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【摘 要】文章分析了影响沥青路面平整度的主要因素,并从施工准备、路基施工质量控制、混合料质量控制、摊铺碾压施工质量控制等方面探讨了沥青路面平整度的质量控制措施。
【关键词】沥青路面;平整度;因素;控制
公路沥青路面施工是公路工程施工中一道关键工序,根据现代交通的要求,沥青路面必须有足够的强度(压实度)、平整度和抗滑性。随着我国高速公路的突飞猛进,人们对沥青路面的质量要求越来越严格,而路面平整度是人们首要关心的问题。因为路面平整度是影响道路使用性能,反映道路综合质量的主要因素之一,也是反映路面施工质量与服务水平的一项重要指标。不平整的路面将会增大行车阻力,使车辆产生附加振动作用,这种振动作用会造成行车颠簸,影响行车的速度和安全、驾驶的平稳和乘客的舒适,还会对路面施加冲击力,加剧路面和汽车机件损坏以及轮胎的磨损,并增大油耗,还会积滞雨水,加速路面的破坏。因此,研究分析路面不平整的原因及质量控制措施就显得尤为重要了。
一、影响沥青路面平整度的主要因素
(一)路基施工质量对平整度的影响
路基施工质量对沥青路面的平整度的影响主要表现在路基的不均匀沉降导致的沥青路面局部的沉陷、开裂、错台等病害,从而影响路面的平整度指标。造成沥青路面的沉陷、开裂的原因主要是:①局部路基压实度达不到设计要求。在路基施工时,没有按照施工规范进行施工,松铺厚度厚薄不均、填料大小不一、机械压实功不足等原因导致路基沉降不均。②横向半填半挖、纵向填挖交界路基没有按照规范的要求开挖台阶,填筑部分碾压不密实,产生不均匀沉降,导致填挖结合部出现裂缝;③结构物台背回填裂缝。结构物台背施工面狭小,考虑结构物的安全,不适宜大型机械作业,只能采用小型夯实机具,压实度不易控制,易产生沉降,而结构物的沉降量一般都很小,就会导致台背沉降裂缝、错台。④高填方路基填筑高度大,基底承载力要求高,如果基底承载力不足、处置不合理,路基可能产生不均匀沉降甚至裂缝。路基本身在荷载和自重作用下使土体不断压缩固结产生的自然沉降也大,如果存在压实功不足,就会产生加大的工后沉降,导致路基路面开裂破坏。
(二)基层施工质量对平整度的影响
在道路基层施工中,通常按照“基层不平面层调,下层不平上层找”的老方法施工,对平整度要求高的道路来说是根本行不通的。实际中如果基层做不好,无论怎样使面层摊铺平整,压实后也会因为虚铺厚度不同,使路面产生不平整。
(三)基准线对平整度的影响
高性能摊铺机,均以钢索线基准,滑靴基准,平衡梁基准三个基准来控制平整度,钢索线的立杆误差及挠度误差均会通过自动控制系统传递至路面摊铺层,引起路面横坡度的变化,滑靴的基准是以标尺为基准,路面的起伏变化,同样会通过自动化系统传递至路面摊铺层,甚至有人为的手动调整,想调平,反增大了误差。平衡粱的作用虽是起平均误差的作用,但同时也把形成层的不平整误差传递给摊铺层,产生新的不平整。
(四)沥青混合料的质量影响
(1)沥青混合料的配合比不合理。油石比过大,路面会产生壅包和泛油;油石比过小、骨料级配不好,路面容易松散不密实。现在的配合比设计一般还是采用传统的马歇尔方法,而马氏试验测定的密实度要比用GTM方法确定的小,经过多次试验,它们的换算关系是,GTM密实度=马氏密实度*1.02,这个1.02的系数就相当于两个百分点,如果用马氏的密实度为标准,在碾压上已经达到了要求的压实度,但实际上,距用GTM方法确定的压实度还差两个百分点,这样就使路面在以后的碾压过程中继续被压密,使路面产生不同程度的变形,严重影响平整度。
