沥青路面施工技术与质量控制总结

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  【摘 要】 道路沥青面层在整个道路起功能性作用的部分,是高等级公路工程的精华部分,是体现管理、技术、设备等综合能力和水平的部分。
  【关键词】 道路沥青路面;施工技术;质量控制;对策研究
  前言:
  道路沥青路面工程沥青面层通常采用二层式或三层式沥青砼结构。沥青面层有三层时,从上往下分别称作上面层、中面层、下面层。通常上面层厚4cm;中面层厚6cm;下面层厚8cm。沥青面层有二层时,从上往下分别称作表面层、底面层。
  沥青上面层的主要作用是提供一个抗滑、平整和噪声小的表面,使大量的车辆能高速、舒适、安全的通行。因此,沥青表面层必须具有抗永久变形能力、抗温度裂缝能力及抗水破坏能力以确保沥青中、底面层不受水和行车的破坏。沥青中面层的主要作用是抗车辙,同时具有抗水破坏的能力;沥青底面层的主要作用是抵抗拉应力的破坏。
  1.工程概述
  国投新集杨村煤矿是正在建中的基建矿井,井田位于淮南煤田西部的凤台、颍上、利辛三县交界处,行政区划属安徽省淮南市、阜阳市、亳州市所辖,设计生产能力为500万吨/年。进场公路工程全长6.548公里,自杨村煤矿工业广场向北接凤利路S308省道,路面基层为400mm水泥稳定碎石层,路面上面层为40mm细粒式沥青混凝土,下面层为60mm粗粒式沥青混凝土,路基宽15米,路面宽为12米。
  2.材料要求
  2.1粗集料
  粗集料是指粒径≥2.36mm且具有足够强度和耐磨性的碎石、轧制砾石。其表面应清洁,无风化、无杂质。在选择粗集料时,首先考虑应有足够的强度,在路面结构中,粗集料起骨架支承作用,应保证其在汽车载荷作用下具有足够的承载能力,在试验室用压碎值进行评价。其次,应保证粗集料与沥青之间有良好的粘附性,由于碱性材料与沥青的粘性较好,使用较普通,但其强度和耐磨性普遍较差,因此强度高的酸性材料在公路施工中用得越来越多,必须用外加剂来改善石料与沥青的粘结性能。第三,粗集料以有棱角的块状立方体石料为主,要限制针片状石料的比例,针片状石料在碾压过程中较易压碎,导致混合料矿料级配发生变化,影响路面构造深度、附着性能等,对于上面层混合料要求有较好的耐磨性。当其短边与长边或厚度与长度之比小于1:3时均属针片状颗粒材料,其总含量应不大于15%,其检测方法应按《公路工程集料试验规程》JTJ058-94实测。不准含有山皮土和软弱颗粒。粗集料的技术要求见表1所示。路面表面层粗集料采用玄武岩或安山岩等中、碱性岩石,依据下表1的规格要求,施工单位要根据石料厂所产碎石经通过率分析(试样通过随机选点方法取得)计算各规格碎石提运比例。中、下面层集料宜采用石灰岩等碱性石料,并应具有良好的颗粒形状。
  细集料是指粒径<2.36mm的天然砂、人工机制砂和石屑等集料。由于石屑多为石料破碎过程中的副产品,主要为石料表面剥落层和撞击下的棱角,扁平料较多,强度很低,其用量应严格按照规范要求进行使用。石屑比例太大会影响混合料质量。细集料应坚硬、洁净、干燥、无风化、无杂质并有适当级配。细集料应与沥青有良好的粘结能力,与沥青粘结性很差的天然砂及用花岗岩、石英岩等酸性石料破碎的机制砂不能用于沥青砼面层。细集料的泥土含量须小于3%,雨季要对细集料进行覆盖,防止雨淋。细集料规格及质量技术要求。
  2.3填料
  填料是指在沥青混合料中起填充作用的粒径<0.075mm的矿物质粉末。矿粉为碱性材料。要求干燥,不含泥土。矿粉在沥青混凝土中起着十分重要的作用,由于其颗粒很细,因此具有很大的比表面积。若加入混合料中的矿粉偏高,将使颗粒表面油膜变薄,使混合料出现干燥、低温开裂现象;反之若混合料中矿粉偏低会出现含油过多现象,造成泛油和起油包等病害,因此对混合料中的矿粉数量和类型必须进行仔细的控制。
  2.4沥青
