公路工程施工中瀝青混凝土施工技術(shù)探討

任晏賓

(中鐵十一局集團(tuán)第二工程有限公司,湖北 十堰 442013)

瀝青混凝土路面是道路橋梁工程中常見的施工技術(shù),其使用頻繁且長期暴露于外界環(huán)境中,一旦出現(xiàn)施工質(zhì)量問題,勢必會加速公路路面老化,使其出現(xiàn)車轍、剝落、裂縫、沉陷等一系列病害現(xiàn)象。需明確瀝青路面施工技術(shù)要點(diǎn),嚴(yán)格把控現(xiàn)場操作細(xì)節(jié),有效減少工程質(zhì)量問題,延長公路使用壽命。

某一級公路項(xiàng)目整體長度為21 km,道路設(shè)計(jì)時(shí)速80 km/h,采用雙向四車道設(shè)計(jì),路基寬度24 m,兩側(cè)車道寬度均為2 m×3.75 m,中間設(shè)有2 m寬的中央隔離帶。其中路面采用瀝青混凝土材料制成,整體分為上、中、下3層結(jié)構(gòu),厚度依次為4 cm、6 cm、8 cm,其余設(shè)計(jì)要求如表1所示。

表1 主要設(shè)計(jì)指標(biāo)Tab.1 Main design index

1 公路瀝青混凝土路面施工技術(shù)

1.1 施工前準(zhǔn)備

展開現(xiàn)場作業(yè)前需做好現(xiàn)場處理,根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況制定合理的施工方案,提前發(fā)現(xiàn)工藝中存在的不足,具體可從以下幾個(gè)方面入手:①場地整平。進(jìn)入現(xiàn)場進(jìn)行清理作業(yè),采用人工加機(jī)械輔助形式對場地表面進(jìn)行下承層清理,將之前作業(yè)遺留的垃圾、樹根、工具、雜物等障礙物全部轉(zhuǎn)移到作業(yè)面以外的指定地點(diǎn),檢測路基、混凝土路面等結(jié)構(gòu)是否滿足施工條件,若發(fā)現(xiàn)問題需及時(shí)與相關(guān)部門進(jìn)行聯(lián)系。②劃線放樣。完成場地清理之后,進(jìn)行現(xiàn)場測量放樣。明確作業(yè)面寬度及施工范圍,做好現(xiàn)場基準(zhǔn)點(diǎn)標(biāo)識記號,便于現(xiàn)場作業(yè)期間嚴(yán)格控制鋪筑標(biāo)高,確保能夠?qū)罄m(xù)施工起到理想的參照作用,避免因人為因素導(dǎo)致現(xiàn)場作業(yè)出現(xiàn)誤差情況。③設(shè)備調(diào)試。材料進(jìn)場之前要對各類機(jī)械設(shè)備進(jìn)行檢修測試,確認(rèn)攤鋪機(jī)與壓路機(jī)設(shè)備的型號參數(shù)符合項(xiàng)目施工要求,及時(shí)排查設(shè)備隱患,避免在現(xiàn)場作業(yè)時(shí)發(fā)生故障導(dǎo)致施工停滯。結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況制定清晰的材料運(yùn)輸路線,有效減少運(yùn)輸成本,減少因車輛擁堵對施工進(jìn)度造成影響。④設(shè)置試驗(yàn)段。要在有代表性的地段選擇一段不小于200 m的路段進(jìn)行試驗(yàn)段鋪筑,在完成瀝青施工后檢測路面各項(xiàng)性能參數(shù)是否滿足設(shè)計(jì)要求中的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值。對當(dāng)前方案的可行性展開最終測試,進(jìn)一步對其中細(xì)節(jié)展開優(yōu)化,確保支撐后續(xù)施工的順利開展。

1.2 材料制備

1.2.1 瀝青材料

為進(jìn)一步提高路面使用性能,采用改性瀝青膠結(jié)材料進(jìn)行施工。其主要制備原理是按照一定比例將改性瀝青與廢胎膠粉材料混合,形成一種全新的高分子復(fù)合型膠結(jié)材料,有效滿足公路相關(guān)設(shè)計(jì)指標(biāo)。這一技術(shù)不僅能夠體現(xiàn)出良好的環(huán)保效益及經(jīng)濟(jì)效益,還具備理想的耐疲勞性與抗老化性,可最大限度延長公路使用壽命,全面控制公路施工成本[1]。

材料制備過程中,采用70#型號瀝青作為基質(zhì)材料,正式制備前需要對各項(xiàng)材料性能進(jìn)行檢測,確保其符合改性瀝青制備工藝規(guī)范,具體標(biāo)準(zhǔn)如表2所示。確認(rèn)基質(zhì)瀝青實(shí)際性能指標(biāo)符合材料制備要求,將現(xiàn)場回收的廢舊輪胎加工成一定細(xì)度的膠粉,最大灰分含量不超過12%,丙酮抽出物含量小于25%。

