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双层摊铺技术的市政沥青混凝土路面施工

2022-06-23骆建平

科技创新导报 2022年4期
关键词:市政工程路面

骆建平

摘要:为进一步提高市政沥青路面的使用性能,降低损耗率,延长其使用寿命,应加快应用先进的施工工艺和技术。立足于实践,以双层摊铺施工技术为研究背景,对此技术在市政路面工程中的应用进行分析。首先是对沥青路面的组成及性能要求进行分析,其次对双层摊铺施工技术的应用过程进行解析,并通过工程实例实践可知,双层摊铺施工技术具备施工效率高、施工质量好等优势,故而在后续工程中值得大力推广使用。

关键词:市政工程 路面 沥青路面双层摊铺

双层摊铺施工可以对上下2层同时进行碾压和摊铺施工,压缩约50%的施工工期,并且有效避免黏层结构之间的污染问题,从而可以提高施工的效率。双层摊铺施工技术可以全面地提升施工质量,缩短工期,在今后可以使用到沥青混凝土路面施工领域。2层同时摊铺施工,能够应用在比较厚的沥青混合料层的结构中,可以有效地减缓上层混合料冷却的速度,从而在比较长的时间内保持其正常的施工和应用。在温度较高的基层中进行摊铺施工,可让减缓磨耗层温度的下降速度,从而可以增加压实的时间,提升压实密度以及沥青层的润滑性。

1 沥青混凝土路面的组成及性能要求

沥青混凝土路面就是在路面进行摊铺、碾压沥青混凝土结构层部分,是一种应用比较普遍的路面结构形式。而沥青和矿料进行充分的混合,根据相应的比例进行材料的制作,经过搅拌处理之后可以得到沥青混凝土的材料。在具体的施工环节,沥青路面会由于车辆的长期碾压施工,以及冰冻、高温、雨水等外部环境的侵蚀影响,导致沥青混凝土路面质量无法得到保证。为了保证沥青路面运行的可靠性和稳定性,要加强质量管理和控制,提升沥青混凝土的抗老化性、耐久性、低温稳定性,以满足多种条件下应用的需要[1]。

2 市政沥青混凝土路面施工中应用双层摊铺技术的作用

以往的市政沥青混凝土路面施工多采用单层摊铺技术,这种技术可能会使得连接层之间存在污染问题,加速面层老化破坏,同时,摊铺时需使用价格较高的黏层油,施工效率较低。而应用双层摊铺技术,可同时摊铺不同施工配合比的沥青混合料,并能充分发挥下层沥青混合料的余热作用,压实上层路面的表层结构,有效提高沥青混合料抵抗变形的能力[2]。综上所述,双层摊铺技术在市政沥青混凝土路面施工中的应用可以发挥以下作用。

(1)简化沥青路面的施工组织,避免路面污染问题。

(2)最大限度地利用黏结层余热更好地压实磨耗层路面,降低能源消耗。

(3)减少黏油层用量,降低整体施工成本,使工程施工的经济效益更高。

(4)形成更光滑的沥青路面,使不同结构层之间的结合更紧密,提高沥青路面整体抗车辙和抗变形等能力,延长路面的使用寿命。

3 双层摊铺技术在市政沥青混凝土路面施工中的应用

3.1做好摊铺施工准备

摊铺沥青混合料前,首先要认真清理公路下面层,用沥青洒布车辆在其上面均匀地喷洒一层黏层油,同时,用塑料薄膜覆盖滑模路肩石和路缘石,以避免顶面产生污染问题。黏层油可选用改性乳化沥青,洒布量可控制在0.3L/m3以内,洒布结束后需对道路交通进行封闭。考虑到上面层和中面层所用的沥青混合料的不同厚度,在拌制沥青混合料时,可采用2台拌和楼对不同型号的摊铺料进行制备,如AC-13型、AC-20型等,其中,拌制混合料所用的沥青材料可采用SBS改性沥青,并且要严格控制沥青混合料的拌制时间和加热温度等。另外,沥青混合料摊铺施工前的0.5~1h要做好摊铺机熨平板的预热施工,将温度控制在100~130℃,并准备足够的燃料。为避免摊铺机停机后熨平板出现下沉问题,要结合沥青混合料的特点、摊铺机行进速度和摊铺厚度等合理选用熨平板振动器,并对振动频率和幅度等进行合理控制,力求获得最佳的平整度和密实度[3]。

3.2沥青混合料运输

现场要分配专人负责沥青混合料运输车辆的指挥,确保卸料操作有序进行。采取纵列排列的方式,将中面层和上面层的运输车辆分两列排列,并在运输车辆尾部使用颜色明显的油漆进行标识,以避免后续摊铺作业中出现沥青混合料混用的情况。另外,在混合料摊铺施工前,要保证摊铺施工机械设备的数量充足,如上面层和中面层部位的沥青混合料运输车辆分别控制在3辆及5辆以上,以确保后续双层沥青混合料攤铺的连续性[4]。

