浅谈同步沥青碎石封层施工技术在高速公路建设的应用

浅谈同步沥青碎石封层施工技术在高速公路建设的应用

摘要对沥青路面早期破坏的原因进行分析,介绍同步沥青碎石封层技术特点、优缺点、作业特点、所使用的材料、施工工艺、施工过程中各参数的控制,给出质量检验评定标准。

关键词同步沥青碎石封层;施工技术

针对沥青路面早期破坏的专业调查,普遍认为引起路面早期破坏有设计、使用、材料和施工等多方面的原因,但水毁是路面早期破坏的重要原因之一。下封层对公路整体面层防渗水起着非常重要的作用,它的质量好坏直接影响道路的使用寿命。为提高路面的抗水能力和整体的结构强度,从改进、提高下封层施工技术的着手来减少水害,以提高沥青路面的施工质量。考虑到保证工程质量,减少工程造价,石吉高速公路下封层采用热喷改性沥青单层表面处治,使用同步碎石封层车施工。

1同步沥青碎石封层技术特点、优缺点分析

同步沥青碎石封层是利用专门的施工设备即同步碎石封层车,将高温沥青(喷洒时热改性沥青的温度应达到180℃以上)与符合一定技术要求的碎石几乎同时(1S内)喷洒在路面上,然后通过胶轮压路机压实形成单层沥青碎石磨耗层。同步碎石封层技术缩短了粘结剂喷洒与集料撒布之间的间隔,增加了集料颗粒与粘结剂的裹覆面积,更易保证它们之间稳定的比例关系,提高了作业效率,降低了施工成本。它的使用要求路面状况和基层状况处于良好状态;同时,其施工对天气条件有一定的要求,最好在温暖、有太阳、湿度低的天气下使用,一般要求温度高于15℃,相对湿度低于75%。

同步沥青碎石封层技术主要有以下几个优点:

1)同步碎石封层是低能量沥青结合料顺利渗入基层表面微裂缝的技术,起着很好的封缝作用。

2)同步碎石封层实质是靠一定厚度沥青膜(1～2mm)粘结的超薄沥青碎石表面处治层,其整体力学特征是柔性的,能增加路面抗裂性能、治愈路面龟网裂、减少路面反射裂缝、提高路面防渗水性能,若使用聚合物改性沥青、橡胶沥青等高粘度粘结料效果更佳。

3)作为新建半刚性基层沥青路面的封水层,不但有优良的封水效果,而且对半刚性基层的反射裂缝有显著的延缓作用。

4)同步碎石封层可以大大提高原路面的摩擦系数,即增加路面防滑性能,并能使路面平整度得到一定程度的恢复。

2同步碎石封层设备的作业特点

间断型和半连续型同步碎石封层施工工艺流程见图1、图2。

图1间断型同步碎石封层施工工艺流程

图2半连续型同步碎石封层施工工艺流程

连续型同步碎石封层施工工艺,是在半连续型同步碎石封层施工工艺基础之上,采用可以在施工过程中与供料车配合进行沥青和碎石装填的同步碎石封层设备进行施工。同步碎石封层面整体性好,没有接缝(施工准备不足的停车情况除外)。

由于同步碎石封层设备往返于料场与施工地点的成本较高,所需时间较长。为降低使用成本,推荐作业方式为连续式,通过运料车进行运料,并完成作业过程中沥青和碎石的装填。接料斗与自卸卡车配合,将自卸卡车中的碎石装到接料斗中,接料斗的容积足够承载两次装料间隔中同步封层作业所需的碎石。碎石通过包含多条输料皮带的碎石输送系统,输送到布料斗中,布料器中带有螺旋装置,确保整个布料斗中料位高度一致,碎石的撒布达到最佳的效果。

3行驶车速控制

在同步碎石封层的施工工艺流程中,封层作业环节沥青洒布和碎石撒布所能达到的精度是决定同步碎石封层质量的关键。沥青洒布精度是通过检测车速,调节沥青泵的转速来控制的。同步碎石封层设备的碎石流量在施工前标定好以后,作业过程中不再进行控制。碎石撒布量随着车速的变化而变化,车速快,则碎石撒布量小,车速慢,则碎石撒布量大。因此,车速的稳定性对于提高同步碎石封层的质量具有重要意义。

1)洒布参数,如洒布宽度W、洒布密度D根据路面施工要求可人工设定,键盘输入,计算机除按设定参数执行外,为司机提供参考车速V,甚至变速箱应挂档次。

2)适时控制,可满足沥青流量与行车速度的匹配关系,即:

