试论市政道路施工中沥青路面质量问题

章挺

摘要:笔者从设计及施工两方面分析当前市政道路沥青路面建设存在的问题,并从设计、施工、监管等多方面进行了论述。

关键词:市政道路;沥青路面

1前言

随着国民经济的快速发展，城市化进程不断加快,以市政道路為骨架的基础设施规模不断扩大。由于沥青砼路面较水泥砼路面具有平整、无接缝、耐磨、噪声低、施工期短、养护维修简便等众多优点,因此沥青砼路面日益成为城市市政道路路面结构的选择,在市政道路建设中得到大量应用。

2设计方面

2.1市政道路沥青路面设计方面现状

为了进一步分析设计方面存在的问题,抽取了某市近两年建设的八个市政道路项目的沥青路面设计文件进行研究,发现沥青路面设计深度不足,设计质量不高已成为制约市政道路沥青路面建设质量较为突出的问题。

市政道路沥青路面设计主要问题:

(1)交通量确定环节淡化,设计基础不扎实;

(2)路面结构组合设计不合理,面层采用结构形式空隙率偏大,不适合我区多雨地区状况,基层设计材料没有针对性;

(3)没有设计基础数据支撑确定路面结构层厚度,且不符合《规范》要求;

(4)路面结构层层间连接设计严重缺失,影响路面结构整体性。

这些问题的存在,对沥青路面建设质量及行业影响构成较大危害性。因为现有路面设计理论按层间连续状态考虑,研究表明,路面结构设计中间结合条件对设计结果有较大影响,尤其是对拉应力(包括剪应力),在滑动状态下基层拉应力设计比连续状态提高1~2倍。此外,路面荷载设计计算依据是按设计年限总交通量当量轴载次数,淡化了交通量计算。模糊了设计年限和使用年限概念。这样,一方面影响了路面建设经济性和适用性,另一方面交通量急剧增长缩短使用年限时,引起社会误解,给行业带来不好影响。

2.2路面设计深度要求

2.2.1交通量确定是基础

设计者首先应根据规划要求对修建道路在所处路网中的作用进行定位,通过对设计路段交通量实测、分析与预测,确定设计交通量,然后换算成标准轴载车道累计当量轴次数据进行后续结构层厚度计算。

2.2.2结构组合设计是前提

在路面结构设计之前必须进行地质、环境、气候和水文状况的调查,根据当地材料供应的特点,确定满足密实、抗滑、稳定、耐久的路面结构方案,满足路面使用的基本要求。

2.2.3材料组成设计是关键

资料表明:沥青砼是最复杂的建筑材料之一,在正温度状态下,表现出一定的粘弹性;在负温度状态下,则具有一定的弹性。决定沥青砼性能的最关键因素是矿料质量和矿料级配。

2.2.5排水设计是保障

水对沥青路面的巨大破坏性已成为共识,市政道路排水条件较公路更为严峻,因此对排水设计更应引起重视。合理的排水设计应综合考虑路表(人行道面)排水、中央分隔带排水、交叉路口排水、路面结构层排水;合理选择排水方案,布置排水设施,形成完整、畅通的排水体系,保证路基路面的稳定。

2.3设计建议

2.3.1科学确定交通参数

城市市政道路沥青路面设计时应根据路段交通量特征进行分类设计,城市环线道路及行驶大型车辆主干道路段可依照《规范》要求计算设计,一般只行使小汽车路段可按《规范》推荐的适宜厚度进行设计。按交通量分类设计有利于提高市政道路沥青路面建设的经济性和适用性,同时提高设计效率。

2.3.2防水与排水

市政道路不同于公路横向通过排水沟或边坡直接排水的方式,它是通过先横后纵,即是从路面流聚路缘,再从路缘经收水井、支管排出。论“堵”就是做好防水。(1)要有按密级配、孔隙率小于7%设计的沥青结构层,以保证结构本身的防水; (2)要设计保障有良好层间(面层与基层)连接的透油层(或防水层);

