王嘉偉
(中電建路橋集團(tuán)有限公司,北京 100070)
隨著我國國民經(jīng)濟(jì)水平的顯著提升以及交通網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的日益完善,道路通行量明顯增加,行車速度與道路負(fù)荷也大幅度提高,對道路路面使用性能提出了更高的要求。路面平整度作為衡量道路使用性能的關(guān)鍵性指標(biāo)之一,直接影響著行車體驗(yàn)及行車穩(wěn)定性,因此,需要在道路工程施工中強(qiáng)化路面平整度控制。但路面平整度影響因素較為復(fù)雜,應(yīng)從路面平整度不足的根源出發(fā)采取切實(shí)可行、安全有效的技術(shù)措施,在提升路面平整度的同時保證道路工程整體建設(shè)質(zhì)量。
路基是整個道路結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ),路基不均勻沉降、壓實(shí)度不足、內(nèi)部排水系統(tǒng)不完善等都會導(dǎo)致路基不平整,并最終通過道路各個結(jié)構(gòu)層反映至路面表層。除此之外,如果基層表面凹凸不平部位較多,在對上部面層進(jìn)行攤鋪時會導(dǎo)致各個部位虛鋪厚度出現(xiàn)明顯偏差,碾壓施工后便會出現(xiàn)路面平整度不達(dá)標(biāo)問題[1]。
在不考慮路基與基層對路面平整度影響的前提下,路面施工材料的質(zhì)量將在很大程度上影響其平整度,主要體現(xiàn)在2 個方面:
1)集料的質(zhì)量。路面施工對集料消耗量巨大,為保證施工進(jìn)度通常會從多個廠家購買集料,但是,各廠家的生產(chǎn)水平參差不齊,極有可能導(dǎo)致集料質(zhì)量差異性較大。再加上施工過程中若對集料入斗初始級配、壓碎值等的要求不夠嚴(yán)格,可能會在攤鋪中出現(xiàn)空洞、拉痕等不平整問題。
2)材料配合比。除了應(yīng)滿足道路等級及路面強(qiáng)度要求,還需要適當(dāng)添加外加劑,如果材料的油石比設(shè)計不合理,會導(dǎo)致路面出現(xiàn)車轍、擁包等質(zhì)量缺陷。
材料拌和質(zhì)量對路面平整度的影響主要體現(xiàn)在2 個方面:(1)拌和設(shè)備參數(shù)設(shè)置不當(dāng)。例如,篩分系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置不合理可能會導(dǎo)致級配離析問題;設(shè)備開啟初期溫度較低,材料混合不均勻,不僅會加大拌和難度,還會導(dǎo)致后續(xù)攤鋪凹凸不平問題。(2)拌和溫度不科學(xué)。若拌和溫度過低,會導(dǎo)致材料出現(xiàn)含水量過高的問題,進(jìn)而影響后續(xù)攤鋪?zhàn)鳂I(yè),不利于控制路面平整度;若拌和溫度過高,則材料容易老化,縮短路面使用壽命,在車輛荷載下會導(dǎo)致路面出現(xiàn)塌陷、車轍等問題。
材料攤鋪對路面平整度的影響體現(xiàn)在2 個方面:(1)攤鋪機(jī)械功能性參數(shù)。在攤鋪?zhàn)鳂I(yè)中,如果攤鋪機(jī)械在運(yùn)行過程中出現(xiàn)水平阻力或垂直阻力大小變化情況,會導(dǎo)致熨平板位置發(fā)生波動,造成攤鋪厚度不均勻問題。(2)攤鋪施工工藝。施工中可能因基準(zhǔn)線控制不當(dāng)、攤鋪速度不合理、攤鋪機(jī)操作不科學(xué)而導(dǎo)致攤鋪面出現(xiàn)拉毛、小坑洞、深槽等凹凸不平情況,對路面平整度產(chǎn)生不利影響。
