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【摘要】沥青是一种常见的道路施工材料,既可以节约施工费用,又可以增强路面的承载能力。在公路建设中,沥青摊铺是一种重要的工序,它的摊铺质量直接关系到整个公路的品质,所以要充分重视沥青混凝土摊铺施工及其治疗控制。以下就着重探讨了公路建设中的沥青摊铺施工技术,旨在为公路建设提供了一定参考。
【关键字】公路路面;沥青混凝土;摊铺;应用
强化公路路面建设,可以为人们创造安全舒适的出行环境。伴随着我国公路建设速度、建设规模的不断提升,公路施工的标准也随之在不断地提升,因此,一定要按照国家和行业的规范标准来进行,这样才能有效地延长路面的使用寿命,为后续的公路工程投入使用提供保证[1]。沥青路面工程在施工时必须意识到各环节可能影响施工质量的问题,妥善处理各施工细节,要将各种因素对其产生的作用进行综合考量,结合公路路面工程的建设需要以及实际情况,制定出一套切实可行的质量管理措施。同时,还要保证摊铺技术符合规范,提高摊铺技术的规范化水平,以降低沥青混凝土路面出现裂缝的几率,提高施工质量。
1、沥青混凝土摊铺施工的技术特点
沥青混凝土摊铺施工是目前较为常见的施工工艺,它在路面承载力以及平整度等方面发挥着显著的优势,也在一定程度上推动了我国的事业得到更大的发展。采用沥青摊铺施工工艺,一方面能够提高路面的平整性能,保证后期行车的舒适度与安全性,从而延长后期行车的使用年限;另一方面,合理的摊铺操作模式能够从根源上解决后期行车中出现的裂缝与沉降等病害,从而保证行车的安全稳定行驶。
1.1配合比设计
1)沥青砼目标配合比设计
按照《公路沥青路面施工技术规范》(JTJF40-2004)的要求根据矿料的筛分结果,通过对比优化,根据质量达标、经济适用的原则选择混合料配合比。根据混合料配合比通过计算得出各粒级矿料的用量,按规范规定的范围内选择油石比,进行马歇尔试验,确定最佳油石比,得出沥青用量。以此混合料级配和沥青用量作为目标配合比。目标配合比试验后向驻地办、中心试验室和指挥部提交正式试验报告,报告内容包括:总说明(含工程慨况、材料性能汇总表、合成级配一览表、马歇尔试验技术指标汇总表、最佳油石比的确定图表、以及其他说明);
2)生产配合比设计
目标配合比试验报告经驻地办及中心试验室复核,取得正式批复后,进行生产配合比设计。分别对各档规格冷料输送带不同转速、下料口不同开口程度的流量进行测定,将目标配合比选定的冷料级配比例,转换为冷料输送带进料速度、下料口开口程度的参数,供拌和站技术员操作使用。从二次筛分后进入各热料仓的集料取样进行筛分,计算各热料仓的材料比例,并尽可能使合成级配接近目标配合比的设计级配,另外选择适宜的热料仓筛孔尺寸以达到供料均衡。根据计算的矿质混合料配比,取目标配合比设计的最佳油石比OAC、OAC±0.3%的三个油石比,用试验室的拌和机拌制沥青混合料进行试验。生产配合比确定的最佳油石比与目标配合比确定的最佳油石比之差应不超过0.2个百分点。按以上生产配合比,用室内小型拌和机拌制沥青混合料,制备试件,检测混合料性能指标。生产配合比试验后须提交试验报告。
(3)生产配合比的验证
在生产配合比报告及试验段铺筑方案经驻地办和中心试验室复核并下发正式批复后进行试验段的铺筑。拌合机采用生产配合比进行试拌、铺筑试验段,并用拌合的沥青混合料及路上钻芯取的芯样进行马歇尔试验检验,确定正常生产用的标准配合比,作为生产控制依据和质量检验标准。
2.1施工前期准备
在施工之前,通常都要做好试验段充足的前期准备工作,试验段目的在于验证沥青混合料配合比,原材料检验成果,人员组织,机械设备组合,机械设备工作参数设置,拌合、运输、摊铺、碾压、养生等各工序施工工艺及控制要点、试验段各项检测结果等。
