SMA路面在独墅湖隧道工程中的应用_杨泉华

1概述独墅湖隧道是沟通苏州市古城区至工业园区下穿湖底的一条城市快速路，全长3460m，双向6车道。2007-09铺筑沥青路面，表面层为4cm的SMA-13，底面层为6cm的Sup-20。目前，独墅湖隧道的正常车流量每天（6：00～24：00）已达6万辆。运营3年以来，整条道路路面状况正常，路容美观，获得社会好评。为了解确切状况，于2010-12就隧道SMA-13沥青面层的外表状况进行一次观测，其结果见表1。现场常规检测项目的检测结果表明：独墅湖隧道SMA-13路面目前技术状况确属良好，路容美观。修正后的独墅湖隧道SMA-13路面的交通噪声值虽已接近广受推颂的多孔隙沥青路面低噪声水平，但以我国《城市区域环境噪声标准》要求衡量，仍有较大差距。本文针对独墅湖隧道沥青路面的现状，对该工程SMA-13在原材料选用、混合料组成设计及施工等方面进行分析总结，以提高隧道沥青路面的设计、施工技术水平。

表1独墅湖隧道SMA-13沥青路面现场观测

注：独墅湖隧道只能用噪声仪作随车行进时的非标准检测，

经与苏州市内标准检测的固定式噪声仪作对比检测证明：非标准检测值高于标准检测值5dB。为此，表1的隧道内外噪声值已是修正值。

2隧道沥青路面工程特点与应对策略长距离隧道内铺设沥青路面，由于烟雾多、空气差、温度高、噪声大，对长时间从事操作的施工人员的精神和情绪均产生不利影响，易于损害工程施工质量。隧道内还由于能见度低，使得沥青面层的

作者简介：杨泉华（1965-），男，江苏苏州人，工程师，主要从事高等级公路项目管理工作。

SMA路面在独墅湖隧道工程中的应用杨泉华，王丽丽，吕锡坤（苏州交通工程集团有限公司，江苏苏州215000）

摘要：对SMA-13用于隧道沥青路面上面层的适应性进行分析总结；认为沥青面层存在的交通噪声偏大问题，

可通过调整SMA-13沥青混合料组成设计技术途径得到改善；并对隧道沥青路面工程的特殊性与施工技术管理和安全管理的应对策略进行了分析。

关键词：隧道；路面；SMA；设计；施工中图分类号：U416.217文献标识码：B文章编号：1672－9889（2011）02－0022－04

ApplicationofSMAPavementinDushuLakeTunnelYangQuanhua，WangLili，LvXikun（SuzhouTrafficEngineeringGroupCo.Ltd.，Suzhou215000，China）

Abstract：ThispaperanalyzedandsummarizedadaptabilityofSMA-13intunnelasphaltpavementupperlayer，andpropsedthattrafficnoiseofasphaltsurfacecoursecouldbeimprovedbyadjustingmixdesignofSMA-13asphaltmixture.Particularityoftunnelconstruction，constructionandsaftemanagementwerealsoanalyzed.Keywords：tunnel；pavement；SMA；design；construction

