浅谈高等级公路沥青混凝土路面施工工艺系统控制

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  【摘 要】 随着经济的发展和社会对公路发展的要求越来越高,各地在新、改、扩建高等级公路项目中,都较大比例地采用沥青混凝土路面,以适应交通建设快速施工、快速开放交通和地方经济发展需求。在沥青路面施工工艺中,高效优良的施工工艺控制是确保高等级公路路面施工质量与进度的重要手段,是高等级公路建设项目绩效控制的关键管理技术。
  【关键词】 高等级公路;沥青混凝土;路面施工工艺
  一、高等级公路沥青混凝土路面施工工艺流程
  高等级公路沥青路面施工工艺控制的重点是沥青混凝土材料的后场生产、运输、施工现场摊铺、碾压与协调服务保障5个环节,这5个环节之间密切联系又相互制约,任何一个环节配合不当,都会使整个施工系统阻塞和混乱;高等级公路沥青混凝土路面施工工艺流程如图1所示。
  (一)材料的选择
  (1)集料的要求
  粗集料不得使用鄂式破碎机加工的碎石,集料存放时间不宜太长,碎石经过长期存放,若又无很好的保护措施,集料表面层易为一层薄薄的粉料所包裹,不易与沥青粘附。以后在做集料与沥青粘附性试验时,建议碎石不经水洗,直接试验,这样能更好地反映碎石与沥青的粘附性能。集料应坚硬、耐磨耗、棱角好,有良好的嵌挤能力。针片状颗粒含量最好控制在不大于10%,特别应注意小于0.075mm筛孔颗粒含量不超过1%。
  细集料一般采用机制砂,缺少机制砂可用石屑替代,路面施工单位一般都可以自己加工生产出优质的机制砂,使用石屑时应严格控制小于0.075mm筛孔颗粒含量不超过15%,使用天然砂一般不超过集料总量的7%,砂当量应不小于60%。细集料必须覆盖,最好搭建防雨棚。
  (2)填料
  沥青路面用矿粉应使用磨细的石灰岩石粉,不易使用拌和机回收粉尘作为填料。为提高集料与碎时的粘附性,可掺加2%的水泥代替矿粉。
  (3)结合料
  沥青材料是决定混合料质量的关健,不能放松对其质量的检测。
  (二)目标配合比设计
  根据各种原材料的筛分结果,集料筛分别用水洗法,进行矿料的合成级配计算,使级配结果尽量接近设计规范级配范围的中值。以沥青用量按0.5%间隔递增制作5~6组试件,试件宜单个配料。混合料拌和、击实温度由沥青粘一温曲线确定。根据马歇尔试验结果求得最佳沥青用量OAC,并进行水稳定性试验。中、上层沥青混合料还应进行高温稳定性检验。
  (三)生产配合比设计
  目标配合比确定后,进行生产配合比设计。高等级公路沥青混合料一般采用间歇式拌和机。按目标配合比设计的集料比例对沥青拌和机进行冷料输入,待拌和机达到实际生产状态时,从热料仓取出经振动筛筛分后的集料,合成生产配合比级配,并尽量使其接近目标配合比级配曲线,并取最佳油石比及其±0.3%的油石比进行马歇尔试验,确定生产配合比最佳沥青用量。拌和机振动筛的装配应当注意,拌和机最大筛孔的选择应保证最大粒径满足级配范围;其次各料仓的材料应保持均衡,在以后的施工过程中不要出现待料或溢料现象。
  (四)生产配合比验证
  通过试拌试验段的铺筑来检验生产配合比的可行性。从沥青混合料的外观到内在质量及碾压成型后钻芯取样等各种检验所有试验数据整理后进行分析,若有指标不满足规范的要求,则应对生产配合比或有关工艺做出调整直至达到设计要求。
  高等级公路沥青路面要求必须对中、上面层进行动稳定度检测,值得注意的是有些路面动稳定度试验结果非常好,可建成通车后不久,路面还是很快就出现了车辙。这虽然和施工水平有关,一些施工单位只重视对目标配合比进行稳定度试验,却忽略了对从拌和机热料仓的取样进行动稳定度试验。
  二、沥青混合料的拌和
  高等级公路沥青路面混合料应采用间歇式沥青拌和机,施工前必须对拌和机所有计量设备进行认真标定,以确保逐盘打印的施工温度和材料配比的可靠性。由于每台拌和机性能都不一样,混合料拌和时间并非强求一个定值,拌至沥青材料把所有集料颗粒都完全均匀的包裹、无花白料、不离析即可。
  三、沥青混合料的运输
  沥青混合料运输宜用载重量20t以上的大型自卸车,车厢内必须清理干净,为防止混合料粘附,车底可涂一层洗涤水,不宜用油水混合物,混合料的运输能力应较拌和能力和摊铺速度有富裕。从贮料仓向运料车卸料时,每卸一车,汽车要挪动一次,以减少混合料离析。为防止运输过程中尘土污染和温度下降,运料车必须覆盖。混合料运抵摊铺现场温度不得低于160℃。连续摊铺过程中,运料车应在摊铺机前10~30cm处停住,不得撞击摊铺机。卸料过程中,汽车应挂空挡,靠摊铺机推动前进。
