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摘 要：高速公路的路面平整度是一个重要的技术指标，其养护罩面施工的平整度提高一直是一个难题。罩面纵断面设计要从宏观上对关键的线形技术指标进行把握，并结合养护施工的实际情况给出合理的设计；罩面施工过程中要从细节管理入手，精心调平，为使用非接触式平衡梁准备一个良好的基准底面。本文从罩面纵断面设计和施工工艺两个方面对提高高速公路养护罩面平整度的问题作出一些探讨。
关键词：高速罩面，平整度，罩面纵断面设计，罩面调平施工，非接触式平衡梁面层摊铺
中图分类号： U412 文献标识码： A
0. 前言
当今，高速公路管理十分注重路面行车的舒适性问题，于是路面平整度在各项技术指标中的权重得到提高。既有高速公路提高路面平整度的终极手段是路面大修，进行罩面补强。而罩面平整度的提高是一系统性的问题，与设计和施工的工艺都相关联。本文对这个问题就从这两个方面作一个深入的探讨。
1. 纵断面线形设计对路面平整度的影响
1.1 罩面纵断面线形设计的原则
高速公路养护罩面要先进行路面高程测量。测量布点的间距一般应为20m一桩，在桥梁等结构物附近应加密。中央和边缘两边各一点，测出路面的纵、横坡。测量完成后要进行纵断面设计。既有高速公路罩面纵断面设计一般不考虑平纵线形的配合，在认为原始平纵线形配合最为合理的前提下，一般不过度重新拉坡。在非沉降路段，应拟合原有线形；在沉降路段，应改善现在的线形，尽量恢复原始设计的纵断面线形为原则。路面重新拉坡，可能会破坏原有的平纵线形配合，更主要的是，新的拉坡设计可能会造成对原有路面的大填大挖，大面积铣刨不光会破坏原有的路面结构，而且还可能出现松散夹层，处理后会导致摊铺底面的平整度降低，这将直接影响摊铺后的面层的平整度。
1.2 桥梁结构物的标高控制不可忽视
为了满足路面平整度要求，纵断面线形设计应该平顺，坡长和竖曲线半径等关键技术指标要达到高速公路国家标准的要求，若是为了达到一些经济性指标，而降低技术指标，罩面平整度必将受到影响。在以往接触到的一些罩面线形设计，设计者为了线形平顺或为了满足某些线形指标，忽略了桥梁等既有结构物的标高控制，使设计标高在桥头高于或低于原地面标高3~4cm甚至更多。由于桥头标高不可改变，罩面新铺路面必须在桥头打断与桥梁结构物接平。因而在实际施工时，便要调整原设计，这样相当于在桥头连接段又插入了一小段曲线，这样处理的结果既不利于桥头线形，更不利于桥头衔接段的平整度，处理不当甚至可能造成桥头跳车。根据以往经验，高速公路的新旧路面的接坡线形，横接缝处的坡差应控制在0.2%以内，极限不能大能大于0.4%，否则便有明显的跳车感觉。按照这个原则，罩面桥头设计标高应与原地面标高零差值，至多也不应大于±2cm，这样可以在极小的范围内调整。
1.3 应有较为充裕的经费预算
对于以上提出的技术性指标，在实际操作中，往往会受制于有限的养护经费。在较小或不沉降路段，如果桥梁结构物不太密集，这些技术指标是比较容易满足的。但对修建于人口稠密、村镇集中、河湖众多的软土区高速公路，桥梁通道等结构物密集，而结构物之间的路段相对于结构物会有较大的沉降，要综合满足上述技术指标，还是比较困难的，这就需要有相对充足的养护经费预算，以保证改善或恢复线形所必需的较大填高，但最终的设计也必然是技术与经济两方面相互妥协的结果。合理的设计是保证工后平整度的前提，为改善行车舒适性，增加一些投入也是必要的。
2. 施工工艺对罩面平整度的影响
2.1 设计加铺厚度不均匀性对摊铺工艺的影响
