城市道路“白改黑”施工和養(yǎng)護(hù)技術(shù)研究

劉樂天,覃 立

(1.河池市市政設(shè)施處,廣西 河池 547099;2.廣西壯族自治區(qū)交通運(yùn)輸廳,廣西 南寧 530022)

0 引言

“白改黑”指的是將水泥混凝土路面改建為瀝青混凝土路面,可使路面與輪胎之間的附著力增強(qiáng),提高行車舒適性和安全性,且具有防塵、環(huán)保、降噪等作用,有助于美化城市、改善空氣質(zhì)量[1]。近年來,城市快速發(fā)展過程中,城市道路“白改黑”工程數(shù)量增多,同時也對施工質(zhì)量提出高要求。結(jié)合以往經(jīng)驗(yàn),施工和養(yǎng)護(hù)是影響瀝青混凝土路面性能的主要因素,然而現(xiàn)有文獻(xiàn)報道多聚焦于現(xiàn)場施工環(huán)節(jié),關(guān)于養(yǎng)護(hù)技術(shù)措施的研究較少。本文結(jié)合實(shí)踐,探討了城市道路“白改黑”施工方法及全面養(yǎng)護(hù)技術(shù)的應(yīng)用,以供參考。

1 工程概況

1.1 道路改建基本情況

金城江城區(qū)道路“白改黑”工程(一期)項目位于河池市金城江區(qū),共計17條道路,分布于金城江及其支流兩側(cè),路線總長約12.837 km,改建總面積為251 189.737 m2,橋面鋪裝面積為8 169.727 m2,改造人行道總面積為2 214.924 m2。以思源路為例,屬于城市支路,道路為南北走向,起于江南西路、終于金城西路,道路長度為350.912 m,標(biāo)準(zhǔn)路幅寬度為11 m,設(shè)計速度為20 km/h。現(xiàn)狀為水泥混凝土路面,道路病害主要有填縫料脫落或缺損、板塊裂縫。

1.2 施工重難點(diǎn)及應(yīng)對措施

本項目分布于金城江兩側(cè),沿線基本為居民區(qū)及商業(yè)區(qū)。結(jié)合現(xiàn)場環(huán)境條件,施工重難點(diǎn)及應(yīng)對措施如下:

(1)工程量大、工期緊張。為此,需做好全面施工準(zhǔn)備,落實(shí)現(xiàn)場調(diào)查勘察工作,編制科學(xué)完善的施工方案;優(yōu)化配置人、機(jī)、料等資源,加強(qiáng)時間節(jié)點(diǎn)控制。

(2)道路位于城市,沿線多為居民區(qū)及商業(yè)區(qū),施工會對周邊居民的生活帶來干擾。為此,施工期間應(yīng)做好施工標(biāo)志、標(biāo)牌等安全設(shè)施,確保道路和行人交通安全;采取噪聲防治、三廢防治措施,將施工對周邊環(huán)境的影響降至最低[2]。

(3)道路養(yǎng)護(hù)難度大。為此,采用全面養(yǎng)護(hù)技術(shù),加強(qiáng)對路基設(shè)施的管理工作,把路基病害消滅在萌芽狀態(tài);進(jìn)行長期環(huán)境監(jiān)控,施工單位和相關(guān)部門加強(qiáng)溝通協(xié)作,確保主體工程與設(shè)施正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

2 “白改黑”路面及線形設(shè)計

2.1 平縱線形設(shè)計

本項目設(shè)計中,現(xiàn)狀均為已建成路段,平面線形與既有路一致。縱斷面設(shè)計受現(xiàn)狀路面標(biāo)高限制,結(jié)合改造方案,改造后的路面抬高約6 cm,縱斷面線形基本維持現(xiàn)狀。為了路面平順進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整,在改造路段、老路路面及橋頭等構(gòu)造物銜接處,利用面層進(jìn)行過渡,順接坡度≤2%。

