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【摘 要】 本文结合30cm、32cm、34cm、36cm、40cm水泥稳定碎石基层单幅全宽全厚單机摊铺工艺在高速公路水泥稳定碎石基层施工中得实际应用,总结利与弊,为该新工艺在高速公路上的推广应用提供借鉴与参考。
【关键词】 全厚全宽;配套机械设备;压实;检测方法
1、前言
高速公路水泥稳定碎石基层结构层设计是为了满足高速公路重载交通的需要而设置的半刚性结构层,主要为承重层。大多数高速公路基层厚度设计为30cm、32cm,34cm、36cm、40cm,更有甚者能达到45cm厚。按照目前高速公路常规施工方法,基层应采用双机梯队作业,分两层施工,这种按照目前规范采用的施工工艺存在层间、纵向结合不好、整体性差、施工周期长、成本高等缺点。笔者有幸参与了几条采用单幅全宽全厚一次性摊铺施工工艺的高速水稳施工,采用此工艺水稳施工进度快、成本低、所取芯样整体性好、密实度高。因为大厚度,结构层上下部分存在压实度差异过大的问题,但在数据面前,笔者认为该施工工艺利远大于弊,值得推广。
2、施工机械、设备配套选型
全宽全厚单机一次性摊铺工艺关键在于施工机械的配套选型,该工艺主要采用中大DT1600摊铺机、水稳料中转机(带二次拌合功能)、32t大吨位压路机配套作业。DT1600摊铺机最大摊铺厚度可达60cm,最大摊铺宽度为16m。它有三大显著优点:一是满螺旋低速布料,抗离析性能好,二是单幅全宽、全厚摊铺,没有纵向接缝,三是熨平板的振捣方式为调频变幅双振捣,摊铺密实度高。水稳料中转机的作用是保证摊铺机施工连续不停车,能有效保证施工平整度。YZ32振动压路机自重32t,振动频率28~33hz,振幅1.8~1.1mm,激振力45~59t,最大总作用力81t,能满足压实要求。
1台DT1600摊铺机、1台水稳料中转机和1辆YZ32振动压路机还应配套1辆11T双钢轮压路机、2辆22T单钢轮压路机和1辆26T胶轮压路机。
DT1600摊铺机最大摊铺速率可达920T/H,每个工作面还应配套2~3套500T/H的水稳拌和站。
3、施工前的准备
选用合适的碎石材料。全宽全厚施工碾压过程中,为了满足压实功的要求势必要增加压路机的吨位和激振力,如果碎石原材料强度过低的话,在碾压过程中基层表面石料很容易被压碎,另外由于力的传递衰减也势必造成上下部分压实度的差异,笔者认为大厚度一次性摊铺压实客观上必将存在上下压实度差,局部表层骨料被压碎也在所难免,因此采用此工艺应选择强度高的材料,施工前应严格选择石料,严格控制石料压碎值。
基层施工边模采取回填土分层碾压的方式,这样既可以避免水稳混合料的浪费,而且外侧土模形成土路肩,内侧土模可兼作中央分隔带的防水粘土层,一举两得。土模的模板可根据结构层的厚度来设置,土模的碾压采用手扶式双钢轮振动压路机分层压实。
全宽全厚摊铺对于下承层要求比常规摊铺方法高,尤其是对下承层平整度,如若不好将直接影响到基层表面平整度。摊铺前对下承层表面充分洒水湿润。
标高控制采用支座配合铝合金导梁的方式,采用6米铝合金导梁,根据试验段确定的松铺系数进行两侧导梁的高程放样。
4、拌和及运输
拌和采用集中厂拌,要注意以下四个问题:一是原材料要分类隔仓堆放,不串料,不混料;二是细集料仓必须有遮盖设施,防止原材料含水率过大影响混合料拌合的均匀性;三是高温季节施工时应适当比配合比设计最佳含水率增加1~2个百分点;四是拌和站布置必须合理,由于全宽全厚摊铺混合料消耗数量大,一般采用2~3套拌和站同时拌合集中供应,减少后场拌合交叉作业影响是重中之重。
为确保连续供料,30t自卸运输车辆不少于20辆。摊铺过程中保证水稳料中转车料位始终保持二分之一以上且中转车前有至少3辆运输车等待卸料。气温较高时运输过程中自卸汽车应采取覆盖措施,避免表层混和料失水过多。
5、摊铺
摊铺机后水稳料中转车料位达到三分之二以上开始摊铺,摊铺速率1.5~3m/min。与一般摊铺机不同的是,中大摊铺机熨平板长达16m,拼装就位后必须进行熨平板的平整度检查,如超过3mm应予以校调,这样才能保证摊铺后碾压前平整度控制在2~3mm。