  沥青是一种粘稠胶结材料,具有耐久性、粘聚性、感温性和抗老化性。由于这些性能与沥青的来源和提炼方法有关,因此高等级公路使用的沥青必须进行性能指标测定,特別是严格控制含蜡量指标。注重沥青的管理,例如若沥青中混入0.1%的柴油会使闪点降低27%,而针入度提高10度。
  沥青的三大指标是:针入度、延度和软化点,而粘度又是沥青材料最重要的技术性质之一,是评价沥青材料路用性能最常用的经验指标。
  2.5原材料对混合料质量的影响
  2.5.1材料离析
  离析现象是造成路面潜在损坏的重要根源,混合料一旦发生离析,会使铺出的路面不同区域的级配发生变化,严重影响了路面压实度、平整度和使用寿命,是路面早期损坏的主要原因。
  2.5.2含水率
  由于工程施工中材料的来源很复杂,多家料场同时供料的现象较普遍,而材料又多为露天堆放,因此材料含水率的波动范围很大,如砂的含水率可变化到10%以上,这就会带来很多问题。首先是造成搅拌设备温度控制失灵,成品料温度大幅波动。成品料温度是其沥青混合料质量控制的重要指标,若成品料出料温度过高会加速沥青老化,反之出料温度过低又严重影响摊铺和碾压作业。一般希望温度控制在设定值±8%范围以内,最好能达到±5%;其次是冷料含水率过高会造成加热集料残余含水率增加,影响沥青混合料中矿料与沥青的粘结力;第三是冷料含水率增加会大幅增加燃油消耗率。研究表明:在标准状态下,集料平均含水率每增加1%,油耗将增加10%左右。
  3.基层准备工作
  3.1沥青面层施工前要对基层进行检验,检查标高是否符合要求,高出的部分用洗刨机刨除;表面有无松散,局部小面积松散要挖除,用沥青砼补充夯实,出现大面积松散要彻底返工处理;平整度是否满足要求,不达标段应进行处理。
  3.2摊铺作业前对基层要清扫干净。
  3.3对清扫干净的基层表面及时进行喷洒沥青透层油,透层油喷洒量为0.8~0.9Kg/m2,喷洒作业由沥青洒布车完成,洒布要均匀,然后撒铺适量石屑,并在摊铺沥青混合料前封闭交通。   4.沥青混凝土面层的施工要求
  4.1试验路段
  施工前要首先完成试验段,一般200米,确定合理的机械,机械数量及组合方式;拌和机的上料速度、拌和数量、拌和温度等操作工艺;摊铺温度速度、碾压顺序、温度、速度、遍数等;松铺系数、接缝方法等;沥青混合料配比。
  4.2沥青混合料的拌和施工要求
  4.2.1粗、细集料必须分类堆放,不同料源的集料应分开堆放。
  4.2.2各种规格的集料、矿粉和沥青都必须分别按要求的比例进行配料。
  4.2.3沥青材料加热温度在160-170℃范围内,矿料加热温度为170-180℃,沥青与矿料的加热温度应调节到能使拌和的沥青混凝土出厂温度在150-165℃,不准有超温料,超过200℃者应废弃,并应保证运到施工现场的温度不低于140-150℃。沥青混合料的施工温度见表2所列要求。
  5.沥青混合料的摊铺施工要求
  5.1摊铺基准的选择与放样
  5.1.1 调平摊铺机的控制系统,使熨平板稳定可靠地工作,确定准确的基准。施工中常用的有两种基准,即固定弦线基准和移动式平均梁基准。
  5.1.2施工放样必须超前于摊铺施工,在固定弦线基准施工中,必须在摊铺机前保证有100~200米的工作面。
  5.2摊铺机作业前的准备工作
  摊铺机作业前,应进行熨平板预热、调平传感器的安装与调试、初始仰角的调整、松铺层的准备、工作装置的试运转、摊铺速度设定。
  5.2.1熨平板加热。摊铺机在工作前要进行充分预热,熨平板加热温度要达到130℃,若熨平板加热温度太低,热混合料遇到冷的熨平板后会立刻黏附于底面,在熨平板移动中会拉裂铺层表面,产生推料,使其表面松散;熨平板温度低,摊铺阻力增大,摊铺机起步后形成爬坡,接缝处的平整度、压实度下降。
  5.2.2纵坡调平传感器的安装与调试。调平传感器有单侧或双侧控制。一般都采用双侧控制。