高速公路通车后，原有线形由于沉降会产生变形，特别是修建在软土地基上的高速公路，其通车后的工后沉降是相当大的，而且还有可能产生不均匀的横向变形。因而罩面纵断面设计后，其填挖厚度在纵横两个方向都是不均匀的。沉降大的路段可能要填高几十公分，有些路段可能还要铣刨。对于这种情况，早些年，都是以钢丝引导摊铺机逐层摊铺以达到设计高程。但这种方法铺成的路面平整度不佳，一般IRI值只能达到2.0左右。现在以非接触式平衡梁控制铺出的路面平整度IRI值可以达到1.2以下。但罩面沥青层摊铺厚度不均匀，不能直接使用非接触式平衡梁进行施工，这就需要对填高较大的路段进行预先调平。
2.3 罩面摊铺的分层施工工艺
罩面沥青加铺层厚度一般分为底面层、中面层和上面层，可分别使用粗、中细粒径的沥青混合料。考虑到摊铺层厚度与沥青混合料粒径的关系，一般上面层可预留4~5cm，中面层可预留5~6cm，对于设计加铺厚度≧17cm的桩位可用粗粒径沥青混合料加铺底面层。对于设计厚度为3~7cm的路段，若每20m的厚度相差不超过2cm，在使用非接触式平衡梁控制摊铺上面层时，就可以用这一段的平均厚度铺过去。对于设计厚度≧7cm路段要进行调平，施工时预留出4~5cm的上面层厚度，以钢丝引导高程，用摊铺机逐层摊铺，直至达到去除上面层的标高。中面层调平摊铺前要铣刨横向接缝，横接缝的位置应在设计加铺厚度为5~7cm之间的两个桩位之间确定，对于预留上面层后调平层不足5cm的桩位可适当铣刨以保证摊铺厚度。若对半幅路面调平还要铣刨纵向接缝。纵、横向接缝的位置要保证纵、横向位置都预留了上面层的厚度（如下图）。调平后，便只剩下预留的上面
图2-1纵向调平示意图
图2-2 横向调平示意图
层厚度。上面层摊铺时，调平路段以预留厚度进行摊铺；非调平路段可以調整非接触式平衡梁以该路段的平均设计厚度进行摊铺。预留厚度与平均厚度一般相差不会超过1cm，调整时要缓慢调节，平滑过渡。
2.4 在罩面施工过程中使用非接触式平衡梁要达到更高的平整度要求，在细节方面应该注意以下问题：
（1） 中面层调平施工一定要达到相应层位的设计标高并具有良好的横坡度，最大限度的保证面层的均匀性。因为在理想的基准面上，非接触式平衡梁调平装置控制摊铺机可以铺出理想的均匀面层。如果底面层达不到基准面的要求，面层施工也一定会受到影响。
（2） 中面层调平与原路面纵、横向衔接时一定要铣刨调平接缝，并且横缝应凿成竖直面。调平接缝可以用三米直尺进行检测，若超过5mm，因为浮动式调平装置的自锁性和滞后性原理就会在接头处达不到预定的摊铺层厚度，同时在稍后的距离断面形成跳点。这样既影响了平整度，又为以后路面的早期破坏埋下了隐患。
（3） 中面层调平接头与原路面的衔接位置一定要选在该断面的设计加铺厚度为预留之上面层的断面位置，以保证调平后与原路面纵向衔接平顺，半幅调平时，纵向接缝的位置应能保证路面横坡顺接。这样，才可以确保调平后的底面不在极小范围内(一般20m以内)出现纵向和横向的折线形。纵向和横向的折线形经过浮动式调平装置的调平后，由于该装置对摊铺厚度偏差的滞后性和削峰原理，会在更小的范围内形成横埂，产生较严重的跳车，同时横向的顺适性也会变差，使车辆在高速通过时产生横向摇晃。
（4） 调平施工时，每一层的摊铺厚度不宜过大，底面层摊铺时可每层松铺厚度10~12cm,中面层应以松铺厚度6~9cm摊铺一层。层厚过大，不光不易压实，过大的压实变形也会使调平面的平整度变差。
（5） 高速公路的养护施工一般在高温季节进行，并且当天施工结束时要开放交通。因而当天的调平层过厚时，内部的温度降不到50℃以下，开放交通后会在重车的碾压下产生车辙。这会对上面层的平整度产生严重影响，应合理安排施工，设法避免。
（6） 非接触式平衡梁控制的摊铺机在起步时需要钢丝放样进行引导。一般要放样50m左右。这段放样不能完全按设计高程进行放样。因为平衡梁的等厚度调节，实际铺出的竣工高程与设计高程已出现偏差。要实测前一天加铺路面的实际高程与设计高程比较后，以其偏差调整后一段的放样。使两天施工的路面在施工横接缝附近不至于因为高程相差较大而出现折线线型，从而避免跳车。
