半柔性路面在国省道交叉口路面的施工应用

半柔性路面在国省道交叉口路面的施工应用

张林海 1 田雪峰 2 杜捍新 3

1. 绍兴上虞交通建设咨询监理有限公司 浙江绍兴 312300

2.绍兴市上虞区公路管理段 浙江绍兴 312300

3.绍兴正舜建材有限公司 浙江绍兴 312452

摘要: 国省道公路交叉路口由于交通量和重载车较多，容易产生严重的车辙病害，对路面造成严重破坏，影响行车舒适性。半柔性路面材料是一种在高连通空隙基体沥青混合料（空隙率在20%～35%）中灌入特殊性能水泥基灌浆材料复合而成的路面材料，兼具水泥混凝土刚性和沥青混凝土柔性的特点。这一技术不仅能够有效解决交叉路口的车辙问题，而且施工周期短，快速开放交通，且明显拉长了维修周期，减轻养护维修对交通的影响，有利于减小交通事故发生率，经济和社会效益明显。本文结合工程实例，对SFP-13半柔性路面的施工技术和质量控制进行探讨。

近年来，随着上虞城区扩大，绍兴火车东站，万达广场，上虞体育中心等大型交通体育商贸中心建在城北区域，多条市政快速路与四环线平面十字交叉，上虞区329国道城区段（即四环线北段）穿越整个上虞城北，车流量大，重载交通多，特别是交叉口，由于红绿灯设置，人行横道附近路面处于车辆起步停驻路段极易发生严重车辙，对路面破坏极大，上虞区公路管理段在2009年329国道养护大中修工程中，对部分车流量大的交叉口采用了SFP-13半柔性路面设计，并于19年10月施工完成。现将施工过程中相关技术应用和质量控制整理如下，供探讨。

1 设计方案

半柔性抗车辙路面是采用大空隙沥青混合料（空隙率在20%~35%）与特殊性能的水泥基材料复合组成新型路面材料，兼具水泥混凝土刚性和沥青混凝圭柔的特点，具有高承载能力，能够解决沥青路面车辙等问题。

半柔性路面材料是在大空隙沥青混合料（SBS改性沥青、MA100特种界增强改性剂、木质素纤维、玄武岩粗集料，具体性能要求见表1）灌入特殊性能的水泥基灌浆材料（JGM®-301）半柔性路面专用灌浆料，具体性能要求见表2后形成。可明显提高路面的承载能力、搞车辙、抗剪切、搞水损害以及耐久性能。为了改进沥青混合料的粘聚力，采用SBS改性沥青与混合料外掺润强®-MA100特种界面增强改性剂的方案，能够极大的增强半柔性路面基体混合料的抗飞散能力与抗裂性能。铺筑后的半柔性路面材料性能要求满足表3。

表1 基体大空隙沥青混合料指标设计要求

表2半柔性路面专用灌浆料的技术要求

表3半柔性路面混和合料技术指标要求

图1 观山路口处治平面图

图2 结构示意图

2 材料采用

1）矿料

本项目选用 4#（11-16mm）、3#（6~11mm）、1#（0-4mm）共三种玄武岩质

集料，采用玄武岩矿粉，各档集料和矿粉密度及筛分试验结果见表 2.1、表 2.2。

表 2.1	热料仓集料和矿粉的表观相对密度试验结果
材料名称		表观相对密度	毛体积相对密度
4#		2.957	2.923
3#		2.934	2.912
1#		2.837	2.825
矿粉		2.718	/

			表 2.2		热料仓集料和矿粉的筛分结果
规格				通过筛孔（方孔筛/ mm）百分率（%）
	16	13.2		9.5	4.75	2.36	1.18	0.6		0.3	0.15	0.075
4#	100.0	84.6		19.6	0.0	0.0	0.0	0.0		0.0	0.0	0.0
3#	100.0	100.0		27.6	0.1	0.0	0.0	0.0		0.0	0.0	0.0
1#	100.0	100.0		100.0	100.0	83.0	63.7	46.1		25.6	12.6	5.0
矿粉	100.0	100.0		100.0	100.0	100.0	100.0	100.0		99.7	99.4	97.5

