探讨市政道路路面压实技术

崔伟胜

摘要：随着我国城市化进程加快和人们生活水平的不断提高，对于交通运输的需求也不断增加，市政道路工程已经成为当前市政基础设施建设的重要内容。路面压实是市政道路工程施工中的重要环节之一，对于路面各方面性能有着至关重要的影响，决定着市政道路的安全性。本文就对市政沥青混凝土道路和振荡压实为研究对象，探讨路面压实技术，以提高市政道路路面的施工质量，促进交通运输行业的良好发展。

关键词：市政道路；路面压实技术；探讨

近些年来，城市私家车数量不断增加，给市政道路的运输能力带来了更大的压力，在促进了市政道路工程建设发展的同时，也对路面性能提出了更高要求。路面压实是决定道路路面承载能力和整体稳定性的重要措施，作为道路施工的环节之一，提高路面压实施工质量十分必要。所以，加强对路面压实技术的研究，掌握技术应用的要点，对于市政道路建设质量和安全性提升有着重要的意义。

一、 市政沥青混凝土道路路面性能控制指标

沥青混凝土道路路面的性能主要包括使用的舒适性和耐久性，其中，使用舒适性是指车辆在道路上行驶的舒适程度，取决于路面的平整性；耐久性是指道路的使用年限，主要体现在压实度和孔隙率上。

（一） 平整性指标控制

平整度直接关系到路面在使用过程中的舒适与否，如果平整度较差，就会增大行车阻力，导致行车发生振动，不仅会给人员的舒适和车辆行驶的安全造成不良影响，还会增大路面和汽车彼此之间的相互磨损，增加行车的油耗，加剧了路面破坏速度，剪短了路面的使用性能[1]。

路面平整度较差的发生原因主要包括两方面：一是重视程度不够，没有严格按照要求对整平层进行平整处理；二是整平层施工水平较低，受小机械和人工作业方式限制，整平层的平整度难以达到设计要求。

（二） 压实度指标控制

在路面压实度指标测试上，主要的检测方法有钻芯法和核子密度仪无损检测法两种，前者适用于沥青混凝土路面的芯样试件，后者适用于施工现场路面压实度测定。

在钻芯法中，需要先按照相关要求获取相应试件，然后通过表干法或蜡封法分别测定吸水率小于2%和大于2%情况时试件的毛体积密度，如果试件孔隙率较大时，可以通过体积法来测定。路面压实度为：，其中ρS和ρO分别代表沥青混凝土芯样的毛体积密度和标准密度[2]。

核子密度仪无损检测法是在沥青混凝土道路路面碾压成型进行热态测定的，选取合适的测量点，测量点数量要在12个以上。

（三） 空隙率指标控制

空隙率是指沥青混凝土中混凝土、沥青之外空隙体积与总体积的百分比，是影响沥青混凝土各种物理力学技术指标的重要因素，关系到沥青混凝土道路的稳定性、耐久性、抗疲劳强度和抗车辙能力等各个方面。如果空隙率过小，在高温和行车荷载作用下，会出现沥青膨胀溢出问题，降低沥青混凝土路面的稳定性和抗滑性；如果空隙率过大，会导致水体渗入到沥青混凝土中，导致路面发生沥青老化和沥青膜脱落问题，出现坑槽、松散等。

空隙率计算公式为，其中，VV表示试件的空隙率，和分别表示沥青混凝土试件的毛体积相对密度和最大理论密度[3]。

（四） 三项指标间的关系

路面空隙率和压实度的变化规律呈现出相反的特征，如图1所示，即压实度越大的路面，其空隙率就会越小。

同时，在控制压实度和空隙率基础上， 图1：沥青混凝土路面压实度和空隙率的关系

还要考虑其平整性，而路面平整性是由路面各个面层的平整度传递关系而决定的，具体见图2所示。

图2：沥青混凝土路面各层平整度在层间传递的关系

二、 市政沥青混凝土道路振荡压实技术的原理和特点

（一） 振荡压实技术的原理

振荡压路机工作过程和结构与振动压路机基本相似，但在技术原理上，却有着本质区别，其作用原理如图3所示：

图3：振荡压路机作用原理示意图

在振荡压路机工作过程中，以对称方式安装在振荡轮内的激振偏心块会始终保持180°的旋转相位差，且保持相等的偏心距和偏心质量，如此以来，激振偏心块产生的激振力合力在振荡轮直径上始终为0，但会有激振力偶作用，使振荡轮在受变扭矩作用下持续给地面振荡作用，沿着振荡轮前后方向出现振荡波，路面沥青混凝土发生交剪应变。

同时，在这个过程中，振荡轮本身还具有静荷载作用，使沥青混凝土发生垂直位移。在振荡轮的垂直静载和水平作用力的合力效果下，被压实的沥青混凝土内部颗粒之间会有共振和错动现象，彼此的位置进行重新分布，间距更小，空隙率降低，提高了压实材料在水平和垂直两个方向上的压实度[4]。

（二） 振动压实技术的特点

首先，在振荡压路机的行进过程中，振荡轮的转动是平稳的，不会对路面产生垂直冲击，仅是利用振荡轮的自重来给路面形成垂直荷载，如此以来，就避免了路面表面出现波纹的问题，有效提高了路面的平整性和材料稳定性。但是，由于垂直方向上的荷载没有竖向激振力，其压实的深度受到一定限制。

其次，在振荡压力机行进过程中，振荡轮与路面之间是始终接触的，振荡轮的振荡是发生在水平方向上，通过交变剪切力作用于沥青混凝土上，实现沥青混凝土的揉搓压实，避免了脆性骨料受过大作用力发生损坏的问题，可以缩短压实时间，保证路面的压实效果。同时，这种交变剪切力还可以提高路面的抗剪切性能，延长道路的使用年限。

