王坪川

(北京城建遠東建設投資集團有限公司,北京 102200)

微表處是在稀漿封層基礎上發(fā)展起來的預防性養(yǎng)護方法,以施工過工藝簡單、養(yǎng)護成本底、開放交通時間早等優(yōu)點在國內逐步推廣。從1920年德國人發(fā)明原始稀漿封層,到目前國內公路交通中全面推廣應用,現(xiàn)階段微表處技術已相對成熟。但是由于微表處混合料都是在現(xiàn)場拌合,混合料質量的影響因素多,施工環(huán)境環(huán)境變化大,道路交通情況復雜,隊伍人員流動性大,成熟專業(yè)隊伍較少等客觀因素的存在,造成微表處施工質量控制難道大。2017年和2018年北京五環(huán)路專項工程路面病害預防性養(yǎng)護施工也采用dB60微表處施工技術,由于北京五環(huán)路交通較為特殊,五環(huán)路按等級分應為高速公路,按功能地位應該為快速路。五環(huán)路道路交通情況復雜,每一段路和每一個出入口車流情況和擁堵情況都差異很大,在微表處施工前期做了大量技術準備工作,但是實際施工中,由于道路交通情況的復雜性,給施工帶來許多問題。

本篇論文以北京五環(huán)路微表處施工為基礎,列舉施工環(huán)節(jié)中各控制要求,并通過深入探討復雜交通路況下,對微表處成型質量的影響和技術控制要點的分析,從而論證復雜交通路況下的預養(yǎng)護工程,是否適宜采用微表處施工工藝。

1 工程概況

北京市五環(huán)路2017年和2018年專項工程主路路面病害施工主要采1 cm厚MS-3型(dB60低噪音)微表處工藝,施工段落為五環(huán)路(K0+000～K28+000),北起來廣營橋(京承高速),南至大羊坊橋,共計分三個標段進行施工,平均每個標段道路長度不到10 km。本次只對行車道進行微表處攤鋪,應急車道不進行攤鋪,半幅攤鋪寬度為11.8 m。路面病害嚴重路段應先銑刨攤鋪恢復原路面,再進行dB60微表處攤鋪罩面。

項目施工時間為2019年5月～7月,按北京市公安局交通管理局批準占路作業(yè)時段為00∶00～5∶00點,有限施工時間不足4 h。

2 環(huán)境調查

2019年10月1日為建國70周年紀念日,北京市五環(huán)路為北京的重要環(huán)線,按照要求該五環(huán)路專項工程必須在國慶前高質量完成,向大家展現(xiàn)首都高品質的道路交通形象。

北京市五環(huán)路按等級分應為高速公路,按功能地位應該為快速路,五環(huán)路道路交通情況復雜,每一路段和每一個出入口車流情況和擁堵情況都差異很大,為施工好該項工程,前期我們做了大量的技術準備工作。

2.1 道路交通情況調查

根據(jù)北京市交管局提供的五環(huán)路2017年的平均交通流量表,發(fā)現(xiàn)五環(huán)路最車流量高路段為五方橋至北皋路段,日車流量達到233 801輛,從屬地交通支隊了解到該路段,每天從早上6點鐘至晚上10點為擁堵時段,夜間11點后大型貨車逐步增多,2點前為大貨車高峰期,該路段也是交通事故頻發(fā),為交通隊重點巡視路段。

為進一步了解該路段的交通情況和道路病害情況,我們組織人員進行現(xiàn)場車流調查,同時對路面車轍、裂縫、坑洼等常規(guī)病害進行復核。通過現(xiàn)場實際調查,發(fā)現(xiàn)從環(huán)鐵北橋至小郊亭路況最為復雜,擁堵時間與交通隊了解的一致,環(huán)鐵橋、平房橋、遠通橋擁堵尤為嚴重,車輛來回啟停,造成三個橋區(qū)前后200 m的路面破壞嚴重,平房橋還處于彎道處,車輛快速通過時離心力較大,造成兩輪跡帶受力及磨損差異明顯。

2.2 微表處應用調查

目前國內南方采用微表處進行道路預養(yǎng)護的較多,北方近幾年也逐步開始應用微表處進行道路預養(yǎng)護,使用微表處預養(yǎng)護的道路主要為高速公路和國道。天津市京津冀地區(qū)應用微表處進行道路預養(yǎng)護最多的地方,北京市東劉路、富密路、周口店路、京承高速橋面(k62)等十條道路小范圍采用微表處進行道路預養(yǎng)護,且實施時間集中在2013年。

