張盛豐,李晨明
(上林縣公路管理所,廣西 南寧 530500)
近年來(lái),隨著我國(guó)農(nóng)村公路建設(shè)的發(fā)展,瀝青路面因具有表面平整、堅(jiān)實(shí)、無(wú)接縫、行車平穩(wěn)、舒適、噪音小、造價(jià)低廉、適宜機(jī)械化施工等優(yōu)點(diǎn)而越來(lái)越廣泛地被應(yīng)用到農(nóng)村公路建設(shè)中。但是,由于瀝青路面容易產(chǎn)生基層反射裂縫;低溫情況下容易產(chǎn)生開(kāi)裂;容易產(chǎn)生水損壞,尤其是設(shè)計(jì)與施工質(zhì)量控制不當(dāng)時(shí)更容易產(chǎn)生早期破壞。因此,本文結(jié)合山區(qū)四級(jí)公路瀝青路面設(shè)計(jì)與施工的實(shí)踐,提出山區(qū)四級(jí)公路瀝青路面在建設(shè)中應(yīng)注意的一些問(wèn)題,以供同行參考。
在第七屆國(guó)際瀝青路面結(jié)構(gòu)會(huì)議后,人們將瀝青路面的使用性能分為兩類:①結(jié)構(gòu)性使用性能,即抗疲勞損壞、抗高溫車轍、抗低溫縮裂,抗水損害和抗老化五個(gè)方面;②功能性使用性能,即平整度、構(gòu)造深度、摩擦系數(shù)、車轍和滾動(dòng)噪聲5個(gè)方面。
瀝青路面的設(shè)計(jì)分為結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)、路面厚度計(jì)算和材料配合比設(shè)計(jì)3個(gè)部分,下面結(jié)合瀝青路面使用性能方面的要求來(lái)論述四級(jí)公路瀝青路面的設(shè)計(jì)。
應(yīng)根據(jù)公路所在區(qū)域的水文地質(zhì)、氣候特點(diǎn)、公路等級(jí)與使用要求、交通量及其交通組成等因素,結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)踐經(jīng)驗(yàn),選擇適宜的路面結(jié)構(gòu)組合。即山區(qū)四級(jí)公路瀝青路面的結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)應(yīng)遵循以下要求:
(1)適應(yīng)行車荷載作用的要求:各結(jié)構(gòu)層應(yīng)按強(qiáng)度和剛度自上而下遞減的規(guī)律安排,以使各結(jié)構(gòu)層材料的效能得到充分發(fā)揮;基層與面層的模量比應(yīng)不小于0.3;土基與基層或底基層的模量比宜為0.08~0.40。
(2)在各種自然因素作用下穩(wěn)定性好:基層一般應(yīng)選擇水穩(wěn)性好的材料;在季節(jié)性冰凍地區(qū),設(shè)置防止凍脹和翻漿的墊層;路面總厚度滿足防凍厚度的要求。
(3)考慮結(jié)構(gòu)層的特點(diǎn):面層耐久、基層堅(jiān)實(shí)、土基穩(wěn)定的要求;因地制宜、合理選材、方便施工、利于養(yǎng)護(hù)。
路面結(jié)構(gòu)層厚度的確定應(yīng)滿足結(jié)構(gòu)整體剛度(即承載力)與瀝青層或半剛性基層、底基層抗疲勞開(kāi)裂的要求。
輪隙中心處路標(biāo)計(jì)算彎沉值ls應(yīng)小于或等于設(shè)計(jì)彎沉值ld,即
一般,四級(jí)公路的路面結(jié)構(gòu)以路表面設(shè)計(jì)彎沉值為設(shè)計(jì)指標(biāo)。則在計(jì)算路面厚度時(shí),可根據(jù)設(shè)計(jì)指標(biāo)采用多層彈性體系理論設(shè)計(jì)程序來(lái)進(jìn)行計(jì)算或驗(yàn)算。而設(shè)計(jì)彎沉值應(yīng)根據(jù)公路等級(jí)、設(shè)計(jì)年限內(nèi)累計(jì)標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)量軸次、面層和基層類型按式(2)計(jì)算確定:
