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        瀝青路面超薄磨耗層技術(shù)在預(yù)防性養(yǎng)護中的應(yīng)用

        2022-10-16 15:54:44郝麗坤
        交通世界 2022年25期
        關(guān)鍵詞:瀝青路面公路施工

        郝麗坤

        (贊皇縣交通運輸局,河北 石家莊 051230)

        0 引言

        隨著我國經(jīng)濟水平的快速發(fā)展,人民生活水平逐步提高,人們出行時對車輛的需求也越來越高,公路行車數(shù)量越多,車輛對路面造成的磨損就越嚴重,若長此以往,公路瀝青路面難免會喪失應(yīng)有的性能,甚至還會引發(fā)路面病害,因此,為有效保證公路瀝青路面的路用性能,避免車輛對路面的磨損,相關(guān)單位需做好路面的預(yù)防性養(yǎng)護工作。超薄磨耗層作為常用的養(yǎng)護技術(shù)之一,目前被廣泛地應(yīng)用到瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護工作中。

        1 工程概況

        某公路工程路線全長26.52km,設(shè)計為公路一級標準,該工程于2014年底建成并正式通車,經(jīng)過多年的運營,公路的交通流量逐年增加,而瀝青路面的性能逐漸衰減,經(jīng)過對公路路面的調(diào)查結(jié)果顯示,現(xiàn)階段路面破損指數(shù)以中等為主,強度系數(shù)為量,路面存在輕微的病害問題,依據(jù)《公路瀝青路面養(yǎng)護技術(shù)規(guī)范》(JTG 5142—2019)標準中對路面養(yǎng)護的要求,該公路應(yīng)采取預(yù)防性養(yǎng)護措施。因此,為有效改善公路瀝青路面的性能,避免病害問題的發(fā)生,決定采取超薄磨耗層技術(shù)對該工程瀝青路面進行預(yù)防性養(yǎng)護施工。

        2 公路超薄磨耗層預(yù)防性養(yǎng)護施工

        2.1 超薄磨耗層施工準備

        2.1.1 材料準備

        (1)集料:超薄磨料層混合料中的集料分為細集料與粗集料,其中細集料宜采用粒徑小于4.75mm的機制砂,細集料材料內(nèi)部要干凈、干燥、無風(fēng)化、雜質(zhì)等問題,其性能需滿足砂當量不小于60.0%,雜石含量不大于1.0%,軟石含量不大于2.0%,密度應(yīng)控制在2.5t/m3以上[1];粗集料按照公路的標準選擇,本次施工宜采用玄武石、砂石、破碎的礫石等材料,粗集料也要保持材料內(nèi)部的干凈、干燥、無風(fēng)化、雜質(zhì)等,其性能需滿足壓碎值不大于26.0%,吸水率不大于2.0%,堅固性不大于2.0%,雜石與軟石含量應(yīng)不大于1.0%,材料的密度控制在2.6t/m3以上。

        (2)礦粉:超薄磨料層混合料中采用的礦粉選擇使用石灰?guī)r研磨后得到的石粉,經(jīng)研磨后的石粉內(nèi)部需保持潔凈與干燥,其粒徑大小需滿足可以經(jīng)礦粉倉自由流出的要求,同時選擇的礦粉其性能應(yīng)滿足相關(guān)要求,礦粉的塑性指數(shù)宜控制在4.0%以內(nèi),親水系數(shù)不大于1.0%,含水量不小于1.0%,礦粉的密度以控制在2.5t/m3以上。

        (3)瀝青:對超薄磨料層混合料而言,瀝青材料屬于關(guān)鍵材料,瀝青種類若不能滿足要求,則超薄磨料層混合料的黏結(jié)性、穩(wěn)定性就難以保證。因此,針對采用的瀝青材料經(jīng)多方對比分析后,最終決定選擇改性乳化瀝青和瀝青黏結(jié)料,此類瀝青材料屬于超薄磨耗層專用瀝青,可以確保面層與養(yǎng)護層之間的黏結(jié),同時與其他改性瀝青材料相比,此類瀝青材料黏度更高、蒸發(fā)殘留物的實際含量更高,能充分滿足磨耗層混合料的性能需求。

