練 強

(宜興市交通工程建設(shè)管理處，江蘇 宜興 214200)

1 項目概況

宜興至長興高速公路江蘇段是江蘇省高速公路網(wǎng)規(guī)劃中“縱三”線的重要組成部分。路線全長25.453 km，建成后將成為蘇西南和浙西北的快速通道，構(gòu)建起寧杭間第二條快速通道，這對加速推進(jìn)長三角一體化、加快推動沿線區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會快速發(fā)展具有重要意義，將成為拉動蘇浙省際經(jīng)濟(jì)、旅游發(fā)展的新引擎。

2 試鋪數(shù)據(jù)收集與分析

瀝青下面層試鋪采用2臺福格勒2100-3L攤鋪機梯隊攤鋪，掛鋼絲控制高程方式進(jìn)行施工。技術(shù)咨詢組對實施方案中的施工參數(shù)和平整度指標(biāo)進(jìn)行了相關(guān)性預(yù)設(shè)，對瀝青路面試鋪段下面層的施工工藝參數(shù)進(jìn)行收集，并對平整度情況進(jìn)行了檢測[5]。從檢測數(shù)據(jù)可以看出，下面層平整度σ值雖然全部符合驗收標(biāo)準(zhǔn)(≤1.4 mm)要求，平均值為1.2 mm左右，但從檢測值分布均勻性、偏差值等方面分析，與預(yù)期質(zhì)量存在差距，具體數(shù)值見表1，各車道平整度波動見圖1。

表1 瀝青下面層平整度檢測值

續(xù)表1

圖1 瀝青下面層平整度波動圖

3 影響因素分析

結(jié)合以往施工經(jīng)驗和試鋪段數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，影響瀝青路面平整度的主要因素有以下幾點：施工作業(yè)人員的素質(zhì)、下承層初始平整度、工藝過程中環(huán)境的變化、瀝青混合料配比及溫度的穩(wěn)定、攤鋪機的性能和攤鋪參數(shù)的選擇、碾壓設(shè)備選擇與組合以及接縫處理等。

3.1 施工方案、人員及組織能力的影響

預(yù)定目標(biāo)的實現(xiàn)主要靠作業(yè)人員嚴(yán)格按照操作規(guī)程來實現(xiàn)，作業(yè)人員對施工工藝參數(shù)與路面質(zhì)量關(guān)聯(lián)性分析和判斷能力十分重要。路面施工的每道工序要求應(yīng)得到嚴(yán)格的執(zhí)行，更要有作業(yè)環(huán)節(jié)偏差影響路面質(zhì)量的直觀認(rèn)識。路面工程的質(zhì)量控制對精細(xì)化施工能力及現(xiàn)場管理水平有著較高的要求。另外，加強現(xiàn)場的協(xié)調(diào)與管理也是非常重要的環(huán)節(jié)，工序的連續(xù)性、機械操作手及作業(yè)工人都必須要有專職技術(shù)人員隨時檢查和落實。在規(guī)范作業(yè)行為的同時，及時收集細(xì)節(jié)數(shù)據(jù)，為進(jìn)一步分析積累經(jīng)驗。

3.2 下承層平整度的影響

下承層標(biāo)高控制不嚴(yán)和平整度不佳極易導(dǎo)致瀝青下面層施工時虛鋪厚度不一致，從而導(dǎo)致瀝青下面層平整度發(fā)生波動。施工層的平整度受下承層平整度影響非常明顯，下承層平整度決定了施工層平整度控制的最佳值上限。

3.3 施工過程中環(huán)境變化的影響

瀝青路面施工過程中環(huán)境影響主要包括溫度和風(fēng)力影響。涉及車輛運輸和攤鋪作業(yè)的溫度下降幅度和混合料溫度離析程度。大風(fēng)和低溫對料溫離析的影響明顯，必須要采取有效措施減少環(huán)境條件對瀝青路面施工作業(yè)的影響。

3.4 瀝青混合料配合比及溫度穩(wěn)定的影響

級配控制良好的混合料出料時基本均勻，但在各施工工序過程中因為不合理的操作會產(chǎn)生離析，從而影響混合料的均勻性。粒徑較大的集料在攤鋪過程中會在攤鋪機布料過程產(chǎn)生翻滾，易在熨平板、螺旋布料器與機身固定連接件的邊部出現(xiàn)集聚，進(jìn)而出現(xiàn)離析。也易使熨平板在找平時發(fā)生位移，形成細(xì)小“波浪”，進(jìn)而影響鋪面平整度。瀝青混合料的施工溫度將決定施工和易性，拌和過程中應(yīng)保證混合料溫度處于合理范圍，在施工過程應(yīng)對易產(chǎn)生溫度離析工藝環(huán)節(jié)嚴(yán)格控制。