國內大部分微表處施工時段為白天,夜間施工微表處的相對較少,通過了解目前沒有類似北京五環(huán)路這種大車流量和常擁堵路段的微表處施工。

根據(jù)網(wǎng)上和行業(yè)了解,國內普遍采用的是普通微表處進行預養(yǎng)護施工,采用dB60低噪音微表處進行預養(yǎng)護的項目幾乎沒有(dB60微表處主要通過采用二次篩分工藝將合成級配的最大粒徑控制在8.0 mm,使集料更好的對應于1.0 cm的攤鋪厚度,從而控制表觀構造,達到低噪效果),同時dB60噪音指標的有效檢測方法,一般靠行車舒適感來評價低噪指標。

3 技術分析與方案確定

通過前期了解和調查,發(fā)現(xiàn)沒有類似施工經(jīng)驗可以借鑒,為保證高質量完成施工任務,技術方案擬定時,除了對基本施工控制要求進行要求外,對每一個細節(jié)都進行了深入的研究和分析,細到預存石料時間,工作日和周末停鋪與開放交通時間等。

微表處施工屬于原材料現(xiàn)場拌制施工,整個過程屬于物理變化過程,每一個細微變化都直接影響成型效果,為保證微表處成型后質量穩(wěn)定美觀一致,所有無論是材料、設備、人員以及施工作業(yè)環(huán)境都要求一個“穩(wěn)”字。[1]技術準備時除了基本要求外,還專門對“穩(wěn)”做出細化分析。

3.1 基本施工控制要求

按照圖紙和《微表處和稀漿封層技術指南》要求技術,首先從原材、配比、機械、人員四方面,制定出最基本施工控制要求。

(1)原材料控制

石料質量必須滿足規(guī)范要求,嚴控最大粒徑不超過8 mm,合成級配必須按比例合成,合成后級配范圍盡可能控制標準的中值。[2]裝卸倒運料時應防止離析,選擇有經(jīng)驗的鏟車司機,從材料不同部位鏟運,鏟底層料時需距底15 cm。堆料場地需硬化潔凈,要有防污染措施和防雨措施,防止二次污染和雨淋。

乳化瀝青質量必須滿足規(guī)范要求,具備良好的低高溫性能和抗疲勞性能,乳化劑摻量不得隨意調整,由于氣溫變化需要調整時,必須先進行試驗確定調整范圍,運輸微表處乳化瀝青的車輛必須專用,定期對乳化瀝青質量進行抽檢。

拌合水不得使用帶腐蝕或被污染的水,應使用自來水、井水、中水,而且必須與配合比試驗所用水一致,過程中不得變化水源。

(2)配合比控制

試驗配合比嚴格按照規(guī)范進行,對各類原材進行復檢,合格后進行配合比工作。明確現(xiàn)場使用要求及條件,乳化劑摻量必須經(jīng)試驗確定,配合比結合使用條件和要求進行試配。每天施工前必須對石料含水率進行測定,對當天大氣濕度進行了解,對路面濕潤狀態(tài)進行預判,結合試驗配合比進行微調。

(3)施工機械控制

使用前了解機械性能,對機械功率、機械結構、各料倉容量、使用性能進行了解和分析,為操控提供依據(jù)。進場前對機械設備進行保養(yǎng)和檢查,配備防雨覆蓋措施,每天使用前進行檢查,使用后進行日常保養(yǎng),嚴禁帶病作業(yè)。備好易損件,尤其是影響施工質量的進口橡膠刮皮。

(4)人員及管理控制

機械操作人員和輔助人員必須具備豐富施工經(jīng)驗,并在上崗前接受培訓,對控制要點進一步加強。所有施工人員上崗前必須接受安全教育,經(jīng)培訓合格后方可上崗。[3]加強生產(chǎn)質量管理,對各項指標提出明確要求,對不具備施工條件的工序禁止開工,對不符合質量要求的部位必須返工,總結教訓采取有效措施后再進行施工。

3.2 深化施工控制

(1)材料及配比的深化控制

對材料和施工要點進行控制外,項目還深入至材料機理研究,乳化瀝青的陽離子和石料表面的負電荷是決定微表處強度和破乳速度的關鍵,高性能的乳化劑促使乳化瀝青產(chǎn)生豐富的陽離子,陽離子與玄武巖表面的負電荷發(fā)生反應,產(chǎn)生破乳現(xiàn)象,牢牢的黏附石料,成型后具有足夠的路面強度。

