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        開普封層預防性養(yǎng)護技術

        2022-10-18 09:14:30
        黑龍江交通科技 2022年10期
        關鍵詞:施工

        秦 泉

        (長治市協(xié)成公路養(yǎng)護工程有限公司,山西 長治 04600)

        1 工程概況

        某公路工程原設計為雙向四車道水泥混凝土路面,隨著沿線交通量的不斷增加,對本路段進行了全線水泥路面“白改黑”改造施工。改造后路面結(jié)構(gòu)形式如下:Sup-12.5瀝青混凝土4 cm、AC-20瀝青混凝土6 cm、STRATA應力吸收層2.5 cm、水泥混凝土24 cm。自本路段“白改黑”改造后已通車運營多年,路面又呈現(xiàn)出了大量病害問題。基于此,本文在路況調(diào)查的基礎上,分析了病害原因,并提出了具體的養(yǎng)護方案。

        2 開普封層的技術特點

        作為一種復合表面磨耗層,開普封層是指在碎石封層之上進行的稀漿封層或微表處罩面施工。通過兩者的結(jié)合,可以有效提高路面的使用性能。在施工材料選擇當中,可根據(jù)工程的具體情況,采取不同的材料,比如改性乳化瀝青、橡膠瀝青、SBS改性瀝青等可用于碎石封層粘結(jié)材料。也可采用纖維碎石封層或纖維微表處等完成施工。相比其他預防性養(yǎng)護技術,開普封層技術屬于致密性表面,密實性良好,可以避免石料等早期脫落,起到穩(wěn)固石料、防水、抗滑等功能。此外,還能保護路面,恢復路面使用性能,處治病害,防止病害進一步擴展,有利于延長路面的使用壽命。一般來講,在中低交通量公路新建工程開普封層可作為磨耗層使用。而在各等級公路預防性養(yǎng)護工程中開普封層則可作為罩面層使用。其特點如下。

        (1)相比單一的預防性養(yǎng)護技術,開普封層結(jié)合了兩種工藝的優(yōu)點,在開普封層結(jié)構(gòu)當中,底層為碎石封層,表層為加鋪的微表處、稀漿封層,這種組合式的復合結(jié)構(gòu)形式,可以充分發(fā)揮兩種工藝的優(yōu)勢,不僅具有良好的抗滑能力,還可以有效阻止反射裂縫產(chǎn)生與發(fā)展,同時,還具有優(yōu)良的抗?jié)B防水能力。

        (2)開普封層施工受天氣等因素影響不大,在整個施工過程中均可通過機械設備完成,機械化程度高,施工方便、效率高,且不會過多干擾交通通行。

        3 路況調(diào)查及病害成因分析

        經(jīng)實地勘查可知,本路段病害多為龜裂,且集中出現(xiàn)于行車道輪跡帶部位。一旦路面出現(xiàn)龜裂,下雨時水便會順著裂縫下滲到路面基層,在動水壓力作用下,極易產(chǎn)生集料脫落現(xiàn)象,甚至進一步發(fā)展為坑槽病害。

        3.1 改造路面已達到設計使用年限

        自路面“白改黑”之后,通車運營時間長達10年以上,通過鉆芯取樣利用病害發(fā)生層位及龜裂病害發(fā)展走向可知,龜裂嚴重部位裂縫已貫穿至上面層,但中面層卻并未見裂紋,或少有裂紋出現(xiàn)。由此可以判定,裂縫是從上向下發(fā)展的,且集中于上面層。由此可見,本路段龜裂病害屬于較為典型的剪切疲勞裂縫,說明,在長期行車荷載和自然因素作用下,路面已達到了嚴重的疲勞狀態(tài),基本達到了材料疲勞壽命的極限。

        3.2 交通量大、超載重載問題嚴重

        近年來,隨著當?shù)亟?jīng)濟的迅速發(fā)展,作為主要骨干線,本路段交通量大增,據(jù)相關數(shù)據(jù)顯示,2017年年交通量達到了1 727.3萬輛/年,2018年年交通量達到了1 879.7萬輛/年,2019年年交通量達到了1 958.9萬輛/年,2020年年交通量基本達到了2 000萬輛/年。近四年間,本路段交通量逐步增長,且在交通量當中,貨車等10 t以上重型車輛交占比較大,存在嚴重超載重載現(xiàn)象。這種情況下,進一步加劇了路面疲勞破壞程度,進而產(chǎn)生龜裂現(xiàn)象。

        4 路面養(yǎng)護方案的確定

        根據(jù)上述分析,在全面了解龜裂病害原因的基礎上,針對本路段病害問題,特制定了以下養(yǎng)護方案。

        (1)針對嚴重龜裂病害(裂縫寬度大,凹陷變形明顯),養(yǎng)護方案為“先銑刨掉瀝青面層,后重新鋪筑”。

        (2)針對輕微龜裂病害(裂縫寬度小,凹陷變形不明顯),養(yǎng)護方案為開普封層預防性養(yǎng)護。

        針對本工程,本文僅對輕微龜裂病害開普封層預防性養(yǎng)護為研究對象進行分析與探討。在重載渠化交通下,傳統(tǒng)的開普封層技術存在一定缺陷,比如極易產(chǎn)生脫皮、泛油、車轍,且噪音相對較大等缺點。針對此類問題,本文進行了一定優(yōu)化改進。即通過增加層間粘結(jié)、優(yōu)化微表處礦料級配、采用橡膠瀝青等方面入手,進一步提高開普封層的路用性能。

