張圭祥
(貴州橋梁建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司,貴州 貴陽 550001)
目前,部分道路由于運(yùn)營時間較長,車流量及荷載不斷增加,路面出現(xiàn)不同程度的各類病害,使得道路性能下降,埋下交通安全隱患。對此,需通過針對性的改造施工,對各類道路病害進(jìn)行整治。
滬昆高速的鎮(zhèn)勝段,其全長64km。整體為封閉式、全立交及雙向四車道結(jié)構(gòu),設(shè)計速度為100km/h,其路基寬度為24.5m,已于10 年前通車。在地區(qū)經(jīng)濟(jì)逐漸發(fā)展的過程中,此路段的車流量隨之增多,而且重車及超載車也逐步增多,導(dǎo)致鎮(zhèn)勝段的路面發(fā)生諸多病害問題,路面性能大幅降低,干擾到高速公路的正常運(yùn)行,因此對其進(jìn)行改造勢在必行。
針對此路段顯現(xiàn)出來的問題,在路面維修改造中,制定多項改造計劃。
(1)由于路面在多年前已經(jīng)進(jìn)行中修維護(hù),再加上近兩年此路段再次形成諸多路面病害,個別路面荷載能力極低,因此,本次路面改造采取大中修養(yǎng)護(hù)。
(2)改造方法不僅要處理好病害問題,符合高速路面的基本功能標(biāo)準(zhǔn),還需保障現(xiàn)場作業(yè)便利、控制成本。以實現(xiàn)提高投資效益,保障高速的生命周期。
(3)施工進(jìn)行中,要按照基本設(shè)計整修路面,同時,根據(jù)現(xiàn)場狀況,不斷合理化調(diào)整。
(4)基于本工程整修期間的工地情況,制定更具經(jīng)濟(jì)性及便利的施工計劃,以求降低對高速交通的干擾程度。
(5)在瀝青層完成整修后,需重新確定道路標(biāo)線,缺少或受損的安全設(shè)施,需進(jìn)行相應(yīng)處理,并清理好道路邊溝[1]。
本項目瀝青面層共設(shè)置成三層,在處理下面層之前,需完成透層以及浮渣的清理工作。假設(shè)各層之間的處理間隔偏長,或者下層已經(jīng)造成污染,要先進(jìn)行全面清潔,然后才能灑布瀝青。
瀝青材料需要按照品種及標(biāo)號分開且密封保存。為保障項目的建設(shè)精度,要求把不同規(guī)格的集料,分開堆放,現(xiàn)場可設(shè)置臨時的隔墻,避免混淆。另外,為確保施工材料質(zhì)量達(dá)標(biāo),要求對各個料源,均進(jìn)行抽樣檢查,通過監(jiān)理方確認(rèn)批準(zhǔn)后,才能投入到現(xiàn)場施工中。對于細(xì)集料,需增加防雨設(shè)施,保障其性能穩(wěn)定。配料時,所有規(guī)格的物料都要根據(jù)設(shè)計比例添加。
瀝青材料借助導(dǎo)熱油進(jìn)行處理,其中,瀝青的處理溫度在155~165℃;礦料的加熱溫度是170~180℃;混合料的出料溫度是160~180℃;瀝青混合料在出廠時的溫度需穩(wěn)定在155℃左右,超過195℃的混凝土材料不得使用,運(yùn)到工地時,材料溫度至少要達(dá)到145℃。在加熱物料中,選用的熱料需通過篩子進(jìn)行篩分,防止顆粒規(guī)格超標(biāo)。在混合料拌和期間,需保證物料均勻,為確保最終用料品質(zhì),可通過試拌加以確定。單次拌和時長至少有45s,且干拌時長要達(dá)到5s。拌和完成后要保證沒有結(jié)塊、離析等問題。在出廠前進(jìn)行測溫,如果不滿足瀝青混合料要求,需進(jìn)行廢棄處理[2]。
如制作出來的瀝青混合料無法立即攤鋪,需儲存在成品料倉中,通過保溫設(shè)施維持混合料的溫度,但儲存時間也不能超過兩日。在現(xiàn)場攤鋪中,需先查看下層的狀態(tài),并提前30min~1h 預(yù)熱熨平板,要求溫度達(dá)到100℃?,F(xiàn)場卸料中,需分?jǐn)?shù)次起斗,控制轉(zhuǎn)運(yùn)車和運(yùn)輸車的間距,避免漏料。攤鋪中的材料溫度需在135℃以上,如果自然氣溫偏低,則需適當(dāng)提升材料溫度。攤鋪動作需保持連續(xù)、勻速,不可隨意調(diào)整速度甚至?xí)和?,行進(jìn)速度控制在3m/min。在完成現(xiàn)場攤鋪后,需立即查看厚度,并保護(hù)好路面,而后及時進(jìn)行壓實。在壓實環(huán)節(jié)分為初壓、復(fù)壓和終壓。其中,初壓溫度要達(dá)到130℃,碾壓速度為2~3km/h;復(fù)壓速度為3~5km/h;終壓速度為3~6km/h,經(jīng)過終壓后,路面溫度需維持在70℃以上。
