公路工程施工中瀝青混凝土施工技術探討

任晏賓

(中鐵十一局集團第二工程有限公司,湖北 十堰 442013)

瀝青混凝土路面是道路橋梁工程中常見的施工技術,其使用頻繁且長期暴露于外界環境中,一旦出現施工質量問題,勢必會加速公路路面老化,使其出現車轍、剝落、裂縫、沉陷等一系列病害現象。需明確瀝青路面施工技術要點,嚴格把控現場操作細節,有效減少工程質量問題,延長公路使用壽命。

某一級公路項目整體長度為21 km,道路設計時速80 km/h,采用雙向四車道設計,路基寬度24 m,兩側車道寬度均為2 m×3.75 m,中間設有2 m寬的中央隔離帶。其中路面采用瀝青混凝土材料制成,整體分為上、中、下3層結構,厚度依次為4 cm、6 cm、8 cm,其余設計要求如表1所示。

表1 主要設計指標Tab.1 Main design index

1 公路瀝青混凝土路面施工技術

1.1 施工前準備

展開現場作業前需做好現場處理,根據現場實際情況制定合理的施工方案,提前發現工藝中存在的不足,具體可從以下幾個方面入手:①場地整平。進入現場進行清理作業,采用人工加機械輔助形式對場地表面進行下承層清理,將之前作業遺留的垃圾、樹根、工具、雜物等障礙物全部轉移到作業面以外的指定地點,檢測路基、混凝土路面等結構是否滿足施工條件,若發現問題需及時與相關部門進行聯系。②劃線放樣。完成場地清理之后,進行現場測量放樣。明確作業面寬度及施工范圍,做好現場基準點標識記號,便于現場作業期間嚴格控制鋪筑標高,確保能夠對后續施工起到理想的參照作用,避免因人為因素導致現場作業出現誤差情況。③設備調試。材料進場之前要對各類機械設備進行檢修測試,確認攤鋪機與壓路機設備的型號參數符合項目施工要求,及時排查設備隱患,避免在現場作業時發生故障導致施工停滯。結合現場實際情況制定清晰的材料運輸路線,有效減少運輸成本,減少因車輛擁堵對施工進度造成影響。④設置試驗段。要在有代表性的地段選擇一段不小于200 m的路段進行試驗段鋪筑,在完成瀝青施工后檢測路面各項性能參數是否滿足設計要求中的標準數值。對當前方案的可行性展開最終測試,進一步對其中細節展開優化,確保支撐后續施工的順利開展。

1.2 材料制備

1.2.1 瀝青材料

為進一步提高路面使用性能,采用改性瀝青膠結材料進行施工。其主要制備原理是按照一定比例將改性瀝青與廢胎膠粉材料混合,形成一種全新的高分子復合型膠結材料,有效滿足公路相關設計指標。這一技術不僅能夠體現出良好的環保效益及經濟效益,還具備理想的耐疲勞性與抗老化性,可最大限度延長公路使用壽命,全面控制公路施工成本[1]。

材料制備過程中,采用70#型號瀝青作為基質材料,正式制備前需要對各項材料性能進行檢測,確保其符合改性瀝青制備工藝規范,具體標準如表2所示。確認基質瀝青實際性能指標符合材料制備要求,將現場回收的廢舊輪胎加工成一定細度的膠粉,最大灰分含量不超過12%,丙酮抽出物含量小于25%。

表2 瀝青材料質量指標及檢測結果Tab.2 Asphalt material quality index and test result

瀝青制備過程采用濕法拌和工藝,要求膠粉占拌和料瀝青比重的20%,即按照1∶5的比例加工。為保證瀝青加工質量,整個配置流程統一采用機制工藝標準,在嚴格確定瀝青與材料比重之后稱取一份瀝青材料放置在烘箱中預熱至80 ℃,維持其溫度穩定后稱取對應重量的瀝青加熱至140 ℃,將兩種材料進行拌和,加熱到175 ℃～195 ℃,以2500 r/min的轉速標準持續攪拌材料90 min,采用的設備為DG-4000型間歇式拌和設備,其間需保證瀝青出料溫度不低于180 ℃。