2）SBS 改性沥青

SBS 改性沥青的各项指标及检测结果如表2.3 所示。

	表 .3		SBS 改性沥青性能指标
	测试项目		单位		质量指标		实测结果		试验方法
	针入度		0.1mm		40-60		56		T0604
	（25℃，100g，5s）
	针入度指数PI，不小于				0		0.1		T0604
	延度5℃，5cm/min，		cm		20		34		T0605
	不小于
	软化点TR＆B，不小于		℃		60		75		T0606
	运动粘度135℃，不大于		Pa·s		3		2.6		T0625/T0619
闪点，不小于		℃		230		＞300		T0611
溶解度，不小于		%		99		99.75		T0607
弹性恢复25℃，不小于		%		75		82		T0662
贮存稳定性离析，48h，软化点差，不大于		℃		2.5		1.9		T0661
TFOT（或RTFOT）后残余物								T0604/T0605
质量变化，不大于		%		±1.0		-0.1
针入度比25℃，不小于		%		65		73		T0604
延度5℃		cm		15		18		T0605

3）木质纤维素

表 2.4 木质纤维性能指标

项目名称	标准技术指标	检测结果	结果判定
纤维长度	＜6mm	均小于6mm	合格
灰分含量	≤23%、不挥发	19-20.2	合格
PH 值	7.5±1.0	7.0	合格
吸油率	≥5 倍纤维质量	5.8-6.2	合格
含水率	≤4.5 倍纤维质量	好	合格

4） 灌浆料

通过试拌 JGM-301 半柔性路面专用灌浆料，最终确定水料比为：水：灌浆

料=0.35：1，各项性能指标如表2.5。

			表 2.5	灌浆材料性能指标及测试结果
测试项目			计量单位		技术要求	试验结果
流动度		初始		s	10~14	13.4
		30min		s	≤ 16	14.8
24h	自由泌水率			%	≤ 0.1	0
3d	干缩率			%	≤ 0.3	0.2
抗压强度		4h		MPa	≥ 10	15.9
		1d		MPa	≥ 15	24.7
		3d		MPa	≥ 20	38.0

5）级配

根据施工经验和配合比设计经验，初步确定油石比 4.5%，MA100 界面增强

剂掺量为 0.6%，木质素纤维掺量为 0.3%。按照 4.5±0.3%三个油石比的用量，

制作马歇尔试件，进行马歇尔稳定度试验。沥青加热温度为 160~175℃，矿料加热温度为 170~190℃ ，用小型沥青混合料拌合机充分拌合均匀，拌合温度

• 170~180℃用马歇尔电动击实仪成型试件，击实温度为 165℃，每组制备 5 个试 件，按规定双面各击实 50 次的方法成型。然后根据试验规范测定混合料总孔隙 率、连通空隙率、稳定度、析漏，见表 2.6。确定油石比4.5%的这组所检指标全部符合规范及设计要求，确定最佳油石比为4.5%。

  • 2.6 大空隙沥青混合料马歇尔试验结果

油石比	空隙率	连通空隙率	稳定度	流值	析漏损失
（%）	(%)	(%)	（kN）	（0.1 mm）	(%)
4.2	30.5	28.6	2.7	26.4	0.13
4.5	27.3	24.6	3.7	29.2	0.18
4.8	24.9	23.2	3.6	28.6	0.36
设计指标	26~30	20~28	≥1.0	16~40	/

