1. 绪论
随着人们对日常出行行车舒适性、安全性的要求不断提高，沥青路面的应用越来越广，而面层改性沥青SMA-13的应用是最为普遍的，因SMA-13有着较长的耐久性和较好的均匀性，一直是目前最常用的高等级路面面层结构 [1] [2] [3]。相比较传统的SBS改性沥青SMA-13，橡胶沥青SMA-13有着更好的行车舒适性和降噪性能，路面抗车辙性能和路用耐久性也大大提升了 [4] [5] [6]。
2. 项目概况
连云港港主体港区东疏港高速公路后云台山隧道段“白改黑”工程。项目位于连云港东部，向东接连云港港区，向西分别连接228国道、省道242以及G30连霍高速。是连云港进出港区主要的物流通道之一。后云台山隧道左线长3325 m (ZK0+907~ZK4+232)，右线长3310 m (YK1+331~YK4+641)，隧道最大埋深393米，属特长隧道，净宽12.5米，净高5米，目前为水泥路面。考虑到港区道路重载交通，本次改造主体方案为：
1、铣刨旧水泥砼路面2 cm，并修补损坏板块
2、铺设橡胶沥青应力吸收层(AR-SAMI)
3、铺筑6 cm SBS改性沥青下面层(Sup20)
4、洒布乳化沥青粘层
5、铺筑4 cm橡胶复合改性沥青上面层(AR-SMA13)
本项目施工单位在9月底中标，由于项目涉及前期的封闭手续比较繁琐，一直到11月初才具备施工条件，等到路面施工时，已经进入到了低温施工季节，空气温度基本都在10℃以下，对于路面施工难度是相当大的，特别对于高粘度的橡胶沥青。完整施工进度见表1和图1所示。
Table 1. Actual construction progress
表1. 实际施工进度情况
Figure 1. Temperature data curve of construction interval
图1. 施工区间温度数据曲线
3. 橡胶沥青性能指标
本项目SMA-13使用的沥青为江苏省某大型沥青厂生产的稳定型橡胶复合改性沥青，该橡胶沥青不同于传统的橡胶沥青，采用废旧轮胎橡胶粉和SBS改性剂进行复合改性，溶胀的橡胶粉和SBS改性剂能够形成稳定的网状结构，较传统沥青具有较强的存储稳定性。橡胶沥青技术指标及检测结果如表2。
Table 2. Technical requirements and test results of composite rubber modified asphalt
表2. 成品复合橡胶改性沥青技术要求和检测结果
从表2可以看到，成品复合橡胶改性沥青160℃的粘度数据是远远大于传统SBS改性沥青的，相比传统的SBS改性沥青135℃的粘度是不大于3 Pa∙s，橡胶沥青施工难度是很大的。
4. 低温季节混合料配合比优化
SMA-13沥青混合料矿料级配属断级配，它需要大骨料(即4.75 mm以上集料)快速形成稳定的骨架嵌挤结构，然后用细集料和沥青玛蹄脂进行合理的填充，最终形成稳定的路面结构。而橡胶沥青较SBS改性沥青具有较高的粘度，在混合料设计时不需要额外添加木质纤维，它的空隙填充是由橡胶沥青、矿粉、细集料组成的沥青胶浆填充，大大减少了木质纤维质量对沥青混合料的影响。
本项目SMA-13所用的粗集料玄武岩产自内蒙古赤峰市，石料中混有部分多孔玄武岩，且材料具有一定的波动性；0~2.36 mm石灰岩石屑产自山东临沂。由于本项目处于低温施工季节，且项目施工地点位于隧道内，运营环境相对较好，混合料配合比优化主要考虑两点，一是根据材料针片状颗粒含量，控制矿料合成级配9.5 mm通过率在55%~58%，保证大骨料尽快达到嵌挤稳定(级配特征见表3和图2)；二是油石比较正常施工季节高0.1%~0.2%，本次油石比设计为6.5%，较正常施工季节高0.2%。
