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0.概述
近年来,随着我省高等级公路的迅速发展,大多数高等级公路都采用较厚的半刚性基层,在基层上直接铺筑沥青混凝土的路面结构形式。这种结构整体强度高、性能好,但我省地处沿海多雨地区,地质条件决定高速公路很多段建于深厚软基上,尤其是长江以北地区的几条高速公路(宁—连、宁—徐、宁—盐、连—徐等) ,由于施工措施不力和管理养护不善等原因,在运营初期,局部路段沥青混凝土路面就出现不同类型、不同程度的早期开裂(横裂、纵裂、网裂或龟裂) 的病害,严重影响路面功能和使用寿命的问题日益突出。本文在对开裂路段的施工方法、管理和养护及其他原因进行了实际调查的基础上,结合理论分析,就半刚性基层沥青混凝土路面早期病害的几个技术问题进行初步探讨,提出了综合防治半刚性基层沥青混凝土路面早期开裂的施工控制措施,所有建议意见与同行共同商榷。沥青混凝土路面出现的病害按不同类型、不同程度及不同特性可以划分为非结构性和结构性两类。非结构性路面病害主要有:局部裂缝、搓板、推移、网裂和坑槽;主车道车辙、泛油、路拱变缓;有规则的纵、横缝;等等。结构性病害主要有:局部沥青混凝土路面龟裂、半刚性基层破损、沉陷、翻浆;结构性辙槽;等等。各种病害对路面的运营状况和耐久性都有着明显地不良影响,还直接导致路面的维修困難。
1.半刚性基层及其质量控制
1.1关于半刚性基层
目前,我省高速公路采用的水泥稳定碎石及石灰、粉煤灰稳定碎石两种半刚性基层。具有强度高、刚度大、整体好的优点,但有其致命弱点: (1)当含水量和温度变化时,易产生规则的干燥收缩裂缝和温度裂缝,并会引起路面面层在一定位置对应开裂,习惯上称为半刚性基层的反射裂缝,会直接导致该处受雨水侵蚀。在高速行车作用下,不透水半刚性基层顶面受层间有压水冲刷,出现局部破损从而导致沥青混合料松散破损并发展为啃边、网裂和坑槽等病害。(2)如半刚性基层养护不到位和管理不力,基层顶面常易被松散的尘粒裹覆,使基层和面层分离形成一个滑动状态的“工作面”,从而导致沥青面层在行车水平力作用下产生推移、搓板和坑槽等病害。(3)半刚性基层稳定性的好坏直接决定面层是否出现龟裂、沉陷和翻浆等结构性损坏。
1.2半刚性基层的病害防治对策及质量控制
由水泥、石灰、粉煤灰等与无机结合料形成的半刚性基层,由于其材料具有较高的温缩和干缩特性,使得半刚性基层在温度、湿度环境因素作用下,往往先出现开裂,并反射到沥青混凝土面层,造成面层松散,产生网状裂缝。因此,针对这些问题,在施工过程中必须采取多种措施加以避免。
1.2.1认真做好原材料试验和选择
材料质量的好坏,直接影响半刚性基层的施工质量,尤其是就地采备的粗、细集料。在进行基层施工前至少28d ,应将原材料样品委送到实验室,按规定项目要求进行原材料检测,并将试验结果送交监理工程师认定,严禁一切不合格材料进场使用。
1.2.2合理确定集料级配与混合料配比
施工单位配比设计的目的,主要是调剂集料级配进行击实试验来选择合理的配合比,确定混合料的最佳含水量和最大密实度。
半刚性基层集料级配的要求非常严格。因为混合料中的孔隙仅靠水泥和二灰填充是远远不够的,必须要求集料从粗到细连续级配,严禁使用塑性指标偏高的土作为细填充料。施工中严格控制集料级配,加强集料级配的自检力度,并严格控制最大颗粒尺寸。试验是施工质量的基本前提,因此,从试验条件、试验方法到试验操作和数据处理都必须严格按照国家相关规范进行。严禁使试验成为形式主义和走过场,杜绝施工后补做和补资料。
1.2.3规范现场施工
基层施工一般工期较长、环节较多,技术人员应从各方面严格管理、严肃纪律,确保基层合格。因为施工期长,应关注天气条件的变化,并判断天气条件是否会影响质量。比如阴雨天气,混合料易受雨淋,使混合料的含水量产生变化,影响压实度,降雨时应停止施工,有条件的话混合料最好覆盖;再如气温太低也会影响施工,当现场气温低于5度就不宜进行施工。在铺筑半刚性基层前,首先应将底基层上的浮土、杂物全部清除,保持表面整洁,并适当洒水湿润,对底基层已出现的不均匀、破损或开裂等部位应按要求进行整修处理。否则,半刚性基层会受其影响而开裂。
2.沥青混凝土面层病害对策及质量控制
2.1施工前的各项检测试验
沥青路面基层的质量检测。基层是路面的主要承重层,在铺筑沥青混凝土面层前,应按有关部门规范的要求对其质量进行全面认真的检查,对发现的不平、松散、凹坑和软弱之处,要及时整修以达到验收规范的要求。