采用中大摊铺机施工的基层表面均匀密实,纵向无接缝,它还有个最大的优点是单幅全宽全厚摊铺,不需分层,基层整体性好,对路面整体受力有利。
由于全宽全厚摊铺,摊铺机吃料多,如果不采用中转车将不能保证水稳摊铺机的连续匀速作业,不利于平整度控制。而采用中转车之后很好的解决了这一问题,运输车将混合料倒入中转车中,中转车经过二次拌合送入摊铺机就行摊铺,一是保证了摊铺机的连续作业,二是保证了混合料的均匀性。
6、碾压
压路机碾压循环长度不宜过长,综合几条高速施工经验来看控制在40米左右效果最好,高温季节施工是碾压循环长度按30米左右来控制。
结合几条高速碾压设备及遍数的组合,笔者认为合理的碾压遍数应为:22T单钢轮压路机以1.5km/h左右的速度静压一遍,边部预留30cm不压;22t单钢轮压路机以1.5km/h左右的速度小振一遍,连边部预留宽度一起碾压;32T压路机以1.5km/h左右的速度小振一遍,32t压路机以2km/h的速度重振两遍,最后用26t胶轮压路机收光一遍。
由于32T大吨位压路机重振时对基层表面5cm厚度范围内的级配颗粒影响过大,造成基层表面松散,笔者建议用26T胶轮压路机就行最后一遍收光,起两个作用:一是胶轮压路机以静压搓揉为主,而振动压路机的刚性碾压反而起不到好的效果;二是胶轮压路机自带雾化喷水装置,通过胶轮的来回搓揉结合雾化水能将表面松散结构层重新碾压密实。
7、工作缝处理 摊铺结束后,在离接头50cm处挖一条宽30cm的贯穿槽,将准备好的枕木(枕木宽30cm,高等同于结构层厚度)埋入其中,碾压时连同枕木一起碾压,碾压完成后,挖去50cm接头,第二天摊铺时再移去枕木,摊铺机就位。
8、养生
基层养生建议在温度高的施工季节采用透水土工布覆盖养生,在温度低的施工季节采用塑料薄膜覆盖养生两种方式,不建议采用撒布透层乳化沥青养生的方式。
因为基层混合料胶结材料大多数是道路施工专用水泥,高温施工季节用薄膜养生会造成结构层内部温度过高,容易造成水泥失效,对强度不利,此时适合用土工布养生,但是此季节土工布养生容易失水,必须配置大量洒水车保证养生期内土工布总是湿润的;低温施工季节用薄膜覆盖养生即能保证结构层内部温度,又能保证基层内部水分不散失,这对基层强度增长是有利的。而透层乳化沥青只能覆盖基层表层,边部只能采取其他的覆盖养生方式,这种养生方式对施工组织要求高,而且撒布透层乳化沥青时容易造成基层表面的二次破坏。如果地表温度不超过40℃,笔者建议采用薄膜覆盖养生,效果好,成本低。
9、检测
单幅全宽全厚摊铺工艺仍然采用规范灌砂法检测压实度,不过标准灌砂筒直径200mm,相对全厚来说尺寸过小,只能检测0~20cm左右厚度范围的压实度。鉴于实际施工情况,用现行检验规程检测有一定的片面性,不能完全真实的反应整个结构层的压实度,为了检验结构层整体压实情况又能适用现行压实度试验检测规程,采取分层检测,通过上下结构层压实度的平均值與上层结构层压实度检测值进行对比,找出相关系数来作为现场压实度实际控制值系数。
芯样的强度可以分上下层分别检测,其它的检测指标参照规范要求来执行。
10、结束语
作为一种新的施工工艺,水稳基层单幅全宽全厚一次性摊铺施工工艺在高速公路建设过程中体现出强大的优势。不但解决了分层施工工期问题,加快了施工进度,还为施工单位节省大量的费用,而且少了层间结合和纵向接缝,一次性施工整体性好,真正做到了质量好,进度快,成本低。但按照目前的施工规范及检测方法,该工艺也存在一些尚待解决的问题,如基层上下部分压实度、强度存在差异,下部压实度满足规范要求时,上部压实度普遍超百,甚至有过压现象。这是压实功线性传递衰减造成的,笔者认为与压实层厚无关,而是目前规范及检测方法不适用于此施工工艺,应编写满足此施工工艺的施工规范与相适应的检测方法来推进此施工工艺大规模的应用和推广。
参考文献:
[1]《公路路面基层施工技术规范》JTJ034-2000
[2]《公路路面基层施工》孙江人民交通出版社,2003年
[3]《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》JTG E51-2009