表2 瀝青材料質(zhì)量指標(biāo)及檢測結(jié)果Tab.2 Asphalt material quality index and test result

瀝青制備過程采用濕法拌和工藝,要求膠粉占拌和料瀝青比重的20%,即按照1∶5的比例加工。為保證瀝青加工質(zhì)量,整個(gè)配置流程統(tǒng)一采用機(jī)制工藝標(biāo)準(zhǔn),在嚴(yán)格確定瀝青與材料比重之后稱取一份瀝青材料放置在烘箱中預(yù)熱至80 ℃,維持其溫度穩(wěn)定后稱取對應(yīng)重量的瀝青加熱至140 ℃,將兩種材料進(jìn)行拌和,加熱到175 ℃～195 ℃,以2500 r/min的轉(zhuǎn)速標(biāo)準(zhǔn)持續(xù)攪拌材料90 min,采用的設(shè)備為DG-4000型間歇式拌和設(shè)備,其間需保證瀝青出料溫度不低于180 ℃。

1.2.2 粗細(xì)集料制備

根據(jù)改性瀝青膠結(jié)材料的性能特點(diǎn),控制拌和過程中使用的細(xì)集料粒徑不超過3～5 mm,粗集料粒徑為5～15 mm,粗集料占比不可超過砂石集料總數(shù)的20%?，F(xiàn)場作業(yè)分別采用干凈的卵石與石灰片巖材料來制取碎石,使用的石料最小粒徑不低于5 cm,控制石料壓碎值不超過30%,其中針片狀顆粒物含量最大限值為20%。完成粉碎作業(yè)后,經(jīng)過水洗篩分時(shí)集料粒徑為0.075 mm的過篩率不超過1%[2]。參數(shù)如表3、表4所示。

表3 粗集料壓碎技術(shù)指標(biāo)Tab.3 Coarse aggregate crushing technical index

表4 細(xì)集料壓碎技術(shù)指標(biāo)Tab.4 Technical index of fine aggregate crushing

完成制備后,對材料的力學(xué)性能進(jìn)行檢測,確認(rèn)其符合工藝參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)后,將其統(tǒng)一轉(zhuǎn)運(yùn)至硬質(zhì)場地分別堆放。為避免發(fā)生竄料情況,提前做好隔離措施,使用土工布對集料進(jìn)行掩蓋,避免集料的含泥量與含水量發(fā)生變化。

1.2.3 瀝青拌和

完成材料制備后,嚴(yán)格按照預(yù)定的混合料生產(chǎn)比例進(jìn)行集料拌和。攪拌過程中需控制每盤混合料的攪拌時(shí)長為40s左右,控制好出料溫度不低于150 ℃～170 ℃,安排專人進(jìn)行現(xiàn)場監(jiān)控,一旦發(fā)現(xiàn)材料出現(xiàn)結(jié)團(tuán)、離析現(xiàn)象,需立刻停止作業(yè),檢測材料各項(xiàng)指標(biāo),避免對瀝青混合料的使用性能造成影響。為保證現(xiàn)場作業(yè)質(zhì)量,瀝青混合料的制備需秉持隨拌隨用原則,避免一次性拌和過多材料造成浪費(fèi)。

1.3 材料運(yùn)輸

采用集中廠拌的形式進(jìn)行材料制備,為避免影響材料送達(dá)現(xiàn)場后的使用質(zhì)量,需嚴(yán)格規(guī)劃材料運(yùn)輸路線,做好溫度、運(yùn)量及運(yùn)輸時(shí)長的控制,確保滿足現(xiàn)場連貫作業(yè)需求,避免由于運(yùn)輸因素而改變?yōu)r青混合料的性能指標(biāo)。

1.4 攤鋪?zhàn)鳂I(yè)

采用的攤鋪機(jī)設(shè)備為帶有平衡梁的履帶式攤鋪機(jī),作業(yè)期間可自動(dòng)完成找平處理,確保全面提高施工效率。需嚴(yán)格控制材料溫度,使其不低于170 ℃,作業(yè)正式開展的前1 h,將熨平板預(yù)熱≥100℃,減少路面下承層與攤鋪層之間的溫差梯度,防止瀝青溫度損失過快。為了避免車輛行進(jìn)速度過快引起攤鋪中斷、離析、厚度不勻等問題,要求攤鋪機(jī)的行進(jìn)速度控制在2～4 m/min,在初始作業(yè)展開之前將攤鋪機(jī)速度降低至1～3 m/min,直至確認(rèn)后續(xù)施工情況穩(wěn)定后才可進(jìn)行適當(dāng)提速[3]。