2.2 橫斷面設(shè)計

橫斷面形式維持現(xiàn)狀不變,道路車行道橫坡為1.5%,由道路中心線向兩側(cè)排水,人行道橫坡為1.5%,坡向道路中心,路拱均采用直線形式。以思源路為例,橫斷面形式為:2 m人行道(含設(shè)施帶)+2×3.5 m車行道+2 m人行道(含設(shè)施帶)(如圖1所示)。

圖1 思源路橫斷面設(shè)計示意圖

2.3 路面設(shè)計

依據(jù)相關(guān)規(guī)范,結(jié)合沿線水文、地質(zhì)、氣候、筑路材料的分布情況,以及路面施工和養(yǎng)護(hù)經(jīng)驗(yàn),遵循安全耐久、適用舒適、環(huán)保經(jīng)濟(jì)、和諧美觀的原則進(jìn)行路面設(shè)計。車行道路面結(jié)構(gòu)為:防水粘結(jié)層+1 cm厚橡膠瀝青應(yīng)力吸收層+5 cm厚ARAC-13橡膠瀝青混凝土面層。抗滑指標(biāo)見表1。

表1 改造后的路面抗滑指標(biāo)表

3 “白改黑”路面施工技術(shù)方法

本項目中,道路“白改黑”路面施工工藝流程:原路面檢驗(yàn)→噴砂打毛→防水粘結(jié)層施工→橡膠瀝青應(yīng)力吸收層施工→橡膠瀝青混凝土面層施工→驗(yàn)收養(yǎng)護(hù)。

3.1 原路面檢驗(yàn)

“白改黑”施工前,先對原水泥混凝土路面進(jìn)行彎沉檢驗(yàn)。依據(jù)《公路路基路面現(xiàn)場測試規(guī)程》(JTG E60-2008),采用貝克曼梁法進(jìn)行檢驗(yàn)。操作方法為:采用5.4 m彎沉儀、后軸重10 t的重型標(biāo)準(zhǔn)汽車,在橫向接縫兩側(cè)距角點(diǎn)30～50 cm處同時測定彎沉,并根據(jù)橫向接縫、裂縫兩側(cè)的彎沉平均值與彎沉差,判斷水泥混凝土板塊的承載能力。測定時,注意貝克曼梁的變位感應(yīng)支點(diǎn)盡量接近板縫邊緣,中間支點(diǎn)及百分表支座點(diǎn)與變位感應(yīng)點(diǎn)保持相隔一道縫,不能落在同一塊面板塊上。若最終彎沉平均值>0.2 mm,說明混凝土板塊脫空。對此,應(yīng)采用灌漿法或打裂壓實(shí)法進(jìn)行處理,消除水平與垂直方向上的變形,提高路面的穩(wěn)定性,為后續(xù)“白改黑”施工奠定基礎(chǔ)。

3.2 噴砂打毛

(1)清除原路面上的不良附著物,如砂粒、雜物、油污等。其中,油污處理是重點(diǎn),需選用合適的溶劑進(jìn)行溶解。

(2)清掃完成后,使用全自動噴砂機(jī)處理,清除路面的浮漿和附著雜物,打毛后的構(gòu)造深度控制在0.4～0.8 mm,以提高瀝青加鋪層的層間粘結(jié)性[3]。

(3)噴砂打毛后,檢查水泥混凝土路面,保持干燥整潔,沒有掉皮、松散、空鼓、開裂等情況。

3.3 防水粘結(jié)層

防水粘結(jié)材料要具有優(yōu)良的防水和粘結(jié)性能,本項目所用材料的性能參數(shù)為:-15±2 ℃下無斷裂紋;25 ℃下的粘結(jié)強(qiáng)度和剪切強(qiáng)度均是0.6 MPa;25 ℃下的干燥性表干為4 h,實(shí)干為12 h;0.3 MPa條件下30 min不滲水;160±2℃下無流淌、活動;0.1 MPa條件下熱碾壓后30 min不滲水。施工技術(shù)要點(diǎn):

