徐铁军 武启鹏
(中交第四公路工程局有限公司,北京 101101)
我国高速公路建设正处在高速发展的时期,沥青路面以其优良的抗滑性能、平整度、耐久性和行车舒适性得到大规模广泛应用,施工技术也不断完善成熟。但在目前国内沥青路面的使用中也反映出很多问题,如通车不久便出现车辙水损坏、通车2年~3年便出现裂缝等等。面层破坏的修补必然影响交通、增加建设费用,质保期内的坏损也会给施工企业信誉造成负面影响。所以为了提高高速公路质量、节约建设成本,同时提高施工企业在行业内竞争力,必须在各工序严格控制,确保施工质量。
云南大理—丽江联络线是国家规划的高速公路网联络线,连接了我国西部地区国道主干线的重要路段,是出滇入藏、通川的重要通道,是我国第一条通往藏区的高速公路,是国家西部大开发战略三个重点公路建设项目之一。该联络线高速公路路基宽度为24.5 m,设计速度为80 km/h。路面工程LM7标位于云南省洱源县境内,起点桩号为K102+420,终点桩号为K125+200,路线总长22.78 km,主线沥青面层自下而上为3层:8 cm厚粗粒式沥青混凝土(AC-25C),6 cm厚中粒式沥青混凝土(AC-20F),4 cm厚沥青玛脂碎石混合料(SMA-13)。
原材料管理不到位,集料受潮、混合料拌合不均匀、原材中有杂质都会导致沥青和石料的粘结性存在问题。云南省地处我国南方高温多雨地区,雨季长、降水量大,在实际操作中,原材料的保管往往做不到绝对标准,集料受潮、混料搅拌不均等都为沥青路面造成水损坏埋下了隐患。
碾压程度对于沥青路面现场施工有着重要的影响,碾压过度或者延迟压实对于沥青混凝土的质量都会产生负面作用。过度碾压和延迟压实都很容易导致沥青路面底基层出现破坏,沥青混凝土的水化反应以及物理化学性能都会随着时间的流逝而不断地变化,沥青混凝土的胶结作用在通过一段时间的碾压后就会形成半刚性材料。碾压过度、延迟压实导致薄层剪切面出现,形成软弱层。
1)在实际的操作中,高速公路的建设单位往往过于强调路面的平整度,把路面平整作为考量路面是质量的首要标准,这就容易忽视路面的密实度。碾压质量不到位直接影响路面的密实度,而密实度决定了路面的使用寿命。
2)路面渗水和压实不均匀。a.在进行路面摊铺时,混合料离析或者孔隙率过大的情况下实施碾压,导致沥青面层空隙率过大,从而让雨水等渗入路面,出现渗水现象也很普遍;b.在碾压施工中,靠近边缘处,例如路肩和分隔带处,压实度达不到要求。
原材厂家选和储存运输是控制原材质量的两个重要方面。在沥青路面的现场施工中,一方面,常有在储藏、运输、加工中二次污染造成杂质含量超标、原材受雨水侵染受潮的现象发生;另一方面,同一出处的原材,在不同时间内生产,受天气、雨水等影响造成质量稳定性下降,也会影响工程质量;第三,沥青储存罐体的密封性不高,以及罐体的热循环系统维护不到位等都会影响沥青质量。所以做好原材厂家选择是保证质量稳定性的根本,做好原材储运是各环节的关键。
1)集料主要包括粗集料、细集料、填料。集料必须从原材加工厂即控制好质量,这个就要求选择优良的原材厂家。第一是控制含泥量;第二是控制粉尘含量,必须保证集料加工时除尘设备正常工作,一般从原料厂家运至拌和场后,也要对场地采取防尘措施,避免二次扬尘,污染面层集料;第三是控制好料源,含有风化岩等杂质的原石不得用于面层集料的加工,我们在选择厂家的时候一定要亲临现场认真了解摸清其生产集料的原石状况。选定优良料场后,就要固定下来,加强全程的质量监督。
2)集料的处理、堆放与储存管理要严格、规范。集料从加工生产到运至拌和站都必须分规格堆放。当进场的集料在规格、针片状、粉尘含量、砂当量等属加工特性的指标出现异常时,应及时反馈给上游厂家并退货。拌和厂集料必须分类堆放、明码标识,一般表示内容包括“名称、用途、产地、规格”四项。不同规格集料间以砖砌或者石砌的隔墙隔开(厚度不小于24 cm、高不低于1.5 m,至少经得起装载机的磕碰),要避免使用编织袋装碎石的简易隔离方法。细集料要储存在雨棚仓中,避免雨淋。所有集料都要用防尘毡覆盖,以避免表层集料受尘土污染。
