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结合工程实践谈改性沥青混凝土路面施工平整度控制

2012-09-06

中国建设信息化 2012年15期
关键词:铺层摊铺机平整度

近年来随着我国高速公路和城市基础设施建设的快速发展,沥青混凝土在路面结构层上得到了广泛的使用。平整度作为沥青混凝土路面质量控制的重要指标,它直接影响道路营运期间运行车速、安全性、舒服性和汽车轮胎磨损与耗油量,以及路面使用寿命等。改性沥青由于其产品的高温稳定性、低温抗裂性、耐久性都有明显提高,因而得以在路面中推广,同时由于其改性沥青的特殊性,在施工中与普通沥青有很大不同,尤其在平整度控制方面增加了较大难度。通过总结实际工程管理经验,对如何提高改性沥青路面平整度进行探讨。

1 沥青路面平整度控制措施

1.1 控制路面基层的平整度

应严格控制基层施工工艺,提高基层的平整度指标,在目前路面施工机械化程度较高的情况下,如采用摊铺机摊铺基层,这样不仅难度小而且精度高,可防止靠面层补救造成沥青厚度的过薄或过厚的现象出现,控制基层表面的平整度是控制路面平整度的首要因素。

1.2 严格控制沥青混合料性质

混合料配合比的波动和温度变化会引起摊铺机作业时熨平板工作仰角、松铺厚度与摊铺速度经常变化,使松铺层表面形成波浪造成平整度很差,因此对沥青混合料性质应严格控制。改性沥青是由改性沥青成套设备先将改性剂磨至规定细度,然后加入到170~180℃的基质沥青中,经充分搅拌至均匀输入到储罐中,然后再输入到拌和机沥青储罐中。对于改性沥青混凝土,由于增加了沥青用量,矿粉用量相应增加,细集料减少,初集料增多,从本质上改变了路面受力情况,也使路面增强了高温抗车辙能力。基于这些特点,在施工中,首先一定要将温度控制在技术范围内,成品料温度应控制在190~200℃,有时甚至更高。值得注意的是,每天初开始生产,由于机器整个系统温度都低,一般要多出一些干料,等温度控制稳定后再正式拌和。其次,要掌握拌和时间,由于改性沥青混凝土级配不同于普通沥青混凝土,拌和时间要适当延长,不同的施工区域、施工气温,根据试验室提供的技术参数,选择不同的拌和时间。通过现场对比和试验,搅拌时间应控制在25~31s之间,拌和好的混合料储存时间不得超过24h。

1.3 加强对运料车辆的运输管理

根据拌和料的生产能力、运距和摊铺机摊铺速度,合理配置运输车辆数量,杜绝摊铺机等料或积料现象。运输车辆应采取覆盖帆布等保温、防雨、防尘措施。

1.4 规范摊铺机作业程序

(1)选择找平基准方面:在找平基准的选择上,不同的找平基准起着截然不同的作用,会达到不同的效果。项目部在施工方案设计时,若基准选择不合理,不仅造成施工效率低,而且路面质量也得不到保证。一般而言,采用挂线找平基准能够保证铺设路面的高程,因为挂线高是由保证设计高、下承层高程和松铺系数等因素共同确定的,因而对控制铺设面的高程具有很好的可操作性,但是由于测量、人为架设等方面引起的误差较大,对平整度要求高的铺层难于满足;为了提高路面平整度,采用浮动均衡梁的方法最为有效,浮动均衡减小了基准测量、架设过程中人为因素的影响,具有很好的滤波作用,从而为有效的控制铺层的平均厚度和铺层的平整度提供了很好条件。因此在实际施工中,不同的结构层可选用不同的基准,中、下面层采用横坡控制器或挂线基准,上面层宜采用浮动均衡梁基准。

(2)摊铺机摊铺速度控制:在摊铺过程中,由于作业速度的变化会打破摊铺过程中熨平板与材料之间原先的平衡关系,使路面平整度变坏;由于作业速度的大幅度变动对摊铺层的压实度产生影响,预压实度是摊铺机影响作业质量的重要技术指标。通过试验表明,随摊铺速度的增大,摊铺初压密实度迅速降低,摊铺速度在0~5m/min变化时尤为明显,引起摊铺速度变化的原因主要有3个方面:①摊铺机在作业过程中,由于负荷的变化引起发动机转速的变化;②由于液压泵,液压马达在油温和工作压力发生变化时,造成容积效率发生变化时引起;③履带滑转造成的摊铺机速度的变化。为解决在工作过程中摊铺速度的变化,采用恒转控制方法:A 在行走机构的终端液压马达处安装传感器,检测速度信号与设定值相比较,然后控制行走变量泵的排量,使速度稳定在±1 以内,消除由于负荷的变化和由于液压泵、马达的排量变化所引起的误差;B 在发动机飞轮或液压泵轴上检测速度信号,这种方式能控制发动机转速。综合施工经验,摊铺机摊铺速度一般控制在3m/min以内为宜。