該項(xiàng)目由于路面寬度較大,為避免材料運(yùn)輸不及時(shí)導(dǎo)致施工中斷,需在運(yùn)料車超過5臺以上才可正式進(jìn)行作業(yè)。安排2臺攤鋪設(shè)備保持梯隊(duì)排列的方式進(jìn)行作業(yè),相鄰設(shè)備之間需保證作業(yè)面的搭接寬度在5 cm左右,前后間隔控制在10～20 m,行進(jìn)過程中需嚴(yán)格控制攤鋪機(jī)速度與間距,避免對施工質(zhì)量造成影響?，F(xiàn)場作業(yè)溫度需保持在10 ℃～28 ℃,持續(xù)測量瀝青溫度,確保其最低不小于145 ℃。攤鋪結(jié)束后,壓路機(jī)不可在新鋪路面調(diào)頭、停車或加速,以免導(dǎo)致混合料出現(xiàn)推移情況,影響攤鋪效果。

現(xiàn)場施工過程中,為避免外界環(huán)境因素對路面施工造成干擾,需提前了解施工當(dāng)天的溫度、降雨等天氣情況,以便制定完善的施工計(jì)劃,避免作業(yè)面遭到雨淋,導(dǎo)致攤鋪質(zhì)量不符合設(shè)計(jì)要求。攤鋪工作需保持良好的連貫性及持續(xù)性,最大限度減少攤鋪中斷問題。一旦出現(xiàn)突發(fā)狀況導(dǎo)致停工時(shí)長超過2 h,現(xiàn)場作業(yè)人員需立刻進(jìn)行施工縫作業(yè),施工重新開始時(shí)按照施工縫施工,完成攤鋪后檢測路面松鋪系數(shù)與平整度是否符合設(shè)計(jì)要求。

1.5 碾壓作業(yè)

完成瀝青攤鋪后則進(jìn)入現(xiàn)場碾壓作業(yè)環(huán)節(jié)。為保障路面快速成型,需嚴(yán)格控制碾壓速度、方式、遍數(shù)、溫度等參數(shù),確保有效提高現(xiàn)場施工質(zhì)量。采用分段式碾壓方案,設(shè)備每次碾壓的最大長度不可超過50～60 m,采用設(shè)備為20t振動(dòng)壓路機(jī)與26t膠輪壓路機(jī),確保每次的壓實(shí)厚度達(dá)到80 mm以上?，F(xiàn)場壓實(shí)工序整體分為初壓、復(fù)壓、終壓3個(gè)步驟,為確保達(dá)到最佳壓實(shí)效果,需在每道工序開始前對作業(yè)面溫度進(jìn)行測量,瀝青溫度不得低于150 ℃、135 ℃、90 ℃。

為避免路面出現(xiàn)壓實(shí)不勻的情況,要保證初壓階段設(shè)備的行進(jìn)速度不超過2km/h,根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況對作業(yè)面連續(xù)進(jìn)行1～2遍靜壓。進(jìn)入復(fù)壓環(huán)節(jié)后需進(jìn)行振壓作業(yè),此時(shí)可將設(shè)備行進(jìn)速度提升到4 km/h,對作業(yè)面連續(xù)進(jìn)行3～4遍壓實(shí)。終壓期間,需將作業(yè)表面的車轍痕跡完全清除,提升設(shè)備速度至3～5 km/h。為進(jìn)一步保證碾壓施工質(zhì)量,需重點(diǎn)關(guān)注以下環(huán)節(jié):碾壓過程中需秉持“緊跟、高頻、慢壓、低幅”的作業(yè)原則,直線段由路肩側(cè)向中分帶側(cè)壓實(shí),曲線段由曲線內(nèi)側(cè)向外側(cè)壓實(shí)。作業(yè)過程中需及時(shí)清理車路表面雜物,為避免車路與作業(yè)面之間發(fā)生黏連,通過預(yù)熱、涂刷隔離劑及防黏結(jié)劑等方式對車輪進(jìn)行處理。初壓過程中為了有效提高路面碾壓效果,可適當(dāng)對滾筒壓路機(jī)鋼輪表面進(jìn)行灑水處理,具體標(biāo)準(zhǔn)采用霧狀形式來進(jìn)行噴水,防止鋼輪表面出現(xiàn)漫流情況,導(dǎo)致瀝青出現(xiàn)局部快速降溫的情況。多臺設(shè)備同步作業(yè)過程中,除了要控制其相同的行進(jìn)速度外,還需控制前后兩次壓實(shí)輪跡的重疊區(qū)域達(dá)到車輪寬度的1/3以上,在不同碾壓工序交替過程中,確保車輛停放地點(diǎn)超過壓實(shí)線3 m左右,前后兩車停放地點(diǎn)不可小于10 m。壓實(shí)作業(yè)過程中要時(shí)刻關(guān)注路面壓實(shí)狀態(tài),嚴(yán)格按照預(yù)設(shè)作業(yè)方案進(jìn)行施工。關(guān)注瀝青表面是否出現(xiàn)油斑現(xiàn)象,一旦施工過程中發(fā)現(xiàn)類似情況需立刻停止作業(yè)并對其進(jìn)行鏟除換填,有效提高路面壓實(shí)質(zhì)量[4]。

