國道338線水穩(wěn)碎石底基層施工抗離析研究

楊樹人

(山東鐵正工程試驗檢測中心有限公司,山東 濟(jì)南 250014)

1 工程概況

國道338線蘇烏段、噶蘇段路面工程,總長105.229km,全線共設(shè)6個標(biāo)段。由山東鐵正工程試驗檢測中心有限公司為本項目提供路面技術(shù)支持。

主線路面結(jié)構(gòu)為：5cmAC-16上面層+7cmAC-25下面層+20cm水穩(wěn)碎石基層+32cm水穩(wěn)碎石底基層。

根據(jù)項目需要采用C-B-3作為底基層和基層,考慮承載和抗裂需要設(shè)計成骨架密實結(jié)構(gòu),根據(jù)招標(biāo)文件采用寬幅大厚度攤鋪,其中底基層設(shè)計鋪筑厚度32cm。

本文針對該底基層水穩(wěn)碎石生產(chǎn)和施工中出現(xiàn)的離析現(xiàn)象具體分析并加以解決。

2 離析分類

本項目出現(xiàn)的材料離析按施工工藝可分為以下幾種形式：

2.1 生產(chǎn)離析

儲料倉進(jìn)料口無擋板,斜皮帶輸送混合料進(jìn)入儲料倉時產(chǎn)生拋擲作用,導(dǎo)致出現(xiàn)粗細(xì)料分開,產(chǎn)生離析。

含水量大,細(xì)集料和水泥粘附在皮帶上,導(dǎo)致混合料細(xì)料顯少；且未安裝刮板,未設(shè)專人及時回收。

2.2 運輸離析

料車接料時,未按照“前-后-中”的順序接料,導(dǎo)致車廂中料堆過高,粗料滾落到底部,產(chǎn)生離析。

料車向攤鋪機(jī)收料斗中卸料時,采取了大傾角的卸料方式,混合料以傾斜方式進(jìn)入收料斗,但仍發(fā)現(xiàn)混合料較干時出現(xiàn)粗細(xì)料以不同速度下落,產(chǎn)生離析。

2.3 攤鋪離析

帶狀離析主要集中在攤鋪機(jī)鏈箱、吊架、兩側(cè),與攤鋪機(jī)的抗離析能力有關(guān)。

豎向離析主要表現(xiàn)為大料從前擋板下面的間隙滾落到底部,形成大料集中,不易提芯。

片狀離析發(fā)生在攤鋪機(jī)兩吊架之間位置,因為螺旋給料器葉片布置原因?qū)е略摬课灰壮霈F(xiàn)粗料集中,尤其在不連續(xù)攤鋪供料不足時表現(xiàn)明顯。本項目未出現(xiàn)收斗不及時導(dǎo)致的片狀離析問題。

2.4 碾壓離析

對于大激振力壓路機(jī),在表層料干燥或失水較多的情況開強(qiáng)振,會導(dǎo)致細(xì)料從大料上脫落,粗細(xì)分離,表面看不到細(xì)料,繼續(xù)強(qiáng)振導(dǎo)致大料振碎,形成1cm左右沒有強(qiáng)度的浮層,取芯時上部呈松散狀態(tài)。即“振散振碎”問題。

3 離析防治

3.1 材料抗離析設(shè)計

采用S型骨架密實結(jié)構(gòu)設(shè)計,考慮到現(xiàn)場采用寬幅大厚度一次攤鋪,設(shè)計時通過19mm控制施工離析,控制范圍建議值為81±3%,該范圍應(yīng)根據(jù)攤鋪機(jī)的抗離析能力調(diào)整。從各標(biāo)段鋪筑情況看,未出現(xiàn)材料設(shè)計導(dǎo)致的離析。

3.2 生產(chǎn)離析控制

斜皮帶加裝刮板、降低斜皮帶傾斜角度、儲料倉加裝擋板等措施,有效降低了生產(chǎn)離析,而采用雙拌缸本身也有助于提高混合料的拌和均勻性。

3.3 運輸離析控制

采取“前-后-中”順序接料,避免裝料離析。

按設(shè)計±0.5%控制含水量,避免過干；運輸過程中覆蓋嚴(yán)密；繼續(xù)采用大傾角卸料方式,這有助于避免料干導(dǎo)致卸料過程中出現(xiàn)離析。

