碾压是路面施工的最后一道工序，也是影响平整度的最主要因素。摊铺到路面上的沥青混合料，在大气环境中，热量散失更快，温度下降更快，稍作迟缓将会错过最佳的碾压时机，尤其是在低温和多风条件下施工，必须做好紧跟碾压，保障路面压实度，也能保障路面的平整度。

在大规模施工前，要做好试验路段碾压设备与工艺组合的对比分析和研究总结，结合采用的沥青混合料类型和结构层厚优选最佳的施工碾压设备与工艺，确定好不同阶段的碾压温度、遍数、速度等工艺参数，为沥青路面的大规模连续施工提供可靠的技术指导。

（2）初始压实度及尾料控制

摊铺机自带有振捣或夯锤压实装置，混合料摊铺到路面后本身具有一个初始压实度。工程经验表明，混合料的初始压实度越高，对路面平整度的控制越有效，因此应尽量提高混合料的初始压实度。

运料车卸料后往往会有部分尾料残留在车仓内，不能将其直接倾倒在行车道上。由于尾料是极少一部分，温度保存条件差，降温速度快，当摊铺机摊铺到该位置时，尾料料温已经低于必须的碾压温度，错过了最佳碾压时机，形成一个碾压的薄弱点，甚至根本无法碾压密实，自然影响了路面的平整度。因此料车尾料不允许倾倒在行车道上，要运到指定位置集中处理。

4 结语

沥青路面平整度已成为了高速公路质量好坏的重要指标，必须在施工过程中严格控制。通过实测数据分析可以得出以下结论：

（1）随着层位的往上增加，平整度值总体趋势均会逐渐减小。底基层平整度越差，其表面层平整度也会较差，这表明不同层位路面平整度具有传递性，因此需要控制好每一层的平整度，方可保证路面的最终平整度和行车舒适性。

（2）施工段落越短，路面平整度越差。在施工过程中要尽量延长施工段落，减少冷接缝，同时要对冷接缝进行特殊处理，提高路面平整度。

（3）桥头端部或隧道口处的平整度普遍较差，应加强对结构物与路基交接处的施工质量控制，提高该位置的压实度，以免影响路面的平整度。另外建议中面层桥头、隧道口交接处摊铺基准采用钢绞线控制，有利于平整度的控制。

（4）停机等料时，沥青混合料温度必然会下降，最终难以充分碾压，造成平整度不足。故拌和站一定要储备足够的沥青混合料，并且要注意日常检查维修，以免施工过程出现供料不足现象。

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