        開普封層施工當中,主要分為三層,即乳化瀝青底涂層、橡膠瀝青碎石下層和低噪音微表處上層。底涂層的作用是為了增強熱橡膠瀝青碎石層和舊路面之間的粘結(jié)性能。在本工程當中,采用熱橡膠瀝青碎石封層作為下層,熱橡膠瀝青可以進入裂縫內(nèi),填充裂縫空隙,且還能當作應力吸收層使用,進一步控制了反射裂縫的產(chǎn)生與發(fā)展。采用低噪音的微表處作為上面層,具有良好的抗滑、防水等功能。具體如下。

        (1)乳化瀝青底涂層、根據(jù)本工程實際情況,可采用灑布量為0.3 kg/m的改性乳化瀝青用于底涂層施工。

        (2)橡膠瀝青碎石下層。在橡膠瀝青碎石下層施工當中,碎石材料可采用玄武巖、輝綠巖等材料,其粒徑可控制在4.75~9.5 mm或9.5~13.2 mm之間,并在150 ℃控制石料加熱溫度。橡膠瀝青以70、90基質(zhì)瀝青為主,保證橡膠瀝青材料的各項性能滿足規(guī)范技術指標要求。在具體施工當中,1.0~1.5 kg/m為橡膠瀝青用量范圍,可根據(jù)原路面實際情況和石料粒徑等條件對用量進行適當調(diào)整。

        (3)低噪音微表處上層。采用玄武巖等石料作為低噪音微表處集料,以BCR改性乳化瀝青為瀝青,保證各項指標滿足技術要求。

        5 開普封層預防性養(yǎng)護施工技術要點

        在開普封層預防性養(yǎng)護施工當中,具體施工流程為施工準備—病害處治—橡膠瀝青碎石封層—碾壓成型—微表處—開放交通。主要技術要點如下。

        5.1 施工準備

        為保證施工質(zhì)量,施工前,先做好施工區(qū)域的交通管制工作,并對施工機組的運行情況進行詳細檢查,保證機械運轉(zhuǎn)正常。同時,要清理干凈原路表,不得存有雜物、垃圾等。

        5.2 病害處治

        按照已確定的施工方案,針對原路面的嚴重龜裂病害,需先做好銑刨處治,隨后重鋪施工。針對輕微病害,則采用開普封層施工進行養(yǎng)護處治。待病害處治后,才能進行下一工序施工。

        5.3 橡膠瀝青碎石封層

        乳化瀝青底涂層噴灑后,即可進行橡膠瀝青碎石封層施工。在確保橡膠瀝青、碎石等材料配合比設計符合規(guī)定的前提下,需通過同步碎石封層車完成橡膠瀝青碎石下層施工,在整個施工過程中要保持勻速前行,且撒布質(zhì)量良好。對于局部灑布不均勻等現(xiàn)象,需補灑處理。灑布過程中也要隨時觀察混合料的稠度,保證灑布的均勻性。灑布時讓稀漿封層機同時噴水,以保持路面處于濕潤狀態(tài);在灑布過程中,如果發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問題應該及時停止灑布,在處理后重新施工。

        5.4 碾壓成型

        完成上述施工作業(yè)后,即可進行碾壓成型階段。根據(jù)施工要求,碾壓時可采用25 t以上的膠輪壓路機進行多次碾壓,碾壓后需及時回收多余集料,防止出現(xiàn)夾層。

        5.5 微表處施工

        微表處施工受材料、氣候、施工現(xiàn)場條件影響很大,因此,必須嚴格遵循相關施工技術規(guī)范進行施工,保證施工工序合理、科學。攤鋪之后,要指派專人緊跟封層車進行檢查,若出現(xiàn)漏鋪等情況,需及時修補。在混合料攤鋪過程中很容易因為超粒徑石料等問題產(chǎn)生刮痕,這種情況下,需及時消除,并填充新料、整平,保證微表處攤鋪表面平整、美觀。

        5.6 質(zhì)量檢測

        (1)碎石封量檢測

        碎石封層施工應重點控制瀝青用量、石料撒布率、施工溫度等指標,進行質(zhì)量檢測控制,適時調(diào)整生產(chǎn)參數(shù),將各項指標控制在合理范圍,具體檢測項目見表1。

        表1 碎石封層質(zhì)量檢測標準

        (2)稀漿封層質(zhì)量檢測

        稀漿封層施工應隨時對乳化瀝青、集料、油石比等試驗檢測和外觀檢測,全過程實施質(zhì)量控制,具體檢測項目見表2。

        表2 稀漿封層質(zhì)量檢測標準

        (3)驗收質(zhì)量檢驗要求

        開普封層竣工后,對其進行質(zhì)量檢測,驗收要求如表3所示。

        表3 開普封層交工質(zhì)量驗收要求

        表3(續(xù))

        (4)跟蹤調(diào)查分析

        在開放交通1個月之后,對開普封層施工前、后的路用性能進行了測定,具體如表4所示。

        表4 開普封層施工前后性能檢測結(jié)果

        由此可見,本路段采用開普封層預防性養(yǎng)護施工之后,路面性能得到了有效改善,且具有良好的施工效果。

        6 結(jié) 語

        綜上所述,工程技術水平的不斷提升,使預防性養(yǎng)護技術在公路早期病害處治中得到了廣泛應用。開普封層技術是碎石封層和微表處的結(jié)合,通過該技術的應用,可以有效提升抵抗反射裂縫的能力,改善路面表面功能,防止集料脫落,提高行車安全。因此,本文結(jié)合具體案例,通過工后路面鋪筑質(zhì)量檢測分析,最終得出開普封層應用效果顯著,可提高路面的使用性能,延長工程使用壽命。

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