高海拔地区大纵坡沥青路面施工技术研究

在建设山区高速公路时，最常见的特征就是长大纵坡。这种地形因具有特殊的结构、复杂的地形条件，以及很多重载车辆，因此车辙破坏的问题经常出现。部分驾驶员不熟悉当地的道路情况，安全事故更容易发生。要想保证该地区工程建设的质量，在进行工程建设时，必须严格把控工程建设要求。

1　工程项目特点

1.1　桥隧占比大，隧道工程量大，施工周期长

本管段全长38.878km，其中桥隧总长33.613km，桥隧占线路总长的86.5%；隧道总长27.862km，占71.7%；合同工期为50.8个月。

1.2　施工件差，施工难度大

本标段位于山区，主要为桥隧工点，地形起伏大，到洞口的施工便道弯多路陡，附近无大电可直接可利用，施工难度大。

1.3　环保、水保要求高

本标段沿线穿越水源保护区、生态自然保护区等特殊地区，需采取合理措施防止环境及水源遭到破坏，施工中的环水保措施要求高。

1.4　民族政策性强

沿线穿越少数民族地区，施工前各参建人员须加强民族政策学习，在施工过程中必须尊重当地民风、民俗。

2　分析工程建设

2.1　工程建设的准备工作

建设长大纵坡的准备工作是控制材料以及下承层必须没有杂质、尘土、必须干燥、清洁、坚实、表面平整以及没有油污。

2.2　施工设备

工程建设设备包含30辆自卸车、1座DG4000型拌和站、1台FD5160GLQ智能沥青洒布车、1台ABG525摊铺机、2台DYNAPAC双钢轮振动压路机2台、1台BS3500B全电脑自动控制沥青碎石同步封层车、2台BW203AD-4双钢轮振动压路机、1台TITAN423摊铺机等。

2.3　控制沥青质量

解决大纵坡路面离析问题的关键是控制材料的质量。将3%～4%的抗剥落剂加入到优质SBS改性石油沥青中从而对玄武岩进行改善，增加到5级的粘附性。＞99%的沥青溶解度，士0.5的质量变化，从而使混合料的质量与规定的相符。控制沥青质量的标准有：IP≥-0.4的针入度指数，25℃的针入度，≤135℃的运动黏度，≤士0.5%的质量变化，TR&B≥55℃的软化点，≥99%的溶解度，≤2.5℃的软化点差。

2.4　控制混合料的生产质量

在生产混合料的时候，合理配比稳定性能够保证长大纵坡的质量。要想保证合理的混合料配比，一定要严格控制进料冷料仓的速度以及比例，在搅拌时依次加入骨料、木质的纤维素、矿粉、沥青，60～65s是控制的生产周期。控制生产时的质量具体包括：控制冷仓进料的速度和比例，对于冷料的调试以及干拌要以目标配合比为基础，对于材料称量的指数要严格控制，稳定筛分的系统，避免离析现象的出现，控制加热沥青以及集料的温度，以SMA拌和温度为基础进行控制温度，控制以及检测成品料的力度要加强。生产加工的时候，配置沥青混合料的检验要进行随机抽查。

2.5　控制混合抖摊以及碾压的质量

运行摊铺机的时候需要1000℃的温度和2m/min的速度，以10m的距离进行工作。碾压大纵坡的时候需要有20m的距离保持，需要经过3个阶段，分别是初压、复压和终压。要避免离析现象出现在纵坡路段，需要利用接缝使摊铺机间的材料充分混合。上层面的98%按照控制的要求来控制压实度，下层需要控制在97%，将空隙率降低，通常保证在6%左右，胶轮压路机不能应用于SMA，由于混合料具有较大的粘性，在碾压的过程中造成马蹄脂上浮，从而降低构造的深度。

