蘇勇

（上海建工集團(tuán)股份有限公司,上海市 200080）

低溫條件下鋼箱梁瀝青鋪裝施工技術(shù)

蘇勇

（上海建工集團(tuán)股份有限公司,上海市 200080）

結(jié)合工程實(shí)例,重點(diǎn)分析了SMA高彈高黏改性瀝青混凝土配合比設(shè)計(jì)及在低溫情況下瀝青混凝土鋪裝施工技術(shù)措施,對(duì)類(lèi)似工程具有一定的參考和借鑒作用。

SMA；瀝青混凝土配合比設(shè)計(jì)；低溫；保溫措施

0 引言

SMA是一種由瀝青、纖維穩(wěn)定劑、礦粉和少量的細(xì)集料組成的瀝青馬蹄脂填充間斷級(jí)配的粗集料骨架間隙而組成的瀝青混合料,SMA混合料的出料溫度是整個(gè)混合料施工的關(guān)鍵,也是保證攤鋪和碾壓質(zhì)量的基礎(chǔ),其出料溫度一般為185℃左右。由于山西省太原市位于北半球中緯度地理位置,受西伯利亞冷空氣的影響,秋季降溫迅速,冬季干冷漫長(zhǎng)；根據(jù)工程進(jìn)度計(jì)劃安排和要求,太原祥云橋主橋橋面瀝青混凝土鋪裝于11月進(jìn)行施工,平均氣溫0～5℃；在低溫條件下,如何采取合理、有效的保溫措施保證SMA混合料的出料和攤鋪溫度是該施工的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

1 工程概況

太原市祥云橋工程位于太原市區(qū)南側(cè)汾河上,主橋?yàn)楠?dú)塔鋼混凝土組合斜拉橋,主橋橋面梁由混凝土梁及鋼梁組成,其中鋼橋面長(zhǎng)177.2 m（接?xùn)|引橋）,橋面全寬50.6 m,中間3 m寬中央分隔帶,兩側(cè)依次為14.5 m寬機(jī)動(dòng)機(jī)道,2.5 m寬拉索區(qū),3.5 m寬非機(jī)動(dòng)車(chē)道,3 m寬人行道。鋼橋面橫斷面設(shè)計(jì)圖如圖1所示。

圖1 鋼橋面橫斷面設(shè)計(jì)圖

1.1 鋪裝類(lèi)型

鋪裝類(lèi)型見(jiàn)表1。

表1 橋面鋪裝類(lèi)型匯總表

1.2 鋪裝分層

鋪裝分層如圖2所示。

圖2 鋪裝分層圖

2 施工重點(diǎn)、難點(diǎn)及措施

2.1 低溫SMA混合料施工技術(shù)措施

（1）嚴(yán)格控制SMA混合料溫度,出拌和站溫度需用 170～180℃,運(yùn)抵并攤鋪不低于160～170℃,SMA混合料直接由20t運(yùn)料車(chē)運(yùn)至攤鋪現(xiàn)場(chǎng),運(yùn)輸過(guò)程中必須覆蓋棉被保溫。

（2）提高SMA混合料攤鋪后壓實(shí)度,采取大振搗棒的攤鋪機(jī),以使壓實(shí)度提高。

（3）改變碾壓方式,由于攤鋪時(shí)加大壓實(shí)度用振動(dòng)壓路機(jī)在碾壓時(shí)有沒(méi)有推移現(xiàn)象,同時(shí)緊跟攤鋪機(jī),減少雙鋼輪灑水次數(shù)。

（4）斷料措施,如在施工過(guò)程中,發(fā)生斷料按照“毛茬熱接,錯(cuò)茬搭接”必須把松茬壓實(shí)切出立茬,恢復(fù)施工時(shí),涼茬處理,即在攤鋪前先用熱合料把接茬熔化,再鏟出后攤鋪。

2.2 防止瀝青混凝土施工中離析的措施

2.2.1 嚴(yán)格控制瀝青混合料的礦料級(jí)配

低溫條件下SMA混合料在拌和生產(chǎn)中,應(yīng)嚴(yán)格控制礦質(zhì)混合料的級(jí)配在規(guī)定范圍之內(nèi),在級(jí)配曲線(xiàn)中影響鋪面均勻性較大的是中部顆粒的數(shù)量,特別是4.75 mm和2.36 mm的通過(guò)質(zhì)量的百分率,應(yīng)接近級(jí)配范圍的中值,過(guò)少將影響面層的均勻性,過(guò)多將會(huì)影響面層的壓實(shí)性（壓實(shí)困難)。