1.6 施工縫處理

施工縫主要分為縱向接縫與橫向接縫兩種,這是銜接前后兩端工序的重點(diǎn),直接影響路面平整度。在現(xiàn)場施工中,需根據(jù)接縫形式對其進(jìn)行不同處理。

橫向裂縫。在橫縫處理中,需對瀝青斷面位置進(jìn)行預(yù)熱,沿橫縫5～10 cm的位置進(jìn)行加熱,控制加熱時(shí)間為15～30 min,達(dá)到140 ℃后才可進(jìn)行下一段工序的攤鋪。對于部分死角區(qū)域可直接采用噴燈形式進(jìn)行加熱,再依次進(jìn)行攤鋪、壓實(shí)作業(yè)。在混合料徹底冷卻之后,取3 m直尺對橫縫銜接位置進(jìn)行找平,確保與下次施工成垂直平縫連接。重點(diǎn)觀察作業(yè)面表面是否存在局部坑洼、離析等問題,確認(rèn)外觀質(zhì)量符合要求之后,使用10 t鋼筒式壓路機(jī)由低向高逐漸碾壓,錯(cuò)開碾壓20 cm。

縱向裂縫。采用熱處理方案,即相鄰兩臺攤鋪設(shè)備在鋪料過程中前臺設(shè)備預(yù)留出10～20 cm寬的區(qū)域暫不壓實(shí),后臺設(shè)備則以此作為高程基礎(chǔ)進(jìn)行鋪料,完成作業(yè)后統(tǒng)一對其進(jìn)行壓實(shí),有效消除路面的縱向接縫。

1.7 施工質(zhì)量檢測

完成道路壓實(shí)后,需對路面各項(xiàng)性能進(jìn)行試驗(yàn)檢測,提前發(fā)現(xiàn)其中存在的質(zhì)量隱患,及時(shí)調(diào)整后續(xù)施工方案。主要檢測項(xiàng)目包括以下幾項(xiàng)。

壓實(shí)度檢測。在進(jìn)行壓實(shí)度試驗(yàn)時(shí),采用鉆芯取樣法對公路上面層進(jìn)行檢測。具體標(biāo)準(zhǔn)為每間隔200 m設(shè)置1個(gè)試點(diǎn),計(jì)算樣本的相對密度與標(biāo)準(zhǔn)體積密度之比,分別采用代表值、平均值、標(biāo)準(zhǔn)差等指標(biāo)對路面壓實(shí)度進(jìn)行評估。

彎沉值檢測。彎沉值主要針對瀝青路面變形進(jìn)行測試,根據(jù)路面回彈彎沉值的測試結(jié)果直觀反映路面承載力,及時(shí)發(fā)現(xiàn)施工中存在的隱患。采用落錘式彎沉儀進(jìn)行施工,以雙車道為標(biāo)準(zhǔn),每間隔1 km設(shè)定40個(gè)以上測點(diǎn),根據(jù)測點(diǎn)的平均值、標(biāo)準(zhǔn)差等計(jì)算結(jié)果來評估該路段是否符合施工設(shè)計(jì)要求。

平整度檢測。采用3 m直尺配合平整度儀進(jìn)行路面平整度性能測試,每個(gè)車道以100 m間隔進(jìn)行連續(xù)測試,控制其標(biāo)準(zhǔn)偏差不可超過1.0 mm,以提高后續(xù)公路的整體使用質(zhì)量。

路面構(gòu)造深度檢測。路面構(gòu)造檢測采用手工鋪砂法進(jìn)行測試,每間隔200 m隨機(jī)進(jìn)行一次檢測。檢測區(qū)域至少布置3個(gè)測點(diǎn),按照3～5 m間隔分布于輪跡帶中。根據(jù)砂礫粒徑及平鋪直徑計(jì)算其構(gòu)造深度值。

2 結(jié)束語

針對公路瀝青混凝土路面施工技術(shù)展開深入研究。需明確把握各項(xiàng)施工要點(diǎn),嚴(yán)格控制材料、工藝及工序質(zhì)量,避免出現(xiàn)工程質(zhì)量問題,從整體提高公路修建質(zhì)量,促進(jìn)我國公路交通事業(yè)的全面發(fā)展。