石料的負電荷來源于石料在開采和粉碎過程,受生產(chǎn)環(huán)境影響,同一天生產(chǎn)的石料所帶的負電荷量有較大差異,從而造成破乳速度不同,攤鋪施工很難控制穩(wěn)定性,根據(jù)有關研究,石料在生產(chǎn)后需翻拌均勻,靜置2個月以上,讓石料負電荷穩(wěn)定。

北京市周邊以河北易縣和承德灤平為玄武巖石料主產(chǎn)地,經(jīng)取樣比對試驗,河北易縣生產(chǎn)的石料材質更穩(wěn)定,質量指標優(yōu)于灤平,最終選用河北易縣玄武巖作為該項目微表處集料。

配比試驗時根據(jù)施工和開放交通要求,確定合理固化速度,固化太快會造成料槽堵塞和攤鋪成型效果較差,固化太慢又不能滿足5點開放交通的要求。經(jīng)分析固化時間在1 h,才能滿足五環(huán)路施工的要求。

(2)機械和人員的深化控制

目前國內微表處施工車輛以美國VSS、河南圣工、中交西筑、德國百靈為主,每個品牌的車輛出料、計量、版寬均存在一定差異,因此攤鋪出來的外觀效果也不一樣,所以要求每一個作業(yè)面必須由一個品牌車輛進行攤鋪施工。國內VSS和百靈國內保有量較少,且集中在南方城市,北方城市雖然有部分國產(chǎn)攤鋪車輛,但分布比較零散,根據(jù)工程量和工期要求,最終選定10臺河南圣工的稀漿封層車,分2個作業(yè)面進行施工。

微表處攤鋪施工中,攤鋪車輛行駛的速度,行駛順直,下料順序及速度,配比的微調,以及攤鋪厚度,是確保成型后的外觀效果良好的關鍵。這些環(huán)節(jié)都是由攤鋪司機、攪拌手、兩側攤鋪手來完成,所有這些人員要穩(wěn)定,技術水平要高,責任心要強。為保證成型質量,要求每一個作業(yè)面都是固定的攤鋪司機、攪拌手、攤鋪手來完成,其余配合人員相對穩(wěn)定。

(3)試驗段

微表處攤鋪施工不像瀝青混凝土攤鋪施工,一旦出現(xiàn)質量缺陷,很難彌補,及時返工修復,也難以達到一次成型效果。為保證施工,項目組織兩次場外試驗段施工,兩次分別選擇在無路燈的昌平地方路和有路燈的五環(huán)路七棵樹出口段,兩次試驗段施工均在夜間進行,通過試驗段施工,確定工序和各項指標。

最終五環(huán)路主路行車道單幅攤鋪寬度為3.85+3.95+3.85(m),攤鋪控制厚度為9～11 mm范圍,攤鋪速度為30 m/min,最晚截止攤鋪時間控制在3∶00。端頭采用4.5 m靠尺切邊處理,橫縫采用鐵皮齊邊搭接處理和1 m刮杠順縫處理,縱縫處理采用搭接方式,搭接寬度約1～2 cm(滑靴在前一版面上),起步時不滿足質量要求時停機鏟除,不許過程調整,過伸縮縫確定采用膠帶粘鐵皮保護方式,刮板采用進口橡膠刮板一次刮平處理。攤鋪車加裝下料口攔擋設施,保證下料不沖擊鋪料口。

4 攤鋪及碾壓

當日下午,提前查看天氣預報,掌握是否下雨,同時聯(lián)系交通支隊是否有特殊勤務安排,已決定當日是否施工。

了解當夜溫濕度情況,檢查集料含水率,初判配比微調情況。

提前備足料和機具,做好防雨覆蓋措施,檢查車輛機具是否齊全及性能良好。

4.1 攤鋪

(1)基層處理

攤鋪前路面上裂縫進行灌縫處理,縫隙內積留的灰塵和雜物吹掃干凈,灌縫時確?？p槽內不存留空氣。

對原路面局部破損(如坑槽、松散等)應徹底挖補,填補材料同路面結構材料,填補前需涂刷粘層油,填補后碾壓密實。

對原路面擁包進行銑刨處理。對原路面中影響微表處成型質量和外觀的標線、標記、減速鋪裝等采用標線清銑設備進行清銑,清銑必須徹底,保證無標線材料粘附在路面上。

將即將施工的路段進行清掃,將所有的松動的材料、泥塊以及其他障礙性的物質加以清除,并保證表面無液態(tài)水。

(2)攤鋪準備

在路面上施劃導線,稀漿封層車根據(jù)導線作為攤鋪控制導線。調整攤鋪寬度,檢查料倉存料情況,同時做好計量標定和機械延時測定工作。檢查上料、拌合、攤鋪各系統(tǒng)運行情況。