        2.1.2 場地準備

        (1)超薄磨耗層技術(shù)對路面結(jié)構(gòu)的強度具有一定要求,若原路面強度不足,則養(yǎng)護效果就難以滿足施工要求。因此,本工程養(yǎng)護施工前,施工單位必須對瀝青路面的坑槽、車轍、裂縫等病害進行預(yù)處理,同時,針對路面結(jié)構(gòu)不足的位置采取補強措施,對路面存在的坑槽問題,施工單位可以采取開挖換填法處理,即將病害位置全部開挖,然后采用合格的混合料重新填筑施工;對路面強度不足的問題,施工單位要分析問題所在,如基層強度不足,則可以采取注漿加固的處理方法,如面層強度不足,則需要對路面銑刨后重新回填[2]。

        (2)對原路面車轍、裂縫問題處理時,根據(jù)病害程度采取不同的處理措施,若裂縫的寬度在5mm以內(nèi),則施工單位可采取不開槽的處理方式,即直接利用機械灌縫施工,若裂縫寬度在5mm以上,則需要對病害位置開槽施工,即開槽后再利用機械灌縫施工,為保證車轍、裂縫病害的處理效果,裂縫灌縫施工前先要將裂縫內(nèi)部清理干凈,灌縫時將灌縫機械以45°斜角插入裂縫中,將裂縫填充密實后及時停止灌縫施工。

        (3)路面病害預(yù)處理結(jié)束后,施工單位應(yīng)對原路面進行徹底清理,將路面上方的塵土、垃圾、碎屑等清理干凈,清理時可以采用高壓吹風(fēng)機輔助作業(yè),在路面清理過程中,還要安排施工人員將路面上的標線清除,標線的清除施工可采用專用的標線鑿除機進行,機械無法清除干凈的區(qū)域由人工鑿除,待路面全部清理干凈后,由監(jiān)理工程師對路面組織驗收,經(jīng)簽字驗收合格,即可安排機械入場開始超薄磨耗層施工[3]。

        2.2 超薄磨耗層施工工藝

        2.2.1 混合料拌和

        (1)超薄磨耗層施工時先在拌和站內(nèi)制備施工使用的混合料,然后通過運輸車運送至施工場地攤鋪,本次施工拌和站設(shè)置的位置距離施工場地直線距離約500m,拌和站內(nèi)的環(huán)境、消防、安全等均滿足國家規(guī)定要求,拌和站內(nèi)設(shè)置有材料的儲存場地,且存儲區(qū)域具有完善的防雨、通風(fēng)等措施,能有效避免材料遭受雨水侵蝕,同時拌和站磨耗層混合料拌和時主要采用間歇式拌和機,拌和前先對拌和機械的計量裝置和測溫裝置進行校正,然后檢查拌和機械的篩網(wǎng),若篩網(wǎng)檢測不合格,嚴禁制備混合料。

        (2)拌和機械檢測合格后根據(jù)磨耗層混合料的配合比,按順序、用量依次向機械中摻加原材料,拌和時需將原材料加熱至對應(yīng)的溫度,瀝青需加熱至175~185℃,礦粉需加熱至190~200℃,經(jīng)加熱后的混合料均勻拌和45~50s。拌和結(jié)束后及時檢查混合料的均勻性,若存在混合料離析、花白料等問題需及時分析原因,并在后續(xù)拌和中進行調(diào)整,拌和均勻的混合料在運送至施工場地前,需要抽樣檢測其性能,如檢測不合格則整盤混合料作為廢料,如檢測合格,則安排運輸車將混合料運送至施工場地[4]。

        2.2.2 混合料運輸

        (1)與公路瀝青混合料面層結(jié)構(gòu)相比,超薄磨耗層的厚度較小,攤鋪時的速度更快,為避免養(yǎng)護層攤鋪中出現(xiàn)混合料供應(yīng)中斷的問題,本次混合料運輸時需保持場地至少有4臺運輸車等待卸料,每臺運輸車開始裝料前都要將車廂內(nèi)部清理干凈,同時在車廂四周涂刷隔離劑,以避免磨耗層混合料粘于車廂,待車廂處理后在依照車頭、車尾、中間的順序,向車廂內(nèi)部裝載混合料,以避免裝載中造成混合料離析。

