高速公路路面施工工艺及质量控制研究论文_吴勇

高速公路路面施工工艺及质量控制研究论文_吴勇

成都华川公路建设集团有限公司 四川 610041

摘要:高速公路是现代社会发展中连通经济区域的重要枢纽,因而加强高速公路路面施工质量控制,提升路面安全性具有重要的意义。一旦高速公路路面出现问题,会影响交通的正常运行严重情况下会造成人员伤亡和经济损失,严重威胁着社会的稳定运行和发展,相关施工单位需要对高速公路路面施工工艺进行合理的选取,从而对施工质量进行有效的控制。

关键词:高速公路;沥青路面;施工组织;路面技术;质量控制措施

1高速公路路面的施工工艺

1.1材料选择

沥青混合料的组成材料:普通沥青材料,四川一般地区普通沥青采用A级沥青70号,在高寒地区采用A级沥青90号,改性沥青采用SBS改性,在高寒地区采用SBR改性。路用性能指标重点是针入度指数;粗集料,母岩强度要合格,一般控制在40MPa以上,一般采用灰岩、花岗岩、河卵石轧制而成,碎石轧制须按三级破碎工艺控制,关键指标压碎值、针片状、颗粒形状及各级筛孔通过率;细集料,最佳采用天然砂或机制砂,控制含泥量及粉尘含量;矿粉填料,采用碱性石料加工,与沥青具有较好的黏结性,一般采用灰岩磨制。

1.2沥青混合料配合比

沥青混合料配合比设计包括目标配合比设计,生产配合比设计和生产配合比验证三个阶段。目标配合比设计阶段,根据经验选择沥青用量,以0.5%间隔的油石比分别做马歇尔试验,测定试件密度并计算空隙率,沥青饱和度、矿料间隙率物理指标进行体积分析,测定马歇尔稳定度及流值等物理力学性质,确定最佳沥青用量。生产配合比设计阶段取目标配合比设计最佳油石比和+0.3%三个油石比进行制件,集料通过烘干筒并通过二次除尘后通过拌合机筛分进入各热料仓,从各个热料仓中逐一放料到装载机斗,卸在平地上,从不同部分取样到试验室,用四分法取样品进行筛分试验,根据各热料仓集料的颗粒组成,确定生产配合比和各热料仓比例做生产配合比的马歇尔试验,确定生产配合比的最佳油石比。最佳油石比确定后热拌楼进行试拌,一般试拌5-8盘,分析每次拌和各热料仓的质量和沥青用量和设置质量差异;分析每盘设置温度和出料温度差异;每盘分别取有代表性样品做抽提筛分试验和马歇尔试验,检验混合料级配和油石比,马歇尔指标,水稳性和高温稳定性。

在矿料级配优化上,采用0.45次方的级配图,避开最大理论密度线,并用级配控制界限和限制区来确定设计集料结构,形成“S”形级配曲线。该级配中间档次集料较多,不易离析;且互相嵌挤,易形成骨架,不易产生车辙。

在拌和楼试拌制作的马歇尔试件,重点关注高温稳定性(车辙试验,动稳定度)及水稳定性(浸水马歇尔、冻融劈裂,残留稳定度、残留强度比)。车辙试验及浸水马歇尔试验的可操作性强,能很好的反映混合料的高温稳定性及水稳定性,坚持进行常态化的检测,确保混合料使用性能与设计性能保持一致,避免混合料出现性能衰减。

1.3沥青混合料拌合

根据目标配合比和生产配合比确定的冷料比例和热料仓供料比例进行生产。每次开机前须严格执行由项目试验室出具配合比通知单制度,拌合时先将矿料放入搅拌缸内干拌5秒,加入沥青,再拌合几秒,然后加入矿粉进行搅拌,干拌和湿拌时间一般在45秒以上。严格控制沥青加热温度,矿料加热温度,沥青混合料出厂温度,温度发生异常时,及时检查原因。沥青混合料拌合时观察冷、热料仓是否正常,热料仓供料是否均衡,否则应及时调整冷、热料仓供给比例。每天拌和机上午和下午各取一组沥青混合料做马歇尔试验和抽提筛分试验,检查沥青混合料油石比,矿料级配及其它指标是否满足施工配合比要求,热料仓每天取样1次,检验矿料级配和稳定性。