具体内容如下:首先,施工和建设单位要派出具有较强专业能力和丰富经验的工作人员到现场进行实地勘察和分析,并根据勘察的有关数据信息和其他资料,制订出一套行之有效的摊铺施工方案,并根据该方案的要求,配备与之相适应的设备和材料,为后续的摊铺施工工作的顺利开展打下了良好的基础。第二,为了保证路面的正常使用,必须先对路面的构造进行检查,确认路面的构造和性能否达到一定的标准,才能进行后续的摊铺[2]。在进行公路路基的验收时,必须要有一份质量检验报告,它是决定是否能够进行摊铺作业的关键。当经检测后,发现路基结构中有质量隐患,应立即对其进行整改和保护,以避免对后续路面摊铺作业造成不利的后果,直到其达到要求才能进行后续施工;第三,在确定了摊铺计划之后,需召开专题会议进行技术交底。与此同时将实施方案报驻地办审核,确定摊铺计划实施的要点和难点,特别是其中的一些危险因素,并给出相应的对策,保证摊铺计划实施的顺利进行。第四,在前期的施工准备阶段,也要根据具体的条件,对摊铺的施工过程进行详细的剖析,并对其配合比例进行适当的选择。当混合料拌合点与施工地点相隔较大时,要尽量避免对混合料的性质和品质造成不利的影响,就必须对其进行合理的运输路径规划,以最大限度地减少运输时间,并在运输的过程中,要做好对混合料的储存,特别是温度、湿度等方面的控制。同时,对施工过程中使用到的设备进行必要的检测、调试,以保证其在使用过程中能够正常工作,不会对摊铺作业造成任何影响。
2.2沥青混合料的拌合
严格控制沥青和集料的加热温度以及沥青混合料的出厂温度,集料温度应比沥青温度高10~15℃。沥青混合料施工温度可参照下表的范围选择,并根据实际情况适当调整。
表2-2-1沥青混合料施工温度
项目 | 改性沥青 | 普通沥青 |
沥青加热温度 | 160~170℃ | 155~165℃ |
矿料温度 | 190~200℃ | 165~185℃ |
混合料出厂温度 | 170~185℃、超过195℃废弃 | 145~165℃、超过190℃废弃 |
运输到现场温度 | 不低于160℃ | 不低于145℃ |
摊铺温度 | 不低于155℃ | 不低于135℃ |
初压开始内部温度 | 不低于145℃ | 不低于130℃ |
碾压终了表面温度 | 不低于90℃ | 不低于80℃ |
开放交通路表温度 | 不高于50℃ | |
施工气温不低于 | 10℃ |
2)拌合时间由试拌确定。应使所有集料颗粒全部裹覆沥青混合料,并以沥青混合料拌合均匀为度。
表2-2-2拌合时间要求
沥青混合料种类 | 干拌时间 | 湿拌时间 | 总拌和时间 | 拌和周期 |
普通沥青AC结构 | ≥5s | ≥25s | ≥30s | ≥45s |
改性沥青AC结构 | ≥5s | ≥30s | ≥35s | ≥50s |
3)拌好的热拌沥青混合料不能立即铺筑时,可放入保温的成品储料仓储存,普通沥青混合料存储时间不得超过72h,改性沥青混合料贮存时间不宜超过24h,允许的储料时间应以符合摊铺温度要求为准。
2.3沥青混合料运输
1)沥青混合料运输车必须采用大吨位的运输车辆,数量应根据运距、拌和能力、摊铺能力、速度等确定。沥青混合料运输车的运量应较拌合能力和摊铺速度有所富余.摊铺机前方应有不少于4辆运料车等候卸料。1套拌合楼配自卸车25辆。
2)为防止沥青粘结车箱,应将车箱板清理光洁后,涂抹薄层油与水的混合液(可采用色拉油或植物油与水的混合液等,油:水=1:3),但不得有余液聚渍在车箱底部,也不得使用柴油与水的混合液。每次卸料后应及时将粘在车箱板上的余料清除干净,保持其光洁度。
3)拌合机向运料车放料时,料车应前后移动,分几堆装料。
