永和沿黄旅游公路路面透层油施工技术研究

乔 鹏

(山西路桥工程有限公司五分公司,山西 太原 030000)

随着现代化社会的飞速发展,道路的面层材料逐渐转变为沥青混凝土材料。沥青路面以沥青作为粘结剂,在一定温度下经摊铺和压实,形成路用的沥青混凝土路面,因此沥青路面在国内外道路施工中应用较为广泛[1]。运用沥青的粘结和防水作用,转变基层的使用特性,改善面层的沥青对基层的粘结程度,使得基层表面密封,路床不会发生积泥和积水的现象。同时,透层油提高了基层表面的稳水能力,极大程度防止基层吸收面层中的沥青。这样在增加透层油与稳水层的黏结效果的同时,还能提升透层油的使用效率。在道路施工的过程中,透层油洒布可以提升道路的施工质量,选用合理的洒布方法,运用先进施工计划,结合施工特点进行优化。但是由于传统技术方法在施工过程中的沥青渗透性差,防水作用低,使得密封性降低。通过对沥青混凝土路面面层进行取样发现,沥青面层芯样存在底面不平整,基层顶部结构不完整等情况,使得结果无法达到预期。现阶段,以永和沿黄旅游公路路面为研究对象,运用透层油施工技术,结合实际情况进行研究与分析。

1 工程概况

道路工程起点位于永和县打石腰乡蔚家洼,与县道X590(段家河—河浍里)衔接,终点位于永和县打石腰乡靳家山。该段道路长6.26 km。路线起点与K2+000处相接,终点位于白家山观景台,该段道路长1.76 km,本项目路线总长度8.02 km。本标段内的路基挖土方为816 305.9 m3,路基填方为379 719 m3。同时,防护工程为7 671.8 m3,排水长度为12 516 m,沥青混凝土路面50 110 m2。钢筋混凝土圆管涵17道,暗盖板涵3道,大桥1座,中桥2座,被交路12处。公路项目所处位置地形复杂,沿线山高沟深,路线蜿蜒盘旋,施工组织较为困难。3座大桥及20道涵洞均为跨越冲沟而设,施工难度大。支线工程地形复杂、沟壑纵深,弯道多,平曲线半径小,周边水资源严重短缺。

2 公路路面透层油施工

2.1 透层材料

透层材料一般为透层油,根据不同基层种类进行选择。公路项目施工中,透层油选用洒布乳化沥青,其中沥青含量为45%～60%。乳化沥青的配置过程中,基质层的沥青针入度一般为70左右[2]。基质沥青的配制过程中,选用量产AS-120道路石油沥青,其针入度设定在80～100之间。沥青与水的比例为1∶1和3∶2。选用的沥青为中裂型,筛上剩余量在0.06%～0.08%之间,蒸发残留物含量在30%～40%之间。进行试洒时,根据乳液的浓稠情况,计划对应的用量和渗透情况。在喷洒前,用施工专用的清扫工具将基层表面的物品和污渍打扫干净,清扫难度大的区域用铁锹进行清理,并洗刷干净。对道路碎石和人工建筑应及时对进行遮盖,防止在喷洒的过程中受到污染。在喷洒乳化沥青过程中,观察基层表面的保湿情况。如果保湿效果差则需要进行洒水处理,这样使基层表面的孔洞能够不断开张,减少孔洞堵塞。如果天气不好,基层表面保湿状态强,则不同进行保湿处理。当气温低于15 ℃,天气不好时,不能进行施工喷洒。根据以上方式开始喷洒沥青。用沥青洒布车均匀喷洒,并按照一定数量进行喷洒。在车开始运行和停止运行时要有对应准备,减少喷洒量超过的问题。水平和垂直搭接部分喷洒时,需要保证喷洒的量。对于小部分喷量过多的情况需进行消除处理,在宽度不同,或没有喷到的区域需要人工喷洒。喷洒后观察洒布内的情况,如果洒布表面的颜色均衡,被一层厚度为0.2 mm的沥青薄膜覆盖,用工具将薄膜进行割接,没有实现揭起时作为表示乳液浓度为正常[3]。如果没有揭起,但是基层的膜层厚度大于0.6 mm时,表示用量冗余。如果能够实现揭起,则表示乳液的浓稠度过大,没有渗入进基层内部。

