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        瀝青路面結(jié)構(gòu)優(yōu)化施工技術(shù)及實(shí)踐應(yīng)用研究

        2023-03-10 09:23:32趙鐘虹
        黑龍江交通科技 2023年1期
        關(guān)鍵詞:溫拌瀝青路面瀝青

        趙鐘虹

        (福建省海盛交通投資有限公司,福建 三明 353000)

        瀝青路面結(jié)構(gòu)作為工程建設(shè)質(zhì)量的重要影響因素,很多研究學(xué)者嘗試對路面構(gòu)造、接頭路面構(gòu)造進(jìn)行改造,但是都沒有取得較好的研究成果,并且在排水方面存在較大問題[1-2]。為了彌補(bǔ)以往研究的不足,從結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)施工角度出發(fā),提議新的瀝青路面結(jié)構(gòu)優(yōu)化施工方案,以革命老區(qū)新建古田縣環(huán)湖生態(tài)運(yùn)動休閑旅游區(qū)公路(X921平湖至鳳埔公路工程)項(xiàng)目為例,在福建省寧德市革命老區(qū)古田縣翠屏湖原生態(tài)地區(qū)展開新建施工優(yōu)化方案實(shí)踐應(yīng)用研究,并嘗試探究實(shí)踐應(yīng)用效果。

        1 瀝青路面施工條件

        1.1 施工環(huán)境與氣候

        項(xiàng)目線位位于福建省古田縣原生態(tài)的自南向北古田水庫西岸上游,沿西岸向上游展線;由鳳埔段的支線匯合主線,自西邊環(huán)線向東沿環(huán)古田生態(tài)水庫支溪展線。線路曲折蜿蜒,高低起伏大。全縣位于山區(qū)地勢略高,北部略低,海拔最高為455 m,海拔最低在378 m,高差相對一般50 m以內(nèi)。形成天然地勢的水庫,岸邊相對來說比較陡峭,自然坡度一般15°~25°,局部30°~35°。這個(gè)項(xiàng)目路線主要穿越連綿起伏的丘陵、山間溝谷、山間盆地、沖洪積階地、沖洪積平原等地貌,雨水在路面凝結(jié)產(chǎn)生水膜,短時(shí)間內(nèi)不會干。這種施工環(huán)境和氣候,給瀝青材料路面建設(shè)造成了嚴(yán)重影響。

        1.2 施工現(xiàn)場交通情況

        主路古田縣X921平湖至鳳埔:起點(diǎn)位于原縣道X921對接后洋村,沿著延綿起伏山邊布線經(jīng)設(shè)置后港里大橋跨越玉源溪至賴墩村羅洋,然后展線于古田水庫和魚塘岸邊,經(jīng)杭下至賴墩村蘭尾,而后設(shè)隧道下穿崎嶺寺,沿著古田水庫西岸邊展線,經(jīng)桃州村至古田水庫林場桃洲工點(diǎn),再途徑際下洋,穿過埡口并沿古田水庫岸邊布線,直至與X915極樂村縱五至鳳埔公路終點(diǎn)對接為終點(diǎn),樁號FK7+539.130為輔道,長度為7.669 km(其中設(shè)置長短鏈130 m)。主路行車速度為40 km/h按二級公路建設(shè),主路基10 m,輔道4.5~6.5 m,路面為瀝青混凝土;共計(jì)土石方93.8萬m3、2座大橋532 m,涵洞787.39 m 41道,路面11.5萬m2。

        玉源路共計(jì)為1.207 km,起點(diǎn)位于水庫邊與X921平湖至鳳埔公路樁號為K1+700平交,終點(diǎn)至玉源村,與原縣道X921平交,終點(diǎn)樁號K1+206.709。路線按行車速度40 km/h二級標(biāo)準(zhǔn)建設(shè),路基為10 m寬副,瀝青混凝土路面;玉源路土石方共計(jì)0.8萬m3,涵洞62.56 m5道,路面1.2萬m2。

        通過收集工程車輛交通信息可知,客車數(shù)量較多,占據(jù)比例約62%,小客車年通行量范圍5.2~8.8萬輛。相比之下,重載貨車輛較少。由于該工程所處地理位置排查較為嚴(yán)格,所以很少出現(xiàn)超載車輛。

        2 瀝青路面結(jié)構(gòu)施工

        2.1 總體結(jié)構(gòu)施工

        綜合工程現(xiàn)場勘查結(jié)果,結(jié)合工程施工條件和施工要求,對瀝青路面結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化,從而提高道路的舒適性。按照路面結(jié)構(gòu)不同,分別對路面3個(gè)層次進(jìn)行優(yōu)化處理。

        (1)上面層:工程原有的瀝青鋪裝方案,選取SMA13溫拌阻燃改性瀝青材料鋪裝,鋪裝厚度設(shè)置為4 cm。優(yōu)化設(shè)計(jì)施工方案中,選取的瀝青鋪裝材料不變,鋪裝厚度仍然采用4 cm參數(shù),強(qiáng)調(diào)工程路面處理,以此提升路面功能,包括磨耗功能、抗滑功能、阻燃功能。