(3)分料自动控制:熨平板前部料位高低,直接影响着力的平衡关系,影响着铺层的稳定,料位高阻力大,松铺层则变厚;料位低阻力小,铺层则变薄,只有稳定的料位,才能铺出平整较好的路面,因此要对刮板输料器和螺旋输送器的分料量进行控制。现代摊铺机采用开关式或比例式料位计或超声波料位计对刮板输料器和螺旋分料器进行开关或比例控制,能使熨平板前部料位基本稳定。由于改性沥青粘度高,而螺旋分料器不像熨平板可以加热,所以在早上起步前,为了保证螺旋分料器的正常运转,减少摩擦阻力,必须使用第三或第四车料进行摊铺。

(4)自动找平控制方面:摊铺机行驶在粗糙不平的路面上受到诸多因素的作用,影响了摊铺层的平整度。如下承层表面的无规律波动,工作负荷的变化等等,最终导致铺层厚度的波动,为了减少这些因素对路面平整度的影响,摊铺机配备自动找平控制系统。它是通过纵向误差检测器和横向误差检测传感器检测出实际值与设定的误差,并转换成电信号,送入控制器,控制器根据误差的大小和方向,经过数学变换后,送出功率信号到电磁阀,使液压找平油缸不移动,从而改变或保证铺层厚度,实现提高路面平整度、横坡和高程的目的。

(5)预压实控制功能方面:在摊铺过程中进行预压实有利于提高路面平整度和减少碾压工作量。在熨平板上一般设置两种装置:一种是振动装置,其振动频率从0~65HZ连续可调,振幅为0~4mm;另一种是振捣装置,其振动频率从0~25HZ连续可调,振幅为0~12mm分级可调,以适应不同的路面混合料和铺层厚度的要求。

(6)必须保证摊铺的连续性:普通沥青混凝土在大气温度25℃以上时可待料30分钟后继续摊铺,而改性沥青混凝土待料30分钟以后,摊铺厚度的1/3层厚会形成构造沥青混凝土,孔隙框架已经基本形成,再进行碾压,它的密度已提高不大,而过度的碾压,只会破坏沥青结构,出现分散现象。因此,改性沥青混凝土必须注重施工的连续性,保证拌和机的拌和能力、运输能力与摊铺能力相匹配。

1.5 控制好碾压施工工艺和不同阶段的碾压温度

压实是沥青混合料路面的最后一道工序,良好的路面质量是最终要通过碾压来实现,碾压中出现任何质量缺陷将对路面质量造成难以挽回损失。

碾压时压路机应由路边向路中重叠进行,这样就能始终保持压路机以压实后的材料作为支撑边,这种碾压方式可减少压路机前推移混合料。碾压过程中每完成一遍重叠碾压,压路机要向摊铺机靠近一些,这样做也可避免在整个摊铺层上在相同横断面换向所造成压痕。

碾压温度与路面平整度也有直接关系,一般来说,沥青面层存在一个碾压最佳温度,即在沥青混合料能够支撑压路机而不产生水平推移而且压实阻力较小。由于沥青的改性,粗度和延度增大,初摊铺温度≥170℃,初压温度≥165℃,终压温度≥120℃。

选择合理的碾压速度同样重要,碾压速度应与摊铺机摊铺速度匹配,在碾压过程中不急刹车、突然启动、随意掉头转向等。

1.6 做好纵横接头及桥涵两头接缝的处理

接缝护理的好坏直接影响路面平整度。横向接缝是施工缝或中断施工而形成的接缝。为保证平整度,横向接缝应采用平接缝,接缝连接前用3m直尺检查,切去前次施工结束时的渐变部分,形成整齐切面。摊铺启动时摊铺机熨平板全部放置在已铺路面上,捣固器下部前沿距切面10cm左右,熨平板下均匀垫若干木块,其厚度为松铺与压实厚度差值。碾压压实时采用小型压路机对接缝横向碾压,先将压路机轮宽的10~20cm置于新铺的沥青混合料上碾压,然后逐渐横移直到整个钢轮进入新铺层上。纵缝应采用热接缝,两台摊铺机的前后距离约20~30m,摊铺层重叠约20cm。桥台与路基相衔接的1~5m范围通常是路基施工的簿弱环节,它常因压实不足而在路面竣工后的一段时间出现不均匀沉降,形成桥涵头错台,影响行车速度和行车安全。若要消除桥涵两头的平整度差,最根本的是从路基着手,采用好的换填材料,对软土地基可采塑料排水板结合超载预压的方法,必要时可设置搭板。只要精心设计,精心施工,这种不平整是可以消除的。

2 实体工程应用

对广州市南沙区某路沥青混凝土路面用连续式平整仪进行检测,结果见表1。

从表1可知,检测结果均满足小于交通部规定的平整度代表值1.2mm的要求,合格率达到100%,均方差大于0.8mm的比率不算太大,该工程平整度控制是比较好的。

3 总结与体会

3.1 改性沥青混凝土路面的平整度控制,要从基层平整度的控制开始做起,加强合格原材料的采购管理,对改性沥青混合料配合比的设计、拌和、运送、施工机械的选配到选用熟练的配合工人等一系列前期工作一定要做细、做足,而在摊铺、碾压及接缝施工过程中的每一个环节更要做到严格把关,规范施工,只有这样才能摊铺出高平整度的沥青混凝土路面。

3.2 文中提到的广州南沙区龙穴大道工程沥青摊铺工程施工工程,总造价3633万元,工程完工后,已通过有关权威部门验收,并获“广州市市政优良样板工程奖”。

表1 路面平整度检测结果统计分析

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