4)运料车应采用双层篷布夹棉被的方式覆盖严密。施工运输车辆进入施工现场时,设定区域安排专人对汽车轮胎进行清洗,以免车辆对路面污染,影响沥青混合料的摊铺质量。运输车辆装载至车厢同等高度,严禁装料过高,以避免沥青混合料洒落污染已施工完的沥青路面。
5)沥青混合料运到摊铺现场后,应有专人凭运料单收料,并随即检查其温度和外观质量。凡不符合温度要求,如出现花白、结团成块、滴漏、颜色枯褐灰暗、或遭雨淋的,均应送到固定地点废弃,不得使用。
6)采用数字显示插入式热电偶温度计检测沥青混合料的出厂温度和运到现场温度。插入深度要大于150mm。在运料卡车侧面中部设专用检测孔,孔口距车箱底面约300mm。
7)连续摊铺过程中,运料车不得撞击摊铺机。卸料过程中运料车应挂空挡,靠摊铺机推动前进。
8)为防止沥青混合料在运输卸料过程中的离析,宜在前一车卸完料,摊铺机料斗还有1/3的混合料时就进行下一车的卸料工作,尽量不要等到每次摊铺机将料斗内的混合料完全卸完后再进行下一车的卸料工作,同时卡车卸料时车厢尽量一次性升到最高,卸料时卡车车厢的倾抬次数不应超过2次。
2.4沥青混凝土摊铺施工
在进行沥青摊铺的时候,需要按照以下思路进行施工:首先,要求对下承层彻底清扫,要求表面平整,边线整齐,无松散及低洼和坑洞,下承层外形检查内容包括高程、中线偏位、宽度、横坡度和平整度,弯沉检测结果必须满足技术规范和施工图纸的要求。其次,要有针对性的进行摊铺,根据不同的条件,选用不同的摊铺设备,在摊铺之前首先要对机器进行预热,然后才能进行摊铺,只有机器的温度达到规范要求,才能满足施工要求[3]。
1)下面层和桥面中面层摊铺时采用导线找平方式。按每10米一个断面,弯道处适当加密5米一个断面。桥面中面层导线两端延伸到路基各100m。中、上面层摊铺厚度应采用非接触式平衡梁控制方式(沥青路面上面层摊铺厚度应采用非接触式平衡梁或接触式平衡梁控制(以实际效果好的确定)方式)。形状不规则地区由人工手控找平。
2)沥青中、下面层铺筑采用两台同型号摊铺机梯队摊铺,加宽段增加伸缩式摊铺机,上面层采用一台摊铺机全幅摊铺。
3)根据拌合机的产量、施工机械配套情况及摊铺厚度、摊铺宽度予以调整选择摊铺机的摊铺速度,做到缓慢、均匀、不间断地摊铺,摊铺机料仓保持三分之二的混合料,并保证在摊铺机梯队摊铺时不发生离析。开始摊铺时,现场等候卸料的运料车不宜少于5辆,以保证连续摊铺。一般控制在1.5m~2.0m/min。
4)摊铺机每天起步前应做好充分的准备工作,首先应根据摊铺宽度配置合理长度的螺旋布料器和熨平板,布料器外侧螺旋距挡板的距离不超过30cm;然后检查料位仪、找平仪等线头是否拧紧和有无反接,调整摊铺的初始仰角,摊铺机的熨平板预热至规定的温度(不低于100℃),熨平板下垫板厚度为松铺厚度,最后,调整好螺旋布料器两端的自动料位仪,并使料门开度、链板送料器的速度和螺旋布料器的转速相匹配,同时使熨平板的夯锤频率和摊铺速度相匹配。
5)合理设置熨平板、夯锤、螺旋布料器等部件的工作参数,使摊铺机达到最佳工作状态,保证摊铺质量。螺旋布料器前应设置塑料挡板以防止混合料竖向离析。螺旋布料轴离地高度应在中值(365mm)以防止混合料竖向离析。中间链齿箱处应设置反向叶片以防止纵向离析。螺旋布料器料位稳定在2/3螺旋位置以上,防止离析。
6)摊铺时尽量缩短料车更换的间隔时间,保证摊铺机料斗在此期间内不断料,尽量避免摊铺机料斗在摊铺过程中拢料。尽量减少收斗次数以防止窝状离析,摊铺机应不等受料斗内的混合料全部用完就折起收斗。
7)在摊铺过程中及时检测,发现缺陷应“趁热”修补;修补不好的应铲除重铺。当局部混合料明显离析、摊铺机后有明显的拖痕、表面明显不平整、混合料中混有杂物、石块等情况下进行人工修补。
8)在路面狭窄不能机械摊铺的部分采用人工摊铺。人工摊铺时要扣锹摊铺,不得扬锹抛洒,边摊铺边用刮板整平。
