公路工程施工中沥青混凝土施工技术探讨

任晏宾

(中铁十一局集团第二工程有限公司,湖北 十堰 442013)

沥青混凝土路面是道路桥梁工程中常见的施工技术,其使用频繁且长期暴露于外界环境中,一旦出现施工质量问题,势必会加速公路路面老化,使其出现车辙、剥落、裂缝、沉陷等一系列病害现象。需明确沥青路面施工技术要点,严格把控现场操作细节,有效减少工程质量问题,延长公路使用寿命。

某一级公路项目整体长度为21 km,道路设计时速80 km/h,采用双向四车道设计,路基宽度24 m,两侧车道宽度均为2 m×3.75 m,中间设有2 m宽的中央隔离带。其中路面采用沥青混凝土材料制成,整体分为上、中、下3层结构,厚度依次为4 cm、6 cm、8 cm,其余设计要求如表1所示。

表1 主要设计指标Tab.1 Main design index

1 公路沥青混凝土路面施工技术

1.1 施工前准备

展开现场作业前需做好现场处理,根据现场实际情况制定合理的施工方案,提前发现工艺中存在的不足,具体可从以下几个方面入手:①场地整平。进入现场进行清理作业,采用人工加机械辅助形式对场地表面进行下承层清理,将之前作业遗留的垃圾、树根、工具、杂物等障碍物全部转移到作业面以外的指定地点,检测路基、混凝土路面等结构是否满足施工条件,若发现问题需及时与相关部门进行联系。②划线放样。完成场地清理之后,进行现场测量放样。明确作业面宽度及施工范围,做好现场基准点标识记号,便于现场作业期间严格控制铺筑标高,确保能够对后续施工起到理想的参照作用,避免因人为因素导致现场作业出现误差情况。③设备调试。材料进场之前要对各类机械设备进行检修测试,确认摊铺机与压路机设备的型号参数符合项目施工要求,及时排查设备隐患,避免在现场作业时发生故障导致施工停滞。结合现场实际情况制定清晰的材料运输路线,有效减少运输成本,减少因车辆拥堵对施工进度造成影响。④设置试验段。要在有代表性的地段选择一段不小于200 m的路段进行试验段铺筑,在完成沥青施工后检测路面各项性能参数是否满足设计要求中的标准数值。对当前方案的可行性展开最终测试,进一步对其中细节展开优化,确保支撑后续施工的顺利开展。

1.2 材料制备

1.2.1 沥青材料

为进一步提高路面使用性能,采用改性沥青胶结材料进行施工。其主要制备原理是按照一定比例将改性沥青与废胎胶粉材料混合,形成一种全新的高分子复合型胶结材料,有效满足公路相关设计指标。这一技术不仅能够体现出良好的环保效益及经济效益,还具备理想的耐疲劳性与抗老化性,可最大限度延长公路使用寿命,全面控制公路施工成本[1]。

材料制备过程中,采用70#型号沥青作为基质材料,正式制备前需要对各项材料性能进行检测,确保其符合改性沥青制备工艺规范,具体标准如表2所示。确认基质沥青实际性能指标符合材料制备要求,将现场回收的废旧轮胎加工成一定细度的胶粉,最大灰分含量不超过12%,丙酮抽出物含量小于25%。

表2 沥青材料质量指标及检测结果Tab.2 Asphalt material quality index and test result

沥青制备过程采用湿法拌和工艺,要求胶粉占拌和料沥青比重的20%,即按照1∶5的比例加工。为保证沥青加工质量,整个配置流程统一采用机制工艺标准,在严格确定沥青与材料比重之后称取一份沥青材料放置在烘箱中预热至80 ℃,维持其温度稳定后称取对应重量的沥青加热至140 ℃,将两种材料进行拌和,加热到175 ℃～195 ℃,以2500 r/min的转速标准持续搅拌材料90 min,采用的设备为DG-4000型间歇式拌和设备,其间需保证沥青出料温度不低于180 ℃。