1.2.2 粗細集料制備

根據改性瀝青膠結材料的性能特點,控制拌和過程中使用的細集料粒徑不超過3～5 mm,粗集料粒徑為5～15 mm,粗集料占比不可超過砂石集料總數的20%。現場作業分別采用干凈的卵石與石灰片巖材料來制取碎石,使用的石料最小粒徑不低于5 cm,控制石料壓碎值不超過30%,其中針片狀顆粒物含量最大限值為20%。完成粉碎作業后,經過水洗篩分時集料粒徑為0.075 mm的過篩率不超過1%[2]。參數如表3、表4所示。

表3 粗集料壓碎技術指標Tab.3 Coarse aggregate crushing technical index

表4 細集料壓碎技術指標Tab.4 Technical index of fine aggregate crushing

完成制備后,對材料的力學性能進行檢測,確認其符合工藝參數標準后,將其統一轉運至硬質場地分別堆放。為避免發生竄料情況,提前做好隔離措施,使用土工布對集料進行掩蓋,避免集料的含泥量與含水量發生變化。

1.2.3 瀝青拌和

完成材料制備后,嚴格按照預定的混合料生產比例進行集料拌和。攪拌過程中需控制每盤混合料的攪拌時長為40s左右,控制好出料溫度不低于150 ℃～170 ℃,安排專人進行現場監控,一旦發現材料出現結團、離析現象,需立刻停止作業,檢測材料各項指標,避免對瀝青混合料的使用性能造成影響。為保證現場作業質量,瀝青混合料的制備需秉持隨拌隨用原則,避免一次性拌和過多材料造成浪費。

1.3 材料運輸

采用集中廠拌的形式進行材料制備,為避免影響材料送達現場后的使用質量,需嚴格規劃材料運輸路線,做好溫度、運量及運輸時長的控制,確保滿足現場連貫作業需求,避免由于運輸因素而改變瀝青混合料的性能指標。

1.4 攤鋪作業

采用的攤鋪機設備為帶有平衡梁的履帶式攤鋪機,作業期間可自動完成找平處理,確保全面提高施工效率。需嚴格控制材料溫度,使其不低于170 ℃,作業正式開展的前1 h,將熨平板預熱≥100℃,減少路面下承層與攤鋪層之間的溫差梯度,防止瀝青溫度損失過快。為了避免車輛行進速度過快引起攤鋪中斷、離析、厚度不勻等問題,要求攤鋪機的行進速度控制在2～4 m/min,在初始作業展開之前將攤鋪機速度降低至1～3 m/min,直至確認后續施工情況穩定后才可進行適當提速[3]。

該項目由于路面寬度較大,為避免材料運輸不及時導致施工中斷,需在運料車超過5臺以上才可正式進行作業。安排2臺攤鋪設備保持梯隊排列的方式進行作業,相鄰設備之間需保證作業面的搭接寬度在5 cm左右,前后間隔控制在10～20 m,行進過程中需嚴格控制攤鋪機速度與間距,避免對施工質量造成影響。現場作業溫度需保持在10 ℃～28 ℃,持續測量瀝青溫度,確保其最低不小于145 ℃。攤鋪結束后,壓路機不可在新鋪路面調頭、停車或加速,以免導致混合料出現推移情況,影響攤鋪效果。

現場施工過程中,為避免外界環境因素對路面施工造成干擾,需提前了解施工當天的溫度、降雨等天氣情況,以便制定完善的施工計劃,避免作業面遭到雨淋,導致攤鋪質量不符合設計要求。攤鋪工作需保持良好的連貫性及持續性,最大限度減少攤鋪中斷問題。一旦出現突發狀況導致停工時長超過2 h,現場作業人員需立刻進行施工縫作業,施工重新開始時按照施工縫施工,完成攤鋪后檢測路面松鋪系數與平整度是否符合設計要求。

1.5 碾壓作業

完成瀝青攤鋪后則進入現場碾壓作業環節。為保障路面快速成型,需嚴格控制碾壓速度、方式、遍數、溫度等參數,確保有效提高現場施工質量。采用分段式碾壓方案,設備每次碾壓的最大長度不可超過50～60 m,采用設備為20t振動壓路機與26t膠輪壓路機,確保每次的壓實厚度達到80 mm以上。現場壓實工序整體分為初壓、復壓、終壓3個步驟,為確保達到最佳壓實效果,需在每道工序開始前對作業面溫度進行測量,瀝青溫度不得低于150 ℃、135 ℃、90 ℃。