另外,通過攤鋪箱的滿箱二次拌和也有助于消除卸料產(chǎn)生的離析。

3.4 攤鋪離析控制

攤鋪離析是現(xiàn)場控制離析的最重要環(huán)節(jié)。本項目主要采取了以下措施解決攤鋪離析：

(1)帶狀離析的處理

鏈箱、吊架部位增設(shè)反向葉片,變徑螺旋從中間向兩側(cè)直徑梯次變小,有助于在阻礙材料輸送的位置形成二次拌和減少大料集中,有助于避免向兩側(cè)輸送時產(chǎn)生大料拋甩。

螺旋埋深不應(yīng)低于2/3,最佳狀態(tài)是全埋,減少邊部離析,可埋深度取決于發(fā)動機(jī)功率。

(2)豎向離析的處理

長城攤鋪機(jī)擋板為合頁式,中大攤鋪機(jī)和徐工攤鋪機(jī)為固定式,均采用了前擋板增加鋼板和橡膠板的措施降低高度,徐工在橡膠板下掛了鏈條,這些都有助于防止大料從空隙間滾落造成底部大料集中。

(3)片狀離析的處理

攤鋪機(jī)廠家采取的措施是降低離析部位的葉片直徑,增加葉片間距。

攤鋪機(jī)及時收料斗,與輸送帶上的料一起進(jìn)入攤鋪箱,可有效減少收斗不及時導(dǎo)致的片狀離析。

對已經(jīng)出現(xiàn)的片狀離析,宜加細(xì)料拌和或換填新料。

3.5 碾壓離析控制

主要解決大激振力壓路機(jī)強(qiáng)振時,表層料中的粗細(xì)料不分離,因此表層料需要的含水量比中下部高,才能解決表層料因為“振篩作用”導(dǎo)致的粗細(xì)料分離。這里稱之為“碾壓離析”。

注：潔凈、含粉量合適的混合料,可以采取較大的補(bǔ)水量；而對于含泥量大、粉大的混合料,水量大時,碾壓容易出現(xiàn)彈簧現(xiàn)象,水量少時,容易出現(xiàn)裂紋,對大激振力壓路機(jī)的作用較敏感,可見大激振力碾壓對材料生產(chǎn)品質(zhì)要求較高。

4 效果分析

本項目發(fā)現(xiàn)的離析問題,有的是通病比如豎向離析,有的是個例比如碾壓離析(不同于雙層連鋪和兩機(jī)分層聯(lián)鋪)。咨詢組與施工單位共同進(jìn)行分析,探討解決方案,通過以上措施,得到的鋪筑面外表均勻密實、無松散、無裂縫,取芯完整性好,底部無“爛根”現(xiàn)象。較好解決了底基層施工工程中的離析現(xiàn)象。

圖1 完整芯樣

5 結(jié)論與展望

總之,離析問題的解決需要從生產(chǎn)各環(huán)節(jié)入手分析,以綜合方案解決。

國內(nèi)的寬幅大厚度攤鋪技術(shù)處于國際領(lǐng)先,較好解決了嚴(yán)重離析問題。采用大厚度一次成型技術(shù),解決了分層鋪筑可能出現(xiàn)的層間粘結(jié)影響整體性問題,較好解決了兩機(jī)聯(lián)鋪可能帶來的縱向接縫處離析問題,并且大幅度節(jié)省工期,應(yīng)用前景廣闊。

目前,從已有公開資料看,寬幅大厚度攤鋪僅用于4.75mm通過率30%以上的水穩(wěn)材料；對通過率30%以下、骨架結(jié)構(gòu)更強(qiáng)的水穩(wěn)材料,對攤鋪抗離析要求更高,值得攤鋪設(shè)備廠家和工程參建單位共同研究。