拌合过程中通过目测控制拌合质量,沥青混合料出现冒烟,表明温度过高;沥青混合料在料车中塌平,不宜堆积,则是沥青用量过大;矿料过湿,沥青混合料在料车中堆积成尖状,则沥青混合料温度过低或沥青含量少;沥青混合料出现花白料,拌和时间短;吸尘不完全,沥青混合料出现干涩枯料,则为加热温度过高和沥青已老化;沥青混合料颗粒不均,检查热料仓振动筛和冷料颗粒是否出现变化。

每天拌合生产完毕后控制室应逐盘打印沥青及各种矿料的用量和拌和温度,定期对拌和机的计量和测温进行校核。

1.4沥青路面摊铺施工工艺

尽量选择进口的摊铺机品牌机型(如福格勒、戴纳派克、ABG、沃尔沃等),选择时检查其熨平板、螺旋分料器和振捣器等性能,结合工地实际情况,检查主要构件的设计合理性和构件精度,评估自动化、智能化控制系统性能,并通过工程实际效果予以最终选择。

高速公路沥青路面摊铺时,宜采用2台同型号相同摊铺机梯队摊铺,摊铺前熨平板进行预热到100℃左右后开始铺筑,摊铺机作间隔距离纵向控制在5-15米、横向搭接5-10cm,摊铺机的摊铺速度应根据拌和机的产量、施工机械配套情况以及摊铺厚度、宽度确定,铺筑速度确定后不得随意改变,一般控制在2~4m/min,做到缓慢、均匀、不间断地摊铺。

摊铺机基准线的控制原则是,当以控制高程为主时,在路面上每隔5-10m设置一个钢丝支架,曲线段按5m、直线段按10m设置支架。材料选用拉力大于800N,直径不超过6mm的扭绕式钢丝,采用接触式传感器走钢丝控制;当以控制厚度为主时,则采用红外探头电脑平衡梁法。施工技术人员应随时检查虚铺厚度(或标高)和横坡值是否符合要求,出现偏差及时调整纠正。

1.5沥青混合料运输

沥青混合料装车时采用“前→后→中”方式装料,拌和机向运料车上放料时,每放一盘料,料车应前后挪动一次位置,以减少粗细集料离析。运输车辆应采用大于15吨的自卸汽车,车厢应清洗干净,为防止沥青与车厢粘结,车厢底板和侧板可涂一层废机油与水混合液。运输车辆数量应保证摊铺机前有3~5辆等候卸料,以便摊铺机能按一定速度连续摊铺,不得停机待料。秋冬季运输时,应采用两层蓬布夹棉被方式覆盖车厢保温,以防沥青混合料表面结壳和温度散失。

1.6沥青路面辗压施工工艺

沥青路面压路机选择至关重要,建议选择戴纳派克、宝马、悍马等,同时配备振动和振荡压路机,确保路基及桥梁段落连续铺筑。沥青路面的碾压通常分三个阶段进行,即初压、复压和终压。大面积铺筑前先进行试验段施工,通过试验段选择压路机组合方式和碾压遍数。试验段施工前,对压路机手进行培训,训练压路机起步、停步,以及压路机相互配合。

初压,一般采用两台8~14T钢轮压路机紧跟摊铺机后进行压实,速度2km∕h左右,对于连续密级配沥青混合料,钢轮压路机初压第一遍采取静压,第二遍采用微振,对于粗集料含量多的沥青混合料,钢轮压路机紧跟摊铺机进行振动碾压,钢轮压路机开始从外侧向中心碾压,到摊铺机后,沿前进方向原路退回,钢轮压路机相邻带重叠1/3~1/2钢轮宽度,碾压遍数2~3遍,钢轮压路机起步,停止必须减速缓行,不得急刹车,停留、掉头。为了防止粘轮,钢轮压路机应有雾状自动喷水设施,不要过量喷水,以免沥青混合料温度下降太快。压路机折回处不在同一断面上。