        (2)運輸車混合料裝載后應(yīng)按照既定的運輸路線,勻速將混合料運送至施工場地,運輸過程中車廂內(nèi)要做好混合料的保溫、防潮措施,可以采用篷布進行遮蓋,運送過程中車輛的行進速度保持勻速,不得突然剎車,混合料運送至施工現(xiàn)場后由專業(yè)人員利用車廂外側(cè)的測溫孔檢測混合料的溫度,如混合料溫度超出施工溫度要求,嚴禁入場使用,經(jīng)檢測合格的混合料在運輸車輪胎清洗干凈后,停放至攤鋪機兩側(cè),等待專人指揮卸料攤鋪。

        2.2.3 混合料攤鋪及碾壓

        (1)本工程磨耗層混合料的攤鋪采用專業(yè)的攤鋪設(shè)備完成,攤鋪機的型號為VOGELESUPER1800-2,在磨耗層攤鋪前先打開攤鋪機將熨平板預(yù)熱至100℃,同時依據(jù)施工要求對攤鋪機熨平板進行調(diào)節(jié),保持熨平板的高度符合要求、熨平板拼接緊湊、無縫隙存在,然后調(diào)整攤鋪機的螺旋布料器,使其兩側(cè)的自動料位器的轉(zhuǎn)速相匹配,且螺旋布料器中混合料的高度保持在螺旋布料器2/3,最后依據(jù)要求調(diào)整攤鋪機的夯錘及振動頻率[5]。

        (2)超薄磨耗層的攤鋪宜一次攤鋪成型,攤鋪中采用2臺機械聯(lián)合作業(yè),兩幅路段的搭接寬度控制在30~50cm,機械前后的搭接距離保持在6~10m,由于超薄磨耗層的厚度較小,攤鋪過程中每平方米的攤鋪量應(yīng)控制在0.9kg左右,如攤鋪后局部路段存在混合料過多、過少的現(xiàn)象,施工單位可安排人工進行修正、處理,若攤鋪后存在嚴重的質(zhì)量缺陷,則應(yīng)將該路段的混合料全部鏟除,然后重新組織攤鋪。

        (3)由于超薄磨耗層混合料屬于骨架密集型結(jié)構(gòu),在路面磨耗層攤鋪完成后,需要及時對磨耗層進行碾壓作業(yè),以增加混合料之間的密集性,本次超薄磨耗層碾壓時采用雙鋼輪壓路機,碾壓時先靜壓1~2遍,然后振壓4~6遍,振壓施工中機械的振動頻率宜控制在15~50Hz,振動幅度宜控制在0.3~0.5mm,經(jīng)振壓結(jié)束后再靜壓1遍收面,為保證磨耗層的碾壓質(zhì)量,整個碾壓過程嚴禁機械在未碾壓成型的路段上掉頭、停車、轉(zhuǎn)向,碾壓結(jié)束后不得直接通行車輛,應(yīng)等路面混合料溫度自然冷卻至50℃以下后再開放交通[6]。

        2.3 質(zhì)控措施

        2.3.1 溫度控制

        在瀝青路面超薄磨耗層施工中,溫度是很重要的因素,如混合料的溫度超出控制標準,則磨耗層混合料之間的黏結(jié)性會增加,導(dǎo)致混合料攤鋪時難以攤鋪均勻。因此,為保證本工程路面超薄磨耗層的施工質(zhì)量,施工單位要做好混合料的溫度控制工作,其中在混合料出廠時其溫度宜控制在170~185℃,混合料攤鋪時其溫度不得低于160℃,混合料碾壓時其溫度宜控制在90~160℃,溫度隨碾壓遍數(shù)的增加而降低,路面磨耗層碾壓結(jié)束后,需等混合料溫度自然冷卻至50℃以下才能開放交通。