1.2.2 粗细集料制备

根据改性沥青胶结材料的性能特点,控制拌和过程中使用的细集料粒径不超过3～5 mm,粗集料粒径为5～15 mm,粗集料占比不可超过砂石集料总数的20%。现场作业分别采用干净的卵石与石灰片岩材料来制取碎石,使用的石料最小粒径不低于5 cm,控制石料压碎值不超过30%,其中针片状颗粒物含量最大限值为20%。完成粉碎作业后,经过水洗筛分时集料粒径为0.075 mm的过筛率不超过1%[2]。参数如表3、表4所示。

表3 粗集料压碎技术指标Tab.3 Coarse aggregate crushing technical index

表4 细集料压碎技术指标Tab.4 Technical index of fine aggregate crushing

完成制备后,对材料的力学性能进行检测,确认其符合工艺参数标准后,将其统一转运至硬质场地分别堆放。为避免发生窜料情况,提前做好隔离措施,使用土工布对集料进行掩盖,避免集料的含泥量与含水量发生变化。

1.2.3 沥青拌和

完成材料制备后,严格按照预定的混合料生产比例进行集料拌和。搅拌过程中需控制每盘混合料的搅拌时长为40s左右,控制好出料温度不低于150 ℃～170 ℃,安排专人进行现场监控,一旦发现材料出现结团、离析现象,需立刻停止作业,检测材料各项指标,避免对沥青混合料的使用性能造成影响。为保证现场作业质量,沥青混合料的制备需秉持随拌随用原则,避免一次性拌和过多材料造成浪费。

1.3 材料运输

采用集中厂拌的形式进行材料制备,为避免影响材料送达现场后的使用质量,需严格规划材料运输路线,做好温度、运量及运输时长的控制,确保满足现场连贯作业需求,避免由于运输因素而改变沥青混合料的性能指标。

1.4 摊铺作业

采用的摊铺机设备为带有平衡梁的履带式摊铺机,作业期间可自动完成找平处理,确保全面提高施工效率。需严格控制材料温度,使其不低于170 ℃,作业正式开展的前1 h,将熨平板预热≥100℃,减少路面下承层与摊铺层之间的温差梯度,防止沥青温度损失过快。为了避免车辆行进速度过快引起摊铺中断、离析、厚度不匀等问题,要求摊铺机的行进速度控制在2～4 m/min,在初始作业展开之前将摊铺机速度降低至1～3 m/min,直至确认后续施工情况稳定后才可进行适当提速[3]。

该项目由于路面宽度较大,为避免材料运输不及时导致施工中断,需在运料车超过5台以上才可正式进行作业。安排2台摊铺设备保持梯队排列的方式进行作业,相邻设备之间需保证作业面的搭接宽度在5 cm左右,前后间隔控制在10～20 m,行进过程中需严格控制摊铺机速度与间距,避免对施工质量造成影响。现场作业温度需保持在10 ℃～28 ℃,持续测量沥青温度,确保其最低不小于145 ℃。摊铺结束后,压路机不可在新铺路面调头、停车或加速,以免导致混合料出现推移情况,影响摊铺效果。

现场施工过程中,为避免外界环境因素对路面施工造成干扰,需提前了解施工当天的温度、降雨等天气情况,以便制定完善的施工计划,避免作业面遭到雨淋,导致摊铺质量不符合设计要求。摊铺工作需保持良好的连贯性及持续性,最大限度减少摊铺中断问题。一旦出现突发状况导致停工时长超过2 h,现场作业人员需立刻进行施工缝作业,施工重新开始时按照施工缝施工,完成摊铺后检测路面松铺系数与平整度是否符合设计要求。

1.5 碾压作业

完成沥青摊铺后则进入现场碾压作业环节。为保障路面快速成型,需严格控制碾压速度、方式、遍数、温度等参数,确保有效提高现场施工质量。采用分段式碾压方案,设备每次碾压的最大长度不可超过50～60 m,采用设备为20t振动压路机与26t胶轮压路机,确保每次的压实厚度达到80 mm以上。现场压实工序整体分为初压、复压、终压3个步骤,为确保达到最佳压实效果,需在每道工序开始前对作业面温度进行测量,沥青温度不得低于150 ℃、135 ℃、90 ℃。