式中:D—设定洒布密度,kg/m2;

QL—沥青泵流量,kg/min;

V—动态车速,m/min;

W—洒布宽度,m。

为保持洒布密度不变的要求,自动控制系统保证沥青泵流量随车速的变化适时按比例调整,车速一般要控制在5-8km/h以下。

4下封层施工工艺

4.1材料要求

1)沥青粘结料:对适用沥青没有特别严格的要求,可以使用不同的沥青结合料,如软化纯沥青、聚合物改性沥青、乳化沥青、聚合物改性乳化沥青、稀释沥青等。我省石吉高速是采用热喷SBS改性沥青(I-D),技术要求见表1,结合料的技术指标要求应符合《公路沥青路面施工技术规范》的要求。

2)集料:集料采用水洗后的石灰岩碎石,规格为S12,单一粒径4.75-9.5mm。水洗法筛分级配范围见表2。

4.2工艺要求

1)施工前:在下封层施工前,对已喷洒透层的基层顶面进行检查,有破损地方应进行修补;人工清扫后用空压机吹风,个别地方用高压水枪冲洗,以确保下承层的清洁,等水分蒸发表面完全干燥后才可进行改性沥青同步碎石封层的施工。

2)沥青洒布:在施工现场,采用轮式装载机向同步碎石封层车的骨料斗装载4.75-9.5mm单粒径石灰石碎石,在沥青高温罐车泵吸高温改性沥青(加热温度控制在180-190℃)到同步碎石封层车沥青储罐内,为防止高温沥青罐车的输油管阀滴漏沥青,应采用铁质容器接受滴漏沥青;将装好料的同步碎石封层车开至施工起点。操作手调整好各个系统的工作参数,喷洒数量按1.0-1.2kg/m2标准设定,然后指挥驾驶员沿预先设置的控制线起步,打开各料门控制开关,使沥青喷出,同时均匀撒布碎石。控制好车速,使洒布量控制在设定值,误差控制在±5%以内。碎石撒布数量按5-7m3/1000m2计,满铺率在60-80%左右。漏洒处采用人工补洒,重叠处用人工扫平。

3)碾压:在沥青和碎石同步洒布后,可进行碾压,建议采用胶胎压路机(效果好,碎石不易被压碎)稳压一、二遍(没必要进行过多的碾压),控制碾压速度为5-8km/h,使单粒径碎石嵌入改性沥青之中且牢固。

4)养护:同步碎石封层铺筑后,应封闭交通,且应尽可能早进行下面层的施工,下面层的运料车在封层上行驶,车速不得高于20km/h。

4.3现场施工控制和检测

根据设计意图,以及改性沥青同步碎石封层的防水防裂的功能特点,根据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTJ052-2000)对改性沥青和碎石进行检测:

1)改性沥青,按每批或每200t进行取样检验,每次取样试验的分析结果,应及时提交监理工程师审查。

2)每批集料进场,按每200t进行取样检验。每次取样的分析结果,应及时提交监理工程师审查。

3)SBS改性沥青同步碎石封层的改性沥青洒布应均匀,无漏洒和油层过厚现象。且必须对两旁

结构物或设施采取覆盖措施,以防污染。

4)SBS改性沥青同步碎石封层的单粒径碎石撒布应均匀,不重不漏。

5)检验项目与检验标准见表3。

5结语

改性沥青同步碎石封层不但具有良好的防水效果,提高防水层的高温抗剪强度,改善了防水层的低温抗裂性与延缓反射裂缝的能力,对保护基层免受冲刷破坏和沥青面层早期损坏具有非常现实的重要意义。改性沥青同步碎石封层将高温改性沥青与洁净干燥的均匀石料几乎同时喷洒在路面上,保证了沥青与石料在最短的时间内完成结合,保证了沥青与石料有足够的结合强度。同时,同步碎石封层技术简单、迅速,提高工作效率;可以节省材料、设备成本,降低工程造价,性价比高,由于同步碎石封层设备的高精确度,使劳动强度大大降低。因此,采用同步碎石封层技术和改性沥青相结合,能大大提高沥青路面的施工质量和防水密水、抗裂性能,有十分重要的推广意义。

参考文献

[1]JTGF40-2004.公路沥青路面施工技术规范[S].

[2]李福普,沈金安.公路沥青路面施工技术规范实施手册[M].北京:人民交通出版社.2005.