（7） 非接触式调平装置控制摊铺机在接近桥头伸缩缝时也需要钢丝放样引导。如同起步时一样，也需要至少50m的放样长度。若是桥头沉降较大，还需要放得更长一些，或者先期进行调平。总之，要使摊铺机调平拖靴放上钢丝启动调平时，该断面的设计摊铺厚度跟使用平衡梁摊铺预定的摊铺厚度相当，也就是使两种调平装置的转换在摊铺厚度上实现无偏差衔接。同理，摊铺机调平拖靴拿下钢丝启动平衡梁进行调平时也是要在放样高度与预定摊铺厚度相当的断面进行切换。
（9） 非接触式调平装置安装正确，相关参数设置合理，施工时要派人及时清理超声探头行进方向的散落的沥青混合料，以免干扰探头的工作。
（8） 摊铺机行进在正常路段时，不能频繁变速，宜用低于3m/min的匀速前进。摊铺速度应考虑运力、运距、和拌和能力，在摊铺过程中不能有过多的停车等料。在控制料温的情况下，摊铺机前方有四至五辆料车等候。运输车倒车卸料时，还得有人指挥使之停在距摊铺机三至五米的位置，避免撞到摊铺机，让摊铺机主动上前接料。
3.总结
路面平整度是一个微观指标，罩面纵断面设计要从宏观上对关键的线形技术指标进行把握；在施工时要从细节管理入手，通过精细化施工才能取得良好的效果。通过合理的纵断面设计，在经过精确调平后的基面上使用非接触式平衡梁控制摊铺机进行罩面摊铺，可以获得理想的平整度。笔者所在单位每年承接杭甬高速和上三高速数十公里的养护罩面施工任务，上三高速处于山岭重丘地形，桥梁通道较少，绝大多数路段基本不沉降；杭甬高速修建于沿海平原地带，后经两期拓宽成为双向八车道，约有91公里占总里程61%的路段处于软土地基上，桥梁通道密集，有较大的沉降并伴有路面的橫向变形。自从2007年至今，一直使用上述施工工艺进行施工，都能保证平整度IRI≤1.5，部分路段能达到1.2以下，因而证明其对于提高路面平整度是有效的。
参考文献
1.中华人民共和国交通部 《公路线形设计规范》，JTG D20—2006
2.中华人民共和国交通部 《公路沥青路面施工技术规范》，JTG F40—2004
3.霍立平 刘颖 范丰栋 《应用非接触式平衡梁提高沥青混凝土路面的摊铺质量》，辽宁交通科技，2005年第2期
4.赵国普 《超声波测距传感器及其在自动调平系统中的应用》 筑路机械与施工机械化，2002.6，第19卷（总第101期）
关键词：高速罩面，平整度，罩面纵断面设计，罩面调平施工，非接触式平衡梁面层摊铺
中图分类号： U412 文献标识码： A
0. 前言
当今，高速公路管理十分注重路面行车的舒适性问题，于是路面平整度在各项技术指标中的权重得到提高。既有高速公路提高路面平整度的终极手段是路面大修，进行罩面补强。而罩面平整度的提高是一系统性的问题，与设计和施工的工艺都相关联。本文对这个问题就从这两个方面作一个深入的探讨。
1. 纵断面线形设计对路面平整度的影响
1.1 罩面纵断面线形设计的原则
高速公路养护罩面要先进行路面高程测量。测量布点的间距一般应为20m一桩，在桥梁等结构物附近应加密。中央和边缘两边各一点，测出路面的纵、横坡。测量完成后要进行纵断面设计。既有高速公路罩面纵断面设计一般不考虑平纵线形的配合，在认为原始平纵线形配合最为合理的前提下，一般不过度重新拉坡。在非沉降路段，应拟合原有线形；在沉降路段，应改善现在的线形，尽量恢复原始设计的纵断面线形为原则。路面重新拉坡，可能会破坏原有的平纵线形配合，更主要的是，新的拉坡设计可能会造成对原有路面的大填大挖，大面积铣刨不光会破坏原有的路面结构，而且还可能出现松散夹层，处理后会导致摊铺底面的平整度降低，这将直接影响摊铺后的面层的平整度。
1.2 桥梁结构物的标高控制不可忽视