  四、沥青混合料的摊铺
  混合料摊铺前应对下层表面进行彻底检查,清除表面污染物,特别是砂浆与机油污染,必须刮净或用同种材料换填压实。若有水泥砂浆污染底层不能清洗干净时,应在其上涂刷粘层油。下面层与中面层施工时间,相隔时间较长,清扫冲洗后洒布粘层沥青再进行铺筑。中面层铺完后,要进行一次探地雷达无损检测,相隔时间较长,加上施工其它附属工程的影响在清扫冲洗后,必须普通喷洒一层粘层油。在路缘石及混凝土路肩内侧处用人工涂刷粘层油。沥青路面早期局部缺陷(坑槽、拥包、局部推移等),往往都是因为下层路面污染物处理不彻底而引起的。
  因为基层施工时摊铺厚度常采用两侧钢丝引导的高程控制方式攤铺,因此,为保证沥青混凝土路面的标高,通常利用的装置主要有:超声波式自动找平梁和RSS激光扫描自动找平装置。超声波自动找平梁采用的是超声波测距原理。作为超声波传播媒体的空气成分与温度对超声波的传播速度影响很大,为此要加设温度补偿,但因空间关系,补偿杆长度不能很大,补偿效果不佳,测距精度受到影响;超声波自动找平梁探头少,长度也不如机械式自动找平梁,故实际摊铺平整度并不比机械式自动找平梁好多少;另外它采用的是相对基准,对作为参考基准的原有路面的平整度要求比较苛刻。但是它安装简单方便;不与沥青混合料接触,无需清洗;无论道路多么弯曲都能连续摊铺;掉头也不成问题。这种装置经常用在路面的中、上面层施工中。而对于RSS激光扫描自动找平装置来说,RSS激光扫描自动找平装置是近期国外推出并同步引入我国的一种自动找平装置。它采用激光测距原理,通过一个激光探头发射一组激光束构成一个激光扫描面,每一束激光探测一个点,激光束相隔一度,可同时发射多达150束激光,形成150个探测点,在扫描范围内密集分布。由于RSS的扫描点数多而且密集,所以可对路面大量采样从而获得最精确的平均结果。RSS激光扫描找平装置的扫描长度可以根据路面状况人为设定,而且设定范围大,可在2~30m范围内任意设定。例如:在平直路段上采用较长的扫描长度可以获得较高的平均效果和面层平整度;在横向弯道和纵向坡道上采用较短的扫描长度可以准确地跟踪横向弯道和纵向坡道高程的连续变化,从而获得连续平滑的弯道、坡道。激光的传播速度比超声波快,又不受环境影响,故测距比超声波精确。然而实际摊铺情况并非如此,一方面新产品设计和质量还存在问题,一方面这种装置价格昂贵,目前在国内还很少采用。但激光测距毕竟是最先进、最准确的方法,随着产品的不断完善和价格的下降,在今后有可能取代超声波自动找平梁,从而应用于路面中、上面层的摊铺。   1)沥青混合料摊铺应采用装有自动夯实、整平的大型摊铺机。对粗粒式混合料可采用同型号、同性能两台摊铺机组成梯队作业,细料式混合料宜用一台摊铺机整幅摊铺完成。
  2)摊铺前对熨平板进行加热,温度不低于70℃,并试转夯锤,施工现场等候料车不少于5辆,方可进料摊铺。
  3)沥青混合料必须缓慢、均匀、连续不间断地摊铺,普通沥青混合料摊铺温度不低于130~150℃,不超过180℃,摊铺过程中不得随意变换速度或中途停顿,摊铺速度要根据拌和机产量、施工机械配套情况及摊铺层厚度、宽度确定,摊铺速度应控制在2~5m/min。在整个摊铺过程中,摊铺机螺旋送料应不停顿地转动,两侧应保持有不少于送料高度的2/3的混合料。为防止离析,摊铺机中途不许收斗,斗内两侧剩余混合料因温度较低,不得用于路面的摊铺,每天摊铺结束前应清除干净。
  4)两台摊铺机阶梯式摊铺所形成的纵向接缝为热接缝,在施工时只要注意,一般不会发生太大问题。沥青路面横接缝采用切缝机切割,并在新的茬口涂刷乳化沥青,采用平接缝。具体做法是:摊铺机在端部前约1m处将熨平板稍稍抬起驶离现场,由人工将端部混合料铲齐后再予碾压,然后用3m直尺检查平整度,于当时将坡下部分用切割机切掉清除,切缝必须平直,将缝边泥浆擦拭干净并涂刷粘层沥青,第二天摊铺机起动前,熨平板必须充分预热,将熨平板全部落在前铺的面层上、下垫均匀分布的三块木块,其厚度为松铺厚度与压实厚度之差,熨平板前端与切缝边对齐,于螺旋布料器下布满混合料后,摊铺机慢慢起步,摊铺成松铺厚度的沥青混合料摊铺层,用钢轮压路机从前的面层上横向碾压,每次向新铺层推进10~15cm,直至将新铺层碾压密实,再进行纵向正常碾压,用3m直尺检查接缝处的纵向平整度是否符合标准,否则应立即铲除重做,直至合格。上下两层横向接缝应错开1m以上。