(2)沥青混合料拌和不均匀。为了保证摊铺机连续、匀速、不间断地摊铺,每台拌和机的产量一定要和摊铺机相匹配,否则就得采用多台拌和机联合供料,但在联合供料过程中,每台拌和机的拌和温度不可能完全一致,再加上粒料规格的不一致,使得摊铺后局部的温度差异、碾压的温度和效果变化较大,影响到沥青路面平整度。当拌和设备出现意外情况,刚开炉或料温低,含水量大时,会出现料温不均匀现象,当筛分系统出现问题时,造成骨料级配发生较大变化。有时也会出现花白料,使路面难以摊铺成型。温度过高造成沥青老化,不能保证沥青混合料摊铺质量。拌和能力过小,出现停工待料状况,使接头处温度降低,出现温度差,形成一个个坎,严重影响路面的平整度。
(五)摊铺作业的影响
(1)摊铺基准影响:摊铺机均有自动找平装置,底面层基准控制采用“走钢丝”,中、上面层采用“走雪撬”的方法。具体影响因素:①放样用的水准点不均匀沉降或移动引起的高程误差;②施工放样由于仪器精度和观测精度不够,使钢丝的基准产生误差;③钢丝架设张力不够或张力不均匀,以及桩距过大、施工放样划线过粗或不准,引起钢丝产生竖向挠度或标高误差,使路面在纵向方向出现波浪;④施工过程中钢丝被碰落或传感器与钢丝脱离都会影响沥青混凝土路面的平整度。
(2)摊铺机械的影响:①自动找平装置使用不当,就不能把平整的基准线反应到仪表上,从而影响路面的高程和平整度;②熨平板加热温度不够或加热不均匀,摊铺时会造成由于熨平板温度较低而混合料温度较高而相互粘结,使得摊铺出的路面出现拉毛、小坑洞、拉槽等现象;③振捣器、夯锤的频率过大会造成熨平板共振,使摊铺机自动找平装置处于不稳定状态,而影响路面的平整度;④供料系统料位高度不稳定,使熨平板全宽范围内拌和料的密度发生变化,使路面出现波浪,影响路面的平整度。
(3)摊铺过程的影响:①摊铺过程不连续产生间断,有时停机待料、停机用餐、加油等都会出现横向接缝或产生波浪;②摊铺的速度不恒定,导致摊铺层初始密实度不均匀,从而引起碾压后局部厚度变化而影响平整度;③运料车操作不熟练与摊铺机配合不协调,致使混合料洒落在摊铺机行车履带前,造成摊铺机上下波动,影响沥青路面的平整度。 (六)碾压作业的影响
首先,是碾压机器的选择,没有根据路面的配置和沥青的成分合理的选择机械,对施工的技术人员没有进行培训,操作手操作不娴熟,以及对于碾压工艺的不了解,导致了路面的不平整。一是在碾压温度的控制上,二是压实时,温度过高的压路机的轮迹比较明显,沥青料前后的推移比较大,不够稳定,复压温度过高会引起角轮眼露机粘连沥青细料,小的细料飞溅,会影响表面的平整度。而如果温度过低,又会不易碾压,造成碾压的不平整。其次,器具的选择不合理以及速度控制的不得当,极易使得刚刚铺好的路面产生变形,导致密实不均匀。再者,压路机操作者本身的技术素养也非常的重要,压路机的速度不均匀,急刹车和突然启动,随意的停止或者掉头,都会在已经碾压成型的路面上造成不平整,在未完全冷却的路面上出现凹槽。碾压过程看似简单,其实是一个非常复杂的过程,碾压行走路线制定的不合理,碾压次数制定的不恰当,驱动轮和转向轮在前后的驱动问题不一致,都会导致碾压过后的路面产生很多的龟裂和波浪。
二、沥青路面平整度的质量控制措施
(一)做好施工准备
充分的准备是质量得到保障的前提,施工开始前,充分分析原料供应能力、拌合站拌合能力、运输车辆运送能力、摊铺设备摊铺能力、压实设备压实能力、施工现场管理能力及各环节配合协调能力,做好施工各环节部署,使各个环节协调同步开展。对施工用机械进行技术检查,并让技术人员随时待命,以对施工时机械突发故障进行及时修理,保障施工的连续性。
(二)路基的施工质量控制