  5.2.3工作装置的试运转与摊铺速度的设定。摊铺机的刮板输料器和螺旋输送器两者密切配合,速度均匀是保证路面摊铺质量的重要措施之一。调整刮板和螺旋送料器的料位传感器,保证熨平板前的混合料高度高于螺旋输送器的轴心线(一般在螺旋高度的2/3),螺旋的转速均匀稳定。如果刮板供料不足,会造成螺旋高速运转,不仅增加叶片磨损,而且改变了熨平板的受力平衡,使铺层厚度发生变化,影响路面的压实度和平整度。螺旋输料器转速时快时慢,还会造成混合料摊铺离析,影响摊铺质量。
  5.3摊铺过程中摊铺机的操作要领
  5.3.1摊铺机作业速度要均匀一致,作业过程中速度不可任意调整。
  5.3.2非操作人员不准上下摊铺机,不准在熨平板上放置物体,如水桶、工具等。
  5.3.3不准随意调节熨平板厚度调节手柄;厚度变化较大时,应查明原因,按坡度标准要求进行调节。
  5.3.4縱向传感器距熨平板边沿的距离应当恒定,不能时近时远,特别在有横坡的路段,该距离变化,将引起铺层厚度的变化。
  5.3.5时刻注意摊铺机的行走方向线,避免急调方向。
  5.3.6注意工作仰角的变化,变化超出正常范围时,应查明原因,进行修正。
  5.3.7尽可能保持摊铺机料斗内的余料均匀,保证连续均匀供料。
  5.3.8调节料位传感器,使螺旋输料器的转速尽可能均匀,保持熨平板前料位均匀一致。
  5.4沥青混合料摊铺过程中的施工注意事项
  5.4.1摊铺混合料之前,必须对下层进行检查,特别应注意下层的污染情况,不符合要求的要进行处理,否则不准铺筑。
  5.4.2为消除纵缝,应采用一台摊铺机整幅摊铺或用两台摊铺机组成梯队联合摊铺的方法摊铺,保证摊铺的纵向搭接处于行车道与硬路肩的结合部,两台摊铺机的距离以前面摊铺的混合料尚未冷却为度,一般为5-10m。相邻两幅的摊铺应有5-10cm左右宽度的摊铺重叠。
  5.4.3摊铺机要保持摊铺的连续性,一次卸完下一车要立即跟上,应以均匀的速度行驶,以保证混合料均匀、不间断地摊铺,摊铺过程中不得随意变换速度,避免中途停顿,影响施工质量。
  5.4.4对外形不规则路面、厚度不同、空间受到限制等摊铺机无法工作的地方,可以采用人工铺筑混合料。在雨天或表面存有积水、施工气温低于10℃时,不得摊铺混合料。混合料遇到水,不得使用,所以雨季施工时千万注意。
  5.5沥青混合料摊铺过程中横向接缝和纵向接缝的处理
  沥青混凝土路面的接缝处理,是直接影响路面平整度和行车舒适性的重要工序,施工要认真、仔细。
  5.5.1沥青混合料摊铺过程中横向接缝的处理
  横向接缝是沥青路面施工过程中上次摊铺结束与下次摊铺开始的冷结合缝,横向接缝处理不好,影响路面平整度,形成车辆跳车、路面早期损坏的重要因素,具体的施工工序如下:
  (1)施工前用3m直尺沿路面纵向在接缝处测量,使间隙在2m以下,确定横向接缝的位置。
  (2)用混凝土切缝机沿确定的纵向位置切开,切深为铺层厚度,清除多余的铺层材料。
  (3)用汽油喷灯对横缝立面加热。加温时喷灯应移动进行,以免温度太高使立面处沥青老化,加温至使沥青溶化,并具有一定温度,100℃为宜。
  (4)在接茬处,涂刷适量沥青或乳化沥青。
  (5)上下层的横向接缝不应太近,至少应错开2m以上。
  (6)接茬处的小缺陷,采用细料人工找补。
  5.5.2沥青混合料摊铺过程中纵向接缝处的处理
  在较宽的路面摊铺及变幅段的施工中,必须采用两台或多台摊铺机联合作业,采用纵向热接缝施工,并注意以下施工事项:   (1)多台摊铺机前后呈梯形平行作业,相邻两台摊铺机前后相距不要太长(5-10m),保证摊铺混合料温度基本一致。
  (2)每台摊铺机的熨平板宽度,根据摊铺总宽度适当而定,熨平板宽度差异不宜太大,有一定重叠量(5-10mm)且尽可能将热接缝设在路面划标线位置。