  5)为确保每天工作摊铺机只停机一次只出一道横向接缝的要求,必须对拌和机、摊铺机、压路机、运料自卸车做到认真细致检查和保养,易损部件准备有足够的备件,使机械故障率降到最低,停机修理时间降到最少。
  五、沥青混合料的碾压
  合理的机械组合及碾压工艺是确保沥青路面压实度和平整度的关键。使用不同的结合料与结构层,碾压方式都不尽相同,但应共同遵守以下事项。
  1)压路机应保持雾化喷水,在整个碾压过程中要控制洒水量,以防止混合料温度下降过快。
  2)压路机不得在未碾压成型的路段上转向、掉头、停车等侯,振动压路机在已成型的路段上行驶要关闭振动。
  3)当天摊铺的路面上,不得停留任何车辆,压路机在加油、加水时应退到上一天的路面或未摊铺沥青混合料的桥面上进行。
  4)采用钢轮压路机与胶轮压路机相组合的方式,但必须保证压实阶段的压实温度、压实遍数、压路机缓慢而均匀的速度碾压。
  5)压路机折返严禁刹车急停,起步要慢,以免引起摊铺层推移,两端折回处位置应呈阶梯状,随碾压路段向前推进。
  6)使用轮胎式压路机前应检查各轮胎的磨损情况及压力是否相等,防止各轮胎软硬不一,影响面层的横向平整度。
  7)碾压分段要清晰,在常温下(10~30℃)铺筑时,碾压分段宜控制在40~50m为宜,并形成阶梯式碾压,即一段初压、一段复压、一段终压,确保碾压温度在规定范围内完成。
  六、质量管理与见检查验收
  沥青路面施工应根据全面质量管理的要求,建立全面有效的质量保证体系,对施工各工序的质量进行检查评定,达到规定的质量标准,确保施工质量的稳定性。
  高速公路、一级公路的路情应加强施工过程质量控制,实行动态质量管理、整理施工建设有关的原始记录、试验检测及计算数据、汇总表格,必须如实记录和保存。
  (一)施工前原材料与设备检查
  施工前必须检查各种材料的来源和质量,对经招标程序购进的沥青、集料等重要材料,提供单位必须提交最新检测的正式试验报告。对首次使用的集料,应检查生产单位的生产条件、加工机械、覆盖层的清理情况。所有材料都应该按规定取样检测,经质量认可后方可使用。
  各种材料都必须在施工前以“批”为单位进行检查,不符合本规范技术要求的材料不得进场。对各种矿料应同一料源、同一次购入并运至生产现场的相同规格材料为一“批”对沥青是指从同一来源、同一次购入的材料。
  工程开始前,必须对材料的存放场地、防雨和排水措施进行确认,不符合规范要求时材料不得进场,进场的各种材料的来源、品种、质量应与招标及提供的样品一致,不符合要求的材料严禁使用。
  施工前应对沥青拌和楼、摊铺机、压路机等各种施工机械和设备进行调试,对机械设备的配套情况、技术性能、传感器计量精度等进行认真检查、标定并得到监理的认可。
  正式开工前,各种原材料的试验结果及目标配合比设计和生产配合比设计结果,应在规定的期限内向业主及监理提出正式报告,待取得正式认可后,方可使用。
  (二)施工過程中的质量管理与检查
  施工单位在施工过程中应随时对施工质量进行自检。监理应按规定要求自主的进行试验,并对承包单位的试验结果进行认可,如实评定质量,计算合格率。当发现有质量问题以及其他情况等,应立即追加检查,在施工过程中无论是否已经返工补救,所有数据都应如实记录,不得丢弃。
  沥青混合料生产过程中,必须按规定的检查项目与频度进行检查,对各种原材料进行抽样试验,每个检查项目的平行试验次数或一次试验的式样数必须按相关试验规程的规定执行,并以平均值评价是否合格。
  沥青拌和厂必须按规范要求对沥青混合料生产过程进行质量控制,并按规定的项目和频率检查沥青混合产品的质量,如实计算产品的合格率。单点检查评价方法应符合相关的试验规程的式样平行试验的要求。
  七、结语
  综上所述,沥青路面施工作为公路工程重要组成,其施工技术及质量控制是个系统的工程,可由于各地施工手段、气候条件及原材料不同,使得沥青路面施工质量存在一定差异性,要加强沥青路面施工技术提高及质量控制,需要对所需原材料、混合料及施工工艺等进行全面控制及管理,规范施工技术要求、方法及完善施工工艺,加强沥青路面施工质量控制,有效提高公路工程的经济效益及社会效益。
  参考文献:
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