(1)采用人工滾涂+機(jī)械噴涂的方式施工,確保材料涂布均勻、無漏涂,粘結(jié)劑用量控制在0.3～0.6 kg/m2。

(2)施工完成后,粘結(jié)層在固化之前不得行人,涂刷相關(guān)區(qū)域進(jìn)行保護(hù),防止油脂、臟污造成污染。

3.4 橡膠瀝青應(yīng)力吸收層

橡膠瀝青材料的質(zhì)量及穩(wěn)定性要滿足表2的要求。粗石料要有足夠強(qiáng)度且潔凈、干燥,不含有灰塵。本工程選用輝綠巖,壓碎值≤15%,磨耗損失≤28%,堅固性≤12%,針片狀顆粒含量≤15%。

表2 橡膠瀝青材料的主要技術(shù)指標(biāo)表

施工技術(shù)要點(diǎn):

(1)施工前對輝綠巖進(jìn)行預(yù)裹,增強(qiáng)粘結(jié)性。

(2)施工時,防水粘結(jié)層保持清潔、干燥,橡膠瀝青的灑布量控制在2～3 kg/m2,偏差量為±0.2 kg/m2。

(3)縱向銜接時,和已灑布區(qū)域的重疊寬度為10 cm。橫向銜接時,為提高精準(zhǔn)度,在起步、終止位置鋪工程紙,灑布車經(jīng)過后將其取走[4]。

(4)橡膠瀝青灑布與碎石灑布同步進(jìn)行,灑布量控制在15～20 kg/m2。灑布后及時檢查,不足之處由人工補(bǔ)足,局部過厚則由人工清掃,以保證均勻性和平整度。

(5)灑布完成后,使用膠輪壓路機(jī)及時碾壓,碾壓遍數(shù)為2～3遍,碾壓結(jié)束后清除表面松散的碎石,3 h內(nèi)禁止人車通行,運(yùn)輸車必須行走時將速度控制在25 km/h內(nèi)。

3.5 橡膠瀝青混凝土面層

橡膠瀝青混凝土所用粗集料選用輝綠巖,壓碎值≤26%,磨耗損失≤28%,表觀相對密度≥2.6 ,吸水性≤2%,堅固性≤12%,針片狀顆粒含量≤15%,軟石含量≤3%,對瀝青的粘附性≥5級。

細(xì)集料選用潔凈的機(jī)制砂,表觀相對密度為2.5,含泥量≤3%,堅固性≥12%,砂當(dāng)量≥60%,亞甲藍(lán)值≤25 g/kg,流行時間≥30 s。

石灰石礦粉保持干燥、無結(jié)團(tuán),表觀密度≥2.5 g/cm3,含水量≤1%,粒徑范圍<0.075 mm的占比為75%～100%,<0.15 mm的占比為90%～100%,<0.6 mm的占比為100%。

瀝青混合料的性能指標(biāo)見表3。

表3 瀝青混合料的性能指標(biāo)表

施工技術(shù)要點(diǎn):

(1)拌和環(huán)節(jié)。嚴(yán)格控制各項技術(shù)參數(shù),進(jìn)行溫度控制和混合料外觀鑒定。對混合料取樣進(jìn)行馬歇爾和抽提試驗(yàn),檢驗(yàn)混合料的級配、空隙率等體積參數(shù)是否滿足設(shè)計文件要求。

(2)運(yùn)輸環(huán)節(jié)。根據(jù)現(xiàn)場施工速度確定所需運(yùn)輸車輛的數(shù)量,保證供料連續(xù)性。車輛的車廂底板、側(cè)板保持清潔,使用專用的特種保溫篷布覆蓋,按指定路線進(jìn)入施工現(xiàn)場。

(3)攤鋪環(huán)節(jié)。先在試驗(yàn)段鋪筑,確定技術(shù)參數(shù),安排專人對工作面進(jìn)行檢查清掃。初始行走速度控制在1 m/min,待攤鋪溫度正常后提速為2～3 m/min,保持勻速穩(wěn)定攤鋪[5]。

(4)碾壓環(huán)節(jié)。遵循緊跟、慢壓、高頻、低幅原則,先外側(cè)再內(nèi)側(cè)、從低處向高處碾壓。本工程中,初壓使用靜載鋼輪壓路機(jī),碾壓2～3遍;復(fù)壓使用鋼輪振動壓路機(jī),碾壓4～6遍;終壓使用靜載鋼輪壓路機(jī),碾壓2～3遍。