检测项目平整度/mm渗水系数/（ml·min-1）摩擦系数/BPN构造深度/mm

路况描述

检测结果0.7820450.678279路表色泽黝

黑，集料分布均匀，无明显油斑。要求

［1］≤1.2≤200≥45≥0.55

≤70

［2］

噪声/dB

隧道内隧道外

第8卷第2期2011年4月Vol.8No.2Apr.2011现代交通技术ModernTransportationTechnology第2期摊铺、碾压等作业程序均只能在灯光下进行，是事实上的夜间施工方式，从而增加了沥青路面压实度、平整度和均匀性的难度。隧道内从事沥青路面施工作业，还应对防火、防毒和防机械事故进行高度戒备。基于以上对隧道沥青路面工程特点的认识，独墅湖隧道沥青路面施工期间采取了以下安全对策和防范措施：（1）建立健全安全生产管理体系，制定隧道内施工安全规章制度；根据隧道施工特点，完善各岗位安全技术操作规程。（2）采取安全技术对策与预防措施。隧道内发生故障的机械设备，应拖移至隧道外维修；禁止灯光不齐备的车辆和机具进入隧道内作业；隧道内汽车和行走机具不允许高速行驶，禁鸣高音汽笛；安排专人进行施工现场交通指挥，做好隧道口交通管制；施工工艺采取顺风向铺筑方式，以减少碾压作业场所的沥青废气量和烟雾，增加能见度；隧道内作业严禁吸烟和使用明火；现场人员在施工作业前要确定好手势指挥信号，避免误指挥和误操作。（3）加强劳动防护措施。施工人员必须经体检合格后方能上岗，须穿戴耐高温皮鞋及工作服；配戴好防毒口罩、护目镜与耳塞。在完工后还需组织专项体检。在出风洞口安装大功率排风机引风，以增加洞内空气流动速度，保持空气新鲜。（4）预设事故应急救护措施。作业现场配备医护人员，备好氧气袋和医疗急救包，一旦发生人员中毒、中暑情况，可先予以现场急救，再就近送医院救护。摊铺机上配备一定数量的干粉灭火器。洞口外停放满载水的车辆（2台以上）备用，供水管路长度要以保证送达作业现场为准。停车待料时必须预留消防通道，并保持通道畅通。3沥青混合料组成设计、施工技术总结普遍认为，SMA不仅抗滑和抗车辙性能优异，而且因其有良好的宏观结构和高沥青含量具有较好吸收车辆滚动噪声的功能［3］。隧道内由于声波难以扩散传递，易于产生回音，交通噪声较其他道路尤为严重，为此，独墅湖隧道的沥青路面设计，表层宜选用SMA-13。3.1材料选择沥青混合料的原材料的主体是矿料和沥青。矿料的力学性能、颗粒性状直接关系到沥青混合料的抗车辙能力和路面的抗磨耗性能。本工程SMA-13集料采用玄武岩，粗集料磨光值PSV为49；矿粉为石灰岩矿粉。各种矿料的技术指标都满足规范［5］要求。现场检测的路面摩擦系数值（表1）显示了玄武岩矿料的优良路用性能，并为路容的长期保持美观创造了条件。稳定剂采用絮状木质素纤维，便于高度分散和拌匀，避免SMA-13路表产生油斑；掺加抗剥落剂，以确保粗集料与沥青的粘附性为5级。沥青选用壳牌（SHEER）SBS类，性能指标符合规范的技术要求［1］，见表2。苏州地处北纬31°，如以2010-08-09~08-157d气温34.9℃、36.2℃、38.1℃、39.7℃、39.4℃、39.6℃为例，按SHRP公式（详见公式1［4］）计算出当年沥青路面表层内2cm的设计高温T20mm=59.9665℃（按最高气温计算则为61.4078℃），因此，苏州地区沥青路面所用沥青的性能等级最低为PG64-16（可称为基础等级）。最后确定采用沥青的性能等级还应根据累计交通荷载次数予以调整，即应比基础等级再提高1～2级，由此可见，苏州独墅湖隧道SMA-13采用PG70-22SBS改性沥青是合理的。几年来的路面工作状况已初步验证了PG70-22沥青的适用性。如计及沥青面层在15年设计使用年限内的长年累计变形，独墅湖隧道的SMA-13沥青性能等级或应选用PG76-22。表2SBS改性沥青试验指标T20mm=（T空气-0.00618Lat2+0.2289Lat+42.2）×0.9545-17.87（1）式中：T20mm为路面设计高温；T空气为7d平均高气温；Lat为工程项目所在地理纬度。沥青类型SBS改性沥青试验项目试验结果技术要求［5］相对密度（15℃）1.035实测针入度（25℃，100g，5s）/0.1mm6860～80针入度指数（PI）-0.04≥-0.4软化点/℃84≥55延度（5℃，5cm/min）/cm38≥30运动粘度（135℃）/（Pa.s）2.275≤3.00.05-1.0～1.067≥6024≥20SHRP沥青路用性能等级PG70-22PG70-22～PG76-22TFOT（163℃，5h）质量损失/%针入度比/%延度（5℃，5cm/min）/cm杨泉华，等：SMA路面在独墅湖隧道工程中的应用23··现代交通技术2011年