路面碾壓施工一般分為初壓、復(fù)壓、終壓3 個階段,在不同階段應(yīng)采用噸位不同的碾壓機(jī)械,如果初壓階段碾壓機(jī)械噸位過大,會降低路面整體平整度。同時,在多臺壓路機(jī)同時工作時,因壓路機(jī)輪胎磨損程度、軟硬程度不同也會造成路面凹凸不平問題。此外,碾壓溫度、碾壓速度、碾壓路線選擇、碾壓次數(shù)等碾壓施工工藝也會影響路面平整度。
接縫處理是影響路面平整度的關(guān)鍵因素之一,主要體現(xiàn)在以下方面:
1)對接縫的處理一般采用攤鋪材料填補(bǔ)的方法,此過程中若壓實(shí)度不夠,會導(dǎo)致接縫處出現(xiàn)材料推移、離析等問題,直接影響成型路面平整度;
2)由于道路施工為開放性施工,若接縫處存在污染物,如砂石、塵土等,會導(dǎo)致接縫連接不緊密,進(jìn)而降低路面平整度;
3)接縫位置壓實(shí)度控制是施工難點(diǎn),若接縫結(jié)合強(qiáng)度不足,會受到氣候條件和空氣溫濕度的影響,導(dǎo)致接縫處出現(xiàn)裂痕。
路基質(zhì)量直接影響道路整體平整度,因此,應(yīng)高度重視路基施工階段平整度的控制。具體內(nèi)容如下:
1)路基填筑可采用換填施工法。采用挖機(jī)挖除路基用地范圍內(nèi)厚30 cm 的土層,分層填入厚度不低于30 cm 的優(yōu)質(zhì)土壤,碾壓成型后保證壓實(shí)度符合設(shè)計標(biāo)準(zhǔn),從源頭上控制路面平整度。
2)選擇強(qiáng)度高、水穩(wěn)性佳的路基填料,如細(xì)沙質(zhì)粉土、輕粉質(zhì)黏土等。若路基填料液限超過50%、塑性指數(shù)超過26,則需要對其進(jìn)行性質(zhì)改良處理,如翻曬、添加石灰等穩(wěn)定劑。路基填料檢驗(yàn)合格后方可進(jìn)行后續(xù)填筑作業(yè)[2]。
3)為切實(shí)保證路基填筑質(zhì)量,可先在試驗(yàn)段確定最佳材料級配、配合比及機(jī)械設(shè)備組合形式。
4)在路基施工中要切實(shí)做好排水作業(yè)??梢圆扇∨潘疁?、截水溝、急流槽等工程措施攔截對路基穩(wěn)定性產(chǎn)生較大威脅的地面水流;還可以設(shè)置管道、溝渠等構(gòu)建完整的路基排水體系,避免地下水破壞路基材料而導(dǎo)致其出現(xiàn)不均勻沉降問題,進(jìn)而提升路面平整度。
在底層施工中,需要設(shè)置平整目標(biāo),應(yīng)采取橫向與縱向多次放樣的方式確定最佳攤鋪厚度。在整平階段,需要使碾壓后的底層標(biāo)高符合設(shè)計方案中對標(biāo)高的要求。在基層施工中還應(yīng)把握以下平整度控制技術(shù)要點(diǎn):(1)為保證基層連續(xù)攤鋪,應(yīng)當(dāng)采用分別篩料、集中拌料及存儲的材料拌和施工工藝,最大程度上保證材料級配與穩(wěn)定性,尤其要重視控制材料含水量;(2)盡量選擇具備自動找平功能的攤鋪機(jī),若條件有限,所選擇的非自動找平攤鋪機(jī)械應(yīng)當(dāng)具備功率充足、夯實(shí)性能良好特點(diǎn),并保證虛鋪厚度達(dá)到25 cm 以上;(3)當(dāng)基層設(shè)計厚度超過30 cm 時,可分2 層進(jìn)行攤鋪?zhàn)鳂I(yè),施工前精準(zhǔn)測量標(biāo)高基準(zhǔn)線,確保攤鋪寬度在6~8 m 范圍內(nèi),保證攤鋪均勻程度;(4)不同季節(jié)、不同空氣溫濕度條件下,材料初凝時間不同,因此,在基層施工中,應(yīng)注意控制攤鋪及碾壓作業(yè)時長,科學(xué)組織施工機(jī)械,保證連續(xù)作業(yè);(5)注重基層施工后的養(yǎng)護(hù),時間不少于7 d,若發(fā)現(xiàn)基層有坑槽需要對其進(jìn)行及時處理,選用與基層配合比完全相同的材料,最大程度上提升路面平整度。