3.5 攤鋪機的性能和攤鋪參數(shù)選擇的影響

攤鋪機性能、攤鋪機與料車的配合度均能影響路面平整度質(zhì)量，其中攤鋪機性能(攤鋪寬度、熨平板平順度、夯錘尺寸及作用能力、初始壓實度、拌和與攤鋪能力的匹配、籠料方式、找平方式)及其與料車間的匹配度對于攤鋪作業(yè)的連續(xù)性有著直接影響。

3.6 碾壓設(shè)備選擇與組合的影響

壓路機的性能、碾壓組合方式、碾壓段長度、初復(fù)壓溫度、機型的選擇與組合、碾壓梯隊、碾壓速度、碾壓的折返與轉(zhuǎn)彎等對平整度有直接的影響。

3.7 接縫處理的影響

起步設(shè)置和收工處理路面整體平整度要處理得當(dāng)，不然易出現(xiàn)顛簸和跳車，直接影響路面平整度。

綜合以上分析，結(jié)合管控系統(tǒng)數(shù)據(jù)的收集與分析，針對人員管理、溫度、攤鋪、碾壓等主要環(huán)節(jié)進(jìn)行控制，改進(jìn)施工工藝，提高瀝青路面平整度。

4 管控系統(tǒng)監(jiān)管數(shù)據(jù)分析

宜長高速公路瀝青路面下面層在攤鋪過程中，結(jié)合規(guī)范要求，編制了施工方案，并在溫度、攤鋪、碾壓等主要環(huán)節(jié)，相應(yīng)采取了一些措施。

為減少混合料溫度散失對壓實度造成影響，在攤鋪路段兩側(cè)設(shè)置防風(fēng)篷布，每側(cè)長度200 m，初壓設(shè)置3臺雙鋼輪緊跟碾壓，以保證在較高的攤鋪溫度下達(dá)到初始壓實度。

運輸車輛四周全部采用鐵皮加雙層保溫棉進(jìn)行保溫，以滿足混合料保溫的需要。

下面層攤鋪時采用掛鋼絲的控制方式，采用2臺福格勒2100-3L攤鋪機梯隊攤鋪，兩臺攤鋪機兩側(cè)均采用掛鋼絲控制標(biāo)高和寬度；后面一臺攤鋪機內(nèi)側(cè)根據(jù)已攤鋪好未進(jìn)行碾壓的鋪面進(jìn)行控制。

攤鋪過程中，保持每臺攤鋪機前2～3輛運料車待鋪；兩攤鋪機相距8～10 m，施工中攤鋪機的螺旋布料器均勻、不停頓地轉(zhuǎn)動，始終保持2/3埋入混合料中，并保證緩慢、均勻、連續(xù)不間斷地攤鋪瀝青混合料，不隨意變換速度或中途停頓；在攤鋪機受料斗前部增設(shè)橡膠擋板，以防止瀝青混合料滾落，造成混合料的離析，并減少受料斗的攏料次數(shù)；對于攤鋪機的拼接中縫和兩臺攤鋪機之間的接縫處條帶狀離析，采用篩撒細(xì)料的方式進(jìn)行處理。攤鋪速度按1.2 m/min控制，緩慢、均勻、不間斷地攤鋪，兩臺攤鋪機梯隊攤鋪時前后間距控制在8～10 m。兩臺攤鋪機壓力梁的振動壓力為50 bar，夯錘的振動頻率為60%(總頻率為100%)。

瀝青混合料碾壓按照“高溫、緊跟、勻速、慢壓、高頻、低幅、少水”的原則由路肩側(cè)向中央分隔帶側(cè)進(jìn)行碾壓，碾壓完畢鋪面無輪跡。根據(jù)試鋪總結(jié)意見，施工現(xiàn)場配備了3臺雙鋼輪、3臺膠輪進(jìn)行碾壓，碾壓組合見表2。

表2 碾壓工藝參數(shù)

采用上述工藝施工后，隨機抽取15個生產(chǎn)日的信息化監(jiān)管數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析，得出以下主要結(jié)果。