复压,采用轮胎压路机,重量20~26T,为了有作业空间,两台轮胎压路机在前紧跟钢轮压路机,一台在后碾压,轮胎压路机速度一般在3~5km∕h,相邻碾压带轮迹重叠1∕3~1∕2宽度,轮胎压路机在开始碾压前,用防粘油把轮胎涂刷一遍,待轮胎压路机轮胎变热后不再涂刷,轮胎压路机碾压遍数4~5遍。如上面层设计为SMA抗滑耐磨层时,复压采用钢轮压路机,严禁使用胶轮压路机。

终压,终压主要是消除复压时轮胎压路机轮迹,一般采用1~2台10T左右钢轮压机收压,碾压遍数2~3遍。终压结束时温度不应低于80~100℃。

碾压施工期间要有专人指挥压路机碾压,按规定要求完成初压、复压、终压遍数,防止漏压,在压路机前后有专人负责,检查压路机是否沾轮,发现沾轮,及时打油和处理。

1.7沥青路面接缝施工工艺

沥青路面接缝施工时纵缝尽量避免冷接缝。横向施工缝;每天施工结束前,摊铺机在摊铺最后路面时,尽量把沥青混合料摊铺在一个断面上,并铺以人工修整齐断面,压路机碾压完毕后,用三米直尺沿沥青路面纵面放置,找出平整度变化点,一个断面测4~5个点,选择最后一点位置垂直于纵向用三米直尺划线,用切割机沿划线切割,并将此部分料铲除、清扫。第二次施工在横向接缝处人工均匀洒粘结油,接缝要保持干燥、干净,不得有水和杂物。横向接缝碾压,先用钢轮横向碾压,压路机主机位于已施工完的沥青路面上,伸入新铺沥青混合料层15cm~20cm,碾压一遍后,检查平整度,看是否补料或打除一部分料,处理完毕后再进行碾压,每碾压一遍,压路机向新铺路面移动20~30cm,直到压路机全部在新铺路面上为止。

2质量控制

2.1原材料控制要点

2.1.1粗、细集料

碎石集料的数量占路面材料总量的90%以上,碎石质量是决定路面施工质量的基础。粗集料宜选择反击式破碎机生产的优质碱性石料(玄武岩、辉绿岩、石灰岩等),采用石质坚硬、粗糙、清洁、不易风化的母岩轧制,加工过程中须严控母岩的含泥量及表面杂物。在设计中选择采用石英岩、花岗岩、大理岩等酸性石料时,应考虑粘附性要求,应掺加消石灰、水泥或用饱和石灰水处理后使用,还可掺入抗剥落剂。如采用河卵石轧制,须采用8cm以上河卵石进行轧制,确保粗集料的破碎面达到设计要求。细集料宜采用机制砂或石屑,选择时重点控制级配颗粒和粉尘含量。选择坚硬、洁净、干燥、无风化、无杂质母岩轧制,宜采用石灰岩轧制。

母岩选择时,从储存量、产量、地方环境等方面考虑,对拟采用的岩石取样后进行岩性鉴定,进行光谱分析试验,通过压碎值、磨耗值、磨光值等指标试验,综合确定集料本身的资源特性,为后期质量保证提供措施,从源头上保证碎石质量。

2.1.2沥青

沥青是混合料的胶凝料,其品质对混合料质量至关重要。满足设计提出的沥青技术要求,在一般地区普通沥青采用A级沥青70号,在高寒地区采用A级沥青90号。对夏季温度高,高温持续时间长,重载交通大的路段,沥青路面中面层、下面层可采用A级低标号沥青,也可在A级沥青70号中掺加改性等提高高温性能的添加物。

除进行常规三大指标检测外,还应按一定的检验频率到沥青厂家取样进行全套指标的外委检测,保证其他非常规指标的稳定与正常。在沥青储存过程中,应加搅拌装置,使沥青循环防止离析。保持适度的加热温度,防止储存温度过高,形成老化。

若采购的沥青为进口沥青,业主应派人到港口检查每批进口沥青海关报关单,增值税证明,商检通知单,国外货物运单,国外SGS质量检验报告等证明进口的质量和数量的凭证。桶装沥青装卸必须采用机械装卸和堆码,以防沥青桶破裂。沥青按每一批次到达现场后进行抽检,试样的取样数量和频度按现行试验规程进行。