材料選擇中,應(yīng)從以下方面進(jìn)行平整度控制:(1)根據(jù)道路等級、受力特點(diǎn)、路面類型、道路交通量、周邊氣候條件及季節(jié)特征等,嚴(yán)格按照國家相關(guān)規(guī)定并結(jié)合工程經(jīng)驗(yàn)對各類路面材料進(jìn)行篩選、試驗(yàn),保證路面材料黏滯度、軟化點(diǎn)及延伸度符合設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)并滿足施工需求;(2)根據(jù)實(shí)際施工情況對路面材料配合比進(jìn)行優(yōu)化。具體方法為,通過水洗法初步確定路面材料配合比;通過馬歇爾試驗(yàn)確定路面材料主要材料用量;通過現(xiàn)場試驗(yàn)檢查試拌材料是否滿足施工要求。如試驗(yàn)結(jié)果表明試件表面松散度過高、密實(shí)度不能達(dá)到設(shè)計要求,則表明路面材料級配較差,應(yīng)適當(dāng)提升路面材料等級。與此同時,為在最大程度上規(guī)避集料質(zhì)量對路面平整度產(chǎn)生不利影響,建議選擇至少3 家廠家作為集料供應(yīng)商,材料質(zhì)量控制專員應(yīng)深入廠家開展級配試驗(yàn)并做好記錄,保證集料質(zhì)量達(dá)標(biāo)。在實(shí)際施工中應(yīng)注重將不同集料供應(yīng)商提供的集料應(yīng)用于不同路段中,以提升路面平整度。
材料拌和施工階段路面平整度控制應(yīng)注意以下幾個方面:(1)根據(jù)設(shè)計瀝青黏度、和易性確定拌和溫度。通常情況下,50 號瀝青加熱溫度以160~170 ℃為宜;若采用間歇式拌和機(jī),應(yīng)保證集料溫度高于瀝青加熱溫度10~30 ℃;若采用連續(xù)式拌和機(jī),應(yīng)保證集料加熱溫度高于瀝青加熱溫度5~10 ℃。(2)確定材料拌和時間時,需要根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定初始干拌與濕拌時間。試拌完成后,需要對混合料的性能、質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn),如果檢驗(yàn)合格,可在實(shí)際拌和中適當(dāng)延長拌和時間3~5 s;若檢驗(yàn)不合格,則需要縮短拌和時間再次進(jìn)行試拌、檢驗(yàn)[3]。(3)在材料拌和施工中,應(yīng)時刻關(guān)注材料混合情況,并檢查篩分板,如果篩分板出現(xiàn)超負(fù)荷現(xiàn)象,需立即停止拌和并調(diào)整生產(chǎn)速率,避免粒料進(jìn)入熱倉加大混合料粗粒徑含量。同時,應(yīng)檢查骨料含水量,若其含水量超過7%,則不予使用。(4)混合料運(yùn)輸過程中要嚴(yán)格控制車速,避免緊急轉(zhuǎn)彎、制動,盡量提升運(yùn)輸效率,避免混合材料出現(xiàn)離析等問題。
在攤鋪施工前,需要檢查攤鋪機(jī)械構(gòu)件、部件安裝是否正確,機(jī)械是否可以正常啟動等。同時,應(yīng)根據(jù)攤鋪施工要求合理設(shè)置螺旋布料器、松鋪系數(shù)、攤鋪速度等參數(shù),并根據(jù)面層厚度確定攤鋪機(jī)械振動參數(shù)。如果面層較薄,需要選用小振幅振動參數(shù)。