9)桥面铺装与桥头路面的相应结构层连续铺筑,不得分开施工。
10)随时检测松铺厚度是否符合规定,发现异常应立即调整。梯队铺筑过程中,两台摊铺机熨平板的仰角、夯锤的振动频率和振幅应调整一致,以保证路面平整度。
11)摊铺沥青混合料前将两侧的路缘石铺筑好,摊铺时在路缘石边缘处预留足够的沥青混合料。
12)桥梁伸缩缝处用衬板衬垫缝底,用砂袋填充,在砂袋上铺土工布后铺筑不小于20cm的贫水泥砼等将缝隙填平,确保运输畅通和连续摊铺。
13)为了避免桥面铺装层出现泛白病害,桥面摊铺时降低摊铺速度,开启摊铺机夯锤和熨平板振动,提高摊铺初始密实度。
2.5碾压施工
1)沥青混合料的压实应坚持原则:“高温、紧跟、高频、低幅、慢压、小水”;碾压速度要慢而均匀;压实后的沥青混合料应符合压实度及平整度的要求,不可过分追求平整度指标而牺牲压实度要求,也不可过压而使剩余空隙率减少。
2)初压通常宜采用钢轮压路机静压l~2遍。从外侧向中心碾压,在坡道上宜从低处向高处碾压。应在混合料摊铺后较高温度下进行,并不得产生推移、裂缝。压路机碾压过程中有沥青混合料粘轮现象时,可向碾压轮洒少量水或洗衣粉水,严禁洒柴油和柴油水混合液。
3)复压应紧接在初压后进行,且不得随意停顿。压路机的碾压段长度的总长度通常不超过60~80m。采用不同型号的压路机组合碾压时宜安排每一台压路机做全幅碾压,防止不同部位的压实度不均匀。为防止轮胎压路机粘附混合料,应尽可能在高温状态下碾压。压实遍数应达4~6遍,相邻碾压带应重叠1/3~1/2的碾压轮宽度。
4)终压应紧接在复压后进行。终压采用静压,不宜少于两遍,消除轮迹,提高平整度。在终压过程中,应有专人用3米直尺逐尺检测平整度,并做好记录;对不够平整地方应加密测量,同时做好标记,以便进行修补碾压,直至达到要求。铺完一段后应及时用连续式平整度仪进行检测,分析各桩号的数据,找出存在问题与处理措施,指导下一步施工。
5)碾压区的总长度应大体稳定,两端的折返位置应随摊铺机前进而推进,横向应呈阶梯形。
6)对压路机碾压不到的部位(如桥梁、挡土墙等结合部、拐弯死角和铺筑层的边部等),应趁高温用小型振动压路机压实;摊铺层的自由边斜坡面可用铁锤夯实。
7)对于大桥、特大桥,为减小路面碾压对桥梁结构的影响和确保桥面沥青混合料的压实,采用振荡压路机或新型高频振动压路机,开启夯锤和熨平板振动,采用高频低幅碾压工艺,同时降低压路机碾压速度。
8)禁止使用柴油等作为压路机隔离剂,宜用沾有隔离剂的拖布涂擦轮胎,防止沥青混合料粘轮。
9)压路机不得在未碾压成型路段上转向、调头、加水或停留;也不得左右移动位置、变速或突然刹车;压路机起动、停止应减速缓行,不得刹车制动,也不得随意掉头;压路机折回应呈阶梯状,不应处在同一横断面上;在当天成型的路面上,不得停放各种机械设备或车辆,不得散落矿料、油料等杂物。
10)沥青路面的压实度应重点对碾压工艺进行过程控制,适度采用钻孔抽检的方法,钻孔位置宜设置在标线位置,并及时修补。施工过程中钻孔的试件应编号贴上标签予以保存,以备工程交工验收时使用。
表2-5-1沥青面层碾压方式
工序 | 压实设备 | 碾压方式 | 碾压速度 | 碾压遍数 |
初压 | 双钢轮压路机 | 静压 | 2~3km/h | 1~2 |
复压 | 轮胎压路机 | 搓揉碾压 | 3~5km/h | 4~6 |
终压 | 双钢轮压路机 | 静压 | 3~6km/h | ≥2 |
2.6接缝处理
1)纵向施工缝
A.采用两台摊铺机成梯队联合摊铺方式完成的纵向接缝,应采用松铺斜接缝,以热接缝形式在最后作跨接缝碾压,以消缝迹。如果两台摊铺机相隔距离较短,也可做一次碾压。上下层纵缝应错开15cm以上。
B.采用半幅摊铺时,如联络线双向横坡路面,可沿路中线设置竖直纵缝(应装模板)。摊铺另一半幅时,已铺筑层的结合面应涂粘层沥青。