(1)出廠溫度在150～165 ℃范圍內(nèi)的占97%，但是處于150～155 ℃范圍的占到了63%；攤鋪溫度≥145 ℃的占比為48%。

(2)攤鋪速度平均值為2.1 m/min，攤鋪速度超過1.5 m/min占到了67%，過大的攤鋪速度，使攤鋪機自帶的夯錘沒有充足的時間對混合料進(jìn)行振動夯實，降低了初始平整度；同時考慮到拌合樓實際供料能力及下面層9.5 cm的層厚，攤鋪機使用較大的攤鋪速度攤鋪作業(yè)將發(fā)生間歇性停機待料現(xiàn)象，攤鋪過程均勻連續(xù)保障不足，從而使最終的平整度的未能達(dá)到較好水平。

(3)對碾壓速度進(jìn)行統(tǒng)計分析后發(fā)現(xiàn)初壓、復(fù)壓、終壓碾壓速度的平均值為6.1 km/h，均超過標(biāo)準(zhǔn)要求，壓實速度過快。

(4)鋼輪與膠輪在碾壓習(xí)慣上均存在優(yōu)化空間，在碾壓過程中，相同斷面處鋼輪與膠輪均存在對薄弱環(huán)節(jié)碾壓遍數(shù)比其他區(qū)域較少的現(xiàn)象。另外，鋼輪與膠輪均存在同斷面碾壓遍數(shù)不均勻現(xiàn)象，21%的區(qū)域并不能滿足總壓實遍數(shù)至少7遍的要求。

5 優(yōu)化措施

影響瀝青路面平整度指標(biāo)的因素有很多，根據(jù)信息化監(jiān)管情況，主要針對混合料施工溫度、攤鋪速度與生產(chǎn)能力匹配度、碾壓速度及遍數(shù)的均勻性等參數(shù)進(jìn)行量化分析，并進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。在瀝青路面施工中控制好這些參數(shù)可對瀝青路面的施工帶來積極的影響。

針對以上結(jié)論中提到的3個主要影響因素，在工程實施過程中提出了以下幾點優(yōu)化措施。

措施一：確保混合料出料溫度處于控制范圍中上區(qū)間段。

(1)適當(dāng)提高混合料的生產(chǎn)溫度，使混合料出料溫度處于控制范圍中上區(qū)間段(158 ℃控制，不低于155 ℃)，利用信息化監(jiān)管系統(tǒng)加強對混合料出廠溫度控制，發(fā)現(xiàn)溫度不符合要求應(yīng)及時調(diào)整，并發(fā)出預(yù)警，記錄對應(yīng)施工樁號。

(2)檢查每輛運料車，保證每車配備蓬布對混合料進(jìn)行覆蓋，降低運輸過程中的溫度損耗。

(3)做好攤鋪前準(zhǔn)備，攤鋪機開工前應(yīng)提前0.5～1.0 h預(yù)熱熨平板，保證溫度不低于100 ℃。攤鋪過程中安排人員對攤鋪溫度進(jìn)行監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)溫度不足立即對混合料進(jìn)行處理。

在落實以上優(yōu)化措施后，對混合料出料溫度均值情況進(jìn)行了統(tǒng)計分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)混合料出料溫度整體處于上升趨勢，且從7月15日開始，出料溫度基本處于控制中值以上，見圖2。

圖2 每日出廠溫度平均值概況

措施二：降低攤鋪速度，與混合料生產(chǎn)能力匹配。

(1)通過對瀝青拌合樓下面層瀝青混合料(單盤生產(chǎn)周期為52 s，單盤產(chǎn)量為3.8 t)實際生產(chǎn)能力的計算可知：瀝青拌合站下面層瀝青混合料的生產(chǎn)能力為262 t/h左右；同時現(xiàn)場攤鋪1 m所需混合料為3.56 t，可知每小時下面層理論攤鋪距離為73.6 m，理論攤鋪速度為1.22 m/min。

(2)在攤鋪過程中，安排質(zhì)量員對攤鋪速度進(jìn)行監(jiān)控，要求攤鋪機必須緩慢均勻連續(xù)不間斷的攤鋪，不得隨意變換速度和中途停頓，以提高平整度。將攤鋪速度控制在1.2m/min左右，發(fā)現(xiàn)不符合要求立刻進(jìn)行調(diào)整。