為避免路面出現壓實不勻的情況,要保證初壓階段設備的行進速度不超過2km/h,根據現場實際情況對作業面連續進行1～2遍靜壓。進入復壓環節后需進行振壓作業,此時可將設備行進速度提升到4 km/h,對作業面連續進行3～4遍壓實。終壓期間,需將作業表面的車轍痕跡完全清除,提升設備速度至3～5 km/h。為進一步保證碾壓施工質量,需重點關注以下環節:碾壓過程中需秉持“緊跟、高頻、慢壓、低幅”的作業原則,直線段由路肩側向中分帶側壓實,曲線段由曲線內側向外側壓實。作業過程中需及時清理車路表面雜物,為避免車路與作業面之間發生黏連,通過預熱、涂刷隔離劑及防黏結劑等方式對車輪進行處理。初壓過程中為了有效提高路面碾壓效果,可適當對滾筒壓路機鋼輪表面進行灑水處理,具體標準采用霧狀形式來進行噴水,防止鋼輪表面出現漫流情況,導致瀝青出現局部快速降溫的情況。多臺設備同步作業過程中,除了要控制其相同的行進速度外,還需控制前后兩次壓實輪跡的重疊區域達到車輪寬度的1/3以上,在不同碾壓工序交替過程中,確保車輛停放地點超過壓實線3 m左右,前后兩車停放地點不可小于10 m。壓實作業過程中要時刻關注路面壓實狀態,嚴格按照預設作業方案進行施工。關注瀝青表面是否出現油斑現象,一旦施工過程中發現類似情況需立刻停止作業并對其進行鏟除換填,有效提高路面壓實質量[4]。

1.6 施工縫處理

施工縫主要分為縱向接縫與橫向接縫兩種,這是銜接前后兩端工序的重點,直接影響路面平整度。在現場施工中,需根據接縫形式對其進行不同處理。

橫向裂縫。在橫縫處理中,需對瀝青斷面位置進行預熱,沿橫縫5～10 cm的位置進行加熱,控制加熱時間為15～30 min,達到140 ℃后才可進行下一段工序的攤鋪。對于部分死角區域可直接采用噴燈形式進行加熱,再依次進行攤鋪、壓實作業。在混合料徹底冷卻之后,取3 m直尺對橫縫銜接位置進行找平,確保與下次施工成垂直平縫連接。重點觀察作業面表面是否存在局部坑洼、離析等問題,確認外觀質量符合要求之后,使用10 t鋼筒式壓路機由低向高逐漸碾壓,錯開碾壓20 cm。

縱向裂縫。采用熱處理方案,即相鄰兩臺攤鋪設備在鋪料過程中前臺設備預留出10～20 cm寬的區域暫不壓實,后臺設備則以此作為高程基礎進行鋪料,完成作業后統一對其進行壓實,有效消除路面的縱向接縫。

1.7 施工質量檢測

完成道路壓實后,需對路面各項性能進行試驗檢測,提前發現其中存在的質量隱患,及時調整后續施工方案。主要檢測項目包括以下幾項。

壓實度檢測。在進行壓實度試驗時,采用鉆芯取樣法對公路上面層進行檢測。具體標準為每間隔200 m設置1個試點,計算樣本的相對密度與標準體積密度之比,分別采用代表值、平均值、標準差等指標對路面壓實度進行評估。

彎沉值檢測。彎沉值主要針對瀝青路面變形進行測試,根據路面回彈彎沉值的測試結果直觀反映路面承載力,及時發現施工中存在的隱患。采用落錘式彎沉儀進行施工,以雙車道為標準,每間隔1 km設定40個以上測點,根據測點的平均值、標準差等計算結果來評估該路段是否符合施工設計要求。

平整度檢測。采用3 m直尺配合平整度儀進行路面平整度性能測試,每個車道以100 m間隔進行連續測試,控制其標準偏差不可超過1.0 mm,以提高后續公路的整體使用質量。

路面構造深度檢測。路面構造檢測采用手工鋪砂法進行測試,每間隔200 m隨機進行一次檢測。檢測區域至少布置3個測點,按照3～5 m間隔分布于輪跡帶中。根據砂礫粒徑及平鋪直徑計算其構造深度值。

2 結束語

針對公路瀝青混凝土路面施工技術展開深入研究。需明確把握各項施工要點,嚴格控制材料、工藝及工序質量,避免出現工程質量問題,從整體提高公路修建質量,促進我國公路交通事業的全面發展。