第三，在压实过程中，振荡轮的自振较小，不会有横向振动发生，减轻了驾驶人员操作的难度，也不会给路面周边的环境产生不良影响，对于怕受振动的区域有着保护作用，避免了路面破坏问题。

三、 市政瀝青混凝土道路振荡压实技术应用要点

以石家庄环城公路为例，其基本情况是：道路全线长74.2公里，南环与东环分别长15.6公里和12.1公里，均为新建，北环利用原有的石黄和石太高速公路，西环为改建，长18.9公里，共改建辅道18.9公里。道路中桥面占据比例为40%，道路比例为60%，采用了SBS改性沥青和橡胶沥青，路面压实采用的是振荡压路机[5]。

（一） 道路沥青混凝土路面振荡压实的控制

在石家庄环城公路设计中，路面的中面层厚度为6cm，材料为SBS改性沥青，与混凝土的混合采取的是GTM方式，最终压实温度在120℃以上。

1.路面压实度与碾压次数的关系

在使用振荡压路机进行路面压实过程中，通过事前的摊铺实验可知，路面压实度与压实次数的关系如表1所示，然后根据表1数据，可得到图4，对图4中的曲线进行拟合处理，可得压实度与压实遍数的关系为：。

在此公式中，A为压实度系数，A0表示常数，x代表碾压遍数，y代表与碾压遍数对应的压实度，n1为压路机压实效率系数，n2为压实遍数约定系数。

2. 振荡压路机的行进速度与作业段长度

（1）振荡压路机最佳行进速度计算

根据相关实践经验可知，沥青混凝土中颗粒要想有较好的密实效果，振荡轮中的激振偏心块需要有3次以上的振荡，结合路面沥青混凝土与振荡轮接触的弧长，每次振荡间距需要在2.5cm以内，因此，振荡压路机行进速度计算公式为：

，在公式中V即最佳作业速度，f是振荡频率。

沥青混凝土路面的压实需要较高的振荡频率，一般要在40Hz以上，以50Hz为例，震荡压路机的行进速度V=0.09*50=4.5km/h。

（2） 振荡压路机最佳作业段长度

振荡压路机开始作业和停止作业的过程中，会有一个过渡阶段，这个过渡阶段的时长在5-6s作用，同时，为了保证压实作业的效率，避免操作人员工作压力过大影响劳动生产率，降低碾压离析的发生概率，过渡阶段的时间在整个有效压实时间中所占的比例不宜超过20%，所以，振荡压路机的时间长度应在25s以上，以上述4.5km/h的行进速度为例，最佳作业段长度为31.5m。

另外，在确定最佳行进速度和最佳作业段长度后，还要考虑到碾压施工中环境的温度、初压和终了温度以及沥青混凝土设计的厚度等各方面因素，最大程度的提高沥青混凝土路面的平整度、压实度，确保路面施工质量。

（二） 道路沥青混凝土路面接缝的处理措施

沥青混凝土路面接缝可以分为横接缝和纵接缝两种，具体的处理措施为：

1. 横接缝的振荡压实处理

横接缝发生在两个摊铺作业段之间，其处理应该使用刚性光轮压路机，碾压方向与横接缝方向一致，在碾压过程中，振荡轮要大部分保持在已压实的作业段上，在新摊铺作业段上的轮宽不宜大于15cm；然后以15-20cm的侧移量逐次向新摊铺作业段碾压，直到超过整个横接缝[6]。

对于未摊铺相邻车道的横接缝，要先用木板等处理最后摊铺作业段的横接缝，给压路机提供承载体，以防止摊铺作业段的边缘被压路机压坏。

2. 纵接缝的振荡压实处理

当摊铺机为两台及以上时，纵接缝界限不明显，可以沿着纵接缝来回碾压一遍即可。

当摊铺机只有一台时，应该沿着纵接缝先来回预压一遍，覆盖的内侧边缘范围在30-50cm之间，以防止沥青混凝土向内侧发生滑移；然后从外侧路肩或路缘石开始进行初压，每次压实移动距离在10-15cm左右，一直到距离内侧边缘5-10cm为止；然后在从碾压好的原内侧位置处，向相邻的摊铺带进行错轮碾压，直到超过纵接缝50-80cm。

对于分车道摊铺的方式，纵接缝处应该先进行加温处理，并使用混合料进行整形后，再用压路机压平。

四、结语：

综上所述，道路路面压实是市政道路施工的重要环节之一，提高路面压实施工的质量，对于整个市政道路的安全有着至关重要的意义。振荡压实是路面压实常用的技术手段之一，在实际运用过程中，要做好行进速度和碾压作业段的控制，同时针对不同的裂缝情况，采取合理的处理措施，最大程度的保证路面压实效果，确保市政道路功能的正常发挥。

参考文献：

[1]任俊.市政路桥工程路基路面压实技术[J].科技展望，2015，14：23.

[2]贺福洋，黄娅.市政路桥工程路基路面压实技术的控制要点[J].科技与企业，2014，05：185.

[3]郭道兵，马静静.振荡压实技术在公路沥青路面施工中的应用[J].资源节约与环保，2014，11：95-96.

[4]廖志雄.公路瀝青路面施工振荡压实技术探讨[J].交通建设与管理，2014，24：45-47.

[5]赵敏，郑峰.探析市政路桥工程路基路面压实技术[J].科技展望，2015，04：47.

[6]王玉龙.柔性路面压实技术探讨[J].甘肃科技，2009，08：120-121.