  (3)变幅施工时,摊铺机组合中,至少有一台液压伸缩熨平板摊铺机,保证变幅需要,液压伸缩熨平板的摊铺宽度不宜太大(一般在8m以下),以确保路面平整度和压实度。螺旋送料器的料位控制适当,不能太高或太低,既能保证摊铺用料,又不会在热接缝处形成堆料,以免影响接缝处的压实度、平整度。
  6.沥青混合料摊铺质量缺陷的处理与补救措施
  在沥青混合料摊铺过程中,难免产生摊铺质量缺陷,对这些质量缺陷要认真分析原因,制定可行的质量补救措施,提高摊铺质量。
  6.1沥青混合料摊铺过程中桥面接茬的处理
  目前路面结构一般分为6cm、5cm、4cm下、中、上三层沥青混凝土面层结构,桥面水泥混凝土高程往往比下面层高10mm。若按图纸施工,沥青路面下面层在桥面搭板位置产生台阶,为避免这一现象,一般采用提高搭板处下面层路面高程的办法施工,即在桥面搭板接茬位置,使下面层和桥面水泥混凝土高程一致。下面层高程差10mm的过渡区,一般为3-5m,采用这种方式施工,能满足施工技术规范要求,提高桥面接茬处的沥青混凝土施工质量。
  6.2当铺层厚度不符合规定要求的处理
  当上面层在厚度和平整度指标上出现了严重问题,而又不能将该段铲除或重新摊铺时可采用对下一个面层摊铺补救措施:
  6.2.1下一个面层可采用移动式平衡梁基准施工,摊铺前将厚度仔细检测,并标出不同桩号的厚度,确定厚度调节方案,调整后的两层厚度之和应满足设计路面的两面层厚度之和,并保证下一个施工面层平整度。
  6.2.2摊铺施工前,将需要调厚或调薄的点及数值标在桩号处,并按摊铺机行走一定的距离(即满足平整度要求)调节厚度手柄一周的调平方式,预先标出手柄开始调节桩号,以便提前将厚度调大或调小。6.2.3施工中,由两人分别跟踪调节两个厚度调节手柄,另有一名指挥人员,协调两调节人员,保持行动一致,调节量一致。
  6.3松铺面个别高峰的处理
  在摊铺过程中,由于各种因素的影响造成摊铺机停机或混合料因规格料太大将熨平板垫起,会形成摊铺层的个别高峰。当个别高峰值小于5mm时,最好不要对松铺层进行处理,将该处做好标记,在碾壓过程中,待温度降低到50~60℃以前,对高点进行适当碾压处理,当个别高峰值达到5~10mm时,应由熟练技术工人做适当处理,处理后的上面用细料补平,边处理边用3m直尺检测,然后做好标记,以便在碾压过程中进行碾压处理;当个别高峰值达到10mm以上时,应把此段切除重新摊铺,才能保证摊铺质量。
  6.4下承面严重凹陷的处理
  下承面出现严重凹陷时,该处松铺厚度增大,压实过程中的压实量增大,新铺层压实后仍然有较大凹陷,严重影响路面平整度。
  6.4.1对于凹陷量在10~20mm以上的下承面,采用预先填补的方式,用沥青混合料先填实,保证平整度和压实度,然后进行摊铺作业。
  6.4.2对于凹陷量在10mm以下的下承面,采用补填方式不能保证补填处良好结合,应采用挖坑方式,将凹陷处挖出,然后用下承层混合料补填,保证平整度和压实度。
  6.4.3对于凹陷量在5mm以下的下承面可不采取补救措施,但必须保证摊铺平滑过渡。
  6.4.4下承面的凸出缺陷,采用铣刨机铣刨或磨光机磨洗处理至用3m直尺测量最大间隙为2mm,并保证路面平整度。
  7.沥青混合料的碾压施工
  采用了优质的筑路材料、精良的拌合设备及良好的施工技术,摊铺出了较理想的沥青混合料层,但如果在碾压中出现任何质量缺陷,仍将前功尽弃。良好的路面质量最终要通过碾压来体现。沥青路面的碾压是路面施工的最后一道工序,在沥青路面施工中必须高度重视碾压工作。
  8.结论
  做好沥青路面的施工主要是从原材料的选择、材料配比的控制,对基层的要求,施工机械的选择和使用,施工过程的管理,即人员、材料、机械、施工环境的控制。本次进场公路的施工经验总结,为杨村煤矿的工业广场内沥青路面施工积累了经验。
  参考文献:
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