2.2 施工准备

路面面层为5 cm中粒式沥青混凝土,面层的工程量为40 812.5 m2,路面宽度为7.5 m。透层油采用沥青洒布车灌装运输,装灌前需仔细检查沥青洒布车的预热系统及喷洒设备是否正常。煤油的配比要符合标准。采用M3000型设备进行沥青搅拌,运用ABG423摊铺机进行工作。在施工之前,仔细严格挑选施工过程中所需的材料并进行再次检测,不同的施工材料应按照不同的区域进行存放,使用的矿料为灰岩制作的,需保证材料的干爽特性。同时,要对材料放置的区域做硬化检查,保证区域内的排水工作有序进行。同时检查洒布,对洒布车喷嘴与洒油管进行加热,使得管口没有堵住的情况,按照预定的角度调整喷嘴的喷射角度与高度,使得各个喷嘴出来的喷雾在下角出发生重叠现象。在洒布机的起始和停止处,安置橡胶桶,并用它在承接喷嘴处掉落的透层油,以减少出油量大而导致沥青面层施工出现问题[4]。对各种原材料质量进行检测,按照设定的工程需要进行配比。在道路工程开始之前,设定施工准备期为30 d,安装好试验仪器和设备。在不同的准备期内,需要各个部门针对工程中存在的问题进行详细计划,检查设备的运行情况,在工作人员的配合下,对施工现场的情况进行统计,并结合设备运行情况在测试区进行预工作,按照现场情况拟定合理施工计划,对选择应用的材料配比、运行设备设置、人工数量、工艺设计、规范要求、效果检测等要进行统一管理后再进行道路项目施工。为防止沥青在行驶过程中产生粘结,在车底板涂上润滑试剂。因为材料的粘性不同,运输车辆涂刷的润滑试剂的量也不同。从搅拌设备向运输车中进行材料运输时,移动行驶线路,来防止混合材料无法混合的状况。洒布宽度大会导致起始和停止喷洒过程中,喷洒得不均匀。洒布宽度小会使得重叠次数过多,影响工作进程。通常洒布宽度设置在5～5.5 m。在喷洒途中不要随意转换行驶方向。喷洒距离要延长一些。为使得洒布保持稳定状态,在基层上标注好对应标记。在喷洒乳化沥青时应对附近物品进行遮盖。受到天气环境影响的情况下施工时,需要在表面上喷洒一定水分,保持表面有适当水分,减少静电。

2.3 透层施工

洒布时,为防止油车没开始启动时就开始放油,导致局部汪油形成小部分漏洒可运用人工找补。喷洒时,可运用全幅喷洒方法,计算其来回所用的时间,计算好喷洒时的范围,不同喷洒过程中要注意连接性。观察天气环境,正常情况下,经过半个小时乳化沥青完成破乳,等到颜色变为黑色时开始洒布石屑。洒布过程中,尽量保持不破坏沥青膜。为增加石屑与膜之间的结合特性,在石屑撒布完成后,使用压路机进行操作。碾压速度控制在6 km/h。第一次压实工作在摊铺之后进行,用压路机进行碾压,次数为3次。压实过程中温度要保持在120～130 ℃之间。碾压过程中,将工具对应摊铺设备,碾压的路线和方向要规范,压实后检查路面整齐度。根据其光滑程度适当进行调整。第二次工作,运用压路机对公路路面进行碾压,进行5次,再用其他压路机碾压,使得压实度符合对应要求。最后一次压实运用设备进行压实,直到消除表面凸起。压实过程中要定期对表面进行监测,以防油膜形成。压实设备在开始受料前,需要在其表面添加少量润滑试剂,开始添加材料时压实设备开始进行添加,等新材料高度为标准线相同时才可以进行压实处理。等到方木从熨平板中拿出,运用人工方法进行压实。接缝处的新材料温度小于实际温度时,对其进行加热,使得新材料的温度达到实际温度后,再进行相应处理。如果达不到对应温度标准,则需切割材料再次铺筑,直到碾压到没有缝隙[5]。在完成压实后,要设置检查小组对工程进行施工质量检查和修补施工漏洞。压实后,及时检查道路的压实程度,并在指定的环境中完成补压操作,在压路机工作后,如果存在没有压实的区域,要进行人工压实或者运用小型设备对其进行压实处理。完成压实后的公路路面,不能当时就对表面进行操作,施工压实程度可以运用灌注石子法进行测试。