(1)填筑路堤时应首先进行原地面处理。当路堤填筑高度不小于1.0m时,应注意将路基范围内的树根,草丛全部挖除。若基底的表层土系腐殖土,则须用挖掘机或人工将基表层土清除换填,厚度视具体情况而定,一般以不小于30cm为宜,并予以分层压实。(2)路堤填料一般应采用砂砾及塑性指数和含水量符合规范的土,不使用淤泥、沼泽土、冻土、有机土、含草皮土、生活垃圾及含腐殖质的土。对于液限大于50,塑性指数大于26的土,一般不宜作为路基填土。(3)填土路基压实路基施工时,应严格按现行《公路路基施工技术规范》要求进行,并应通过试验路段来确定不同机具压实不同填料的最佳含水量、适宜的松铺厚度和相应的碾压遍数、最佳的机械配套和施工组织,还要有一定素质的施工队伍来重视。(4)完善排水设施。为了保持路基能经常处于干燥、坚固和稳定状态,必须将影响路基稳定的地面水予以拦截,并排除到路基范围之外,防止漫流、聚积和下渗。同时,对于影响路基稳定的地下水,应予以截断、疏干、降低水位,并引导到路基范围以外,注意防渗以及水土保持问题。
(三)确保沥青混合料的质量
(1)严格控制沥青面层用集料的规格级配,尽量做到在相同面层中采用同一台破碎机生产出的集料,使集料在生产、使用过程中的级配波动较小,从而使沥青混合料的生产质量较稳定,不致因沥青混合料的生产质量的不稳定而导致压实效果的变化,从而影响面层平整度。
(2)沥青混合料出料温度应尽量保持—致,并视天气、温度、锋利、运输距离情况适当调整,使各段沥青混合料的的摊铺温度,碾压温度控制在规定范围内且相对一致,不因温度变化较大而引起压实效果的变化,从而影响面层平整度。
(3)减小沥青混合料运输过程中的离析。从储料仓卸料装车时,要采用多次卸料法。—般采用先卸料到车厢前后端,再卸料于车厢中部的方法,可在很大程度减小混合料粗细集料的离析现象。值得注意的是,沥青混合料最大粒径越大,越容易产生离析现象,因而在装卸中下面层混合料时尤为注意这一点。
(四)摊铺、碾压施工工艺的控制
每次摊铺前应检查摊铺机熨平板的宽度、高度及仰角是否合适,铺料过程中随时调整自动找平装置,以保证摊铺面的平整度。摊铺机必须缓慢、均匀、连续不断地摊铺,不得随意变换速度或中途停顿,以提高平整度,减少混合料的离析。摊铺机应采用自动找平方式,下面层宜采用钢丝绳引导的高程控制方式,上面层宜采用平衡梁或雪橇式摊铺厚度控制方式。摊铺机刮料输送器通过闸门向后的供料和螺旋摊铺器两侧布料,两者的工作速度要相匹配,如果不匹配,铺出的料松紧程度不一样,碾压后的路面平整度较差。摊铺机的行进速度要根据拌合、运输能力来计算,以保证施工连续性及摊铺机匀速行进。摊铺现场应设专人持3m直尺沿纵向连续检查,平整度最大间隙超过2mm处做好标记,并指挥压路机及时纵横碾压加以消除。
碾压温度应按规范执行,在满足碾压温度范围内尽量采用高温碾压,碾压终了的温度不低于75℃。碾压区段应尽量延长以保证压实段的长度,从而避免因压路机起停而产生的碾压波浪。压路机不得在新铺混合料上转向、调头、左右移动及紧急制动。初压时让从动轮在后,不至于倒退时在轮前留下波浪,影响平整度;终压时用光轮压路机碾压以消除轮迹。碾压应纵向进行,并由摊铺的低处向高处低速进行,相邻碾压轮迹重叠不小于30cm,压路机停车时应尽量停在硬路肩与土路肩边缘处。
简而言之,在沥青路面施工过程中,路面基层的平整度及沥青混合料的机械铺筑对沥青路面起着重要的影响,要对这方面进行严格的技术控制,沥青路面的平整度就会得到控制提高,也就保证了总体工程的质量水平,提高了路面工程质量。
参考文献:
[1]樊鹏委.影响高速公路沥青路面平整度因素浅析.商情,2012(12).
[2]邓双龙.提高沥青路面平整度施工要点阐述.大陆桥视野,2011(8).