        (2)下面層:工程原有的瀝青鋪裝方案,選取SMA20溫拌改性瀝青材料鋪裝,鋪裝厚度設(shè)置為6 cm。優(yōu)化設(shè)計(jì)施工方案中,選取SMA16溫拌改性瀝青材料鋪裝,鋪裝厚度仍然采用6 cm參數(shù)。施工過程當(dāng)中,以分散、承載、傳遞荷載為主,根據(jù)路面承載需求,合理調(diào)整路面結(jié)構(gòu)。

        (3)調(diào)平層:未優(yōu)化前的工程瀝青路面施工方案沒有設(shè)置調(diào)平層,優(yōu)化方案中添加該層次,選取AC10溫拌改性瀝青材料鋪裝,施工過程當(dāng)中,以緩沖荷載、防水、調(diào)平為主,通過調(diào)整路面結(jié)構(gòu),以此增強(qiáng)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性,抗裂縫能力、剛度均得以提升。

        為了滿足路面表面處理需求,優(yōu)化方案在瀝青路面采取特殊處理,以CSP3~CSP5作為檢測標(biāo)準(zhǔn),可以有效去除泛油層,控制路面粗糙度達(dá)到80,有效地提高了斷裂抗力,防止塑性變形與脆斷,延長了瀝青路面的使用壽命。另外,關(guān)于鋪設(shè)防水黏結(jié)層,鋪設(shè)材料為改性瀝青碎石,通過封層處理,打造更為可靠的路面結(jié)構(gòu)。其中,碎石直徑范圍6~10 mm,改性瀝青用量控制在1.0~1.15 ke/m2范圍內(nèi)。

        3 路面細(xì)部構(gòu)造優(yōu)化施工

        (1)接頭路面構(gòu)造

        借鑒高速公路工程項(xiàng)目路面處治技術(shù),對本工程接頭路面的處理采取優(yōu)化。

        優(yōu)化方案選取黏性較高的改性瀝青作為材料,同時(shí)配置一些集料,用來填充伸縮縫。為了避免連接位置產(chǎn)生過大空隙,選取密封膠作為輔助鋪設(shè)材料,調(diào)節(jié)改性瀝青材料的伸縮變形能力,同時(shí)有助于兩個(gè)連接界面的黏結(jié)性能提升。關(guān)于下方部位鋼板的處理,以壓艙混凝土表面作為處理對象,采用傳遞工藝,將垂直荷載轉(zhuǎn)移到該表面[3]。其中,伸縮縫的安裝,采用SATM操作規(guī)范完成施工。

        為了充分發(fā)揮優(yōu)化方案作用,對施工過程中產(chǎn)生的伸縮變形進(jìn)行有效控制。其中,沿著水平方向產(chǎn)生的伸縮變形幅度為±2.5 cm。然而,接頭位置容易產(chǎn)生沉降,出現(xiàn)不均勻變形,對后續(xù)路面使用影響較大。為了盡可能降低影響,優(yōu)化方案在此處增加了持續(xù)監(jiān)測模塊,引入信息化技術(shù),實(shí)時(shí)監(jiān)測路面狀況,一旦發(fā)現(xiàn)問題,相應(yīng)馬上采取處理措施,進(jìn)而保證路面的使用安全。

        (2)接頭路面構(gòu)造

        考慮到路面容易出現(xiàn)裂縫情況,針對此類情況,在路面增加瀝青卷材,局部鋪設(shè)防裂貼,雙重作用下降低路面裂縫現(xiàn)象產(chǎn)生頻率。目前,沿河重要路面工程多采用這種方案施工的比較多,放水效果顯著,本優(yōu)化方案借鑒這些施工經(jīng)驗(yàn),選擇SBS卷材作為瀝青路面鋪設(shè)材料,控制該材料厚度在3 mm以上,鋪設(shè)層數(shù)設(shè)置為2層。另外,采用熱黏結(jié)技術(shù),將基面和位于底層的卷材黏結(jié)到一起,使得斷面范圍內(nèi)較為均勻的產(chǎn)生形變,分散在各個(gè)區(qū)域,且表面連續(xù)狀態(tài)較為顯著。

        方案中,填縫料灌縫范圍50~70 mm,假縫寬度范圍8~10 mm。按照優(yōu)化方案,合理選擇填充料加以填充后,在瀝青鋪裝層設(shè)置兩層防水卷材。注意,沿著接頭連接位置向兩側(cè)逐漸延伸,延伸處的防水卷材料為單層。為了驗(yàn)證該優(yōu)化方案可靠性,本研究在施工期間,采取了模擬仿真方式,通過控制模擬環(huán)境中的各項(xiàng)影響因素,對當(dāng)前優(yōu)化方案進(jìn)行模擬實(shí)施。模擬結(jié)果顯示,該優(yōu)化過的處理方案能夠有效解決接頭路面裂縫及放水問題。

