梁偉民
(中建路橋集團有限公司,河北 石家莊 050000)
某高速公路全長82.3km,采用雙向6車道設(shè)計,路基寬32m。為提高路面抗水損害能力,減少路面裂縫,增強路面抗車轍能力,本工程采用耐久性瀝青路面施工技術(shù)方案,路面結(jié)構(gòu)為SMA-13上面層(4cm)+AC-20C中面層(5cm)+ATB-30下面層(9cm)+水穩(wěn)碎石基層(34cm)+水穩(wěn)砂礫底基層(18cm)+級配砂礫墊層(15cm)。本文結(jié)合路面結(jié)構(gòu)設(shè)計,對面層施工關(guān)鍵技術(shù)進行分析,在施工后通過質(zhì)量檢測評價路面的耐久性。
2.1.1 SMA-13混合料
本工程SMA-13改性瀝青混合料中加入改性礦物纖維,提高路面高溫性能、低溫性能。
(1)瀝青。上面層瀝青選用SBS(I-C)改性瀝青,實測瀝青技術(shù)指標如下:針入度(25℃,5s,100g)實測值為69(0.1mm),規(guī)范值為60~80(0.1mm);針入度指數(shù)實測值為0.37,規(guī)范值為-1.5~1.0;軟化點實測值為61.7℃,規(guī)范值不小于45℃;5℃延度實測值為33.6cm,規(guī)范值不小于30cm;RTFOT后的質(zhì)量損失實測值為0.063%,規(guī)范值不大于0.8%。5℃殘留延度實測值為22cm,規(guī)范值分別為不小于20cm。上述實測值均符合規(guī)范值要求。
(2)集料。下面層粗集料、細集料選用玄武巖,實測集料技術(shù)指標如下:粗集料壓碎值實測12.4%,規(guī)范值不大于26%。洛杉磯磨耗值實測16.5%,規(guī)范值不大于28%。針片狀含量實測值14.5%,規(guī)范值不大于15%;細集料含泥量實測值0.54%,規(guī)范值不大于1.0%。磨光值實測44%,規(guī)范值不小于40%。瀝青黏附性為5級,規(guī)范值不小于4級。上述實測值均符合規(guī)范值要求。
(3)纖維。選用改性礦物纖維,由巖棉纖維、改性劑組成,比例為8∶2[1]。其中,巖棉纖維平均直徑為7~8μm,pH值7.0,比表面積為120dm2/g,抗拉強度實測值為160MPa;改性劑的主要成為硅藻土提純物,比表面積210dm2/g,pH值7.0。
2.1.2 AC-20C混合料
本工程AC-20C瀝青混合料以提高中面層高溫性能為主,重點研究高溫性能與級配的關(guān)系。
(1)瀝青。選用SBS(I-C)改性瀝青,相關(guān)技術(shù)指標與SAM-13中的瀝青材料相同。
(2)礦料。粗集料、細集料均選用石灰?guī)r,實測集料技術(shù)指標如下:粗集料毛體積密度為2.762~2.811g/cm3,表觀密度為2.836~2.841g/cm3;細集料視密度為2.794~2.847cm3。
(3)路用性能。按照最佳油石比4.3%制作混凝土試件,檢驗路用性能,試驗檢測結(jié)果如下:動穩(wěn)定度實測值4 170次/mm,規(guī)范值不小于2 400次/mm;殘留穩(wěn)定度實測值91.6%,規(guī)范值不小于85%;殘留強度比實測值91.6%,規(guī)范值不小于80%;低溫破壞應(yīng)變的實測值2 800με,規(guī)范值不小于2 500με;滲水系數(shù)實測值13.1mL/min,規(guī)范值不大于120mL/min。