措施二實施后，對照15個生產(chǎn)日的攤鋪速度數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析，見圖3。攤鋪速度均值從開始的1.6 m/min下降到7月16日之后的1.2 m/min左右，其中需要說明的是7月13日和20日現(xiàn)場有機械設(shè)備轉(zhuǎn)場活動，故而攤鋪速度均值有了明顯的提高，但從變化趨勢來看，整體呈下降態(tài)勢。

圖3 每日攤鋪速度均值變化情況

措施三：降低碾壓速度，減小速度差值。

(1)對壓路機操作人員進(jìn)行技術(shù)交底，要求在施工中嚴(yán)格控制壓實速度。遵循“緊跟、慢壓、高頻、低幅”的原則，即緊跟在攤鋪機后面，采取高頻率、低振幅的方式慢速碾壓，嚴(yán)禁為了趕工加快壓實速度。

(2)安排人員對壓實速度進(jìn)行監(jiān)控，以初壓2～3 km/h，復(fù)壓3～5 km/h，終壓3～6 km/h的要求進(jìn)行壓實速度控制，并安裝壓路機蜂鳴裝置，對監(jiān)測到的超出控制速度范圍的情況及時預(yù)警，提醒壓路機操作手及時改正。

實施以上措施后，對15個生產(chǎn)日的壓實速度數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析，見圖4～圖6。從圖中可以看出，初壓和復(fù)壓速度極大值基本超出上限，主要是初壓和復(fù)壓速度要求范圍小較難控制的原因，但加大監(jiān)管力度后，每個生產(chǎn)日的不同碾壓階段極值空間在持續(xù)收窄，且速度均值也呈下降趨勢，初步達(dá)到了控制目標(biāo)。

圖4 每日初壓速度極值與均值概況

圖5 每日復(fù)壓速度極值與均值概況

圖6 每日終壓速度極值與均值概況

實施四：提高碾壓遍數(shù)均勻性。

(1)對壓路機操作人員進(jìn)行信息化技術(shù)交底，學(xué)會運用碾壓軌跡和遍數(shù)顯示圖，根據(jù)壓路機配備的平板電腦顯示的碾壓軌跡判定碾壓均勻性和壓實遍數(shù)。

(2)安排人員在現(xiàn)場使用信息化監(jiān)管系統(tǒng)附帶的壓實客戶端來確定路面所有施工區(qū)域的壓實遍數(shù)，現(xiàn)場碾壓時對欠壓區(qū)域及時進(jìn)行補充碾壓。

措施實施后，隨機抽取了完成碾壓路段的碾壓遍數(shù)云圖，發(fā)現(xiàn)遍數(shù)均勻性有了明顯提高，且滿足總遍數(shù)不少于7遍的要求。

6 現(xiàn)場檢測結(jié)果對比

對采用優(yōu)化措施完成施工的瀝青下面層路段進(jìn)行平整度檢測，檢測結(jié)果見表3。

表3 瀝青下面層平整度檢測值匯總

根據(jù)平整度檢測結(jié)果分析，各行車道均有不同程度提升，提升率基本達(dá)到了20%以上，提升較為明顯，見表4。

表4 平整度均值及代表值對比情況

基于下面層分析總結(jié)，尋找提高平整度的技術(shù)路線，采用此種方法在后來的中、上面層施工中也取得了較好的控制效果。宜長高速公路最終上面層平整度平均σ值達(dá)到0.5mm。

7 結(jié)束語

平整度控制所涉及的工序較多，如果項目實施過程中按照常規(guī)方法對所有涉及的內(nèi)容(包括原材料、施工組織工序及機械配置等)加以控制，實際的優(yōu)化效率較低，尤其對工期緊、質(zhì)量要求較高的工程，更難有足夠的時間進(jìn)行分析研究。此時利用可實時監(jiān)管施工情況的信息化管控系統(tǒng)開展相關(guān)研究，發(fā)現(xiàn)混合料施工溫度、攤鋪速度與生產(chǎn)能力匹配度、碾壓速度及遍數(shù)的均勻性是影響瀝青路面平整度指標(biāo)的主要因素，開展針對性的優(yōu)化措施后，瀝青路面平整度有了明顯提高，整體提升率在20%以上，說明使用信息化監(jiān)管系統(tǒng)來提高瀝青路面平整度是一種高效、科學(xué)的技術(shù)途徑。