3.3沥青混合料摊铺

双层摊铺机的摊铺速率可控制在2m/min,并要保持行进的匀速性,不能随意更改摊铺机械的行进速度,必须使双层摊铺机械与沥青混合料运输车辆保持适当距离。如果中面层的压实厚度控制在7cm,那么,下面层表面与布料器中心线的距离应保持在30cm左右;如果上面层的压实度控制在3cm,那么,上述间距的距离应控制在15cm左右。同时,要合理调节摊铺机熨平板的前料门实际开度和最大集料粒径,保证布料器与混合料的高度保持一致,而沥青混合料的料面要适当高出布料器高度的70%左右,可在熨平板两端部位合理设置液压伸缩设备,以合理调整宽度改变位置[5]。

正式摊铺施工时,必须先卸下上面层的沥青混合料,再卸除中面层的沥青混合料,使之装满受料仓后再进行摊铺施工。然后,将摊铺机中面层的出料仓口打开来摊铺中面层,再开启上面层出料口完成上面层混合料摊铺,这样可以同时进行中、上2层路面的混合料摊铺。当上受料仓中的沥青混合料剩余30%左右时,要一次性装满中面层的受料仓,并将转运车中的中层面混合料清理干净,更换上面层混合料,以此类推,进行连续摊铺施工,摊铺施工速度以2m/min左右为宜。另外,在沥青混合料摊铺施工阶段应适当增加摊铺厚度的检测频率,并对中面层沥青混合料摊铺的横坡与厚度等进行详细检查。若要有效控制沥青混合料摊铺总厚度,可人工调整中、上面层熨平板的高度或仰角等[6]。

3.4沥青混合料碾压

摊铺完沥青混合料后及时进行碾压施工。除优选合适型号的碾压施工机械设备外,还应按“三级”碾压方式进行碾压施工,具体碾压施工要点如下。

(1)初压环节:采用双钢轮压路机械静压碾压作业,在此期间需保证沥青混合料摊铺及碾压施工同步进行,并在沥青路面摊铺长度达到150m后进行碾压施工。

(2)复压环节:可选择2~3台双钢轮压路设备进行碾压施工,碾压遍数保持4~6次,碾压速度维持在58~75m/min,但不能在复压阶段采用胶轮压路设备,否则轮子上面可能会黏结混合料。

(3)终压环节:选用双钢轮压路设备静压作业,反复进行2~4次碾压,并要保证压路设备行进速度的均匀性,一般速度可控制在33~50m/min,要时刻保证沥青混合料在碾压阶段的稳定性。另外,为提高碾压施工作业的效率,可采用交替碾压施工工艺。

3.5路面接缝及养护

为进一步提高沥青混合料双层摊铺的施工质量,应切实做好沥青路面接缝处理及施工养护管理。一是在处理沥青路面接缝过程中,要注意有效控制摊铺机械的行进速度和摊铺宽度,保证整个沥青路面的碾压施工质量,尽可能确保全覆盖碾压,避免因接缝问题对整体沥青路面的施工质量产生不利影响。如需设置纵向接缝,可适当调节上层熨平板的伸缩边,并将上下层沥青混合料的摊铺宽度控制在10cm以内。同时,要保证上下熨板之间的距离不小于30cm,否则容易出现横向裂缝,在碾压过程中要控制开停机频率。二是要切实做好沥青混合料碾压后的养护工作,可以用专用车辆进行洒水养护,使沥青路面始终保持湿润状态,并加强交通管制,力求全面提高沥青路面的施工质量[7]。

4 市政沥青混凝土路面施工中双层摊铺施工质量控制

为进一步提高公路沥青路面施工作业中双层摊铺技术的质量,应采取以下有效的施工质量控制措施。

(1)加强施工材料管理。双层摊铺施工中会涉及两种类型的沥青混合料,为确保作业环节的连续性,需增设混合料拌和站以满足混合料的生产需求,并对沥青混合料的原材料质量进行严格控制,确保其符合现场施工要求和规范等。

(2)加强施工质量管理。一是要保证沥青混合料的供应充足和摊铺的连续性,要选择两种拌和设备,以满足不同类型沥青混合料的配置要求。二是在施工阶段要注重对摊铺机械的摊铺速度、摊铺厚度等进行严格控制,确保能够符合现场施工的基本要求和规定[8]。

(3)加强施工质量检验。双层摊铺技术对质量的要求很高,在整个施工作业中必须做好质检工作,可随时进行取样试验,检测沥青混合料摊铺和碾压施工的质量。

(4)要保证沥青混合料摊铺平整度达到规定要求,严格控制沥青混合料的摊铺厚度和摊铺车辆的行进速度等。

(5)灵活选择纵横向接缝处理方式,全面保证沥青路面施工的整体质量。

5 工程实例

5.1工程概述

某高速公路起讫桩号为K60+000~K120+450,线路全长60.45 km,此公路沥青路面双层摊铺施工试验路段起讫桩号为K95+241~K97+091,长度1.85 km,试验段路面设计为厚4 cm AC-13改性沥青混凝土上面层+厚6 cm AC-16改性沥青混凝土中面层,拌和站距离试验段约30 km,运料车满载状态下运料至试验路段需要1.5 h。试验路段分别采用4种上中面层路面结构方案,即厚3 cm AC-13上面层+厚7 cm AC-20中面层、厚4 cm AC-13上面层+厚6 cm AC-20中面层、厚4 cm SMA-13上面层+厚6 cm AC-20中面层、厚4 cm SMA-13上面层+厚6 cm SMA-16中面层。