为避免路面出现压实不匀的情况,要保证初压阶段设备的行进速度不超过2km/h,根据现场实际情况对作业面连续进行1～2遍静压。进入复压环节后需进行振压作业,此时可将设备行进速度提升到4 km/h,对作业面连续进行3～4遍压实。终压期间,需将作业表面的车辙痕迹完全清除,提升设备速度至3～5 km/h。为进一步保证碾压施工质量,需重点关注以下环节:碾压过程中需秉持“紧跟、高频、慢压、低幅”的作业原则,直线段由路肩侧向中分带侧压实,曲线段由曲线内侧向外侧压实。作业过程中需及时清理车路表面杂物,为避免车路与作业面之间发生黏连,通过预热、涂刷隔离剂及防黏结剂等方式对车轮进行处理。初压过程中为了有效提高路面碾压效果,可适当对滚筒压路机钢轮表面进行洒水处理,具体标准采用雾状形式来进行喷水,防止钢轮表面出现漫流情况,导致沥青出现局部快速降温的情况。多台设备同步作业过程中,除了要控制其相同的行进速度外,还需控制前后两次压实轮迹的重叠区域达到车轮宽度的1/3以上,在不同碾压工序交替过程中,确保车辆停放地点超过压实线3 m左右,前后两车停放地点不可小于10 m。压实作业过程中要时刻关注路面压实状态,严格按照预设作业方案进行施工。关注沥青表面是否出现油斑现象,一旦施工过程中发现类似情况需立刻停止作业并对其进行铲除换填,有效提高路面压实质量[4]。

1.6 施工缝处理

施工缝主要分为纵向接缝与横向接缝两种,这是衔接前后两端工序的重点,直接影响路面平整度。在现场施工中,需根据接缝形式对其进行不同处理。

横向裂缝。在横缝处理中,需对沥青断面位置进行预热,沿横缝5～10 cm的位置进行加热,控制加热时间为15～30 min,达到140 ℃后才可进行下一段工序的摊铺。对于部分死角区域可直接采用喷灯形式进行加热,再依次进行摊铺、压实作业。在混合料彻底冷却之后,取3 m直尺对横缝衔接位置进行找平,确保与下次施工成垂直平缝连接。重点观察作业面表面是否存在局部坑洼、离析等问题,确认外观质量符合要求之后,使用10 t钢筒式压路机由低向高逐渐碾压,错开碾压20 cm。

纵向裂缝。采用热处理方案,即相邻两台摊铺设备在铺料过程中前台设备预留出10～20 cm宽的区域暂不压实,后台设备则以此作为高程基础进行铺料,完成作业后统一对其进行压实,有效消除路面的纵向接缝。

1.7 施工质量检测

完成道路压实后,需对路面各项性能进行试验检测,提前发现其中存在的质量隐患,及时调整后续施工方案。主要检测项目包括以下几项。

压实度检测。在进行压实度试验时,采用钻芯取样法对公路上面层进行检测。具体标准为每间隔200 m设置1个试点,计算样本的相对密度与标准体积密度之比,分别采用代表值、平均值、标准差等指标对路面压实度进行评估。

弯沉值检测。弯沉值主要针对沥青路面变形进行测试,根据路面回弹弯沉值的测试结果直观反映路面承载力,及时发现施工中存在的隐患。采用落锤式弯沉仪进行施工,以双车道为标准,每间隔1 km设定40个以上测点,根据测点的平均值、标准差等计算结果来评估该路段是否符合施工设计要求。

平整度检测。采用3 m直尺配合平整度仪进行路面平整度性能测试,每个车道以100 m间隔进行连续测试,控制其标准偏差不可超过1.0 mm,以提高后续公路的整体使用质量。

路面构造深度检测。路面构造检测采用手工铺砂法进行测试,每间隔200 m随机进行一次检测。检测区域至少布置3个测点,按照3～5 m间隔分布于轮迹带中。根据砂砾粒径及平铺直径计算其构造深度值。

2 结束语

针对公路沥青混凝土路面施工技术展开深入研究。需明确把握各项施工要点,严格控制材料、工艺及工序质量,避免出现工程质量问题,从整体提高公路修建质量,促进我国公路交通事业的全面发展。