為找準(zhǔn)攤鋪基準(zhǔn)標(biāo)高,建議采用路面兩側(cè)弦線法:(1)在路面兩側(cè)設(shè)置支撐橫桿,支撐橫桿距離以5~10 m 為宜。將施加800 N 拉力的高強(qiáng)度鋼絞線安裝在對應(yīng)橫桿上。(2)高強(qiáng)度鋼絞線初始安裝高度需超過設(shè)計標(biāo)高1 mm,在實(shí)際施工中借助水準(zhǔn)儀對鋼絞線的高度進(jìn)行調(diào)整。(3)施工中盡量保持?jǐn)備仚C(jī)械熨平板邊緣靠近基準(zhǔn)線,可大幅度提升攤鋪厚度的精準(zhǔn)性。
為保證路面平整度,在上面層攤鋪前應(yīng)保證中面層攤鋪質(zhì)量,以銑刨機(jī)修正中面層凸楞、波浪等凹凸不平部位,清除中面層施工后的殘留雜質(zhì)。同時,在上面層攤鋪施工完成后,如表面無不平整問題,則無須進(jìn)行人工修正,切忌踩踏未經(jīng)初壓的攤鋪層。
碾壓施工中平整度控制技術(shù)主要包括以下4 點(diǎn):(1)在碾壓機(jī)械選擇上應(yīng)遵循組合碾壓、搭配碾壓原則。初壓階段的施工目標(biāo)在于穩(wěn)定新攤鋪層,應(yīng)選擇具備振動與靜壓功能的攤鋪機(jī)械;復(fù)壓階段的施工目標(biāo)在于提升攤鋪層壓實(shí)度,應(yīng)選擇可穩(wěn)定成型的攤鋪機(jī)械;終壓階段的施工目標(biāo)為找平,應(yīng)選擇消除作業(yè)痕跡的碾壓機(jī)械。(2)根據(jù)壓路機(jī)類型、碾壓施工階段確定碾壓速度與次數(shù)。通常情況下,如果選擇雙鋼輪靜力壓路機(jī)進(jìn)行初壓,應(yīng)保證碾壓速度為2~3 km/h,且碾壓2~3 次;復(fù)壓速度為3~5 km/h,碾壓4~6 次;終壓速度為3~6 km/h,碾壓2~3 次。(3)控制初壓溫度在120~140 ℃;復(fù)壓溫度高于100 ℃;終壓溫度高于70 ℃。(4)碾壓施工應(yīng)遵循先靜壓后振壓原則。在路段兩端折回處位置,碾壓機(jī)械應(yīng)呈階梯形向前推進(jìn),避免碾壓推移降低路面平整度。同時,為避免壓路機(jī)輪胎黏結(jié)路面材料,需根據(jù)壓路機(jī)類型采取相應(yīng)措施,如針對鋼輪壓路機(jī),應(yīng)設(shè)置噴水裝置防止材料黏結(jié)于輪上。
接縫處理是路面平整度控制的重中之重。道路施工中路面接縫處理包括3 種技術(shù):(1)縱向熱接縫處理技術(shù),即在路面鋪筑完成但材料未冷卻的情況下對接縫進(jìn)行混合料填筑;(2)縱向冷接縫處理技術(shù),即在路面壓實(shí)且材料冷卻情況下對路面進(jìn)行切割及填筑處理;(3)橫向接縫處理技術(shù)。沿著橫向接縫方向行駛碾壓機(jī)械,一側(cè)緊貼橫向接縫,另一側(cè)處于已經(jīng)壓實(shí)路面上,寬度保持在15~20 cm 范圍內(nèi),開始進(jìn)行第一次碾壓。第二次碾壓與第一次碾壓相似,碾壓機(jī)與新攤鋪路面接觸寬度增加15~20cm,多次碾壓,直至碾壓機(jī)與新路面完全接觸。
道路施工中路面平整度影響因素十分復(fù)雜,不僅與路面材料、路面攤鋪及碾壓施工工藝相關(guān),還與路基、基層施工具有密切關(guān)系。因此,在應(yīng)用路面平整度控制技術(shù)時,應(yīng)當(dāng)從路基填筑與基層施工入手,從源頭上解決路基基層問題對路面平整度的不利影響。同時,還應(yīng)注重路面施工中材料級配與配合比、攤鋪與碾壓施工中溫度、速度控制,并加強(qiáng)對于接縫的處理工作,從整體上提高路面平整度。