2.2.2 混合料拌和必須均勻

瀝青混合料的拌和溫度和拌和時(shí)間是混合料達(dá)到均勻的兩個(gè)基本要素,經(jīng)試拌確定后,在生產(chǎn)過(guò)程中不應(yīng)隨意變動(dòng)；同時(shí)還應(yīng)隨時(shí)觀察拌出混合料的外觀,除顏色均勻一致、無(wú)花白顆粒外,粗細(xì)顆粒的分布還應(yīng)均勻,無(wú)粗細(xì)料分離現(xiàn)象。如有分離應(yīng)及時(shí)調(diào)整拌和溫度和延長(zhǎng)拌和時(shí)間。

2.2.3 要防止瀝青混合料在運(yùn)輸中發(fā)生離析

瀝青混合料拌和設(shè)備必須配有一定容積的貯料倉(cāng),確保拌和機(jī)連續(xù)生產(chǎn)不致發(fā)生因等料而停機(jī)的現(xiàn)象。從貯料倉(cāng)中卸料裝上運(yùn)料車(chē)的過(guò)程中,運(yùn)料車(chē)應(yīng)前后移動(dòng)不少于3次,即分幾次卸裝混合料,避免一次卸裝,因?yàn)榛旌狭显谲?chē)廂內(nèi)形成一個(gè)大錐體,會(huì)促使粗細(xì)顆粒分離,卡車(chē)正確的裝載會(huì)減少離析。

2.2.4 優(yōu)化攤鋪工藝

（1）要注意攤鋪機(jī)接料斗的操作程序,以減少粗細(xì)料的離析。攤鋪機(jī)集料斗應(yīng)在刮板尚未露出,尚有約10 cm熱料時(shí)攏料,這是在運(yùn)料車(chē)剛退出時(shí)進(jìn)行；而且應(yīng)該做到在料斗兩翼才恢復(fù)原位時(shí),下一輛運(yùn)料車(chē)即開(kāi)始卸料,做到連續(xù)供料,以避免粗料集中。應(yīng)做到每一料車(chē)攤鋪機(jī)集料斗攏料一次,否則集料斗兩翼內(nèi)側(cè)的余料會(huì)形成向內(nèi)的斜面,避免開(kāi)始卸料時(shí)攤出的鋪面將出現(xiàn)等距離塊狀離析。

（2）攤鋪機(jī)調(diào)整到最佳狀態(tài),是避免鋪面出現(xiàn)條帶狀離析的關(guān)鍵。調(diào)試好螺旋布料器兩端的自動(dòng)料位器,并使料門(mén)開(kāi)度、鏈板送料器的速度和螺旋布料器的轉(zhuǎn)速相匹配。螺旋布料器的料量以略高于布料器中心為度,料面高度應(yīng)基本在同一平面上,并與鋪面橫坡一致,使熨平板的擋料板前混合料在全寬范圍內(nèi)均勻分布,避免攤鋪層出現(xiàn)離析現(xiàn)象。

（3）調(diào)整攤鋪各機(jī)熨平板的激振強(qiáng)度相一致。熨平板是由多塊拼合而成,每塊熨平板中由于夯錘新舊程度和磨損情況不盡相同,因而各塊熨平板的激振強(qiáng)度會(huì)有所差異,激振強(qiáng)度大,熨平板會(huì)把較多的細(xì)料振到鋪層的下部,表面呈現(xiàn)較多的粗料；而激振強(qiáng)度弱,熨平板細(xì)料振到鋪層下部較少,因而鋪層表面細(xì)料較多。

（4）及時(shí)人工修補(bǔ)鋪面上的洞眼。鋪層表面的粗大顆粒,在熨平板的拖拉下,后部形成了洞眼,對(duì)鋪面形成的洞眼,在碾壓前應(yīng)人工填入適量熱瀝青混合料。

2.3 路面平整度控制措施

路面瀝青混凝土攤鋪技術(shù)重點(diǎn)之一在于如何控制面層平整度,根據(jù)施工的實(shí)際經(jīng)驗(yàn),其主要控制措施如下。

2.3.1 嚴(yán)格控制原材料質(zhì)量

面層原材料的質(zhì)量必須滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求,必須嚴(yán)格控制集料的最大粒徑和用量,以減少壓實(shí)系數(shù)的波動(dòng),從而保證路面的平整度。