[4]《公路、桥梁、隧道施工新技术、新工艺与验收规范实务全书》史钊金版电子出版公司,2002年
[5]《公路土工试验规程》JTG E40-2007
【关键词】 全厚全宽;配套机械设备;压实;检测方法
1、前言
高速公路水泥稳定碎石基层结构层设计是为了满足高速公路重载交通的需要而设置的半刚性结构层,主要为承重层。大多数高速公路基层厚度设计为30cm、32cm,34cm、36cm、40cm,更有甚者能达到45cm厚。按照目前高速公路常规施工方法,基层应采用双机梯队作业,分两层施工,这种按照目前规范采用的施工工艺存在层间、纵向结合不好、整体性差、施工周期长、成本高等缺点。笔者有幸参与了几条采用单幅全宽全厚一次性摊铺施工工艺的高速水稳施工,采用此工艺水稳施工进度快、成本低、所取芯样整体性好、密实度高。因为大厚度,结构层上下部分存在压实度差异过大的问题,但在数据面前,笔者认为该施工工艺利远大于弊,值得推广。
2、施工机械、设备配套选型
全宽全厚单机一次性摊铺工艺关键在于施工机械的配套选型,该工艺主要采用中大DT1600摊铺机、水稳料中转机(带二次拌合功能)、32t大吨位压路机配套作业。DT1600摊铺机最大摊铺厚度可达60cm,最大摊铺宽度为16m。它有三大显著优点:一是满螺旋低速布料,抗离析性能好,二是单幅全宽、全厚摊铺,没有纵向接缝,三是熨平板的振捣方式为调频变幅双振捣,摊铺密实度高。水稳料中转机的作用是保证摊铺机施工连续不停车,能有效保证施工平整度。YZ32振动压路机自重32t,振动频率28~33hz,振幅1.8~1.1mm,激振力45~59t,最大总作用力81t,能满足压实要求。
1台DT1600摊铺机、1台水稳料中转机和1辆YZ32振动压路机还应配套1辆11T双钢轮压路机、2辆22T单钢轮压路机和1辆26T胶轮压路机。
DT1600摊铺机最大摊铺速率可达920T/H,每个工作面还应配套2~3套500T/H的水稳拌和站。
3、施工前的准备
选用合适的碎石材料。全宽全厚施工碾压过程中,为了满足压实功的要求势必要增加压路机的吨位和激振力,如果碎石原材料强度过低的话,在碾压过程中基层表面石料很容易被压碎,另外由于力的传递衰减也势必造成上下部分压实度的差异,笔者认为大厚度一次性摊铺压实客观上必将存在上下压实度差,局部表层骨料被压碎也在所难免,因此采用此工艺应选择强度高的材料,施工前应严格选择石料,严格控制石料压碎值。
基层施工边模采取回填土分层碾压的方式,这样既可以避免水稳混合料的浪费,而且外侧土模形成土路肩,内侧土模可兼作中央分隔带的防水粘土层,一举两得。土模的模板可根据结构层的厚度来设置,土模的碾压采用手扶式双钢轮振动压路机分层压实。
全宽全厚摊铺对于下承层要求比常规摊铺方法高,尤其是对下承层平整度,如若不好将直接影响到基层表面平整度。摊铺前对下承层表面充分洒水湿润。
标高控制采用支座配合铝合金导梁的方式,采用6米铝合金导梁,根据试验段确定的松铺系数进行两侧导梁的高程放样。
4、拌和及运输
拌和采用集中厂拌,要注意以下四个问题:一是原材料要分类隔仓堆放,不串料,不混料;二是细集料仓必须有遮盖设施,防止原材料含水率过大影响混合料拌合的均匀性;三是高温季节施工时应适当比配合比设计最佳含水率增加1~2个百分点;四是拌和站布置必须合理,由于全宽全厚摊铺混合料消耗数量大,一般采用2~3套拌和站同时拌合集中供应,减少后场拌合交叉作业影响是重中之重。
为确保连续供料,30t自卸运输车辆不少于20辆。摊铺过程中保证水稳料中转车料位始终保持二分之一以上且中转车前有至少3辆运输车等待卸料。气温较高时运输过程中自卸汽车应采取覆盖措施,避免表层混和料失水过多。
5、摊铺
摊铺机后水稳料中转车料位达到三分之二以上开始摊铺,摊铺速率1.5~3m/min。与一般摊铺机不同的是,中大摊铺机熨平板长达16m,拼装就位后必须进行熨平板的平整度检查,如超过3mm应予以校调,这样才能保证摊铺后碾压前平整度控制在2~3mm。
采用中大摊铺机施工的基层表面均匀密实,纵向无接缝,它还有个最大的优点是单幅全宽全厚摊铺,不需分层,基层整体性好,对路面整体受力有利。