2.1.3 ATB-30瀝青混合料
本工程下面層以提高抗疲勞性和耐高溫性為主,瀝青混合料技術(shù)指標要求如下:
(1)瀝青。下面層瀝青選用70#A級瀝青,實測瀝青技術(shù)指標如下:針入度(25℃,5s,100g)實測值為73(0.1mm),規(guī)范值為60~80(0.1mm);針入度指數(shù)實測值為0.6,規(guī)范值為-1.5~1.0;軟化點實測值為47℃,規(guī)范值不小于45℃;15℃延度實測值為94cm,規(guī)范值不小于30cm;RTFOT后的質(zhì)量損失實測值為0.22%,規(guī)范值不大于0.8%。15℃、10℃殘留延度實測值為135cm、11.8cm,規(guī)范值分別為不小于15cm、不小于6cm。上述實測值均符合規(guī)范值要求。
(2)集料。下面層粗集料、細集料、礦粉都選用石灰?guī)r,實測集料技術(shù)指標如下:粗集料壓碎值實測17.6%,規(guī)范值不大于28%。洛杉磯磨耗值實測20.96%,規(guī)范值不大于30%。針片狀含量實測值7.4%,規(guī)范值不大于15%。不大于0.075mm顆粒含量實測值0.9%,規(guī)范值不大于1.0%;細集料含泥量實測值2.1%,規(guī)范值不大于3%;礦粉親水系數(shù)實測值0.81,規(guī)范值小于1.0。上述實測值均符合規(guī)范值要求。
2.2.1 下承層準備
在施工前清理基層表面上的浮料、雜質(zhì),用壓力水沖刷泥土。檢查下承層施工質(zhì)量,及時修補局部混合料或封層脫落部位[2]。
2.2.2 機械準備
本工程的施工機械配置如下:1套生產(chǎn)能力不小于250t/h的瀝青拌和樓;2臺ABG423攤鋪機;2臺12t雙鋼輪振動壓路機;2臺輪胎壓路機;1臺8t鋼輪壓路機;8臺自卸式汽車;2臺10t灑水車;1套自動找平基準裝置;1輛瀝青灑布車。
2.3.1 調(diào)試拌和樓
(1)在瀝青混合料制備過程中,需要將試驗室給出的目標配合比轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)配合比,主要是測試拌和與計量設(shè)備,具體包括以下環(huán)節(jié):進料、烘干、提升、篩分、稱重、瀝青貯存、保溫、噴灑、拌和、卸料等[3]。
(2)當調(diào)試好拌和設(shè)備后,可依據(jù)目標配合比,對料的流量比例加以設(shè)定,并在不添加瀝青的情況下干拌,對經(jīng)過二次篩分之后進入熱料倉的材料取樣篩分,控制時可按照篩分結(jié)果,對冷料倉的進料比例反復(fù)調(diào)整,以此來達到供料均衡的目標。按目標配合比給出的瀝青用量,制作馬歇爾試件,通過馬歇爾試驗,確定出瀝青混合料生產(chǎn)配合比的最佳瀝青用量。
(3)按照前期試驗結(jié)果,確定瀝青用量及各種礦料的比例,并輸入拌和站的控制系統(tǒng),由系統(tǒng)自動執(zhí)行。經(jīng)過篩分的混合料達到級配要求后,礦料的摻配比例不得隨意更改,拌和全過程中,不得手動操作,以免影響瀝青混合料的拌和質(zhì)量,導(dǎo)致瀝青路面的耐久性降低。
2.3.2 拌和