2.3.2 加強(qiáng)機(jī)械設(shè)備的調(diào)試和檢修

采用先進(jìn)的備有平衡梁的進(jìn)口攤鋪機(jī)進(jìn)行瀝青面層的施工,采用全單幅攤鋪,熨平板的振動(dòng)夯擊強(qiáng)度能使攤鋪層的壓實(shí)度達(dá)85%以上,從而減小壓路機(jī)初壓產(chǎn)生的推擠現(xiàn)象,有利于平整度的提高。

2.3.3 合理確定拌和能力和運(yùn)輸能力

為了保證均勻、連續(xù)、不間斷的攤鋪,必須保證拌和樓達(dá)到一定的產(chǎn)量。

2.3.4 保證緩慢、均勻、連續(xù)、不間斷的攤鋪

（1）攤鋪速度不宜過(guò)快,以免影響到攤鋪后的預(yù)壓、密實(shí)度和平整度；但亦不宜太慢,否則影響生產(chǎn)效率。推薦速度控制在2～4 m/min。

（2）攤鋪過(guò)程中不得隨意變換速度,禁止因攤鋪機(jī)前運(yùn)料車(chē)較多時(shí)加快速度,或運(yùn)料車(chē)較少時(shí)故意放慢速度等料。因速度的變化必然導(dǎo)致攤鋪厚度變化,為了保持厚度不變,就要調(diào)節(jié)厚度調(diào)節(jié)器以及搗固器和熨平板的激振力與振搗梁行程,以保證最終壓實(shí)面平整。但人工調(diào)節(jié)是憑經(jīng)驗(yàn),在速度變化處終歸會(huì)引起攤鋪后預(yù)壓密實(shí)度的變化,從而導(dǎo)致最終密實(shí)厚度的差異。

（3）攤鋪中要絕對(duì)保證連續(xù)性,避免因待料等原因引起中途停頓?；旌狭蠝囟认陆禃?huì)引起局部不平整,而且縱向調(diào)平系統(tǒng)在每次啟動(dòng)后,仍需行駛3～8 m后才能恢復(fù)正常。

（4）運(yùn)料車(chē)卸料時(shí)不得撞擊攤鋪機(jī),并及時(shí)清除攤鋪機(jī)前灑落的粒料,嚴(yán)禁人工向攤鋪層上撒料,攤鋪層未壓實(shí)前不得隨意踩踏,以保證路面的平整度。

2.3.5 壓路機(jī)的黏輪處理

對(duì)于鋼輪壓路機(jī)采用向輪上噴灑少量霧狀水,并在噴水處覆蓋布條以增加水均勻性來(lái)解決。

2.3.6 嚴(yán)格操作表面層的接縫處理

表面層的接縫處理是路面施工中的關(guān)鍵環(huán)節(jié),必須嚴(yán)格操作。橫向施工接縫采用平接縫,每次開(kāi)工前應(yīng)切除端部平整度和厚度達(dá)不到要求的地方,為使接頭處整齊且避免擾動(dòng),采用鋸縫機(jī)鋸縫,縫要平直且與路線(xiàn)方向垂直,切忌鋸進(jìn)下一層。鋸縫后要清理干凈并使其干燥,接頭處涂刷一薄層乳化瀝青,使前后兩部分較好地黏合在一起。在起步時(shí),熨平板應(yīng)充分預(yù)熱,根據(jù)松鋪厚度墊起熨平板并設(shè)定好平衡梁,保證接頭處的平整度。碾壓之前接頭處人工找補(bǔ),對(duì)大的空隙進(jìn)行撒細(xì)料彌補(bǔ),碾壓時(shí)派專(zhuān)人用3 m直尺反復(fù)測(cè)量接頭處的平整度,滿(mǎn)足平整度要求。

3 SMA配合比設(shè)計(jì)

SMA的配合比設(shè)計(jì)是做好SMA面層的第一步,也是至關(guān)重要的一步。SMA配合比設(shè)計(jì)的全過(guò)程分為三個(gè)階段,即目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)階段、生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)階段和生產(chǎn)配合比驗(yàn)證階段。

3.1 目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)

目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)的目的是確定各種規(guī)格集料的配合比,使礦料混合料的顆粒組成接近級(jí)配范圍的中值,采用不同瀝青用量制備馬歇爾試件,并通過(guò)馬歇爾試驗(yàn)確定最佳瀝青用量。

3.2 生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)