2.4 接缝处理与养护

运用接缝处理专用设备,将原有层面加热到混凝土融化松散,并放入凝结剂和少量沥青,搅拌后形成新的材料,经过碾压成性能较好的路面。对裂缝不断进行修补,运用设备在裂缝处3～8 cm的区域内,进行限时加热,在观察到1 m的裂缝处混凝土变软后,用油壶倒入适量热沥青,掺入少量石子并进行搅拌,使裂缝处形成有特殊性能的新材料。新材料运用钢轮压路机通过静压的方式完成操作。工作要保持相对稳定进行,压路机在完成接缝紧密后停止运行。接缝的不同层间的间隔要维持在18 cm 左右。接缝的角度与铺筑角度之间为90°,尽量保持竖直角度防止倾斜。在不同层次中,铺筑的距离应留出2 m间隔。同时,保证在碾压过程中两侧有固定的距离。在接下来的碾压开始前,应从尾部开始涂刷适材料。同时,根据对应条件调节整平板的高度,在进行碾压过程中,形成一定的预留空间。在养护过程中,新的沥青材料在摊铺碾压后要进行冷却。等到沥青路面表面温度低于45 ℃时,才算完成施工。施工后应做到不断进行道路状况观察,对产生破坏的区域要按时重新喷洒,使得基层保持在良好的状态下。对面层的养护工作则是在指定范围内,按照划定的范围安排相应的工作人员进行监督与巡视,保护路面整洁不受到破坏。

3 测试与分析

3.1 沥青渗透深度测试

透层材料为煤油稀释沥青或乳化沥青,在基层表面稍干后浇洒。为测试透层沥青的渗透深度,研究基层与透层之间的连接性能。设置五组实验,每个小组所选取的芯样相同的样本编成一组,同时对样本的渗透深度进行测量。设定样本的沥青渗透深度的标准线为6 mm,如果测定的渗透深度低于标准线,则会产生病害。在检测透层沥青渗透深度的过程中,通过对待试验区域进行样本选取,得到对应的渗透深度结果,具体如表1所示。

表1 渗透程度测量结果

由结果可知,当不同路段钻取芯样的渗透深度均在标准线以上,小组1的渗透深度达到了8 mm。说明透层沥青在基层与透层之间的具有黏结力,当层间抗剪力相同时,能够按时由透层向基层提供合理化驱动,以避免天气原因产生的基层破坏问题。沥青具有良好的渗透深度,渗透效果显著。同时,针对于高渗乳化沥青防水性能,同样进行对应项目的测试。设定五个实验小组,每个试验小组中的桩号是不同的。测定在透层油施工之前的防水指数的46.3 ml/min。进行透层油施工,根据施工后的结果,得到新的防水指数值,并整合值计算施工后的防水指数均值,从而判断旅游公路路面的防水能力。其中,防水指数的具体数值如表2所示。

表2 防水指数检测

由测试结果可知,计算施工后的防水指数均值为24.8 ml/min,相比于施工之前的防水指数均值下降了21.5 ml/min。透层油的渗水下降程度大,说明道路的防水性具有了明显的提高。沥青层的黏结性能防水性能较高,基本达到道路施工的规定要求。

3.2 抗剪强度测试

在透层中施工沥青洒布到基层时,表面不会产生油膜。洒布的透层沥青在短时间内干燥,渗透进基层的沥青干燥后形成大量的残留沥青,这些残留沥青可以增加道路使用次数,具有恒久性可以延长道路使用时间。所以,为验证透层沥青的施工质量,通过层间抗剪强度来判断层间黏结性能。选取五个试件,编号为1-1～1-5。对不同试件的剪切力进行测试,设定运用直接剪切方法时,试件的抗剪强度均值为0.52 MPa。运用垂直荷载剪切后得到对应的剪切强度结果如表3所示。

表3 抗剪强度结果

由测试结果可知,运用垂直荷载剪切后的抗剪强度均值为0.374 MPa。与直接剪切数据相对,施工技术应用后的道路工程材料剪应力较小,剪切强度轻,说明透层的沥青施工质量良好,施工后的道路符合施工要求,具有良好的应用效果。

4 结束语

通过对永和沿黄旅游公路路面透层油技术的改进和创新,提高了工程的施工强度,提升了施工速度,实现了公路路面的安全施工。但该设计还存在不足之处,如工期的不合理分配问题,成本相对较大的问题等。今后在研究中,在保证工程技术应用的过程中能够提升实用性,同时还要对防水防渗材料质量提出更高要求,对沥青材料的选择要按照相应标准进行。根据设计优化工程施工工艺,减少施工误差,实现更全面的、更有效的公路路面透层油施工技术研究。