(1)瀝青混合料每天開始拌和前,要先對拌和設(shè)備例行檢查,可將檢查的重點放在如下方面:儀表顯示數(shù)據(jù)、溫度控制、集料配比、計量器、瀝青泵等。在每天開盤時,應(yīng)提高集料的加熱溫度并干拌2~3鍋料,廢棄后正式開拌。混合料拌和過程中,要逐盤采集材料的用量、拌和量、拌和溫度等參數(shù)并打印出來,作為控制混合料拌和質(zhì)量的依據(jù)。
(2)瀝青混合料的拌和時間與耐久性密切相關(guān),為達到耐久性的要求,應(yīng)確保拌和時間與規(guī)定相符,即普通瀝青混合料干拌時間不少于5s,濕拌時間以40~45s為宜,改性瀝青混合料的拌和時間應(yīng)比普通瀝青混合料長5s。
(3)瀝青混合料在不同的施工階段溫度要達標,拌和時,應(yīng)觀察出料的冒煙情況,白煙為正常,若冒出濃濃的青煙,說明溫度超標,應(yīng)停機查明原因,解決處理后恢復(fù)拌和。拌和過程中,要對混合料中的瀝青含量、礦料級配進行抽查,根據(jù)結(jié)果調(diào)整配合比,確保礦料的級配和瀝青用量為最佳值,這是提高瀝青路面耐久性的有效途徑之一。
瀝青混合料運輸時間過長,容易引起離析現(xiàn)象,由此會導(dǎo)致耐久性降低,為避免這一問題的發(fā)生,應(yīng)維護好施工便道并采取有效的措施,縮短運輸時間,使到場的瀝青混合料保持穩(wěn)定[4]。
(1)運輸瀝青混合料時,應(yīng)選用載重為15t以上的自卸式汽車,裝料前要檢查車廂,看是否潔凈,油污、雜物應(yīng)及時清除,并在車廂壁和底板上涂抹油水混合物,避免混合料與車廂黏結(jié)。
(2)為降低混合料離析的發(fā)生概率,自卸式汽車裝車時,應(yīng)前后移動,裝好后加蓋彩條布,避免混合料淋雨?;旌狭线\輸車出廠時,要檢測出廠溫度,并將結(jié)果如實填寫在運料單上。運輸車到達攤鋪現(xiàn)場后,憑運料單驗收,同時由相關(guān)人員對混合料的到場溫度和外觀質(zhì)量等檢查確認,若是混合料離析或是結(jié)塊,則應(yīng)作廢棄處理,不得在攤鋪中使用。
(3)檢查合格的混合料運輸車應(yīng)停靠在距離攤鋪機30cm左右的位置處,掛好空擋,由攤鋪機推動運輸車完成卸料。為確保瀝青路面施工的連續(xù)性,混合料的運輸能力應(yīng)與拌和及攤鋪機的作業(yè)能力相匹配,避免停機待料的現(xiàn)象發(fā)生[5]。
2.5.1 攤鋪準備
瀝青混合料攤鋪前,要做好相應(yīng)的準備工作,為后續(xù)施工提供有利條件,保證攤鋪質(zhì)量達到規(guī)定要求,以此來提高路面的耐久性。
(1)攤鋪下面層時,采用掛設(shè)鋼絲的方法,對高程加以控制,以使混合料的攤鋪厚度達標;攤鋪中面層和上面層時,采用非接觸式平衡梁控制標高,按規(guī)程要求安裝自動找平裝置,誤差不得超限;兩臺攤鋪機之間用鋁合金條控制高程和攤鋪厚度。
(2)對攤鋪機的熨平板寬度、底面平整度、初始工作角和拱度全面調(diào)整,使螺旋布料器與熨平板前緣的距離達到最佳程度;螺旋布料器的調(diào)整到低位,攤鋪時混合料應(yīng)始終處于布料器直徑2/3的位置處。
(3)安裝縱坡傳感器,要確保牢固可靠,攤鋪時不得掉線。對上面層攤鋪時,應(yīng)采用靈敏度低的刻度值,攤鋪中下面層時,采用靈敏度高的刻度值,以此來滿足平整度的要求。
2.5.2 攤鋪要點
(1)兩臺攤鋪機呈梯隊作業(yè),保持10m左右的距離,同步攤鋪,兩幅間的搭接寬度控制在50cm左右,上下層的搭接部位要錯開20cm以上。攤鋪前,要有3臺運料車等候卸料,調(diào)整好熨平板的高度后,開始預(yù)熱,當熨平板表面達到130℃以上時,便可攤鋪[6]。