6）大空隙沥青混合料性能验证

对已经优选的最佳油石比 4.5%的大空隙沥青混合料，进行性能验证，实验

结果如表 2.7 所示，各项性能指标符合设计要求。

表 2.7 大空隙沥青混合料性能验证试验结果

	毛体积相	理论最大	空隙率	连通	稳定度	流值	析漏
测试指标	对密度	相对密度		空隙率			损失
			(%)		（kN）	(0.1
	（g/cm3）	（g/cm3）
				(%)		mm)	(%)
测试结果	1.947	2.708	27.3	24.1	3.4	26.2	0.17
技术标准	/	/	26~30	20~28	≥1.0	16~40	/
单项评定	合格	合格	合格	合格	合格	合格	合格

3施工过程

3.1 铣刨，摊铺

摊铺前应彻底清扫基床表层，限制交通；复测基准线，确保其精度；对施工 机

具全面检查，调试所有施工机械。根据现场施工条件，配备施工机械如下：沥青混

合料摊铺机 2 台，钢轮压路机 2 台，胶轮压路机机 1 台，自卸汽车 20 辆。

大空隙基体沥青混合料路面施工过程包括四个方面：基体沥青混合料的拌制、运输、摊铺和压实成型。其中大空隙基体沥青混合料的拌制、运输、摊铺按照

OGFC 排水沥青路面施工的要求进行，摊铺时的混合料松铺系数控制为 1.10。使

• 12t 钢轮压路机采用静压法碾压 5 遍，压路机以缓慢均匀的速度碾压，平整度测试最大值≤10mm，均值≤5mm。对平整度不满足的地方，用压路机再次静态碾

压直至满足要求。

结合工程实际情况，碾压需注意如下几点：

①碾压温度。沥青混合料的碾压温度应控制在 80℃以上，防止温度过压实

度过低和双杠轮压路机对基体结构的破坏，影响路面质量；当混合料温度降低至 80℃左右时要进行整平碾压，以消除轮迹。

②碾压轮迹。静压时压路机辗压带应重叠 1/3～1/2 轮宽，且不小于 1/4 轮宽，防止部分路面缺乏碾压或过度碾压；

③起止减速。压路机驱动轮应面对摊铺机方向，且压路机的起动、停止必须减速缓慢进行，防止混合料产生推移。

大空隙沥青混合料的施工温度控制范围如表 3.1 所示，具体施工温度应根

据现场沥青粘温关系决定。
	表 3.1	施工温度控制
	项目		温度（℃）
	沥青加热温度		150-165
	矿料温度		175-185
	混合料出厂温度		170-180，不超过185
	运输到现场温度		不低于160
	摊铺温度		不低于150
	初压开始温度		不低于140
	碾压终了路表温度		不低于80
	灌浆前路表温度		不高于50
	施工气温		不低于5