2.1.3填料

填料作为形成沥青胶结料的重要组分,宜采用石灰岩或强基性岩石等碱性石料类,干燥、洁净,能自由流出。要重视对矿粉厂家的实地考察,重点是母材、加工工艺及产量。热拌和机通过二次吸尘的粉尘必须废弃,不得当矿粉使用。采用石灰岩磨制矿粉石灰岩需新鲜、干净,不得含有泥土和其它杂质,填料应干燥、洁净,小于0.075的大于80%。

2.1.4外加剂

主要有:化学抗剥落剂、石灰粉、水泥、木质素纤维、有机纤维、抗车辙剂、温拌剂、硅藻土等材料。在外加物的控制上,应重视试验室内制成试件的性能检测数据,确保添加适量,实现混合料性能和效果。沥青混凝土中抗剥落剂使用相对较多,在选择抗剥落剂时须注意耐热性能、长期稳定性能好,同时要做与集料、沥青要求粘附性试验,外加剂与沥青、矿料的粘附性不得低于5级。抗剥落剂选择时,先在沥青中加抗剥落剂进行沥青薄膜加热试验,烘箱温度163℃±1℃,加热时间5h24min或采用旋转薄膜加热,温度163℃±1℃加热时间75min,也可采用PAV老化试验,温度100℃,压力2.07Mpa,时间20h。通过沥青薄膜加热试验试验来选择热稳性好的抗剥落剂。

2.2施工准备控制要点

2.2.1驻地建设

高速路面总承包人的办公生活区、拌和站、碎石加工场、堆料场的场地建设的标准化直接体现总承包公司的管理水平。对施工工艺标准化、安全文明标化工地评分、平安工地评比影响很大,在项目组建和施工准备阶段项目领导要高度重视和目标明确。

办公生活区不少于3000m2,包括生活区、办公区、大中型会议室、运动场、休闲区;办公生活区应设立专门的污水池及化粪池,并进行定期的指定地点处理。办公生活区和生产区应适当隔离设置并硬化场地。完善办公生活区的排水系统,避免因雨水集中冲刷而损坏附近农田、农作物及农房等。

热拌站、碎石加工场、堆料场、以及大量的施工机械的摆放场地,在场地规划和选址时应树立良好的环境保护意识,遵循如下原则:布局科学合理,尽量不占用或少占用农田和耕地;严禁设在已有或潜在泥石流、滑坡地段;尽量减少土石方工程,避免引发新的泥石流、滑坡等自然灾害,减少对原始生态环境的破坏,达到对环境的最大保护;热拌站、碎石加工场应尽量远离居民集中生活区。条件容许时,可考虑永久性征用热拌站,用于将来的路面大中修。

2.2.1拌合站选择

沥青混合料拌和机产量一般不低于280T/h,首选外资4000型及以上拌和楼,稳定性好,产量有保障。常见品牌有意大利玛连尼、日本田中、德国安麦等。通常采用间歇式拌和机,必须配备计算机设备,能对混合料各种参数进行逐盘打印。拌和机设备在使用前,必须请计量部门对所有计量装置进行检验和标定,包括以下内容:集料、矿粉、沥青电子秤的标定。

冷料仓:一般需配置6个以上,各冷料仓之间应用不低1.5m的钢板分隔,以防冷料仓发生窜料,同时搭设钢架雨棚避免雨天影响原材料含水量。最靠近烘干筒的冷料仓装最细集料,依粒径由小到大依次编号。

除尘装置:必须采用二级除尘方式,一级除尘一般采用旋风式除尘器,二次除尘装置采用布袋式除尘装置,一级除尘大于0.075的颗粒应回收利用,小于0.075的粉尘进入布袋式除尘装置,应废弃。

振动筛:合理选择振动筛安装倾斜角度,振幅和振动频率。筛分能力应大于提升机的提升能力。振动筛筛网筛孔尺寸可按冷料分级尺寸相同,也可根据热料仓容积比例和拌制沥青混合料配合比决定。经常检查筛网是否破损、松动,以便及时更换振动筛。

