城市道路“白改黑”施工和养护技术研究

刘乐天,覃 立

(1.河池市市政设施处,广西 河池 547099;2.广西壮族自治区交通运输厅,广西 南宁 530022)

0 引言

“白改黑”指的是将水泥混凝土路面改建为沥青混凝土路面,可使路面与轮胎之间的附着力增强,提高行车舒适性和安全性,且具有防尘、环保、降噪等作用,有助于美化城市、改善空气质量[1]。近年来,城市快速发展过程中,城市道路“白改黑”工程数量增多,同时也对施工质量提出高要求。结合以往经验,施工和养护是影响沥青混凝土路面性能的主要因素,然而现有文献报道多聚焦于现场施工环节,关于养护技术措施的研究较少。本文结合实践,探讨了城市道路“白改黑”施工方法及全面养护技术的应用,以供参考。

1 工程概况

1.1 道路改建基本情况

金城江城区道路“白改黑”工程(一期)项目位于河池市金城江区,共计17条道路,分布于金城江及其支流两侧,路线总长约12.837 km,改建总面积为251 189.737 m2,桥面铺装面积为8 169.727 m2,改造人行道总面积为2 214.924 m2。以思源路为例,属于城市支路,道路为南北走向,起于江南西路、终于金城西路,道路长度为350.912 m,标准路幅宽度为11 m,设计速度为20 km/h。现状为水泥混凝土路面,道路病害主要有填缝料脱落或缺损、板块裂缝。

1.2 施工重难点及应对措施

本项目分布于金城江两侧,沿线基本为居民区及商业区。结合现场环境条件,施工重难点及应对措施如下:

(1)工程量大、工期紧张。为此,需做好全面施工准备,落实现场调查勘察工作,编制科学完善的施工方案;优化配置人、机、料等资源,加强时间节点控制。

(2)道路位于城市,沿线多为居民区及商业区,施工会对周边居民的生活带来干扰。为此,施工期间应做好施工标志、标牌等安全设施,确保道路和行人交通安全;采取噪声防治、三废防治措施,将施工对周边环境的影响降至最低[2]。

(3)道路养护难度大。为此,采用全面养护技术,加强对路基设施的管理工作,把路基病害消灭在萌芽状态;进行长期环境监控,施工单位和相关部门加强沟通协作,确保主体工程与设施正常运转。

2 “白改黑”路面及线形设计

2.1 平纵线形设计

本项目设计中,现状均为已建成路段,平面线形与既有路一致。纵断面设计受现状路面标高限制,结合改造方案,改造后的路面抬高约6 cm,纵断面线形基本维持现状。为了路面平顺进行优化调整,在改造路段、老路路面及桥头等构造物衔接处,利用面层进行过渡,顺接坡度≤2%。

2.2 横断面设计

横断面形式维持现状不变,道路车行道横坡为1.5%,由道路中心线向两侧排水,人行道横坡为1.5%,坡向道路中心,路拱均采用直线形式。以思源路为例,横断面形式为:2 m人行道(含设施带)+2×3.5 m车行道+2 m人行道(含设施带)(如图1所示)。

图1 思源路横断面设计示意图

2.3 路面设计

依据相关规范,结合沿线水文、地质、气候、筑路材料的分布情况,以及路面施工和养护经验,遵循安全耐久、适用舒适、环保经济、和谐美观的原则进行路面设计。车行道路面结构为:防水粘结层+1 cm厚橡胶沥青应力吸收层+5 cm厚ARAC-13橡胶沥青混凝土面层。抗滑指标见表1。