3)沥青的运输环境和存放也是十分重要的,应该要特别注意防水,包括蒸汽和雨水都不能进入沥青里面。在存放沥青的时候,要严格按照沥青的标号和品种分开存放,存放的环境温度要适当,对于马上要使用的沥青,存储温度需要在130℃ ~170℃之间,对于长期不使用的沥青,存储温度为自然温度即可。
集料级配设计过程包括5个步骤:确定级配类型、级配范围、计算级配中值;集料取样筛分;集料百分率计算;试配;验证实际级配。
1)配合比集料取样方法。目标配合比取样:用装载机从距料堆下部30 cm处由下往上搂铲,达到2/3的容量即可后退卸料,再用铲缘将集料扒平,进行6分点取样再装袋,每种规格料取2铲~3铲。生产配合比取样:正式取样前先从热料仓放出3锅~4锅热料(清仓—洗锅),待设备运转正常后再分别从热料仓单仓放料,出料口用装载机接料,在指定地点卸料后,用铲缘将集料扒平,冷却后进行6分点取样再装袋,每仓热料出两次。
2)配合比设计原则。最小空隙率:不同粒径的各级矿质集料,按一定的比例配合,使组成一种具有最小空隙率(最大密度)的矿质混合料。最大摩擦力:任何一级集料应不干涉其他各级集料的紧密排列,使其形成一个多级空间骨架的结构,具有最大的摩擦力。比表面总和适当:在确保一定的沥青膜裹附下,拌加料最为节约。最终目标:保证沥青混凝土面层的高温稳定性、低温缩裂、抗疲劳、抗水稳定性。
3)配合比涉及优化。沥青面层各结构层的特点如下:表面层:平整密实,抗滑耐磨,抗耐久性。中面层:抗高温车辙,抗剪切。下面层:密实,不渗水,抗疲劳。
AC型沥青混合料只按关键性筛孔控制,在级配范围内均可满足设计要求。借鉴现有经验的基础上,可以进一步缩小级配范围,使工程设计级配得到有效的控制。
4)其他注意事项。AC-25与传统的密级配接近,击实不难达到,另外所属层位低,按4.0%空隙率设计为宜。另外,由于施工工艺的改进,下面层设计空隙率基本控制在4.5%。
在保证技术指标的前提下,可适当采用较低油石比,适当降低较昂贵集料在级配中比例,以节约成本。
施工前需要对拌合站拌和机的所有计量设备进行标定,以确保逐盘打印的施工温度和材料配比的可靠性。由于拌和机的个体差异性,拌和时间并非定值。本标段拌合参数为:干拌5 s、湿拌40 s、拌合周期55 s。拌至所有集料颗粒都完全均匀包裹、无离析、无裸露集料即可。出厂温度170℃ ~180℃。
沥青混合料运输采用自卸运输车。在施工前要对车厢进行打扫,保证箱内无杂物,且运输车的运输能力要高于拌合机的拌合速度。沥青混合料在施工各环节中运输过程是一个很严重的温度散失点。为了尽量减少运输过程中的温度损失,在料车覆盖环节上做到专人负责,用双层油布覆盖。到达现场后禁止撞击摊铺机。
采用两台VOLVO-ABG425型摊铺机呈梯队铺筑,采用非接触式平衡梁自动找平,两台摊铺机间隔5 m~8 m,摊铺速度与拌合产量匹配,保持在3 m/min~3.5 m/min匀速摊铺。碾压遵守“紧跟慢压、高频低幅、均衡匀速、由边向中、阶梯重叠”原则。
为保证压实度和平整度,在混合料不产生推移、发裂等情况下尽量在摊铺后较高温度下进行初压。碾压时将驱动轮朝向摊铺机,避免碾压时混合料推挤产生壅包;压路机要以缓慢而均匀的速度进行碾压,在各个压实阶段,压路机均不得在新铺筑层上转向、调头、急刹车及停放。在压实的3个阶段中,碾压时压路机在碾压段长度以与摊铺速度平衡为原则进行选定,并保持大体稳定。压路机每次由两端折回的位置成阶梯形随摊铺机向前推进,折回不可在同一断面上倒车。
另外,对摊铺厚度、碾压顺序、碾压遍数、碾压速度及碾压温度要设专人专岗进行检查,以保证压实遍数和压实质量。碾压中为防止混合料粘附压路机,可采用拖把向碾压轮擦拭食用油,起到了防止粘轮的作用。
云南大理—丽江联络线高速公路路面工程LM7标于2013年1月初进场,2013年10月末交工,在工期短、场地条件受限、跨越整个南方雨季的情况下,顺利的完成了生产任务,面层各项技术指标符合要求,工程质量呈现良好稳定状态,该标段工程被建设单位作为样板在大丽高速全线推广。高速公路沥青面层施工的控制是一个长期过程,需要在实践中积累经验以不断提高工程质量,希望本文的一些措施能提供借鉴意义。
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