3　主要技术标准

如表1所示为主要技术标准表。

表1　主要技术标准表

3.1　路基工程

（1）路基面形。为三角形路拱，由路基面中心向两侧设≥4%的横向排水坡，曲线加宽时，路基面仍应保持三角形。基床表层、底层均应做成与路拱相同的横向排水。

（2）路基基床结构。由基床表层与基床底层组成，基床表层厚度0.6m，基床底层厚度1.9m。基床表层采用A组填料，基床底层采用A、B组填料，基床以下选用C组填料。

3.2　桥梁工程

（1）基础：采用钻孔桩基础桩径为φ1.0m、φ1.25m、φ1.5m。

（2）墩台：墩台形式主要分圆端形实体墩和空心墩，桥台采用T型台，桥墩台身上部砼等级为C30；台身下部及承台H1为C35；桩基H1环境均为C35砼。

（3）支座：采用客货共线TZ-YZM系列圆柱面钢支座。

（4）梁：采用32m、24m（2012）2101、2109简支T梁。

3.3　隧道

隧道主体结构设计使用年限级别为一级，设计使用年限100年。

（1）初期支护：大管棚、中管棚、小导管、格栅钢架、型钢钢架、砂浆锚杆、中空注浆锚杆、锁脚锚管。喷射混凝土为C25。

（2）二衬：C35钢筋混凝土。

4　破坏海拔高的区域的大纵坡沥青路面的荷载以及特点

4.1　破坏路面结构

海拔高的区域具有较大的温差变化、较高的冰冻期以及较为集中的降雨季节，从而损害路面的结构。大纵坡的区域行驶车辆的时候会出现分布不均的路面合载力，从而车辙破坏路面结构的问题就更加显而易见。同时上坡的陡坡损坏程度大于下坡的损害程度。损坏路面结构的特点是：冻胀、裂缝的破坏、翻浆、车辙的破坏以及松散剥落。

4.2　荷载的路面结构

大纵坡路面上的汽车行驶过程中，不仅需要克服轮胎和地面之间的摩擦力，还需要承受坡道的重力。设车辆的重量为P，车辆的重力对于路面的结构产生的垂直荷载设为P1，水平荷载为P2，路面和车轮之间的阻力为F1，则为路面荷载，其中是纵坡的坡度。如果f是车轮和路面的水平荷载稀疏，路面结构、轮胎材质以及行驶的速度均会影响f，所以。

5　分析影响海拔高的区域大纵坡沥青路面额度力学

5.1　路面结构以及材料参数

沥青路面工程建设的材料对于路面的质量具有决定性的作用。以Bistar为依据对路面受到的荷载进行计算，从而对工程建设的材料进行研究。

5.2　坡度影响结构

建立三维坐标系，Z轴是竖直向下，Y轴是行车的方向，X轴是路段横断的方向，分析应变以及结构应力是以Bisar3.0为基础的，X方向是路面结构随着荷载作用发生的压应力的变化，车轮附近是其主体的集中区域，面层的分布是以Z方向为主的，将荷载力运转到底基层或者基层的时候就会增加扩散应力的范围，减小压应力，从而得出站在主导地位的是压应力。

6　结语

综上所述，在海拔较高的区域经常出现破坏裂缝、破坏车辙的现象，以大纵坡区域路面受到的力学为依据，水平荷载以及垂直荷载是路面的主要受力，与普通的路面相比，大纵坡路面更加容易被破坏，主要是因为破坏和水平荷载系数之间的力学联系，以实验结果为依据，当＞3%的坡度时，0.5就是控制的水平荷载系数，半刚性材料是路面进行工程建设的主要材料，验算的标准是沥青的混合料、应力、路面的弯沉值以及结构层的剪应力，对于半刚性材料的厚度要有适当的增加。

参考文献

[1]赵宇．云南高海拔地区沥青路面材料组成及性能研究[D]．重庆：重庆交通大学，2008.

[2]杨凯．高寒高海拔地区SBS/SBR复合改性沥青制备及性能评价研究[D]．西安：长安大学，2017.

[3]张琛．基于区域特征的高海拔高寒地区沥青路面横向裂缝的预测及演化规律[D]．西安：长安大学，2017.

[4]邱正峰，徐丽霞．高海拔地区大纵坡沥青路面施工关键技术研究——以雅安经石棉至泸沽高速公路为例[J]．建设科技，2016，（6）.

[5]王文学．浅谈高海拔地区沥青路面铺筑工艺的特点[J]．甘肃科技，2017，（15）.

收稿日期：2018-07-24

作者简介：丁大伟（1982-），男，辽宁沈阳人，中铁十局集团第二工程有限公司工程师，研究方向：施工技术管理。