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热料仓:一般配置4—5个。热料仓配置越多,生产出来的沥青混合料级配越稳定。在拌合过程中,冷料仓和热料仓供料应相匹配,否则热料仓会出现等料和溢料现象。

搅拌缸:衬板和搅拌叶片之间的间隙一般为8mm—10mm,当间隙大于20mm,应更换衬板和叶片。每次工作结束时,先用热粗骨料干拌一次,然后用细集料干拌一次,来清洗搅拌缸粘附的沥青。拌和时间越长,拌和均匀性越好,但沥青拌合时间也不宜过长,以免防止沥青易老化。

2.2.2拌合站建设

沥青混合料拌合站在高速公路沥青路面施工中,一般按30公里左右设置一处热拌站,热拌站产量每小时280—350T,占地面积80亩—120亩,原材料堆放宜在10万m3以上,沥青储量宜在500t以上。热拌站布置一般分为生产区、原材料堆放区、成品料区、沥青区、集料加工区,要考虑地形、风向、排水、物流等因素。

整个热拌站场地必须硬化,原材料各级材料分级隔离堆放,应根据所需的材料品种、规格进行合理规划,隔墙采用C20混凝土浇筑,高4米、宽0.6m宽。料区口应设置排水沟,整个场地进行排水系统设计,做到不积水,雨天能迅速排除雨水。各级集料要搭建钢架雨棚,防止雨水淋湿。采用袋装矿粉时,必须盖专用矿粉室,一定要密封,不得有雨水和地面水侵入,以防矿料潮湿结块。

2.2.2工地试验室建设

试验室面积一般在200m2以上,分为办公区、集料室、沥青室、沥青混合料室等,整个布置要求整洁,试验柜要求为组合式。试验室各种仪器操作程序应上墙,各种仪器设备应专人负责使用、管理。试验室一般配置试验室主任1人、试验工程师1-2人,试验员5-8人。

试验室设备一般配置、标准筛、粗集料干捣实试验仪,砂当量仪、天平、烘箱、容量筒、容量瓶。沥青针入度仪、沥青延度仪、软化点仪、粘度仪、薄膜烘箱、恒温水浴、温度计。马歇尔试件击实仪、马歇尔稳定仪、切割机、轮辙试验仪、最大理论密度仪、沥青混合料抽提仪、恒温冰箱、恒温水槽、沥青混合料拌合机、路面弯沉仪、连续式平整度仪、现场钻芯仪、路面构造深度仪、路面渗水仪等。

2.2.3碎石加工场

碎石加工场布局时,要结合地方环境、运输道路、资源储备等方面综合考虑,加工场结合地理优势,尽量考虑成品储备面积不少于3万 m3。沥青面层碎石堆料场宜与采石场、热拌站分开设置,以有效减少相互交叉污染,同时有利于原材料质量及加工质量的过程控制。碎石加工场应将各级料的出料口拉开适当的角度和距离,场地受限的还应建立适当高度的隔离墙,防止在出料口就窜料。碎石轧制机各分级出料口场地应进行硬化处理,避免料源的污染。面层碎石轧制机设备应配备真空负压吸尘装置,降低粉尘含量并充分消除扬尘。

轧制加工前的片卵石若受污染而需采取水洗法时,应对污水进行专门处理,如设置污水处理池,不得直接排入周边沟渠、河流,不得影响排水灌溉、农作物的耕作,不得冲刷农田、农作物、房舍等。及时清理碎石轧制机喂料口振动筛分出的杂物以及吸尘设备吸出的粉尘,并运至集中地点进行处理,不得造成二次污染。进出碎石加工场的道路应适当硬化,避免料源受到污染。

碎石加工采用联合破碎机,由给料机、破碎机、筛分机、输送机组成,产量每小时不小于100T。碎石加工采用三级破碎方式,粗碎:采用颚式破碎机,出料粒径为10cm~20 cm,中碎:采用圆锥破碎机、颚式破碎机、反击式破碎机,出料粒径5cm~8 cm。细碎:采用反击式破碎机、冲击式破碎机,出料为成品料,然后进入筛分机筛分。对于从采石场爆破生产的岩石,应按岩石最大粒径选择初级破碎机,对河卵石原材料,应配置预筛分设备,若细集料含粉尘过多,增加吸尘装置或清洗工序。三级破碎的生产率要匹配,为了保证设备运行不堵塞,后一级破碎生产容量比前一级容量增大10%~20%。