(3)必须在沥青砼面层的中、下层表面喷洒粘油层以保证整体性; (4)设计中应考虑在路面与路缘石和其它构筑物的接触面涂抹沥青,防止水从缝隙浸入。

说“疏”就是做好排水。(1)收水井间距要从30m缩小到10~15m,在交叉路口处要按5~10m间距设置; (2)中央绿化带下应设置透水层和横向排水盲沟将水引向雨水管; (3)在路面边缘上面层下设置排水碎石盲沟,以全面达到防渗的排水目的。

2.3.3道路交叉口抗病害

城市道路交叉路口去车方向车行道30~50m及公共汽车站站台范围较普遍存在面层细料脱落、车辙明显、车道沉陷、网裂严重等现象。理论而言,城市道路交叉路口红绿灯疏导交通导致车辆制动频率高,对路面冲击破坏频度高易引起路面病害。这一问题要求我们在重视施工质量的同时,更要在设计时对交叉路口的面层及基层做特殊考虑。在交叉路口基层设计时应提高基层设计标准以保证其刚度和稳定性,抵御车辆荷载反复制动力的冲击。根据区域酸性集料多、与沥青黏附性差的特点,表面层应设计为改性沥青砼或要求掺入高温稳定性的抗剥落剂以提高集料与沥青的黏附性。

3施工方面

3.1市政道路沥青路面施工现状及存在问题

目前,我区市政道路沥青路面基本采用水泥稳定碎石半刚性基层,从通车后观察主要表现为: (1)路面裂缝多,平均7~8m就有一条横向裂缝,还伴有较多纵向裂缝,较高速公路30~40m一条横向裂缝,病害发生率明显偏高; (2)连续降雨后,路面网裂严重、坑洞多; (3)道路交叉路口及公交汽车站台周边,多有面层细料脱落、车辙严重等病害。究其原因,与施工过程存在的问题有着直接关系,其突出问题有以下几个方面。

3.1.1半刚性施工质量低劣

市政道路水泥稳定碎石基层普遍存在下列违反规范的行为: (1)集料级配严重失控,集料大于40mm颗粒数量占粗集料总量的30~40%, 10~40mm颗粒数量严重不足,混合料产生严重的粗细集料离析现象; (2)水泥稳定碎石混合料采用普通(强制式)搅拌机搅拌,人工摊铺,严重影响了拌和料的均匀性,导致混合料离析现象产生; (3)为保证混合料成型,采取提高水泥用量并用细料罩面; (4)施工缝多但处理草率等。这些问题导致半刚性基层裂缝增加,直接影响到通车后沥青路面反射裂缝增多。

3.1.2层间连接施工质量没有保证

市政道路路面施工与高速公路相比,其层间连接施工质量更难以保证,主要表现为: (1)未能封闭施工的客观环境,更易造成连接层面间污染,导致沥青路面结构层层间连接不严密; (2)基层透层油喷洒往往在铺筑沥青层时进行,由于污染和粉尘,实际上不能达到透和联的作用,而半刚性基层暴晒时间过长将产生干缩裂缝; (3)沥青面层间粘层油施工没有按规范进行,现实中因急刹车导致面层整块滑移、撕裂或脱落现象时有发生。如果层间连接不紧密,易导致地表水浸入,此时若在层间有浮尘或松散颗粒,水进入层间缝隙后,缝隙中饱和水在行车荷载作用下产生动水压力及以后荷载重复作用,对缝隙产生冲刷,形成唧浆,使缝隙处结构层强度降低,最终形成空洞,造成路面损坏。

3.1.3沥青面层施工工艺粗糙

市政道路沥青路面摊铺,由于通车的需要,在施工中往往是半幅施工、半幅通车,由此导致纵向冷接缝现象较为普遍。但由于处理冷接缝的工艺粗糙,影响了路面施工质量,其主要表现为: (1)压实机具配置不合理,碾压操作未能按工艺要求严格进行,影响路面压实度和平整度; (2)交叉路口铺筑分块不合理,人工作业增加,影响路面铺筑质量; (3)冷接缝处常产生骨料离析现象,影响路面质量且易产生路面病害。