將裝好料的攤鋪車開至施工起點,垂直于路中線預鋪鐵皮,對準控制線,放下攤鋪槽,調整攤鋪槽使其周邊與原路面貼緊,檢查刮板狀態(tài)。

觀察現(xiàn)場溫濕度情況,復核礦料含水量,微調配合比。

(3)攤鋪

按配合比同時輸出礦料、填料、水、添加劑和乳液,進行拌和。攪拌手再次確認各料門的高度或開度,開動發(fā)動機,接合拌和缸離合器,使攪拌軸正常運轉,并開啟攤鋪箱螺旋分料器,打開各料門控制開關,使礦料填料水幾乎同時進入拌和缸,并當預濕的混合料推移至乳液噴出口時,乳液噴出,調節(jié)稀漿在分向器上的流向,使稀漿能均勻地流向攤鋪箱左右,調節(jié)水量,使微表處稀漿稠度適中。

當微表處稀漿混合料均勻分布在攤鋪箱的全寬范圍內時,攤鋪手就可以通知駕駛員啟動底盤并緩慢勻速進行,一般前進速度為1.5～3.0 km/h,但應保持稀漿充滿攤鋪箱容積的1/2左右。

密切觀察下料情況和料倉剩料情況,當?shù)谝惠v攤鋪車內任何一種材料快用完時,應立即關閉所有輸送材料的控制開關,讓攪拌器中的混合料攪拌完,并送入攤鋪槽鋪完后,攤鋪車停止前進,提起攤鋪槽,將攤鋪車移出攤鋪點,清洗攤鋪槽。

施工縫也需要鋪設鐵皮,攤鋪料應從鐵皮上不小于50 cm距離開始攤鋪,如發(fā)現(xiàn)存在缺陷時,需將料沿垂直路中直線鏟除。當攤鋪終點的稀漿混合料不均勻時,應往回鏟除1～2 m的長度,下一車的攤鋪應從上一車的終點倒回30～50 cm的距離,鋪好鐵皮再開始攤鋪,鋪設時必須垂直于;當進行最后一車時,其終點的處理應采取人工整平,并做出一條直線。

4.2 養(yǎng)護與碾壓

微表處施工后,1～2 h即可進行碾壓(國內均采用自然交通碾壓),但由于路面早期強度不足,需要1周的碾壓養(yǎng)護周期,將結構層內多余的水和氣體排出,將結構碾壓密實,才能達到最終的路面強度。正因如此,早期的車輛急剎車、急轉向都會將石料搓起,不同程度破壞結構破壞。

結合五環(huán)路的實際路況,為防止擁堵帶來的破壞,周一至周五施工時,3∶00就不再進行微表處攤鋪,通過1 h破乳,待施劃臨時交通標線后,4∶30準時撤離現(xiàn)場,利用4∶30～6∶00時間段內的暢通車流進行碾壓,達到基本固定要求(周末施工延遲半小時)。由于東五環(huán)路擁堵極為嚴重,施工時也考慮到由此帶來的影響,采取壓縮攤鋪時間,延長暢通車流碾壓時間等措施,但是開放交通后,發(fā)現(xiàn)擁堵路段的輪跡帶位置石料掉落較多,外觀較車道線位置路面更為光滑,受遠通橋、平房橋匝道進出口影響,造成主路車輛剎車頻繁,車輛頻繁變換車道,該段道路路面,顆粒掉落尤為嚴重,經(jīng)檢測項目整體摩擦系數(shù)滿足要求,但擁堵位置數(shù)據(jù)偏低。

由此看來,像北京五環(huán)路這種異常擁堵,且利用夜間有限時間占路施工的道路,由于影響因素多,預控難度大,存在不可控風險,不適用微表處進行道路預養(yǎng)護施工。