为了满足路面平整度要求，纵断面线形设计应该平顺，坡长和竖曲线半径等关键技术指标要达到高速公路国家标准的要求，若是为了达到一些经济性指标，而降低技术指标，罩面平整度必将受到影响。在以往接触到的一些罩面线形设计，设计者为了线形平顺或为了满足某些线形指标，忽略了桥梁等既有结构物的标高控制，使设计标高在桥头高于或低于原地面标高3~4cm甚至更多。由于桥头标高不可改变，罩面新铺路面必须在桥头打断与桥梁结构物接平。因而在实际施工时，便要调整原设计，这样相当于在桥头连接段又插入了一小段曲线，这样处理的结果既不利于桥头线形，更不利于桥头衔接段的平整度，处理不当甚至可能造成桥头跳车。根据以往经验，高速公路的新旧路面的接坡线形，横接缝处的坡差应控制在0.2%以内，极限不能大能大于0.4%，否则便有明显的跳车感觉。按照这个原则，罩面桥头设计标高应与原地面标高零差值，至多也不应大于±2cm，这样可以在极小的范围内调整。
1.3 应有较为充裕的经费预算
对于以上提出的技术性指标，在实际操作中，往往会受制于有限的养护经费。在较小或不沉降路段，如果桥梁结构物不太密集，这些技术指标是比较容易满足的。但对修建于人口稠密、村镇集中、河湖众多的软土区高速公路，桥梁通道等结构物密集，而结构物之间的路段相对于结构物会有较大的沉降，要综合满足上述技术指标，还是比较困难的，这就需要有相对充足的养护经费预算，以保证改善或恢复线形所必需的较大填高，但最终的设计也必然是技术与经济两方面相互妥协的结果。合理的设计是保证工后平整度的前提，为改善行车舒适性，增加一些投入也是必要的。
2. 施工工艺对罩面平整度的影响
2.1 设计加铺厚度不均匀性对摊铺工艺的影响
高速公路通车后，原有线形由于沉降会产生变形，特别是修建在软土地基上的高速公路，其通车后的工后沉降是相当大的，而且还有可能产生不均匀的横向变形。因而罩面纵断面设计后，其填挖厚度在纵横两个方向都是不均匀的。沉降大的路段可能要填高几十公分，有些路段可能还要铣刨。对于这种情况，早些年，都是以钢丝引导摊铺机逐层摊铺以达到设计高程。但这种方法铺成的路面平整度不佳，一般IRI值只能达到2.0左右。现在以非接触式平衡梁控制铺出的路面平整度IRI值可以达到1.2以下。但罩面沥青层摊铺厚度不均匀，不能直接使用非接触式平衡梁进行施工，这就需要对填高较大的路段进行预先调平。
2.3 罩面摊铺的分层施工工艺
罩面沥青加铺层厚度一般分为底面层、中面层和上面层，可分别使用粗、中细粒径的沥青混合料。考虑到摊铺层厚度与沥青混合料粒径的关系，一般上面层可预留4~5cm，中面层可预留5~6cm，对于设计加铺厚度≧17cm的桩位可用粗粒径沥青混合料加铺底面层。对于设计厚度为3~7cm的路段，若每20m的厚度相差不超过2cm，在使用非接触式平衡梁控制摊铺上面层时，就可以用这一段的平均厚度铺过去。对于设计厚度≧7cm路段要进行调平，施工时预留出4~5cm的上面层厚度，以钢丝引导高程，用摊铺机逐层摊铺，直至达到去除上面层的标高。中面层调平摊铺前要铣刨横向接缝，横接缝的位置应在设计加铺厚度为5~7cm之间的两个桩位之间确定，对于预留上面层后调平层不足5cm的桩位可适当铣刨以保证摊铺厚度。若对半幅路面调平还要铣刨纵向接缝。纵、横向接缝的位置要保证纵、横向位置都预留了上面层的厚度（如下图）。调平后，便只剩下预留的上面
图2-1纵向调平示意图
图2-2 横向调平示意图
层厚度。上面层摊铺时，调平路段以预留厚度进行摊铺；非调平路段可以調整非接触式平衡梁以该路段的平均设计厚度进行摊铺。预留厚度与平均厚度一般相差不会超过1cm，调整时要缓慢调节，平滑过渡。
2.4 在罩面施工过程中使用非接触式平衡梁要达到更高的平整度要求，在细节方面应该注意以下问题：
（1） 中面层调平施工一定要达到相应层位的设计标高并具有良好的横坡度，最大限度的保证面层的均匀性。因为在理想的基准面上，非接触式平衡梁调平装置控制摊铺机可以铺出理想的均匀面层。如果底面层达不到基准面的要求，面层施工也一定会受到影响。
（2） 中面层调平与原路面纵、横向衔接时一定要铣刨调平接缝，并且横缝应凿成竖直面。调平接缝可以用三米直尺进行检测，若超过5mm，因为浮动式调平装置的自锁性和滞后性原理就会在接头处达不到预定的摊铺层厚度，同时在稍后的距离断面形成跳点。这样既影响了平整度，又为以后路面的早期破坏埋下了隐患。