式中:ld:設(shè)計(jì)彎沉值,0.1 mm;
Ne:設(shè)計(jì)年限內(nèi)一個(gè)車道累計(jì)當(dāng)量軸次,次/車道;
Ae:公路等級(jí)系數(shù),即四級(jí)公路為1.2;
As:面層類型系數(shù),即瀝青混凝土面層為1.0;
Ab:路面結(jié)構(gòu)類型系數(shù),半剛性基層瀝青路面為1.0,柔性基層瀝青路面為1.6。
2.3.1 四級(jí)公路基層、底基層的材料配合比設(shè)計(jì)
山區(qū)四級(jí)公路瀝青路的基層、底基層的材料宜采用水泥穩(wěn)定集料類、石灰粉煤灰穩(wěn)定集料類等材料;且其基層、底基層均可采用懸浮密實(shí)型級(jí)配(基層集料的最大粒徑不大于31.5mm,底基層集料的最大粒徑不大于37.5 mm),以使基層、底基層具有足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性、較小的收縮(溫度及干縮)變形和較強(qiáng)的抗沖刷能力。
2.3.2 瀝青混凝土面層的配合比設(shè)計(jì)
瀝青面層應(yīng)具有平整、密實(shí)、抗滑、耐久的品質(zhì),并具有高溫抗車轍、低溫抗開(kāi)裂以及良好的抗水損害能力。瀝青面層的瀝青,應(yīng)采用符合“中、輕交通道路石油瀝青技術(shù)要求”的瀝青或改性瀝青。而山區(qū)四級(jí)公路瀝青面層分為上、下兩層,在具體選用瀝青混合料類型時(shí)應(yīng)根據(jù)使用要求、氣候特點(diǎn)、交通條件、結(jié)構(gòu)層功能等因素,結(jié)合瀝青層厚度和當(dāng)?shù)貙?shí)踐經(jīng)驗(yàn)來(lái)選擇適應(yīng)的混合料。因上面層須具有平整密實(shí)、抗滑耐磨、抗裂耐久的性能,即宜采用 AC-13中粒式瀝青混凝土;因下面層須具有高溫抗車轍、抗剪切、密實(shí)、不透水、耐疲勞開(kāi)裂的性能,即宜采用AC-25粗粒式瀝青混凝土。
同時(shí),在確定瀝青混合料最佳瀝青用量時(shí)采用了體積法設(shè)計(jì)方法,即要求瀝青混合料中的礦料級(jí)配、穩(wěn)定度(含殘留穩(wěn)定度)、瀝青飽和度VFA、流值、礦料間隙率VMA、馬歇爾試件的密度、空隙率VV和60 ℃動(dòng)穩(wěn)定度等均應(yīng)符合規(guī)范要求。
(1)瀝青混合料的礦料質(zhì)量及礦料級(jí)配應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求和施工規(guī)范的規(guī)定;粗集料宜采用碎石、破碎礫石、篩選礫石、礦渣、鋼渣(鋼渣應(yīng)在破碎后有6個(gè)月的存放期)等,應(yīng)由具有生產(chǎn)許可證的采石場(chǎng)生產(chǎn);粗集料應(yīng)潔凈、干燥、無(wú)風(fēng)化、無(wú)雜質(zhì),具有足夠的剛度、耐磨耗性。細(xì)集料可采用天然砂、機(jī)制砂及石屑,并確保其與瀝青有很好的粘結(jié)性;瀝青混合料的填料可以采用礦粉、石灰粉、水泥、粉煤灰等。
(2)嚴(yán)格控制各種礦料的瀝青用量及各種材料和瀝青混合料的加熱溫度,瀝青材料及混合料的各項(xiàng)指標(biāo)應(yīng)符合設(shè)計(jì)和施工規(guī)范要求。瀝青混合料的生產(chǎn),每日應(yīng)做抽提試驗(yàn)、馬歇爾穩(wěn)定度試驗(yàn),礦料級(jí)配、瀝青含量、馬歇爾穩(wěn)定度等結(jié)果的合格率應(yīng)不小于90%。
(3)拌合后的瀝青混合料應(yīng)均勻一致,無(wú)花白,無(wú)粗細(xì)料分離和結(jié)團(tuán)成塊現(xiàn)象。
(4)在瀝青混合料的運(yùn)輸過(guò)程中,必須采用帆布對(duì)運(yùn)輸車輛中的瀝青混合料進(jìn)行保濕覆蓋,以免因熱量散失而導(dǎo)致瀝青混合料運(yùn)輸?shù)戒佒F(xiàn)場(chǎng)的溫度過(guò)低。