        2.3.2 黏層施工控制

        超薄磨耗層位于路面面層最上方,如果在兩者之間沒有優(yōu)質(zhì)的材料進行黏結(jié)處理,則磨耗層與面層之間就難以形成整體,在層間結(jié)合面就會存在薄弱的環(huán)節(jié),當磨耗層施工完成后,車輛行駛與磨耗層表面時,車輛的行車荷載會使路面發(fā)生層間滑移,根據(jù)相關(guān)資料表明,路面層間滑移的深度剛好位于路面表層以下2~3cm處,即位于磨耗層與面層的薄弱位置,在長期層間滑移的情況下,不可避免造成路面病害問題的發(fā)生。因此,本工程施工中,施工單位要做好黏結(jié)層的施工控制,黏層施工時可采用高黏度的改性乳化瀝青,噴灑時每平方米的噴灑量控制在0.6~0.9L,通過黏層來增加層間的黏結(jié)性。

        2.3.3 施工過程控制

        (1)要保證本工程超薄磨耗層的施工質(zhì)量,施工單位就要做好施工過程中的質(zhì)量控制工作,在磨耗層混合料拌和時,施工單位可根據(jù)工程的實際情況向混合料中摻加適量的外加劑,以改善混合料的性能,同時為保證混合料的拌和質(zhì)量,施工單位要嚴格把控混合料的拌和時間,拌和過程中應(yīng)安排人員時刻監(jiān)督,一旦發(fā)現(xiàn)混合料拌和中出現(xiàn)離析問題,要及時采取必要的措施進行調(diào)整,以避免混合料出現(xiàn)離析問題[7]。

        (2)超薄磨耗層混合料攤鋪碾壓施工中,施工單位要做好攤鋪機、碾壓機之間距離的控制,盡量保證混合料在要求的施工溫度下完成碾壓作業(yè),同時針對磨耗層的接縫,應(yīng)做好接縫處理工作,保證磨耗層的整體性,此外,施工單位應(yīng)成立專門的質(zhì)量監(jiān)督小組,對超薄磨耗層施工過程進行監(jiān)督管理,所有的施工參數(shù)、流程、方法詳細的統(tǒng)計并記錄,一旦施工中出現(xiàn)質(zhì)量問題,能第一時間分析原因并解決。

        2.4 質(zhì)量評價

        為明確本工程瀝青路面超薄磨耗層養(yǎng)護施工的效果,在路面養(yǎng)護施工前在公路段隨機選取有3個檢測點,根據(jù)《公路技術(shù)狀況評定標準》(JTG H20—2018)中的相關(guān)要求,對路面養(yǎng)護前的結(jié)構(gòu)強度/PSSI、抗滑性能/SRI、損壞狀況/PCI進行評價,然后在路面預(yù)防性養(yǎng)護施工完成半年后,再度對路面的三項性能進行評價,通過2次評價結(jié)果的對比,綜合分析該工程路面超薄磨耗層養(yǎng)護施工的效果,評價結(jié)果如表1。

        表1 路面性能評價結(jié)果

        由表1結(jié)果可以得知,公路路面在超薄磨耗層預(yù)防性養(yǎng)護施工前,原路面的結(jié)構(gòu)強度/PSSI平均值為90.5,抗滑性能/SRI為93.0、損壞狀況/PCI為84.1,但經(jīng)養(yǎng)護施工后,路面的結(jié)構(gòu)強度/PSSI為94.5,抗滑性能/SRI為94.2,損壞狀況/PCI為94.0,經(jīng)多組數(shù)據(jù)的對比可以得出結(jié)論,該工程路面經(jīng)超薄磨耗層養(yǎng)護施工后,路面的性能得以提高,證明本次路面超薄磨耗層養(yǎng)護效果良好。

        3 結(jié)語

        超薄磨耗層養(yǎng)護技術(shù)作為公路路面預(yù)防性養(yǎng)護施工的重要技術(shù)之一,該技術(shù)的有效應(yīng)用不僅可以提高公路的耐久性,保證公路的運輸安全,同時還可以改善公路路面的透氣性、防滑性和抗噪性,對人們的舒適、安全出行意義重大。因此,為保證瀝青路面超薄磨耗層養(yǎng)護效果,在該養(yǎng)護技術(shù)施工中,養(yǎng)護單位必須嚴格控制材料質(zhì)量,做好施工工藝的控制,以有效確保路面超薄磨耗層養(yǎng)護水平,最終延長公路的使用壽命。

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