瀝青混凝土面層是按照設(shè)計圖紙與現(xiàn)場路面的實際病害狀況開展施工,處理下面層之前,需保障下封層的清潔,并且要保障施工的連續(xù)性,避免由于暫停施工而導(dǎo)致下面層的污染。如有特殊原因,作業(yè)間隔時間偏長,導(dǎo)致下層已經(jīng)有污染,需在完全清理后,再進(jìn)行鋪筑。本項目上面層運(yùn)用4cm規(guī)格SMA-13的粗集料,利用玄武巖制作。經(jīng)過馬歇爾試驗得出面層混合料配合比的確切數(shù)據(jù),保障改性瀝青添加量和礦料級配,下面層采用70號A級的石油瀝青,中上面層采用SBS 改性瀝青,超薄磨耗層采用NovaBinder 改性瀝青。根據(jù)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)和工地病害狀況,下面層為粗粒的瀝青混凝土;中面層是中粒瀝青混凝土;上面層則是細(xì)粒材料。
(1)材料配合比的確定。一是目標(biāo)配合比,按照項目所需的材料量,確定不同物料的添加比例。通過前期試驗,得出適宜的瀝青添加量。將二者視為目標(biāo)配合比,結(jié)合拌和機(jī),計算冷料倉供料的占比,然后進(jìn)行試拌;二是生產(chǎn)配合比。運(yùn)用間歇式的拌和機(jī),要在二次篩分處理后,將保存在熱料倉的物料實施取樣篩分,由此得出熱料倉占比,方便后續(xù)管理。按照目標(biāo)配合比,以0.3%為調(diào)整標(biāo)準(zhǔn),進(jìn)一步試驗確定瀝青用量,得到生產(chǎn)配合比;三是驗證,通過試拌與鋪筑,以此評估配合比的適用性。
(2)拌制混合料。單次拌和時長控制在30~50s,最終要確?;旌狭腺|(zhì)地均勻。
(3)鋪筑試驗。在對原料進(jìn)行試驗并得出配合比具體數(shù)據(jù)后,進(jìn)行500m 的鋪筑試驗。在試驗段作業(yè)中,確定各設(shè)備可否達(dá)到基本施工要求,得出碾壓環(huán)節(jié)的所有參數(shù)與適宜的鋪筑長度。通過試驗明確各噸位機(jī)械的碾壓次數(shù)與前行速度等。
(4)運(yùn)輸。按照工地和拌制混合料場地的位置以及現(xiàn)場施工的進(jìn)度安排,確定運(yùn)輸車的容量與數(shù)量,確保供應(yīng)連續(xù)。在運(yùn)輸之前,需仔細(xì)清理貨箱,在其底部與側(cè)面,涂上一層油膜,避免混合料與貨箱黏結(jié)。在將混合料裝進(jìn)貨箱后,需查看運(yùn)輸車,使用篷布蓋住上部,并在出站時進(jìn)行稱重。
(5)攤鋪。由熱拌得到的混合料,需采取機(jī)械攤鋪,參與施工的攤鋪機(jī)要滿足以下要求:擁有足夠的容量與功率,保障施工的連續(xù)性;可以自動或者半自動改變攤鋪厚度,并具有找平功能;攤鋪寬度可以調(diào)節(jié)。在找平時,下面層可通過鋼絲繩加以控制,表面層則通過對比高度差來把握面層厚度。利用攤鋪機(jī)完成攤鋪和初壓,使攤鋪層的平整度及坡度均滿足施工標(biāo)準(zhǔn)要求。此環(huán)節(jié)的施工溫度需基于相關(guān)規(guī)定,結(jié)合材料標(biāo)號與氣溫等適當(dāng)調(diào)節(jié)。而松鋪系數(shù)要結(jié)合混合料、施工設(shè)備等具體情況進(jìn)行確定,本項目松鋪系數(shù)如表1所示。
表1 瀝青混合料松鋪系數(shù)
在攤鋪期間,需按照混合料用量和施工面積確定面層厚度均值。具體壓實厚度確認(rèn)計算見公式(1):
式中:T為作業(yè)層壓實后的厚度均值(cm);M為混合料的質(zhì)量(t);D為壓實后混合料密度(t/m3);L為攤鋪作業(yè)長度;W為攤鋪面的寬度(m)[3]。
(6)壓實成型。首先,初壓需在攤鋪完成后,混合料還處于高溫狀態(tài)中開展,緩慢均勻壓實兩次。在初壓之后,需查看平整度等,以便及時調(diào)整。其次,復(fù)壓是在初壓確定合格后立即開展,運(yùn)用重型壓路機(jī),碾壓次數(shù)通常在5 次左右。最后,終壓至少需進(jìn)行兩次,清理掉碾壓形成的所有輪跡。