（3） 中面层调平接头与原路面的衔接位置一定要选在该断面的设计加铺厚度为预留之上面层的断面位置，以保证调平后与原路面纵向衔接平顺，半幅调平时，纵向接缝的位置应能保证路面横坡顺接。这样，才可以确保调平后的底面不在极小范围内(一般20m以内)出现纵向和横向的折线形。纵向和横向的折线形经过浮动式调平装置的调平后，由于该装置对摊铺厚度偏差的滞后性和削峰原理，会在更小的范围内形成横埂，产生较严重的跳车，同时横向的顺适性也会变差，使车辆在高速通过时产生横向摇晃。
（4） 调平施工时，每一层的摊铺厚度不宜过大，底面层摊铺时可每层松铺厚度10~12cm,中面层应以松铺厚度6~9cm摊铺一层。层厚过大，不光不易压实，过大的压实变形也会使调平面的平整度变差。
（5） 高速公路的养护施工一般在高温季节进行，并且当天施工结束时要开放交通。因而当天的调平层过厚时，内部的温度降不到50℃以下，开放交通后会在重车的碾压下产生车辙。这会对上面层的平整度产生严重影响，应合理安排施工，设法避免。
（6） 非接触式平衡梁控制的摊铺机在起步时需要钢丝放样进行引导。一般要放样50m左右。这段放样不能完全按设计高程进行放样。因为平衡梁的等厚度调节，实际铺出的竣工高程与设计高程已出现偏差。要实测前一天加铺路面的实际高程与设计高程比较后，以其偏差调整后一段的放样。使两天施工的路面在施工横接缝附近不至于因为高程相差较大而出现折线线型，从而避免跳车。
（7） 非接触式调平装置控制摊铺机在接近桥头伸缩缝时也需要钢丝放样引导。如同起步时一样，也需要至少50m的放样长度。若是桥头沉降较大，还需要放得更长一些，或者先期进行调平。总之，要使摊铺机调平拖靴放上钢丝启动调平时，该断面的设计摊铺厚度跟使用平衡梁摊铺预定的摊铺厚度相当，也就是使两种调平装置的转换在摊铺厚度上实现无偏差衔接。同理，摊铺机调平拖靴拿下钢丝启动平衡梁进行调平时也是要在放样高度与预定摊铺厚度相当的断面进行切换。
（9） 非接触式调平装置安装正确，相关参数设置合理，施工时要派人及时清理超声探头行进方向的散落的沥青混合料，以免干扰探头的工作。
（8） 摊铺机行进在正常路段时，不能频繁变速，宜用低于3m/min的匀速前进。摊铺速度应考虑运力、运距、和拌和能力，在摊铺过程中不能有过多的停车等料。在控制料温的情况下，摊铺机前方有四至五辆料车等候。运输车倒车卸料时，还得有人指挥使之停在距摊铺机三至五米的位置，避免撞到摊铺机，让摊铺机主动上前接料。
3.总结
路面平整度是一个微观指标，罩面纵断面设计要从宏观上对关键的线形技术指标进行把握；在施工时要从细节管理入手，通过精细化施工才能取得良好的效果。通过合理的纵断面设计，在经过精确调平后的基面上使用非接触式平衡梁控制摊铺机进行罩面摊铺，可以获得理想的平整度。笔者所在单位每年承接杭甬高速和上三高速数十公里的养护罩面施工任务，上三高速处于山岭重丘地形，桥梁通道较少，绝大多数路段基本不沉降；杭甬高速修建于沿海平原地带，后经两期拓宽成为双向八车道，约有91公里占总里程61%的路段处于软土地基上，桥梁通道密集，有较大的沉降并伴有路面的橫向变形。自从2007年至今，一直使用上述施工工艺进行施工，都能保证平整度IRI≤1.5，部分路段能达到1.2以下，因而证明其对于提高路面平整度是有效的。
参考文献
1.中华人民共和国交通部 《公路线形设计规范》，JTG D20—2006
2.中华人民共和国交通部 《公路沥青路面施工技术规范》，JTG F40—2004
3.霍立平 刘颖 范丰栋 《应用非接触式平衡梁提高沥青混凝土路面的摊铺质量》，辽宁交通科技，2005年第2期
4.赵国普 《超声波测距传感器及其在自动调平系统中的应用》 筑路机械与施工机械化，2002.6，第19卷（总第101期）