由于全宽全厚摊铺,摊铺机吃料多,如果不采用中转车将不能保证水稳摊铺机的连续匀速作业,不利于平整度控制。而采用中转车之后很好的解决了这一问题,运输车将混合料倒入中转车中,中转车经过二次拌合送入摊铺机就行摊铺,一是保证了摊铺机的连续作业,二是保证了混合料的均匀性。
6、碾压
压路机碾压循环长度不宜过长,综合几条高速施工经验来看控制在40米左右效果最好,高温季节施工是碾压循环长度按30米左右来控制。
结合几条高速碾压设备及遍数的组合,笔者认为合理的碾压遍数应为:22T单钢轮压路机以1.5km/h左右的速度静压一遍,边部预留30cm不压;22t单钢轮压路机以1.5km/h左右的速度小振一遍,连边部预留宽度一起碾压;32T压路机以1.5km/h左右的速度小振一遍,32t压路机以2km/h的速度重振两遍,最后用26t胶轮压路机收光一遍。
由于32T大吨位压路机重振时对基层表面5cm厚度范围内的级配颗粒影响过大,造成基层表面松散,笔者建议用26T胶轮压路机就行最后一遍收光,起两个作用:一是胶轮压路机以静压搓揉为主,而振动压路机的刚性碾压反而起不到好的效果;二是胶轮压路机自带雾化喷水装置,通过胶轮的来回搓揉结合雾化水能将表面松散结构层重新碾压密实。
7、工作缝处理 摊铺结束后,在离接头50cm处挖一条宽30cm的贯穿槽,将准备好的枕木(枕木宽30cm,高等同于结构层厚度)埋入其中,碾压时连同枕木一起碾压,碾压完成后,挖去50cm接头,第二天摊铺时再移去枕木,摊铺机就位。
8、养生
基层养生建议在温度高的施工季节采用透水土工布覆盖养生,在温度低的施工季节采用塑料薄膜覆盖养生两种方式,不建议采用撒布透层乳化沥青养生的方式。
因为基层混合料胶结材料大多数是道路施工专用水泥,高温施工季节用薄膜养生会造成结构层内部温度过高,容易造成水泥失效,对强度不利,此时适合用土工布养生,但是此季节土工布养生容易失水,必须配置大量洒水车保证养生期内土工布总是湿润的;低温施工季节用薄膜覆盖养生即能保证结构层内部温度,又能保证基层内部水分不散失,这对基层强度增长是有利的。而透层乳化沥青只能覆盖基层表层,边部只能采取其他的覆盖养生方式,这种养生方式对施工组织要求高,而且撒布透层乳化沥青时容易造成基层表面的二次破坏。如果地表温度不超过40℃,笔者建议采用薄膜覆盖养生,效果好,成本低。
9、检测
单幅全宽全厚摊铺工艺仍然采用规范灌砂法检测压实度,不过标准灌砂筒直径200mm,相对全厚来说尺寸过小,只能检测0~20cm左右厚度范围的压实度。鉴于实际施工情况,用现行检验规程检测有一定的片面性,不能完全真实的反应整个结构层的压实度,为了检验结构层整体压实情况又能适用现行压实度试验检测规程,采取分层检测,通过上下结构层压实度的平均值與上层结构层压实度检测值进行对比,找出相关系数来作为现场压实度实际控制值系数。
芯样的强度可以分上下层分别检测,其它的检测指标参照规范要求来执行。
10、结束语
作为一种新的施工工艺,水稳基层单幅全宽全厚一次性摊铺施工工艺在高速公路建设过程中体现出强大的优势。不但解决了分层施工工期问题,加快了施工进度,还为施工单位节省大量的费用,而且少了层间结合和纵向接缝,一次性施工整体性好,真正做到了质量好,进度快,成本低。但按照目前的施工规范及检测方法,该工艺也存在一些尚待解决的问题,如基层上下部分压实度、强度存在差异,下部压实度满足规范要求时,上部压实度普遍超百,甚至有过压现象。这是压实功线性传递衰减造成的,笔者认为与压实层厚无关,而是目前规范及检测方法不适用于此施工工艺,应编写满足此施工工艺的施工规范与相适应的检测方法来推进此施工工艺大规模的应用和推广。
参考文献:
[1]《公路路面基层施工技术规范》JTJ034-2000
[2]《公路路面基层施工》孙江人民交通出版社,2003年
[3]《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》JTG E51-2009
[4]《公路、桥梁、隧道施工新技术、新工艺与验收规范实务全书》史钊金版电子出版公司,2002年
[5]《公路土工试验规程》JTG E40-2007