2.3施工过程控制要点

2.3.1施工前场

沥青路面的下承层(底基层、基层)应使用复合材料养生膜养生保水,确保承重层的施工质量。沥青路面铺筑前对,水稳层养生履压物(砖、石、废料等)及时清运至集中场地进行处理,不得随意丢弃,以免污染周边环境。前场的报废料、路面整型翻挖出来的废料,以及挖横向排水管、中央分隔带、路肩等的废弃料,应及时清运至集中场地进行处理,不得长期堆放在路床或结构层上,不得随意倒弃。

透层油、稀浆封层及沥青面层施工过程中应对路缘石、桥梁防撞护栏、波形梁护栏、伸缩缝、桥面泄水孔等采取覆盖、包裹等保护措施,严禁造成污染。

铺筑过程中应避免通行道路的扬尘,尽量减少扬尘对正在铺筑的结构层造成污染;雨季要避免通行道路的积水和坑洼不平,做好通行道路的保养,避免对已成型路面结构层的污染和破坏。高度重视交通安全设施、绿化工程、路基收尾工程等交叉施工给沥青混凝土路面带来的污染,采取有效监管和防范措施。

2.3.2原材料检查

沥青材料,按规定采集沥青试样进行试验,工地检测主要是沥青针入度、软化点、延度三大指标。粗集料、细集料检测,每天应到碎石生产场或到场成品料取样筛分,分析各级料颗粒组成和稳定性,检查集料生产过程中是否按要求进行,原材料是否干净,振动筛是否破损,集料颗粒形状等,及时发现问题,便于纠正。

2.3.2沥青混合料生产过程检查

热料仓集料稳定性,每天取热料仓各级料做筛分试验,分析每个热料仓集料颗粒组成是否变化。检查沥青混合料拌合时间,沥青加热温度,集料加热温度沥青混合料出厂温度,运料车是否干净及保温措施。检查矿粉添加量及回收粉尘是否废弃,严禁回收粉尘再利用。

2.3.3沥青混合料检验

每天上午和下午在运料车上或工地上取沥青混合料,一部分做抽提和筛分试验,一部分做马歇尔试验。

2.3.4沥青混凝土铺筑质量检查

施工设备:对沥青洒布车,沥青摊铺机、压路机等设备配套和运行状况进行检测,不符合要求设备要清理除场。检查施工下承面是否干净、干燥和污染,透层是否破环,粘层油是否补洒。检查沥青混合摊铺温度,松铺厚度,压路机碾压遍数,摊铺机和压路机速度。沥青混合料均匀性。每天完工第二天应对沥青路面的压实度、厚度、渗水系数、平整度、高程、横坡度进行检查,及时发现问题。

2.3.5安全文明施工

前场路面摊铺、碾压作业时,应配备专职安全员,配带安全员袖标,负责安全生产指挥。为保证碾压施工安全,压路机上宜配备雷达预警装置。施工便道应根据现场实际情况配备必要的安全标志,并做好便道的维修、保养工作,确保通行安全、畅通。施工现场及道路交叉口,应重点抓好交通管制工作,落实交通管制的责任单位,制定管制职责,落实管制责任,设立明显的交通管制标识,车行道路交叉口应设置栏杆并专人看管,严禁社会车辆擅自上路,对上路的施工车辆作出限速、限载的要求。