4 “白改黑”路面全面養(yǎng)護(hù)技術(shù)的應(yīng)用

4.1 養(yǎng)護(hù)規(guī)劃

為提高路面養(yǎng)護(hù)的科學(xué)性,本研究結(jié)合路況和養(yǎng)護(hù)經(jīng)驗(yàn),設(shè)置復(fù)合路面結(jié)構(gòu)方程,根據(jù)路面破損指數(shù)(PCI)、路面平整度指數(shù)(RQI)、路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度指數(shù)(PSSI)等指標(biāo)的衰變規(guī)律,編制中長期養(yǎng)護(hù)規(guī)劃方案。以PCI預(yù)測模型為例,計算公式為:

(1)

(2)

λ=a1hb1ESALc1

(3)

η=a2hb2ESALc2

(4)

ξ=a2hb2ESALc3

(5)

(6)

式中:PCI0——初始路面狀況指數(shù);

y——路齡;

A——路面壽命因子;

B——路面形狀因子;

h——瀝青層厚度;

ESAL——標(biāo)準(zhǔn)軸次(天/車道);

l0——初始彎沉值;

λ、η、ξ、a、b、c、d——回歸系數(shù)。

4.2 養(yǎng)護(hù)技術(shù)方案

本項目對瀝青混凝土路面進(jìn)行全面養(yǎng)護(hù),采用預(yù)防性養(yǎng)護(hù)+季節(jié)養(yǎng)護(hù)+病害處理方案。

4.2.1 預(yù)防性養(yǎng)護(hù)

預(yù)防性養(yǎng)護(hù)采用霧封層技術(shù)。將乳化的瀝青和瀝青路面養(yǎng)護(hù)劑材料,使用噴灑設(shè)備噴灑到瀝青混凝土路面上,可防止微裂縫產(chǎn)生,使分離的集料再次粘結(jié)起來[6]。本工程屬于新的改建道路,通車時間短,采用霧封層技術(shù)進(jìn)行預(yù)防性養(yǎng)護(hù),不僅能改善路面外觀質(zhì)量,而且養(yǎng)護(hù)成本低。

4.2.2 季節(jié)養(yǎng)護(hù)

道路運(yùn)營期間,季節(jié)養(yǎng)護(hù)要點(diǎn)如下:(1)春季對溫縮裂縫及時修理,快速修補(bǔ)坑槽、松散和翻漿等問題;(2)夏季利用高溫期,集中處理泛油、擁包、波浪問題,并修復(fù)臨時修補(bǔ)帶來的破損;(3)秋季隨著溫度降低,重點(diǎn)防治裂縫、凍脹、松脆,及時修補(bǔ)坑槽,使用乳化瀝青稀漿封層;(4)冬季以防滑、疏阻、搶險等工作為主,并且采購、儲備充足的養(yǎng)護(hù)材料。

4.2.3 病害處理

針對接縫、裂縫、車轍、坑槽、脫皮等常見病害,安排專人定期檢查、及時處理。(1)采用微表處技術(shù),將改性瀝青、礦粉、添加劑、水及集料按照一定比例拌和,然后攤鋪到路面上,提高路面的耐磨性、抗滑性、阻水性,并可修復(fù)路面車轍;(2)局部病害嚴(yán)重的采用中修技術(shù)方案,進(jìn)行5 cm罩面施工。

5 結(jié)語

“白改黑”是一種成熟的道路施工工藝,本文結(jié)合城市道路改建工程實(shí)際案例,采用“白改黑”路面施工技術(shù)方法,取得了良好效果。隨著瀝青混凝土路面通行時間的延長,加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)工作至關(guān)重要,將預(yù)防性養(yǎng)護(hù)、季節(jié)養(yǎng)護(hù)、病害處理相結(jié)合,能改善路面的外觀質(zhì)量和使用性能,延長使用壽命,實(shí)現(xiàn)綜合效益的最大化。