拌和廠冷料倉(cāng)的集料按目標(biāo)配合比確定的比例進(jìn)入烘干筒烘干,若采用間歇式拌和機(jī),則烘干的熱料經(jīng)過(guò)二次篩分重新分成各不同粒級(jí)的集料,分別進(jìn)入拌和機(jī)熱料倉(cāng)。各個(gè)熱料倉(cāng)的集料顆粒組成需要重新進(jìn)行礦料配合比計(jì)算,以確定各個(gè)熱料倉(cāng)集料進(jìn)入拌和室的比例并檢驗(yàn)最佳瀝青用量,即為生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)。

生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)流程:校核料場(chǎng)集料顆粒組成→熱料倉(cāng)集料篩分試驗(yàn)→熱料倉(cāng)集料配合比設(shè)計(jì)→馬歇爾試驗(yàn)檢驗(yàn),確定生產(chǎn)配合比的最佳瀝青用量。

4 施工現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備

施工前質(zhì)量報(bào)檢單進(jìn)行報(bào)檢,報(bào)檢合格后方可進(jìn)行攤鋪,把準(zhǔn)備攤鋪的SMA路面下承層清掃干凈并在下承層上噴灑黏層油。

4.1 拌合現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備

（1）瀝青拌和機(jī)已安裝完畢,處于正常的工作狀態(tài),料場(chǎng)及拌和設(shè)備周?chē)鷪?chǎng)地均已硬化處理,確保材料不被污染。

（2）拌和廠設(shè)計(jì)考慮了風(fēng)向、運(yùn)輸?shù)?有安全防火設(shè)施,運(yùn)離居民點(diǎn),地勢(shì)干燥,具備較良好的生產(chǎn)條件。礦料均分倉(cāng)堆放,并設(shè)有防雨和保溫設(shè)施。

（3）拌和廠動(dòng)力設(shè)備應(yīng)配有足夠的發(fā)電機(jī)組和加熱、保溫設(shè)備。若遇停電,可全部采用自發(fā)電保證均衡生產(chǎn)不受影響。

4.2 機(jī)械設(shè)備、試驗(yàn)儀器準(zhǔn)備

（1）拌和機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn),并有備用料機(jī)。

（2）礦物纖維電子機(jī)械式投料機(jī)運(yùn)作進(jìn)行,計(jì)量裝置準(zhǔn)確可靠。

（3）攤鋪機(jī)、壓路機(jī)、運(yùn)輸車(chē)及加熱、保溫設(shè)備集結(jié)完畢。

（4）試驗(yàn)室配置了先進(jìn)的檢測(cè)儀器,儀器安裝、調(diào)試、計(jì)量認(rèn)證、日常維護(hù)良好,并處于良好的工作狀態(tài)。

5 瀝青混凝土施工工藝技術(shù)

5.1 SMA混合料拌和

（1）SMA混合料須增設(shè)一套纖維添加設(shè)備。但由于SMA為間斷級(jí)配,粗集料粒徑單一、量多,細(xì)集料很少,礦粉用量大,放料、等料、排料時(shí)間相對(duì)延長(zhǎng)。

（2）混合料的出料溫度是整個(gè)SMA混合料施工的關(guān)鍵,是保證攤鋪和碾壓質(zhì)量的基礎(chǔ)。拌和時(shí),既要提高拌和溫度,又要防止拌和過(guò)程中瀝青老化,集料加熱溫度控制在200℃左右,改性瀝青的成品溫度控制在175℃左右,礦粉和纖維不加熱,混合料的出料溫度一般為185℃左右。

（3）瀝青混合料拌和時(shí)間為干拌15 s、濕拌45 s并以瀝青全部裹覆礦料,木質(zhì)素絮狀纖維和混合料拌和均勻,無(wú)花白料、無(wú)結(jié)塊成團(tuán)和離析現(xiàn)象,發(fā)生異常時(shí)需及時(shí)調(diào)整。

（4）瀝青混凝土須逐車(chē)測(cè)量溫度并填發(fā)出廠料單,施工現(xiàn)場(chǎng)憑出廠料單測(cè)溫收料。

5.2 SMA混合料運(yùn)輸

（1）SMA混合料中瀝青用量較大,為防止瀝青析漏,不宜在貯料倉(cāng)中貯存。混合料直接由20 t運(yùn)料車(chē)運(yùn)至攤鋪現(xiàn)場(chǎng),運(yùn)料車(chē)廂底部及側(cè)板均清掃干凈并涂防黏劑。運(yùn)輸過(guò)程中必須有保溫措施。

（2）從拌和樓卸料口向自卸車(chē)卸料時(shí),每卸一斗自卸車(chē)適當(dāng)挪動(dòng)位置,分前、后、中三堆堆放以減少混合料中粗細(xì)集料離析現(xiàn)象,料車(chē)均用棉被覆蓋。