3沥青路面现状及发展趋势

3.3.1 沥青路面现状

15世纪印加帝国采用天然沥青修筑沥青碎石路开始,英国在1832~1838年之间,用煤沥青在格洛斯特郡修筑了第一段煤沥青碎石路;法国于1858年在巴黎用天然岩沥青修筑了第一条地沥青碎石路;中国上海在20世纪20年代开始铺筑沥青路面;四川省在20世纪90年代成渝高速开始铺筑沥青路面。直到21世纪,沥青路面已经经过了数百年的发展历史。沥青路面与水泥混凝土路面相比,由于其表面平整无接缝,行车振动小,噪音低,开放交通快,养护简便,适宜于路面分期修建,已经成为国内外路面的主要结构形式。随着世界经济的持续增长,促进了道路交通事业的迅速发展,随着交通量的不断增加,车辆轴载的增大,不仅沥青路面结构开始发生新的变化,而且要求沥青路面材料具有良好的抗车辙、抗滑、耐疲劳等路用性能;为了延长沥青路面的使用寿命,各种新型路面材料和施工工艺也得到研究和开发。尤其是近几十年来,在道路铺面领域涌现出多种新材料、新技术、新方法和新工艺,令人应接不暇。

3.3.2传统马歇尔设计方法存在不足

目前在国内传统的马歇尔设计方法存在很多不足,主要有:1.不能精确地判别不同交通量对沥青混合料技术指标要求;2.与路面结构设计不挂钩;3.不能预防路面早期破坏;4.不适用于大粒径沥青混合料;5.不适用某些聚合物改性沥青;6.试件成型方法不能模拟行车压实;6.不适用于开级配沥青混合料;8.沥青混合料没有老化过程,与现场条件不符。 过去有一种错误的观点,认为沥青路面的早期损坏主要发生在上面层,对中下面层的研究很不够。实际上目前很多沥青路面的早期损坏(车辙、水损坏)是由于中下面层的首先损坏而引起的。一些高速公路的中面层厚度与最大公称粒径不匹配,导致沥青路面施工时离析现象严重、路面压实困难,通车后中面层因雨季长期浸水而破坏,这是沥青路面出现早期损坏的重要原因之一。

3.3.4级配及混合料设计方法

从沥青混合料矿料级配设计理论及方法来看,级配设计理论从最初的寻求最大密度的矿料级配为目的的Fuller最大密度理论,到后来美国的SHRP设计方法、贝雷法等,我国也从最初的连续密级配理论发展出了CAVF 法、 SAC 矿料级配设计法等。随着级配设计理论的发展,沥青混合料的组成结构也在不断的推陈出新,比如德国发展起来的骨架密实结构的沥青玛蹄脂碎石(SMA)路面、美国研究开发的开级配抗滑磨耗层(Open-Graded Friction Course,简称OGFC)、和美国公路战略研究计划SHRP完成后推出的沥青路面方面的最终成果高性能沥青混凝土路面(Superpave)等。而沥青混合料的设计方法除了传统的马歇尔设计方法,还发展出了SHRP混合料设计方法、GTM旋转剪切压实试验法。其中SHRP法能对混合料进行力学性能和路用性能试验与预估;GTM法能最大限度地模拟汽车对路面的实际作用压强来设计沥青混合料,均在国外受到了大量的运用,而由于我国国情所限,目前我国仍基本采用马歇尔设计方法,但SHRP法和GTM法在一些较发达地区也有所采用,反应良好。

3.3.5柔性基层

近年来,为了保证路面的耐久性和抗裂性,除了沥青面层的设计方法在不断的改进而外,基层的改进也逐渐受到了国内专家学者的重视。在国外,沥青稳定碎石柔性基层已经得到了广泛的研究和应用,早在上世纪90年代,欧美各国就将重点转向长寿命沥青路面的研究,即以柔性抗疲劳热拌沥青混合料为沥青路面的基层,一种全厚式沥青路面结构类型。而我国的高等级公路路面基层基本采用的是半刚性基层,这种路面结构适应于我国无机结合材料分布广泛、价格低廉而优质沥青缺乏的实际情况,有利于节省路面初期建设投资。然而近年来,我国高等级公路半刚性基层沥青路面早期破坏日益显现,裂缝、松散、坑槽等结构性破坏都与半刚性基层有着重要关系。而我国早期采用的级配碎石基层的沥青路面效果反应不一,因此近年来沥青稳定碎石或大粒径沥青混凝土柔性基层得到了大力发展。此外,我国采用的大粒径的抗裂水稳基层,只要施工控制严格,也能有效的防止路面反射裂缝和早期破坏的发生。