(5)攤鋪時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制攤鋪厚度和平整度,避免離析,注意控制攤鋪速度、攤鋪寬度,避免全幅攤鋪;攤鋪時(shí),應(yīng)保證供料充分且均勻、連續(xù)地?cái)備?,避免間隙和停頓。
(6)碾壓時(shí),應(yīng)科學(xué)安排壓路機(jī),讓其均衡地進(jìn)行碾壓;碾壓時(shí)應(yīng)保持直線方向、均衡慢速,折返時(shí)關(guān)閉振動(dòng),漸漸改變方向,折返點(diǎn)錯(cuò)開(kāi)不得在同一個(gè)斷面上;應(yīng)控制碾壓速度,碾壓至要求的密實(shí)度,基層必須碾壓密實(shí),表面干燥、清潔、無(wú)浮土,其平整度和路拱度應(yīng)符合要求;應(yīng)科學(xué)合理安排輪胎壓路機(jī)和振動(dòng)壓路機(jī),通常是輪胎壓路機(jī)在前,壓實(shí)效果好,平整度通過(guò)振動(dòng)壓路機(jī)來(lái)彌補(bǔ)。
(7)接縫處理:①縱縫。由于瀝青路面的縱向接縫不好造成縱向開(kāi)裂的情況屢見(jiàn)不鮮,嚴(yán)重影響了路面壽命,但山區(qū)四級(jí)公路瀝青路面施工,由于缺乏攤鋪機(jī)或舊路照面不能中斷交通等情況,半幅施工的冷接縫則無(wú)法避免。因此,在施工時(shí),可參照國(guó)外做法,在壓路機(jī)上安裝一個(gè)圓盤式切刀,碾壓邊緣時(shí)放下來(lái)將邊緣切齊;②橫縫。由于施工中斷及每天施工段落產(chǎn)生的橫向冷接縫,應(yīng)由有經(jīng)驗(yàn)的人現(xiàn)場(chǎng)指揮,操作工人工作熟練,做到施工前接縫處的清潔干燥,舊面涂刷粘層油與新面粘結(jié),并做到施工后進(jìn)行檢查驗(yàn)證。
(8)瀝青路面施工結(jié)束后,應(yīng)待瀝青混合料冷卻后方可開(kāi)放交通;如施工結(jié)束后需馬上開(kāi)放交通的,可灑水以加速路面的冷卻。
除原材料和混合料的質(zhì)量符合規(guī)定要求外,還應(yīng)有質(zhì)量檢驗(yàn)的書面資料,施工質(zhì)量檢驗(yàn)記錄??⒐ず蟮臑r青鋪筑表面層應(yīng)平整、堅(jiān)實(shí)、粗細(xì)均勻,不得有脫落、掉渣、泛油、松散、推擠、爛邊、裂縫和明顯離析等現(xiàn)象;接縫應(yīng)緊密、平順、燙縫不應(yīng)枯焦,并不得有明顯摻入石油類斑跡。瀝青面層與其他構(gòu)筑物銜接應(yīng)緊密平順,不得有積水或漏水現(xiàn)象。
綜上所述,要修建好山區(qū)四級(jí)公路瀝青路面,須加大對(duì)山區(qū)四級(jí)公路瀝青路面的技術(shù)指導(dǎo)力度,嚴(yán)格按照我國(guó)四級(jí)公路的設(shè)計(jì)和施工標(biāo)準(zhǔn),加大對(duì)瀝青路面設(shè)計(jì)與施工的質(zhì)量監(jiān)督力度,以確保工程質(zhì)量,從而實(shí)現(xiàn)快速優(yōu)質(zhì)地建成山區(qū)四級(jí)公路瀝青路面。
1 《準(zhǔn)四級(jí)公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》[S].(DB 33/T 620-2006)
2 《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》.(JTG D50-2006)
3 《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》.(JTG F40-2004)
4 郭 莉.淺談山區(qū)四級(jí)公路設(shè)計(jì)中的問(wèn)題與注意事項(xiàng)[J].魅力中國(guó),2009(10)
5 宋 彬、李婷婷.山區(qū)高速公路瀝青路面的優(yōu)化設(shè)計(jì)與施工[J].水利水電施工,2008(3)