[3]方向明,汪海峰.提高沥青路面平整度的探讨.建筑知识:学术刊,2012(B04).
【关键词】沥青路面;平整度;因素;控制
公路沥青路面施工是公路工程施工中一道关键工序,根据现代交通的要求,沥青路面必须有足够的强度(压实度)、平整度和抗滑性。随着我国高速公路的突飞猛进,人们对沥青路面的质量要求越来越严格,而路面平整度是人们首要关心的问题。因为路面平整度是影响道路使用性能,反映道路综合质量的主要因素之一,也是反映路面施工质量与服务水平的一项重要指标。不平整的路面将会增大行车阻力,使车辆产生附加振动作用,这种振动作用会造成行车颠簸,影响行车的速度和安全、驾驶的平稳和乘客的舒适,还会对路面施加冲击力,加剧路面和汽车机件损坏以及轮胎的磨损,并增大油耗,还会积滞雨水,加速路面的破坏。因此,研究分析路面不平整的原因及质量控制措施就显得尤为重要了。
一、影响沥青路面平整度的主要因素
(一)路基施工质量对平整度的影响
路基施工质量对沥青路面的平整度的影响主要表现在路基的不均匀沉降导致的沥青路面局部的沉陷、开裂、错台等病害,从而影响路面的平整度指标。造成沥青路面的沉陷、开裂的原因主要是:①局部路基压实度达不到设计要求。在路基施工时,没有按照施工规范进行施工,松铺厚度厚薄不均、填料大小不一、机械压实功不足等原因导致路基沉降不均。②横向半填半挖、纵向填挖交界路基没有按照规范的要求开挖台阶,填筑部分碾压不密实,产生不均匀沉降,导致填挖结合部出现裂缝;③结构物台背回填裂缝。结构物台背施工面狭小,考虑结构物的安全,不适宜大型机械作业,只能采用小型夯实机具,压实度不易控制,易产生沉降,而结构物的沉降量一般都很小,就会导致台背沉降裂缝、错台。④高填方路基填筑高度大,基底承载力要求高,如果基底承载力不足、处置不合理,路基可能产生不均匀沉降甚至裂缝。路基本身在荷载和自重作用下使土体不断压缩固结产生的自然沉降也大,如果存在压实功不足,就会产生加大的工后沉降,导致路基路面开裂破坏。
(二)基层施工质量对平整度的影响
在道路基层施工中,通常按照“基层不平面层调,下层不平上层找”的老方法施工,对平整度要求高的道路来说是根本行不通的。实际中如果基层做不好,无论怎样使面层摊铺平整,压实后也会因为虚铺厚度不同,使路面产生不平整。
(三)基准线对平整度的影响
高性能摊铺机,均以钢索线基准,滑靴基准,平衡梁基准三个基准来控制平整度,钢索线的立杆误差及挠度误差均会通过自动控制系统传递至路面摊铺层,引起路面横坡度的变化,滑靴的基准是以标尺为基准,路面的起伏变化,同样会通过自动化系统传递至路面摊铺层,甚至有人为的手动调整,想调平,反增大了误差。平衡粱的作用虽是起平均误差的作用,但同时也把形成层的不平整误差传递给摊铺层,产生新的不平整。
(四)沥青混合料的质量影响
(1)沥青混合料的配合比不合理。油石比过大,路面会产生壅包和泛油;油石比过小、骨料级配不好,路面容易松散不密实。现在的配合比设计一般还是采用传统的马歇尔方法,而马氏试验测定的密实度要比用GTM方法确定的小,经过多次试验,它们的换算关系是,GTM密实度=马氏密实度*1.02,这个1.02的系数就相当于两个百分点,如果用马氏的密实度为标准,在碾压上已经达到了要求的压实度,但实际上,距用GTM方法确定的压实度还差两个百分点,这样就使路面在以后的碾压过程中继续被压密,使路面产生不同程度的变形,严重影响平整度。