材料的检测。材料进场后,应将各种集料、沥青等样品按JTJ052-93 规定进行原材料试验检测,视检测结果决定是否使用。同时,对施工设备的性能和计量精度也要进行细致地检查,良好运营的设备是高质量施工的前提和保障。沥青混合料的配比设计与检测。沥青混合料的配比设计主要任务是确定粗、细集料、矿粉和沥青的最佳配比组成,配比设计既要依据理论又要结合施工实践经验。沥青混合料的最佳用量,采用马歇尔试验法确定,通过试验路段确定生产用的标准配比,在施工过程中不能随意变更。
2.2施工中的质量控制
沥青混合料的拌制。沥青混合料配比确定以后,应严格控制各种材料用量及加热温度,拌和后的沥青混合料应均匀一致、无花白、无离析和结团成块等现象,沥青混合料的加热温度应调节到能使混合料出厂温度符合JTJ032-94的要求。沥青混合料的拌和时间可以通过试拌确定,应以拌和均匀为衡量标准,所有矿物颗粒全部包裹沥青,间歇式拌和机每锅拌和时间宜为30～50s,连续式拌和机拌和时间有上料速度及拌和温度调节,并应得到稳定控制,使混合料的拌和质量均匀一致。沥青混合料的摊铺。混合料应采用机械摊铺,摊铺前先熟悉机械性能并将其调试到最佳状态,为了防止和消除摊铺作业中可能出现的质量隐患和路面早期病害,要严格控制混合了的温度和铺机的行进速度,保证厚度均匀。沥青混合料摊铺后应立即进行充分、均匀的碾压。碾压温度最好为混合料的最压实温度,一般不得低于120℃;压路机的行进速度也应控制在4～5km/h ,速度过快会使混合料产生推移、横向裂纹等,速度过低会直接使压实工作间断,影响压实质量;碾压过程应遵循先轻后重、由边到中心的程序。
2.3养护管理
沥青混合料路面的初期养护与管理也是防止路面早期病害的重要环节之一。应在混合料摊铺完成并自然冷却到低于50 ℃以后,才能开放交通,并对通行车辆实行管理,使其在全路面内匀速行驶,避免急转和急刹。
3.结束语
高速公路沥青混凝土路面早期病害预防与整治是一项系统工程。首先,从设计、施工到监理都必须具有高度的事业心和强烈的责任感;其次,对每一项工程的过程和细部应严格按规范设计、施工和验收;再次,要人员、设备、工序和工艺一丝不苟,精益求精,才能全面提高工程质量,交给人民一项优良工程。
近年来,随着我省高等级公路的迅速发展,大多数高等级公路都采用较厚的半刚性基层,在基层上直接铺筑沥青混凝土的路面结构形式。这种结构整体强度高、性能好,但我省地处沿海多雨地区,地质条件决定高速公路很多段建于深厚软基上,尤其是长江以北地区的几条高速公路(宁—连、宁—徐、宁—盐、连—徐等) ,由于施工措施不力和管理养护不善等原因,在运营初期,局部路段沥青混凝土路面就出现不同类型、不同程度的早期开裂(横裂、纵裂、网裂或龟裂) 的病害,严重影响路面功能和使用寿命的问题日益突出。本文在对开裂路段的施工方法、管理和养护及其他原因进行了实际调查的基础上,结合理论分析,就半刚性基层沥青混凝土路面早期病害的几个技术问题进行初步探讨,提出了综合防治半刚性基层沥青混凝土路面早期开裂的施工控制措施,所有建议意见与同行共同商榷。沥青混凝土路面出现的病害按不同类型、不同程度及不同特性可以划分为非结构性和结构性两类。非结构性路面病害主要有:局部裂缝、搓板、推移、网裂和坑槽;主车道车辙、泛油、路拱变缓;有规则的纵、横缝;等等。结构性病害主要有:局部沥青混凝土路面龟裂、半刚性基层破损、沉陷、翻浆;结构性辙槽;等等。各种病害对路面的运营状况和耐久性都有着明显地不良影响,还直接导致路面的维修困難。
1.半刚性基层及其质量控制
1.1关于半刚性基层
目前,我省高速公路采用的水泥稳定碎石及石灰、粉煤灰稳定碎石两种半刚性基层。具有强度高、刚度大、整体好的优点,但有其致命弱点: (1)当含水量和温度变化时,易产生规则的干燥收缩裂缝和温度裂缝,并会引起路面面层在一定位置对应开裂,习惯上称为半刚性基层的反射裂缝,会直接导致该处受雨水侵蚀。在高速行车作用下,不透水半刚性基层顶面受层间有压水冲刷,出现局部破损从而导致沥青混合料松散破损并发展为啃边、网裂和坑槽等病害。(2)如半刚性基层养护不到位和管理不力,基层顶面常易被松散的尘粒裹覆,使基层和面层分离形成一个滑动状态的“工作面”,从而导致沥青面层在行车水平力作用下产生推移、搓板和坑槽等病害。(3)半刚性基层稳定性的好坏直接决定面层是否出现龟裂、沉陷和翻浆等结构性损坏。