(2)攤鋪過程中,經(jīng)常調(diào)整布料器的速度,確保運轉(zhuǎn)連續(xù),能夠緩慢出料,兩側(cè)混合料的高度不低于布料器2/3的高度,以降低攤鋪離析的產(chǎn)生概率。攤鋪機要緩慢、勻速行進,控制好攤鋪速度,不宜過快或過慢,以免影響攤鋪效果。
碾壓是瀝青路面施工的最后一個環(huán)節(jié),碾壓質(zhì)量與路面的耐久性密切相關(guān)。為此,應(yīng)掌握碾壓要點,以此來確保質(zhì)量達標。
(1)碾壓段不宜過長,以免混合料溫度下降,當環(huán)境溫度較高且風(fēng)力小時,可適當加長碾壓段的長度。壓路機采取并列梯隊的方式開展碾壓作業(yè),一退一進為一遍,碾壓遍數(shù)可以通過試驗段加以確定[7]。
(2)壓路機不得在碾壓過程中急轉(zhuǎn)彎、急剎車,振動壓路機不可以在碾壓完畢的路段上開啟振動功能,以免造成下面層損壞。第一遍碾壓完畢后,要檢查平整度,局部不合格的位置以人工的方式修補。
2.7.1 壓實度和厚度
路面施工后,采用取芯法對上面層、中面層和下面層各取6個檢測點的芯樣,試驗檢測芯樣壓實度和厚度,實測技術(shù)指標如下:
(1)上面層平均壓實度實測值為98.5%,厚度實測值為93.2mm,符合壓實度規(guī)范值不小于97%、厚度規(guī)范值85~95mm的要求。
(2)中面層平均壓實度實測值為98.7%,厚度實測值為51.4mm,符合壓實度規(guī)范值不小于97%、厚度規(guī)范值45~55mm的要求。
(3)下面層平均壓實度實測值為98.4%,厚度實測值為41.3mm,符合壓實度規(guī)范值不小于97%、厚度規(guī)范值37~43mm的要求。
2.7.2 構(gòu)造深度和滲水系數(shù)
路面施工后,采用鋪砂法選取SMA-13面層3個檢測點檢測構(gòu)造深度,同時進行滲水試驗檢測,實測技術(shù)指標如下:滲水系數(shù)實測值分別為60mL/min、62mL/min、58mL/min,符合規(guī)范值不大于120mL/min的要求;構(gòu)造深度實測值分別為1.0mm、0.9mm、1.0mm,符合規(guī)范值不小于0.8mm的要求。
2.7.3 跟蹤觀測
在公路工程竣工通車2年內(nèi),對路面路況進行跟蹤觀測,觀測結(jié)果如下:
(1)在通車1年時,全路段僅有2處裂縫,分別為與道路方向斜交裂縫、沿道路縱向分布裂縫,產(chǎn)生裂縫的原因為路基沉降。
(2)在通車2年時,全路段共有110條裂縫,分別為115條橋涵臺搭板處裂縫,5條半填半挖路段裂縫。
(3)全路段無反射裂縫,由此表明路面耐久性良好,能夠有效避免基層收縮開裂產(chǎn)生的裂縫[8];路面局部有坑槽,產(chǎn)生坑槽原因為油污染,與路面結(jié)構(gòu)設(shè)計無關(guān)。
公路工程施工中,采用耐久性瀝青路面結(jié)構(gòu)能夠提高路用性能,減少路面早期病害發(fā)生,延長公路使用壽命。應(yīng)用耐久性瀝青路面需重視改性瀝青材料的性能控制,控制上面層、中面層和下面層混合料的質(zhì)量,確?;旌狭暇邆淞己玫目沽研院涂棺冃涡阅?,同時還要加強施工關(guān)鍵技術(shù)管理,保證路面工程的路用性能達到耐久性設(shè)計要求。