表1 改造后的路面抗滑指标表

3 “白改黑”路面施工技术方法

本项目中,道路“白改黑”路面施工工艺流程:原路面检验→喷砂打毛→防水粘结层施工→橡胶沥青应力吸收层施工→橡胶沥青混凝土面层施工→验收养护。

3.1 原路面检验

“白改黑”施工前,先对原水泥混凝土路面进行弯沉检验。依据《公路路基路面现场测试规程》(JTG E60-2008),采用贝克曼梁法进行检验。操作方法为:采用5.4 m弯沉仪、后轴重10 t的重型标准汽车,在横向接缝两侧距角点30～50 cm处同时测定弯沉,并根据横向接缝、裂缝两侧的弯沉平均值与弯沉差,判断水泥混凝土板块的承载能力。测定时,注意贝克曼梁的变位感应支点尽量接近板缝边缘,中间支点及百分表支座点与变位感应点保持相隔一道缝,不能落在同一块面板块上。若最终弯沉平均值>0.2 mm,说明混凝土板块脱空。对此,应采用灌浆法或打裂压实法进行处理,消除水平与垂直方向上的变形,提高路面的稳定性,为后续“白改黑”施工奠定基础。

3.2 喷砂打毛

(1)清除原路面上的不良附着物,如砂粒、杂物、油污等。其中,油污处理是重点,需选用合适的溶剂进行溶解。

(2)清扫完成后,使用全自动喷砂机处理,清除路面的浮浆和附着杂物,打毛后的构造深度控制在0.4～0.8 mm,以提高沥青加铺层的层间粘结性[3]。

(3)喷砂打毛后,检查水泥混凝土路面,保持干燥整洁,没有掉皮、松散、空鼓、开裂等情况。

3.3 防水粘结层

防水粘结材料要具有优良的防水和粘结性能,本项目所用材料的性能参数为:-15±2 ℃下无断裂纹;25 ℃下的粘结强度和剪切强度均是0.6 MPa;25 ℃下的干燥性表干为4 h,实干为12 h;0.3 MPa条件下30 min不渗水;160±2℃下无流淌、活动;0.1 MPa条件下热碾压后30 min不渗水。施工技术要点:

(1)采用人工滚涂+机械喷涂的方式施工,确保材料涂布均匀、无漏涂,粘结剂用量控制在0.3～0.6 kg/m2。

(2)施工完成后,粘结层在固化之前不得行人,涂刷相关区域进行保护,防止油脂、脏污造成污染。

3.4 橡胶沥青应力吸收层

橡胶沥青材料的质量及稳定性要满足表2的要求。粗石料要有足够强度且洁净、干燥,不含有灰尘。本工程选用辉绿岩,压碎值≤15%,磨耗损失≤28%,坚固性≤12%,针片状颗粒含量≤15%。

表2 橡胶沥青材料的主要技术指标表

施工技术要点:

(1)施工前对辉绿岩进行预裹,增强粘结性。

(2)施工时,防水粘结层保持清洁、干燥,橡胶沥青的洒布量控制在2～3 kg/m2,偏差量为±0.2 kg/m2。

(3)纵向衔接时,和已洒布区域的重叠宽度为10 cm。横向衔接时,为提高精准度,在起步、终止位置铺工程纸,洒布车经过后将其取走[4]。

(4)橡胶沥青洒布与碎石洒布同步进行,洒布量控制在15～20 kg/m2。洒布后及时检查,不足之处由人工补足,局部过厚则由人工清扫,以保证均匀性和平整度。

(5)洒布完成后,使用胶轮压路机及时碾压,碾压遍数为2～3遍,碾压结束后清除表面松散的碎石,3 h内禁止人车通行,运输车必须行走时将速度控制在25 km/h内。

3.5 橡胶沥青混凝土面层

橡胶沥青混凝土所用粗集料选用辉绿岩,压碎值≤26%,磨耗损失≤28%,表观相对密度≥2.6 ,吸水性≤2%,坚固性≤12%,针片状颗粒含量≤15%,软石含量≤3%,对沥青的粘附性≥5级。

细集料选用洁净的机制砂,表观相对密度为2.5,含泥量≤3%,坚固性≥12%,砂当量≥60%,亚甲蓝值≤25 g/kg,流行时间≥30 s。

石灰石矿粉保持干燥、无结团,表观密度≥2.5 g/cm3,含水量≤1%,粒径范围<0.075 mm的占比为75%～100%,<0.15 mm的占比为90%～100%,<0.6 mm的占比为100%。