(2)沥青混合料拌和不均匀。为了保证摊铺机连续、匀速、不间断地摊铺,每台拌和机的产量一定要和摊铺机相匹配,否则就得采用多台拌和机联合供料,但在联合供料过程中,每台拌和机的拌和温度不可能完全一致,再加上粒料规格的不一致,使得摊铺后局部的温度差异、碾压的温度和效果变化较大,影响到沥青路面平整度。当拌和设备出现意外情况,刚开炉或料温低,含水量大时,会出现料温不均匀现象,当筛分系统出现问题时,造成骨料级配发生较大变化。有时也会出现花白料,使路面难以摊铺成型。温度过高造成沥青老化,不能保证沥青混合料摊铺质量。拌和能力过小,出现停工待料状况,使接头处温度降低,出现温度差,形成一个个坎,严重影响路面的平整度。
(五)摊铺作业的影响
(1)摊铺基准影响:摊铺机均有自动找平装置,底面层基准控制采用“走钢丝”,中、上面层采用“走雪撬”的方法。具体影响因素:①放样用的水准点不均匀沉降或移动引起的高程误差;②施工放样由于仪器精度和观测精度不够,使钢丝的基准产生误差;③钢丝架设张力不够或张力不均匀,以及桩距过大、施工放样划线过粗或不准,引起钢丝产生竖向挠度或标高误差,使路面在纵向方向出现波浪;④施工过程中钢丝被碰落或传感器与钢丝脱离都会影响沥青混凝土路面的平整度。
(2)摊铺机械的影响:①自动找平装置使用不当,就不能把平整的基准线反应到仪表上,从而影响路面的高程和平整度;②熨平板加热温度不够或加热不均匀,摊铺时会造成由于熨平板温度较低而混合料温度较高而相互粘结,使得摊铺出的路面出现拉毛、小坑洞、拉槽等现象;③振捣器、夯锤的频率过大会造成熨平板共振,使摊铺机自动找平装置处于不稳定状态,而影响路面的平整度;④供料系统料位高度不稳定,使熨平板全宽范围内拌和料的密度发生变化,使路面出现波浪,影响路面的平整度。
(3)摊铺过程的影响:①摊铺过程不连续产生间断,有时停机待料、停机用餐、加油等都会出现横向接缝或产生波浪;②摊铺的速度不恒定,导致摊铺层初始密实度不均匀,从而引起碾压后局部厚度变化而影响平整度;③运料车操作不熟练与摊铺机配合不协调,致使混合料洒落在摊铺机行车履带前,造成摊铺机上下波动,影响沥青路面的平整度。 (六)碾压作业的影响
首先,是碾压机器的选择,没有根据路面的配置和沥青的成分合理的选择机械,对施工的技术人员没有进行培训,操作手操作不娴熟,以及对于碾压工艺的不了解,导致了路面的不平整。一是在碾压温度的控制上,二是压实时,温度过高的压路机的轮迹比较明显,沥青料前后的推移比较大,不够稳定,复压温度过高会引起角轮眼露机粘连沥青细料,小的细料飞溅,会影响表面的平整度。而如果温度过低,又会不易碾压,造成碾压的不平整。其次,器具的选择不合理以及速度控制的不得当,极易使得刚刚铺好的路面产生变形,导致密实不均匀。再者,压路机操作者本身的技术素养也非常的重要,压路机的速度不均匀,急刹车和突然启动,随意的停止或者掉头,都会在已经碾压成型的路面上造成不平整,在未完全冷却的路面上出现凹槽。碾压过程看似简单,其实是一个非常复杂的过程,碾压行走路线制定的不合理,碾压次数制定的不恰当,驱动轮和转向轮在前后的驱动问题不一致,都会导致碾压过后的路面产生很多的龟裂和波浪。
二、沥青路面平整度的质量控制措施
(一)做好施工准备
充分的准备是质量得到保障的前提,施工开始前,充分分析原料供应能力、拌合站拌合能力、运输车辆运送能力、摊铺设备摊铺能力、压实设备压实能力、施工现场管理能力及各环节配合协调能力,做好施工各环节部署,使各个环节协调同步开展。对施工用机械进行技术检查,并让技术人员随时待命,以对施工时机械突发故障进行及时修理,保障施工的连续性。
(二)路基的施工质量控制