3.2对策措施

3.2.1加强集料质量控制

资料表明,沥青砼面层的使用性能和耐久性的最关键因素是集料质量和集料级配。集料应符合下面两项要求: (1)碎石表面微观粗糙度大,且形状接近立方体,质地坚硬; (2)使用人工砂,限制使用圆形颗粒的天然砂。从目前市政道路就地采购的碎石来看,其规格普遍不符合要求,因此沥青路面施工用碎石必须向无风化片石料场定点采购,要求料场采用二次破碎工艺进行碎石加工。一破采用锷式破碎机进行破碎,二破采用锥式或反击式轧石机进行,以减少针片状碎石含量,且筛孔的尺寸应与要求碎石的最大粒径相匹配。采购进场集料应按规范进行检验,尽可能加大抽检密度,不合格的材料要坚决退场。堆场必须进行场地硬化,避免堆场表土掺合于集料中。不同规格的集料要设置隔仓堆放,以免不同规格碎石混杂。各种不同的集料堆场要设置有料源、粒径、用途等内容的标志牌,便于抽检,防止上料差错。

3.2.2提高基层施工质量

(1)改变施工方式。淘汰水泥稳定碎石层现场拌和、人工摊铺的施工方式;采用水泥稳定土拌和楼集中拌和,机械摊铺的方式。

(2)抓好原材料控制。水泥等级应选用低于32. 5级且不带R的初凝在5h以上、终凝时间12h以上的普通硅酸盐水泥;碎石集料用做基层时最大粒径不得超过31. 5mm,并形成良好级配。

(3)严格控制水泥用量太大。这既不经济,还会使基层裂缝增多增宽;水泥用量宜控制在5%以内。

(4)重视混合料摊铺接缝的处理。尽量减少施工纵缝,采用全幅摊铺或两机并铺;当纵缝不可避免时,务必把松散部分挖除并做成垂直整齐的下切面,把握好松铺厚度按规范要求碾压;对于横向接缝,一般以两构筑物间作为一个施工段落,无构筑物较长路段,应加大一个作业班次内的施工长度,尽量减少横缝。横缝的处理方法同纵缝。

(5)压实、养护环节不可忽视。压实时,压路机的机型、激振力应与基层厚度相匹配,碾压长度需根据施工现场的实际情况确定,应在最佳含水量时碾压,碾压长度要随之调整;养护宜采取喷洒透层油进行,并用土工布覆盖,以利于成品保护,避免车辆、行人闯入,喷洒应选择在半刚性表层风干时即可进行。

3.2.3强化混合料配合比设计与执行过程控制

沥青混合料的配合比设计应在调查以往同类材料的配合比设计经验和使用效果基础上进行,这里强调生产配合比验证阶段。拌和机按生产配合比结果进行试拌,必须铺筑100~200m(单幅)试验段,并取样进行马歇尔试验,同时从现场钻取芯样观察空隙率的大小,从而确定生产用的标准配合比;确定施工级配允许波动范围,按质量管理要求制订施工用的级配控制范围,用以检查混合料的生产质量;严格执行经检验的标准配合比,如遇材料变化并经检测混合料的矿料级配,与实测技术指标不符要求时,应及时调整或重新设计。城市环线道路及一级主干道必须进行生产配合比验证阶段,其他道路当材料与同类道路完全相同时,可直接引用成功的经验,但应注意过程检测技术指标。

3.2.4加强路面施工作业质量控制

在沥青路面施工作业质量控制中,平整度和压实度的控制是最重要的,是直接影响沥青路面使用性能的关键。控制好市政沥青路面施工作业质量,应特别注意以下几点: (1)混合料要制订好现场作业计划,配置匹配的施工机具,在运力上要有所冗余,压路机必须达到3台以上(包括一台轮胎压路机)。(2)选择合理的压路机组合方式及压实工艺,进行初步、复压、终压三个碾压步骤,以达到最佳碾压效果。(3)注意接缝处理,市政道路接缝较多,应严格按规范操作,特别由于通车需要纵向接缝冷接缝较多,鼓励摊铺设备加设沥青加热系统,实现冷接缝热处理,最大限度改善冷接缝所产生的问题;认真对待纵向接缝产生的接缝离析现象,在作业现场应采取有效措施,并通过严格的施工工艺加以避免。