1.2半刚性基层的病害防治对策及质量控制
由水泥、石灰、粉煤灰等与无机结合料形成的半刚性基层,由于其材料具有较高的温缩和干缩特性,使得半刚性基层在温度、湿度环境因素作用下,往往先出现开裂,并反射到沥青混凝土面层,造成面层松散,产生网状裂缝。因此,针对这些问题,在施工过程中必须采取多种措施加以避免。
1.2.1认真做好原材料试验和选择
材料质量的好坏,直接影响半刚性基层的施工质量,尤其是就地采备的粗、细集料。在进行基层施工前至少28d ,应将原材料样品委送到实验室,按规定项目要求进行原材料检测,并将试验结果送交监理工程师认定,严禁一切不合格材料进场使用。
1.2.2合理确定集料级配与混合料配比
施工单位配比设计的目的,主要是调剂集料级配进行击实试验来选择合理的配合比,确定混合料的最佳含水量和最大密实度。
半刚性基层集料级配的要求非常严格。因为混合料中的孔隙仅靠水泥和二灰填充是远远不够的,必须要求集料从粗到细连续级配,严禁使用塑性指标偏高的土作为细填充料。施工中严格控制集料级配,加强集料级配的自检力度,并严格控制最大颗粒尺寸。试验是施工质量的基本前提,因此,从试验条件、试验方法到试验操作和数据处理都必须严格按照国家相关规范进行。严禁使试验成为形式主义和走过场,杜绝施工后补做和补资料。
1.2.3规范现场施工
基层施工一般工期较长、环节较多,技术人员应从各方面严格管理、严肃纪律,确保基层合格。因为施工期长,应关注天气条件的变化,并判断天气条件是否会影响质量。比如阴雨天气,混合料易受雨淋,使混合料的含水量产生变化,影响压实度,降雨时应停止施工,有条件的话混合料最好覆盖;再如气温太低也会影响施工,当现场气温低于5度就不宜进行施工。在铺筑半刚性基层前,首先应将底基层上的浮土、杂物全部清除,保持表面整洁,并适当洒水湿润,对底基层已出现的不均匀、破损或开裂等部位应按要求进行整修处理。否则,半刚性基层会受其影响而开裂。
2.沥青混凝土面层病害对策及质量控制
2.1施工前的各项检测试验
沥青路面基层的质量检测。基层是路面的主要承重层,在铺筑沥青混凝土面层前,应按有关部门规范的要求对其质量进行全面认真的检查,对发现的不平、松散、凹坑和软弱之处,要及时整修以达到验收规范的要求。
材料的检测。材料进场后,应将各种集料、沥青等样品按JTJ052-93 规定进行原材料试验检测,视检测结果决定是否使用。同时,对施工设备的性能和计量精度也要进行细致地检查,良好运营的设备是高质量施工的前提和保障。沥青混合料的配比设计与检测。沥青混合料的配比设计主要任务是确定粗、细集料、矿粉和沥青的最佳配比组成,配比设计既要依据理论又要结合施工实践经验。沥青混合料的最佳用量,采用马歇尔试验法确定,通过试验路段确定生产用的标准配比,在施工过程中不能随意变更。
2.2施工中的质量控制
沥青混合料的拌制。沥青混合料配比确定以后,应严格控制各种材料用量及加热温度,拌和后的沥青混合料应均匀一致、无花白、无离析和结团成块等现象,沥青混合料的加热温度应调节到能使混合料出厂温度符合JTJ032-94的要求。沥青混合料的拌和时间可以通过试拌确定,应以拌和均匀为衡量标准,所有矿物颗粒全部包裹沥青,间歇式拌和机每锅拌和时间宜为30～50s,连续式拌和机拌和时间有上料速度及拌和温度调节,并应得到稳定控制,使混合料的拌和质量均匀一致。沥青混合料的摊铺。混合料应采用机械摊铺,摊铺前先熟悉机械性能并将其调试到最佳状态,为了防止和消除摊铺作业中可能出现的质量隐患和路面早期病害,要严格控制混合了的温度和铺机的行进速度,保证厚度均匀。沥青混合料摊铺后应立即进行充分、均匀的碾压。碾压温度最好为混合料的最压实温度,一般不得低于120℃;压路机的行进速度也应控制在4～5km/h ,速度过快会使混合料产生推移、横向裂纹等,速度过低会直接使压实工作间断,影响压实质量;碾压过程应遵循先轻后重、由边到中心的程序。
2.3养护管理
沥青混合料路面的初期养护与管理也是防止路面早期病害的重要环节之一。应在混合料摊铺完成并自然冷却到低于50 ℃以后,才能开放交通,并对通行车辆实行管理,使其在全路面内匀速行驶,避免急转和急刹。
3.结束语
高速公路沥青混凝土路面早期病害预防与整治是一项系统工程。首先,从设计、施工到监理都必须具有高度的事业心和强烈的责任感;其次,对每一项工程的过程和细部应严格按规范设计、施工和验收;再次,要人员、设备、工序和工艺一丝不苟,精益求精,才能全面提高工程质量,交给人民一项优良工程。