（3）運(yùn)料車(chē)到達(dá)施工現(xiàn)場(chǎng)后,交驗(yàn)出廠料單,測(cè)溫收料,合格后由專(zhuān)人指揮卸料,在對(duì)準(zhǔn)攤鋪機(jī)受料斗倒車(chē)時(shí)距攤鋪30 cm處空檔停車(chē),由攤鋪機(jī)推動(dòng)料車(chē)前進(jìn),自卸車(chē)廂頂起的角度和速度根據(jù)需要仍由同一人指揮,以達(dá)到攤鋪需要。

（4）確保在攤鋪機(jī)前等候的卸料車(chē)在5輛左右,既保證攤鋪機(jī)能夠連續(xù)均勻不斷地進(jìn)行攤鋪,又減少因攤鋪機(jī)前壓車(chē)引起混合料溫度降低。

5.3 SMA混合料的攤鋪、碾壓

（1）攤鋪機(jī)在開(kāi)始受料前應(yīng)在料斗內(nèi)噴灑少量防止黏料用的防黏液。

（2）攤鋪機(jī)就位后,先預(yù)熱30 min左右,使熨平板的溫度在100℃以上,調(diào)好熨平板高度且與松鋪厚度相等,松鋪系數(shù)為1.10,攤鋪速度為3.0 m/min以?xún)?nèi)。

（3）確保攤鋪機(jī)速度與拌和設(shè)備生產(chǎn)能力相適應(yīng),保證攤鋪過(guò)程勻速、連續(xù)不間斷。

（4）由于SMA瀝青瑪蹄脂的黏度非常大,攤鋪溫度和攤鋪速度控制不好,會(huì)產(chǎn)生橫向裂紋。為了消除攤鋪過(guò)程中產(chǎn)生的橫向裂紋,嚴(yán)格控制攤鋪溫度不低于160～170℃,攤鋪速度嚴(yán)格控制在2 m/min以下。

（5）對(duì)SMA混合料路面施工,碾壓是最重要的一環(huán),保證及時(shí)碾壓非常關(guān)鍵。SMA混合料由于粗集料嵌擠良好,碾壓過(guò)程中推擠很小,可采用較重的壓路機(jī)在很高的溫度下碾壓,決不能按老習(xí)慣在攤鋪機(jī)后面隔一定距離碾壓。一旦SMA混合料的溫度下降,改性瀝青的黏度增大,壓實(shí)就達(dá)不到要求。碾壓時(shí)嚴(yán)格按照“緊跟、慢壓、高頻、低幅”的原則進(jìn)行。初壓、復(fù)壓、終壓三個(gè)碾壓階段緊密銜接。

（6）碾壓過(guò)程中SMA存在著與普通瀝青混合料有顯著區(qū)別的特征:在高溫狀態(tài)下用振動(dòng)壓路機(jī)碾壓而不產(chǎn)生推擁；碾壓成型后表面有足夠的構(gòu)造深度又基本不透水。這兩個(gè)顯著特征也正是鑒別SMA是否成功的重要標(biāo)志。

6 結(jié)語(yǔ)

（1）高彈改性瀝青混合料保證高溫穩(wěn)定性基礎(chǔ)上,低溫變形能力和抗疲勞開(kāi)裂能力與普通改性瀝青混合料比有很大的提高,-10℃低溫應(yīng)變大于10 000 με,疲勞開(kāi)裂性能是普通混合料的25倍左右,1 000 με的疲勞壽命達(dá)到190萬(wàn)次。

（2）高彈改性瀝青混合料已經(jīng)在多座鋼橋面鋪裝中得到應(yīng)用,大大改善了普通改性瀝青混合料容易產(chǎn)生低溫開(kāi)裂和疲勞開(kāi)裂的狀況。其有著很大的實(shí)用價(jià)值和廣泛的推廣應(yīng)用前景。

[1]JTG F40—2004,公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范[S].

[2]CJJ 1—2008,城鎮(zhèn)道路工程施工與質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范[S].

[3]林繡賢.SMA目標(biāo)配合比快速確定法 [J].華東公路,2001（2）: 75-80．

[4]張肖寧.瀝青與瀝青混合料的黏彈力學(xué)原理及應(yīng)用 [M].北京:人民交通出版社,2006.

U443.33

B

1009-7716（2017）07-0117-04

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2017.07.034

2017-03-08

蘇勇（1976-）,男,山東慶云人,工程師,從事工程公路市政橋梁施工管理工作。