4监管方面

市政道路作为城市基础设施中重要的公共品,它的质量关系到全体民众福利,当公共品责任主体职责不清时,易导致全体不负责,使公共品质量虚化。在当前市政道路沥青路面建设标准未能系统建立时,沥青路面建设过程中纠偏控制工作量大,且对沥青路面质量影响显著的状况,更需相关部门、机构厘清职责,各负其责,共同监管,这样才能保证市政道路沥青路面建设质量。

4.1市政建设主管部门

市政建设主管部门应对区域沥青路面建设过程中设计、施工依据的标准做出统一规定并检查监管标准执行情况,并对区域道路路面建设标准依据城市发展交通量的需求作出界定,组织设计单位分类建立沥青路面结构设计标准模式,提升建设效率。

4.2业主单位

业主作为工程质量的第一责任人,对工程质量负全责。业主应针对沥青路面建设质量对原材料、施工机具及过程检测要求高的特点制订相应的对策。如在招标阶段,应对潜在投标人施工能力进行考核,重点考察拌和设备、施工机具、现场试验室是否具备等内容;在施工准备阶段,应检查施工单位所用集料生产厂生产的碎石是否符合要求;在施工阶段则应对施工、监理单位履约情况进行检查。

4.3监理机构

沥青混合料路面普遍采用热拌热铺的施工方法,其过程控制极为重要。因此监理人员应对施工全过程进行严格、认真、全面的监理,并着重抓好以下几个环节。

4.3.1施工准备阶段

监理工程师工作要点: (1)对作为沥青路面主要承重层的水泥稳定碎石层质量的检查和验收。特别在施工过程注意对碎石级配及水泥用量的检查; (2)原材料质量控制及配合比设计审查。特别要注意对粗集料质量的检查及混合料配合比设计验证阶段的检查; (3)施工机具设备控制检查。重点检查是否配备满足试验要求的试验设备及实验室,能否及时提供监理工程师需要的试验资料; (4)试验路段的监理。科学选定试验现场,宜安排100~200m的试验路段,并解决好以下问题:确定用于施工的集料配合比例,摊铺机的操作方式,松铺系数,压实机具碾压控制,作业段的适宜长度等。

4.3.2施工阶段

监理工程师工作要点: (1)沥青混合料拌和。检查原材料进料仓温度、拌和料出厂温度,拌成的混合料应均匀一致,无花白料、结团或块结严重的粗细料颗粒离析现象,且对拌和料的性能、集料级配和沥青用量进行抽樣检验; (2)沥青混合料运输。(3)沥青混合料摊铺。检查摊铺是否按照标准作业,当出现人工找补或更换混合料时,应仔细检查,问题严重的要责令整层铲除; (4)沥青混合料压实。检查压实过程是否按规范要求进行,特别是经压后是否达到平整、光洁、颜色均匀一致,终了温度是否符合技术规范的要求; (5)接缝处理。检查接缝处理是否按规范要求进行处理,并用3m直尺检查其平整度是否符合要求。

4.4工程质量监督机构

工程质量监督机构作为建设行政主管部门委托、对责任主体和有关机构履行质量责任的行为以及工程实体质量进行监督检查、维护公众利益的行政执法行为的主体,其在市政道路沥青路面质量方面负有监管职责。因此在做好各方主体质量行为监督的同时,应重点对以下工程实体质量进行监督检查。

4.4.1半刚性基层施工混合料质量、现场施工工艺、无测限抗压强度及基层平整度,特别应注重现场取芯及混合料水泥用量控制。

4.4.2沥青混合料质量及空隙率,特别是空隙率计算的标准密度控制应能反映现场的实际情况。

4.4.3沥青路面压实度、平整度及纵、横缝处理。

结语

市政道路沥青路面建设质量存在经济性、适用性不足以及病害多的问题,既有建设各方主体行为不规范的原因,也有政府相关部门工作不到位的不足。因此,要提升市政道路沥青路面建设质量,需要建设单位工作要深入有效、设计深度要确保、施工企业自控要到位、监理检查要把关、检测结果要客观、政府主管部门要确立沥青砼路面设计、施工标准体系,工程质量监督机构工作要有力,只有各方共同努力,方能取得预期效果。