(7)路面接縫。在高速公路施工中,不可保留縱向接縫,前期鋪設(shè)混合料時,會預(yù)留出0.1~0.2m 的路面,為后期處理接縫做準(zhǔn)備。兩層縱縫需相互錯開,并保證表面順直,和路面畫線位置相同。而橫縫需和道路中線相互垂直。
此面層用到的原料具體有:集料要具備較佳的嵌擠性能,由玄武巖、改性瀝青、抗剝落劑等組成。在攤鋪時,使用一臺攤鋪機(jī),按照行車道、應(yīng)急道、超車道的順序進(jìn)行處理,以降低對正常交通的干擾。改性瀝青混凝土利用滑移基準(zhǔn)梁找平。上面層同樣需經(jīng)過三個碾壓環(huán)節(jié),施工方式與上述面層類似。在上面層中,其運(yùn)用的是細(xì)粒改性瀝青混凝土。以接縫施工為例。在處理縱縫時,可通過攤鋪機(jī)完成整幅鋪筑,不形成縱縫。如果由于某些原因,需應(yīng)用兩臺機(jī)械作業(yè),則應(yīng)預(yù)留一段路作為后續(xù)作業(yè)的基準(zhǔn)面。同時,施工層需留出0.05~0.1m 的重疊區(qū)域,通過熱接縫的方法進(jìn)行處理。在橫縫處理中,采取平接縫,切除平整度大于3mm的部分形成垂直面。路表與接縫內(nèi)都要仔細(xì)清理,而后涂上黏層油。在結(jié)構(gòu)位置的0.2~0.3m 范圍,通過新鋪混合料平整,此時原施工面的溫度需穩(wěn)定在60℃,從而保障新舊路面充分結(jié)合。碾壓過程中,利用鋼輪壓路機(jī)使路面平順過渡[4]。
該層運(yùn)用熱拌的瀝青混合料,按照超薄磨耗層的施工技術(shù),現(xiàn)場需利用專門的機(jī)械設(shè)備完成一系列的施工。在攤鋪環(huán)節(jié)中,對自然氣溫?zé)o嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)。但考慮到道路施工質(zhì)量以及交通等問題,確定溫度需超過10℃,而且在作業(yè)面有積水或遇到降雨天氣不得組織攤鋪。下面選取幾個施工步驟展開分析。
(1)制拌混合料。集中使用機(jī)械加工,并且要求拌和廠配備完善的排水系統(tǒng)。在拌和期間,要把握好礦粉與瀝青的添加量和出料溫度。
(2)黏層與攤鋪一同開展。在黏層處理環(huán)節(jié)中(施工流程如圖1 所示),為確保磨耗層和常規(guī)路面能充分黏結(jié),需運(yùn)用改性乳化瀝青的黏層油,應(yīng)用量為0.8~1kg/m2。同時,為使黏層油噴灑得更為勻稱,需注意噴嘴與濾網(wǎng),相關(guān)施工人員要在使用乳化瀝青前進(jìn)行全面過濾;在材料溫度達(dá)到70~80℃后,才能注入機(jī)械中,加熱期間需緩慢提高溫度,并全程進(jìn)行攪拌,防止出現(xiàn)局部高溫,降低乳化瀝青性能;為避免噴嘴堵塞,需控制添加材料的時長,不可大于15min,并且每日工作結(jié)束后,需將噴嘴浸泡在柴油中。攤鋪環(huán)節(jié)使用同步攤鋪機(jī),保證一次成型?,F(xiàn)場確定機(jī)械可用后,經(jīng)過設(shè)備預(yù)熱,滿足100℃時才能組織當(dāng)天的工作。車輛行駛速度為6~8m/min,最快也要在12m/min 以內(nèi)。盡可能使用機(jī)械攤鋪,而對于特殊部分,人工處理動作需迅速緊湊,保證在高溫狀態(tài)下完成攤鋪。另外,現(xiàn)場攤鋪期間,需全程查看厚度、均勻度,一旦出現(xiàn)拖痕等情況需立即處理,并合理改進(jìn)攤鋪方法。
圖1 黏層施工流程圖
(3)壓實施工。超薄磨耗層施工中,一般借助攤鋪機(jī)的熨平板便能滿足平整度要求,現(xiàn)場利用12t 左右的雙鋼輪壓路機(jī)開展靜壓與收光整平工作。另外,碾壓作業(yè)需在120℃以上的溫度中開展。在超薄磨耗層完工后,需保障安全錐與各標(biāo)牌位置準(zhǔn)確。在正式開放交通以前,不能有社會車輛駛?cè)胧┕がF(xiàn)場。要在確認(rèn)路面混合料的溫度小于50℃后才能開放交通[5]。
瀝青混凝土面層施工為道路工程中較為核心的部分,對全過程的施工工藝都有較為嚴(yán)格的施工標(biāo)準(zhǔn),需基于實際施工做好動態(tài)管控。項目實踐階段中,要運(yùn)用適宜的方法組織拌制混合料和攤鋪施工,還要注重面層銜接點的處理,盡可能消除形成病害的隱患,保障瀝青混凝土面層的施工質(zhì)量。