5.2原材料

试验路段双层摊铺施工使用的原材料主要有改性沥青、集料等。施工中使用的SBS改性沥青25 ℃,5 s,100 g针入度52.3 mm,5 cm/min,5 ℃延度31.5 cm,软化点为72.5 ℃,闪点330 ℃;RTFOT后残留物质量变化率0.1%,针入度比86%,延度20.1 cm,以上参数均符合规范要求。此工程以硬质玄武岩和石灰岩为粗细集料,填料则采用石灰岩细粉。

5.3施工设备

为确保混合料持续不断供应,此工程沥青路面双层摊铺时采用2台拌和设备协调供应,考虑到上面层和下面层摊铺厚度不同,协同供料拌和设备选用额定产量分别为280 t/h及210 t/h的4000型和3000型。2台拌和设备生产改性沥青混合料的实际产量为额定产量的70%,则按照2.45 t/m3计算沥青混凝土密度,可得出2台拌和站实际生产能力为196 t/h和147 t/h。本沥青路面双层摊铺运料车实际运输能力为40 t/车,考虑到卸料的方便性,上面层运料车装4盘,每盘6 t,共24 t;中面层运料车装8盘,每盘6 t,共48 t。结合此工程施工实际,应合理配置混合料运输车辆。

5.4摊铺及碾压施工

摊铺施工应采用双层沥青混凝土摊铺机,并采用2套运输设备将2种混合料运输至施工现场,一次完成不同配合比、不同厚度的2层混合料的摊铺,且摊铺施工过程中摊铺机不得随意改变前进速度,碾压时通过一套压实设备一起碾压成型。为增强碾压施工效果,应采用吨位12 t以上的压实设备,对于SMA结构的面层不得使用胶轮压路机,碾压速度应控制在5 km/h以内,具体而言,初压和终压速度应分别按1.5~2 km/h和2.5~3.5 km/h控制。

5.5平整度及压实度要求

传统的摊铺方式为逐层摊铺、逐层找平,而此工程沥青路面施工采用的是双层摊铺技术,由于2层混合料一体摊铺,摊铺厚度大,因而平整度控制存在较大难度。在传统施工方式下,下面层出现的厚度5 mm的凹陷反映在上面层后厚度为2.6 mm,而双层摊铺施工下,下面层出现的厚度5 mm的凹陷反映在上面层后厚度为3.1 mm。可见,双面层摊铺施工下对平整度控制要求更高,且必须从路基开始,各级平整度控制均应提升一级,即上中面层、下面层、基层、路基规范要求平整度分别为3 mm、5 mm、7 mm、10 mm,而双层摊铺施工所要求的平整度应分别为3 mm、3 mm、5 mm、7 mm。此外,在试验段沥青路面完工后及通車运行1 a后采用连续式平整度仪检测左侧一车道平整度,结果显示:工后及通车运营1 a后沥青路面平整度标准差分别为0.79 mm和0.94 mm,完全符合相关规范中不大于1.2 mm的要求。

试验路段铺设结束后钻芯取样试验结果显示,此施工路段左中右车道压实度均值为96.85%、96.74%、97.61%,符合《公路沥青路面施工技术规范》所规定的最大理论密度92%,实际压实度至少为95%的要求[9]。

6 结语

双层摊铺技术在市政沥青混凝土路面施工中的应用越来越广泛,由于其独特的优势,施工时需结合施工现场实际,有效掌握各种影响因素,以保证沥青混凝土每层的黏结效果,提高施工质量,同时在双层摊铺施工中,施工单位要做好每个施工环节,控制各项施工参数,从而保证市政公路工程正常的使用寿命。

参考文献

[1]周超.沥青混合料生产过程中关键节点的质量控制措施分析研究[J].科技资讯,2021,19(30):60-62.

[2]安平,高俊启,盛余祥,等.基于基层大厚度和双层面层一体摊铺的基面连铺技术[J].公路与汽运,2021(5):59-61,64.

[3]张海涛,武健,吕丽华,等.连续摊铺的下层沥青混合料最佳预压实度的确定[J].科学技术与工程,2019,19(23):234-238.

[4]郭海波.水泥稳定碎石基层双层连铺技术在京沪高速中的应用[J].佳木斯职业学院学报,2018(4):495-496.

[5]余永飞,王栋,张征,等.双层一次摊铺工艺沥青路面结构层厚度分析[J].交通科学与工程,2019,35(3):18-22.

[6]杜宇兵.沥青路面加热加铺薄层罩面技术研究[D].重庆:重庆交通大学,2018.

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