        4 施工縫與路源防排水處理

        關(guān)于施工縫的處理,通過增加調(diào)平層,采用瀝青膏加以處理,使得混凝土基面性能得以提升。針對路面的裂縫,則是采用灌封方式,利用瀝青膏加以灌封。考慮到部分區(qū)域的瀝青結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較差,選擇SBS防水卷材加以處理,經(jīng)過熱熔加入瀝青材料中,以此改善瀝青性能。

        關(guān)于路源防排水的處理,選取鋼膜作為連接裝置,在路面鋪裝鋼膜,厚度控制在20 mm左右。其中,鋼膜的加工需要經(jīng)過碾壓、冷卻處理,才可以作為施工材料。鋪裝結(jié)束后,在下半部分混合料中摻加一些碎石,控制粒徑范圍3~5 cm,并在此部分材料表面填充瀝青填縫料,控制厚度為3 cm。完成填充以后,按照瀝青鋪設(shè)規(guī)范,檢查瀝青路面與排水溝之間銜接情況。如果銜接平整,則認(rèn)為達(dá)到施工質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),反之,需要進(jìn)一步處理后才可以驗(yàn)收。

        5 實(shí)踐應(yīng)用分析

        為了驗(yàn)證提出的瀝青路面結(jié)構(gòu)優(yōu)化施工方案可靠性,將寧德古田縣原生態(tài)翠屏湖環(huán)湖運(yùn)動休閑旅游區(qū)公路(X921平湖至鳳埔)公路工程中,通過各項(xiàng)施工相關(guān)采集的指標(biāo)數(shù)據(jù)信息,從而對此展開判斷。

        5.1 控制溫拌改性瀝青混合料施工溫度

        關(guān)于優(yōu)化方案中混合料施工溫度的控制,分別對上層、下層、調(diào)平層的各項(xiàng)材料溫度控制數(shù)值加以測試,統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表1所示。

        傳統(tǒng)施工方案終壓混合料的穩(wěn)定皆在110 ℃以上,最高溫度可達(dá)145 ℃。從當(dāng)前統(tǒng)計(jì)結(jié)果來看,傳統(tǒng)隧道溫度控制要求明顯高于優(yōu)化后的隧道溫度控制要求,施工滿足方案優(yōu)化需求,大大降低了施工技術(shù)難度。

        表1 溫拌改性瀝青混合料施工溫度控制范圍統(tǒng)計(jì) 單位:℃

        5.2 瀝青混合料施工質(zhì)量檢測

        雖然本優(yōu)化方案降低了施工難度,但是在質(zhì)量方面也需要給予保證,本文對其采取施工質(zhì)量檢測,結(jié)果如表2所示。

        表2 瀝青混合料施工質(zhì)量檢測統(tǒng)計(jì)

        統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示,按照施工要求,本優(yōu)化方案的瀝青路面上層、下層、調(diào)平層的各項(xiàng)參數(shù)均在允許控制范圍以內(nèi)。例如,壓實(shí)度要求,AC材料要求大于92%,當(dāng)前AC10材料壓實(shí)度最小值為94.6%,SMA材料壓實(shí)度要求大于94%,當(dāng)前SMA16材料最小壓實(shí)度為94.2%,SMA13材料最小壓實(shí)度為94.5%。因此,當(dāng)前提出的優(yōu)化方案,符合工程質(zhì)量要求。

        5.3 熱拌施工及溫拌的瀝青混合料施工環(huán)境參數(shù)對比

        為了體現(xiàn)溫拌施工環(huán)境控制作用,本文以瀝青煙、苯并芘作為檢測指標(biāo),分別對不同施工環(huán)境下兩種物質(zhì)的含量進(jìn)行測試,結(jié)果如圖1所示。

        圖1 瀝青煙、苯并芘在不同施工環(huán)境下的含量統(tǒng)計(jì)結(jié)果

        由圖1可知,與溫拌環(huán)境相比,熱拌環(huán)境下產(chǎn)生的瀝青煙、苯并芘含量較高。其中,熱拌環(huán)境下瀝青煙含量約是溫拌環(huán)境下瀝青煙含量的5倍,熱拌環(huán)境下苯并芘含量約是溫拌環(huán)境下苯并芘含量的3.5倍。因此,溫拌技術(shù)的應(yīng)用,能夠有效降低瀝青煙、苯并芘含量。

        6 總 結(jié)

        以X921平湖至鳳埔公路主路段項(xiàng)目為例,對瀝青路面施工方案的優(yōu)化展開探究。通過分析工程施工環(huán)境、交通情況,結(jié)合項(xiàng)目施工要求,提出新的項(xiàng)目瀝青路面結(jié)構(gòu)施工方案。該施工方案以接頭路面構(gòu)造為突破口,展開優(yōu)化。實(shí)踐應(yīng)用結(jié)果顯示,提出的優(yōu)化施工方案,降低了施工溫度控制難度,提高了防水效果,施工質(zhì)量達(dá)到了預(yù)期標(biāo)準(zhǔn),并且施工環(huán)境參數(shù)有所改善。

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