2)横向施工缝
A.摊铺各层沥青混合料应尽可能在与构造物接头处收尾(特殊原因除外),以减少横向接缝。
B.相邻两幅及上、下层的横缝应错开1m以上,不允许设在同一断面上;每道接缝均应记录桩号、时间及原因。
C.各沥青层全部采用垂直的平接缝,不得采用阶梯形或斜接缝:用3m直尺沿纵向放置,在摊铺段端部的直尺呈悬臂状,以摊铺层与直尺脱离接触处定出接缝位置,趁尚未冷透时用锯缝机或人工垂直刨除端部层厚不足的部分(刨除或切割不得损伤下层路面),用水冲洗干净,待干燥后涂刷粘层沥青。
D.摊铺新混合料时,接缝处应保持干燥,摊铺机熨平板从接缝处起步摊铺,摊铺前熨平板应提前0.5~1h预热至不低于100℃,并将原压实部位进行预热甚至软化。
E.新旧接缝碾压应采取有效措施,碾压过程中采用3m直尺跟踪检测接缝处平整度,确保接缝平顺,压实度合格。
F.当天碾压完毕,应将压路机开向未铺新面层的下承层上过夜,第二天压路机开回新施工面层上后,再铲除接缝处斜坡层继续摊铺沥青混合料。
G.上面层横向施工缝应离桥梁伸缩缝20m以外,以确保伸缩缝两边路面表面的平顺。
2.7管制养护
沥青面层施工时,所有运输车辆油箱须用塑料蓬布包封,防止漏油;对到达摊铺现场的运输大车轮胎进行冲洗,防止泥土带入摊铺面。压路机使用前,须对双钢轮压路机水箱进行清洗;包裹压路机底盘,防止机械漏油。钢轮压路机使用前,钢轮在帆布上来回碾压进行表面除锈,保证路面不受铁锈污染。严禁在沥青层上堆放施工用土或杂物,拌和水泥砂浆。面层施工完成后自然冷却养身,混合料表面温度低于50℃,方可开放交通。
3.沥青混凝土摊铺施工的质量控制
3.1强化施工管理
派专员负责对沥青混凝土摊铺作业的进行全程监督,从指沥青混凝土的配比与质量检测阶段就开始监督质量,以及之后的运输、装卸、摊铺等各环节,比如在施工材料搅拌制备后,质量监督人员也要参与沥青混凝土的质量检测工作,确保沥青混合料可以满足设计要求。此外,在使用摊铺机施工设备的时候,还应当对设备型号、进场要求等加以核对,确保其温度满足操作要求[5]。在沥青施工作业时,必须要一气呵成,尽量不要出现施工中断,不然会对沥青路面的平整度等造成影响。
3.2做好技术交底
在开展沥青混凝土摊铺施工前,一定要做好技术交底工作,并对施工图纸和设计进行仔细查看,通过施工要求、施工图纸了解沥青路面的各个施工细节,以防止出现施工质量问题。并制定出一套科学的施工组织计划,明确划分沥青路面施工的管理职责,保证某个施工环节出现问题时,可以找到相关责任人。
3.3加强安全管理
在施工过程中,要始终遵循“安全第一,以预防为主”的方针,构建出一套安全施工管理方案,以及突发事故的应急预案,并对施工人员进行安全工作指导,从而提高他们在施工过程中的业务能力和安全意识,规范施工操作,确保他们在施工过程中的安全。
4.结束语
综上所述,将沥青摊铺施工技术运用到公路路面的建设中,需要在进行建设前,结合公路工程建设要求和施工技术规范制定一套施工计划,并对沥青混合料进行合理的配制,在各重点施工环节,如沥青摊铺、碾压、接缝处理等,需要进行全面的把握,保证摊铺质量。并加强施工中的质量控制,在整个建设过程中,都要对质量进行严格的监控,从而可以有效地提高沥青路面施工质量,增强路面耐久性,达到提高沥青路面的使用寿命的目的,有效满足施工验收标准,打造出安全可靠、质量上层、平整美观的精品公路工程。
【参考文献】
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[4]郭志辉.公路路面施工中沥青摊铺的施工质量控制[J].交通世界,2019(07):56-57.
[5]乔洪涛,冯彦浩.探讨公路工程路面施工中难点应对措施[J].河南建材,2018(05):251-252.