(1)填筑路堤时应首先进行原地面处理。当路堤填筑高度不小于1.0m时,应注意将路基范围内的树根,草丛全部挖除。若基底的表层土系腐殖土,则须用挖掘机或人工将基表层土清除换填,厚度视具体情况而定,一般以不小于30cm为宜,并予以分层压实。(2)路堤填料一般应采用砂砾及塑性指数和含水量符合规范的土,不使用淤泥、沼泽土、冻土、有机土、含草皮土、生活垃圾及含腐殖质的土。对于液限大于50,塑性指数大于26的土,一般不宜作为路基填土。(3)填土路基压实路基施工时,应严格按现行《公路路基施工技术规范》要求进行,并应通过试验路段来确定不同机具压实不同填料的最佳含水量、适宜的松铺厚度和相应的碾压遍数、最佳的机械配套和施工组织,还要有一定素质的施工队伍来重视。(4)完善排水设施。为了保持路基能经常处于干燥、坚固和稳定状态,必须将影响路基稳定的地面水予以拦截,并排除到路基范围之外,防止漫流、聚积和下渗。同时,对于影响路基稳定的地下水,应予以截断、疏干、降低水位,并引导到路基范围以外,注意防渗以及水土保持问题。
(三)确保沥青混合料的质量
(1)严格控制沥青面层用集料的规格级配,尽量做到在相同面层中采用同一台破碎机生产出的集料,使集料在生产、使用过程中的级配波动较小,从而使沥青混合料的生产质量较稳定,不致因沥青混合料的生产质量的不稳定而导致压实效果的变化,从而影响面层平整度。
(2)沥青混合料出料温度应尽量保持—致,并视天气、温度、锋利、运输距离情况适当调整,使各段沥青混合料的的摊铺温度,碾压温度控制在规定范围内且相对一致,不因温度变化较大而引起压实效果的变化,从而影响面层平整度。
(3)减小沥青混合料运输过程中的离析。从储料仓卸料装车时,要采用多次卸料法。—般采用先卸料到车厢前后端,再卸料于车厢中部的方法,可在很大程度减小混合料粗细集料的离析现象。值得注意的是,沥青混合料最大粒径越大,越容易产生离析现象,因而在装卸中下面层混合料时尤为注意这一点。
(四)摊铺、碾压施工工艺的控制
每次摊铺前应检查摊铺机熨平板的宽度、高度及仰角是否合适,铺料过程中随时调整自动找平装置,以保证摊铺面的平整度。摊铺机必须缓慢、均匀、连续不断地摊铺,不得随意变换速度或中途停顿,以提高平整度,减少混合料的离析。摊铺机应采用自动找平方式,下面层宜采用钢丝绳引导的高程控制方式,上面层宜采用平衡梁或雪橇式摊铺厚度控制方式。摊铺机刮料输送器通过闸门向后的供料和螺旋摊铺器两侧布料,两者的工作速度要相匹配,如果不匹配,铺出的料松紧程度不一样,碾压后的路面平整度较差。摊铺机的行进速度要根据拌合、运输能力来计算,以保证施工连续性及摊铺机匀速行进。摊铺现场应设专人持3m直尺沿纵向连续检查,平整度最大间隙超过2mm处做好标记,并指挥压路机及时纵横碾压加以消除。
碾压温度应按规范执行,在满足碾压温度范围内尽量采用高温碾压,碾压终了的温度不低于75℃。碾压区段应尽量延长以保证压实段的长度,从而避免因压路机起停而产生的碾压波浪。压路机不得在新铺混合料上转向、调头、左右移动及紧急制动。初压时让从动轮在后,不至于倒退时在轮前留下波浪,影响平整度;终压时用光轮压路机碾压以消除轮迹。碾压应纵向进行,并由摊铺的低处向高处低速进行,相邻碾压轮迹重叠不小于30cm,压路机停车时应尽量停在硬路肩与土路肩边缘处。
简而言之,在沥青路面施工过程中,路面基层的平整度及沥青混合料的机械铺筑对沥青路面起着重要的影响,要对这方面进行严格的技术控制,沥青路面的平整度就会得到控制提高,也就保证了总体工程的质量水平,提高了路面工程质量。
参考文献:
[1]樊鹏委.影响高速公路沥青路面平整度因素浅析.商情,2012(12).
[2]邓双龙.提高沥青路面平整度施工要点阐述.大陆桥视野,2011(8).
[3]方向明,汪海峰.提高沥青路面平整度的探讨.建筑知识:学术刊,2012(B04).