沥青混合料的性能指标见表3。

表3 沥青混合料的性能指标表

施工技术要点:

(1)拌和环节。严格控制各项技术参数,进行温度控制和混合料外观鉴定。对混合料取样进行马歇尔和抽提试验,检验混合料的级配、空隙率等体积参数是否满足设计文件要求。

(2)运输环节。根据现场施工速度确定所需运输车辆的数量,保证供料连续性。车辆的车厢底板、侧板保持清洁,使用专用的特种保温篷布覆盖,按指定路线进入施工现场。

(3)摊铺环节。先在试验段铺筑,确定技术参数,安排专人对工作面进行检查清扫。初始行走速度控制在1 m/min,待摊铺温度正常后提速为2～3 m/min,保持匀速稳定摊铺[5]。

(4)碾压环节。遵循紧跟、慢压、高频、低幅原则,先外侧再内侧、从低处向高处碾压。本工程中,初压使用静载钢轮压路机,碾压2～3遍;复压使用钢轮振动压路机,碾压4～6遍;终压使用静载钢轮压路机,碾压2～3遍。

4 “白改黑”路面全面养护技术的应用

4.1 养护规划

为提高路面养护的科学性,本研究结合路况和养护经验,设置复合路面结构方程,根据路面破损指数(PCI)、路面平整度指数(RQI)、路面结构强度指数(PSSI)等指标的衰变规律,编制中长期养护规划方案。以PCI预测模型为例,计算公式为:

(1)

(2)

λ=a1hb1ESALc1

(3)

η=a2hb2ESALc2

(4)

ξ=a2hb2ESALc3

(5)

(6)

式中:PCI0——初始路面状况指数;

y——路龄;

A——路面寿命因子;

B——路面形状因子;

h——沥青层厚度;

ESAL——标准轴次(天/车道);

l0——初始弯沉值;

λ、η、ξ、a、b、c、d——回归系数。

4.2 养护技术方案

本项目对沥青混凝土路面进行全面养护,采用预防性养护+季节养护+病害处理方案。

4.2.1 预防性养护

预防性养护采用雾封层技术。将乳化的沥青和沥青路面养护剂材料,使用喷洒设备喷洒到沥青混凝土路面上,可防止微裂缝产生,使分离的集料再次粘结起来[6]。本工程属于新的改建道路,通车时间短,采用雾封层技术进行预防性养护,不仅能改善路面外观质量,而且养护成本低。

4.2.2 季节养护

道路运营期间,季节养护要点如下:(1)春季对温缩裂缝及时修理,快速修补坑槽、松散和翻浆等问题;(2)夏季利用高温期,集中处理泛油、拥包、波浪问题,并修复临时修补带来的破损;(3)秋季随着温度降低,重点防治裂缝、冻胀、松脆,及时修补坑槽,使用乳化沥青稀浆封层;(4)冬季以防滑、疏阻、抢险等工作为主,并且采购、储备充足的养护材料。

4.2.3 病害处理

针对接缝、裂缝、车辙、坑槽、脱皮等常见病害,安排专人定期检查、及时处理。(1)采用微表处技术,将改性沥青、矿粉、添加剂、水及集料按照一定比例拌和,然后摊铺到路面上,提高路面的耐磨性、抗滑性、阻水性,并可修复路面车辙;(2)局部病害严重的采用中修技术方案,进行5 cm罩面施工。

5 结语

“白改黑”是一种成熟的道路施工工艺,本文结合城市道路改建工程实际案例,采用“白改黑”路面施工技术方法,取得了良好效果。随着沥青混凝土路面通行时间的延长,加强养护工作至关重要,将预防性养护、季节养护、病害处理相结合,能改善路面的外观质量和使用性能,延长使用寿命,实现综合效益的最大化。