3.2沥青混合料组成设计在材料相同的条件下，将主要由沥青混合料组合特性决定沥青面层的路用性能。SMA是典型的骨架密实式沥青混合料结构，其中粗集料占70%以

上，交通荷载主要由它承担，使沥青面层表现出较强的抗荷载变形能力和高温抗车辙能力；沥青玛蹄脂填充粗集料骨架间隙，与集料粘结力好，抗水损害性能大大加强；正是沥青玛蹄脂在结构内的充分填充，减少了沥青与阳光和空气的接触，有利于沥青混合料耐老化性能的提高；裹附在粗集料表面的沥青玛蹄脂具有良好的柔韧性，从而大幅度提高了沥青路面的低温抗裂性能。SMA之所以有降低交通噪声的功能，则是因为混合料结构的沥青含量高，

因阻尼的增大而降低噪声的形成；以及SMA路面的构造深度大，使车轮滚动过程中空气易于由空隙中排出，形成的泵吸噪声就小［3］。

（1）矿料合成级配原设计中矿料合成级配控制粒径大于4.75mm

的粗集料含量为73.5%，0.075mm以下粉料含量为10%，在级配曲线图上呈折线型，并保持粗细2段各级集料通过量的顺适。这一设计旨在确保合成矿料的骨架密实级配和沥青玛蹄脂中粉料的充分。详见图1

。

图1SMA-13级配曲线图（2）沥青混合料试验及验证SMA沥青混合料按规范要求采用马歇尔击实法成型试件，测算各项体积指标和力学指标。依据技术指标确定SMA-13的最佳沥青用量，见表3。并对配合比试验所得到的沥青混合料按规范要求进行SMA的各项性能指标验证，确认符合技术要求。

独墅湖隧道上面层的几年工作状况，已经证明了上述按马歇尔仪方法设计的SMA-13沥青混合料在抗车辙、抗磨耗和抗渗水等路用性能方面均属良好。但如果改用旋转压实法设计SMA-13混合料，则可期望独墅湖隧道沥青上面层会有更好、更耐久的路用性能。

表3SMA-13沥青混合料马歇尔测试指标独墅湖隧道SMA-13上面层所暴露出的交通噪声偏大弊病，可在沥青混合料组成设计时进行以下调整：

①在矿料级配允许范围内控制4.75mm筛孔通过量为24%左右，即适当提高粗集料含量；

②调整沥青混合料体积指标：矿料间隙率VMA=17.0～17.5%，试件空隙率VV=4.0～4.5%，

混合

料饱和度VFA=70～75%

。

调整后可增加SMA-13沥青上面层的构造深度，进一步降低交通噪声。

4施工技术沥青混合料的制拌、摊铺和碾压是沥青面层施工技术的3大环节。独墅湖隧道SMA-13沥青混合料采用4000型间歇式拌和设备按生产配合比进行混合料制拌；采用带有加热和自动找平装置的摊铺机进行混合料摊铺；采用大吨位钢轮振动压路机碾压成型。

4.1沥青混合料拌和沥青混合料的拌和质量关键在于配料准确、充分拌匀和制拌全过程的温度控制。用于独墅湖隧道的SMA-13沥青混合料严格保证了制拌的充分拌匀和木质素纤维的高度分散；并保证了沥青混合料的加热温度、拌和与储存温度以及混合料出厂温度。