Table 3. Production gradation of AR-SMA13 asphalt mixture
表3. AR-SMA13沥青混合料生产级配
Figure 2. Graph of mineral grading curve
图2. 矿料级配曲线图
针对6.5%油石比橡胶沥青SMA-13，进行了室内车辙试验，车辙采用人工室内拌和，放置空气中静置48小时，采用空气温度60℃保温不低于6小时，轮压为0.7 MPa，试验时间为1小时。数据详见表4。
由表4可知，6.5%油石比橡胶沥青车辙的数据是非常优秀的，对后期路面服务运行质量具有很强的参考意义。
Table 4. ARSMA-13 mixture rutting test results
表4. ARSMA-13混合料车辙试验结果
5. 沥青拌合站后场控制
本项目沥青拌合站采用国产4000型间歇式沥青拌合站，配置两个50 t成品临时储料仓，由于橡胶沥青粘度大，为保证施工质量，后场质量控制主要有以下几点：
1、保证橡胶沥青储罐加热温度，加热和施工过程均开启沥青储罐搅拌器，确保温度均匀，加热温度控制在185℃~190℃，低于该温度区间不得施工；
2、调整拌合站拌和加料顺序，采取先喷沥青后加矿粉的放料顺序，最大程度保证沥青混合料拌和均匀性，增加拌合站施工产能。
3、采用集中一次性放料，生产的沥青混合料不得间断放料，这样会导致温度散失较为严重，易产生温度离析。本项目待成品储料仓满足一车放料吨位时集中一次性放料。
4、考虑到沥青混合料运输时间在35 min左右，沥青混合料出料温度控制在185℃~195℃区间。
5.1. 运输车辆改装控制
我们对本项目用的运输车辆进行了保温改装，车厢五面凹槽均采用了岩棉保温，车厢顶面采用三层保温覆盖，其中棉被和一层厚篷布缝制在一起，便于人工拆卸，最后一层篷布尺寸较大，能够将沥青混合料覆盖严实。改装后的车辆能够确保沥青后场到施工现场温度散失控制在5℃以内。
另外，我们在每个运输车辆两个侧面距离底部30 cm处打测温孔，用于每辆车的温度监测，出厂和到现场均进行严格温度监控，温度低于控制区间不得摊铺使用。
5.2. 现场碾压控制
为保证面层低温施工压实度和渗水系数指标，我们对现场碾压工艺进行了大胆的尝试，面层施工碾压机械在原有5台双钢轮的情况下，增加一台30 t胶轮压路机的碾压，面层橡胶沥青SMA-13碾压工艺调整如下。
双钢轮初压战线为35~40 m之间，复压采用双钢轮紧跟初压双钢轮，初压和复压机械采用“同进同退、紧跟慢压”碾压原则，考虑到低温施工初压钢轮喷洒水对沥青温度的影响，在保证不粘轮的情况下，将所有钢轮喷水量调整至最小状态，且初压钢轮前进状态时直接开启振动档位，保证高温状态下尽快压实。由于低温施工橡胶沥青SMA-13很难保证渗水系数指标，在橡胶沥青复压结束后，表面温度低于65℃时，采用胶轮喷水进行紧跟慢压，考虑现场碾压效果，胶轮停留处不在同一断面上，采用阶梯状搭接，见图3。胶轮揉搓后大大提升了橡胶沥青SMA-13渗水系数和压实度指标(见图4)，保证了低温橡胶沥青施工质量。
Figure 4. Comparative appearance of rolled area and unrolled area of rubber wheel
图4. 胶轮碾压区域和未碾压区域对比外观
6. 效果评价
经过施工前后场的严格管控，胶轮压路机在橡胶沥青面层SMA-13上的大胆使用，沥青路面在低温季节施工取得了很好的效果，压实度、渗水系数等关键指标均满足了设计文件要求，合格率较传统钢轮碾压均由大幅度提升，均保持在90%以上。实践证明，低温季节SMA-13施工碾压时采用胶轮压路机效果是非常明显的，但在施工过程中一定要有专人负责表面温度的观测，温度过高时容易出现“粘轮”现象，对路面铺筑质量造成很大影响。