3.2 封边及灌浆

在灌浆前，采用封边材料将大空隙沥青混合料的四周进行覆盖，防止浆体流

出造成旁边路面及路沿石污染，同时也方便灌浆抹面施工。

待大空隙沥青混合料温度降低至 50℃以下时，方可进行灌浆施工。嵊州所

有路口均是冷却一晚后再进行施工，施工时将制备好的水泥胶浆泵送至大空隙沥

青路面，经重力作用浆体可自流平渗透，直至水泥胶浆不再下渗冒泡、空隙灌满

为止。

图 3 半柔性路面灌浆

3.3 刮浆表面处理

灌注完毕后，采用半自动化刮浆设备和人工毛刷刮浆相结合，将残余在表面

的水泥胶浆清除干净，以露出基体沥青混合料表面凹凸不平的纹理，防止水泥胶

浆残留在面上，降低路面的抗滑性能。

图 4 灌浆及抹面作业

3.4 养生与开放交通

当日施工气温在 20℃左右，待浆体固化后进行洒水养生。养生时间视施工

气温及灌浆料性质而不同，灌浆结束后继续养护 6 小时左右开放交通。养生期间

严格封闭交通，禁止一切人员车辆通行，并在浆体固化前注意防止雨水冲刷。

图 5 刮浆完成后效果

4关键部位、重要工序的质量控制措施及自检结果

4.1 关键部位、重要工序的质量质量控制

4.1.1 质量管理组织保证

（1）建立了以项目经理为质量控制总负责人的质量管理体系。

（2）质量管理组织由项目经理、技术负责人、专职质检员、施工队长组

成。

（3）建立了健全的质量管理制度。项目部指定了各部门、各级的质量管理职责，明确各工序的责任人，明确每个管理人员、工种的工作程序、质量目标和责任。施工中严格实行“三检制”。实行全员、全过程、全方位的质量管理。做到横向到边、纵向到底，层层分解目标、层层落实责任。形成事事有人管、件件有目标、人人有责任的全员、全过程管理体系。

4.1.2 质量控制措施

（1）技术保证措施

1）在沥青混合料摊铺、灌浆施工过程中制定了详细的、有针对性和操作性的施工方案。

2）加强施工技术指导，按照相关技术要求进行施工，以充分有效的技术准备工作来保证工期目标的实现。

（2）原材料质量控制

1）按施工计划和施工方式要求，组织各种材料进场，并准备好防雨设施，防止灌浆材料受潮变质。

2）工程主要材料（半柔性路面专用灌浆材料）按照技术标准进行了出厂检

验。

3）资料不全或检验不合格的材料不得使用。

（3）施工人员控制

1）凡与本工程质量有关的人员（摊铺机操作人员、压路机驾驶员、制浆设备操作手、刮浆人员、实验员等），项目部对其进行了上岗前培训，确认合格后上岗。

2）施工前对施工人员进行工艺技术交底和质量要求、检验方法、检验程序交底。

（4）灌浆工程质量控制

1）浆体制备时，严格控制水料比在合适范围内，保证浆体初始流动度满足泵送灌浆施工要求；

2）灌浆过程中，控制浆体的渗透时间，使水泥胶浆能充分均匀地灌入基体沥青混合料空隙中，直至水泥胶浆不再下渗冒泡、空隙灌满为止，保证灌浆饱满；

3）采用抹面设备和工具刮浆时，将残余在表面的水泥胶浆清除干净，以露出基体沥青混合料表面凹凸不平为宜，防止水泥胶浆残留在面上，保证路面抗滑性能。

4.2 施工质量检验

施工结束后对实验路段进行取芯及平整度测试，具体结果如表 4.1、表 4.2 所示：

• • 6

• 4.1 施工质量自检及使用功能检测

检查项目					设计值/质量要求或允									测试结果
					许误差
空隙填充率							≥80%							90.1%
路面构造深度					0.5~1.1mm									0.88mm
抗滑仪摆值（BPN							≥42								62.3
渗水系数					＜60ml/min										0
					表 4.2 平整度测试结果
测定面类型					半柔路面								允许值				5mm
																			平
	点				最		大		间	隙 （mm）
																			均
	位																		值
			1	2	3		4		5	6	7		8	9			10
路段	1		3.6	2.6	5.6		7.0		2.5	2.8	2.7		1.7	3.9			3.6		3.6
	2		3.0	3.3	2.8		1.8		4.0	4.8	7.7		3.9	7.6			4.6		4.4
	3		3.1	2.5	4.4		2.7		3.2	5.8	1.5		2.6	3.7			3.0		3.3
	4		4.6	3.7	0		2.8		2.9	3.8	4.5		3.5	2.8			3.7		3.2
	5		3.0	3.2	2.7		2.8		1.7	4.5	7.0		2.6	3.7			3.0		3.4

自检结果表明，路面质量满足设计或技术要求。

整个观山路口施工只用了两个晚上就完成作业，具有施工速度快，开放交通早的优点。综合评估整个工程造价约相当于其它正常施工路段造价的1.5倍，自施工结束开通至今，未发现明显车辙，相比较于其它交叉口路面，质量较好，具有较高的应用推广性。