3.3.6新材料

除了新的设计方法以外,新材料的运用,也大大的改善了沥青路面的路用性能和耐久性。由于现代道路交通车流量大、轴载重、车速快,因此要求路面所用的沥青材料必须具有良好的性能。近20年来,掺加橡胶、树脂高分子聚合物、磨细的橡胶粉或其它填料等外掺剂,使沥青或沥青混合料的性能得以改善而制成的改性沥青受到了国内外的普遍关注。1995年,美国AASHTO就制定了改性沥青建议标准,我国在2004年颁布的《公路沥青路面施工技术规范》也对原改性沥青技术标准进行了修正。随着技术的发展,改性沥青除了原来的SBS类、SBR类和PE、EVA三类,还发展出了天然岩沥青、复合改性沥青(如岩沥青-SBS改性、PE-SBS改性)等,在我国都得到了运用。

尤其近年来随着原油及其下游石化产品(如SBS聚合物改性沥青)价格不断攀升以及人们环保意识增强,废旧橡胶在沥青路面中的应用越来越多。美国从上世纪40年代就开始研究橡胶沥青混合料,瑞典从60年代开发掺加橡胶粉的干法表面层混合料工艺,目前橡胶沥青在欧美已成为一种公路常规使用的材料。而我国相关研究起步较晚,目前应用较少,但由于橡胶沥青环保、资源能再生利用、提高沥青路面使用寿命、路用性能等特点,受到同济、东南等大学学者的关注,已经取得一些阶段性成果,试验效果尚待跟踪观测。

3.3.7沥青混凝土再生工艺

沥青路面再生利用技术是将需要翻修或者废弃的旧沥青路面,经过翻挖、回收、破碎、筛分,再和新集料、新沥青适当配合,重新拌合成为具有良好路用性能的再生沥青混合料,用于铺筑路面面层或基层的整套工艺。最早由美国在1974年开始大规模推广沥青路面再生技术,德国、日本、前苏联的再生技术研究和应用发展也很快,已经形成了一整套比较完善的再生实用技术。而我国虽然在70年代一些养路部门就开始自发进行沥青路面材料的再生利用,但在90年代我国进入了大规模的高速公路建设,沥青路面再生技术研究和推广被搁置,直到近几年来,北京、上海、江苏等地从国外引进现场再生设备,在高速路上进行再生施工,取得很好的效果。而厂拌再生由于受国情所限,应用并不多。

3.3.8温拌沥青混凝土工艺

目前,环境污染和能源枯竭已得到全球广泛的关注,为保护生存环境,世界各国都对温室气体、有害气体以及固体粉尘排放进行严格限制。上世纪90年代中后期,美国及欧洲国家开展了温拌沥青混合料的研究,其目的是通过降低沥青混合料拌合与摊铺温度,达到降低沥青混合料生产过程中的能耗与二氧化碳等气体及粉尘排放量的目的,同时保证温拌沥青混合料具有与热拌沥青混合料基本相同的路用性能和施工和易性。由于其环保、低耗能、开放交通快、延长施工季节等优点,在国外受到越来越多的关注,但目前国内的温拌沥青混合料技术还未得到大规模的推广应用,尚处于试验研究阶段。

4结束语

总之,高速公路路面施工涉及较多的内容,需要消耗较多的人力和物力,其施工质量直接决定着高速公路的整体质量和使用寿命,因此,我们着重做好高速公路路面施工工作,全面落实各项准备工作,严格管控施工工艺和质量,切实保证路面施工的有序、高效进行,进而打造更多品质工程。

参考文献

[1]成都华川公路建设集团有限公司渝湘高速DE-LM合同段施工组织设计,2008年.

[2]成都华川公路建设集团有限公司广甘高速LM合同段施工组织设计,2011年.

[3]JTG F40-2004公路沥青路面施工技术规范.

[4]JTG F90-2015公路工程施工安全技术规范.

论文作者:吴勇

论文发表刊物:《基层建设》2017年第19期

论文发表时间:2017/11/2

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高速公路路面施工工艺及质量控制研究论文_吴勇
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