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摘要:本文综合考虑贵州省的公路材料、气候、交通等条件,为提高路面抗滑和抗水损害性能,提出了铺筑SMA-13改性沥青玛蹄脂碎石混合料上面层的沥青路面结构设计。通过对SMA改性沥青玛蹄脂碎石混合料的优缺点进行分析,形成一整套适应贵州省气候、材料、交通等特点的高速公路SMA沥青路面的材料组合设计与施工控制技术,对我省高速公路建设具有重要的经济与社会意义。
关键词:沥青路面;SMA沥青混合料;施工技术
1、工程概况
余庆至凯里、凯里至羊甲高速公路是《贵州省高速公路网规划》“678网”中“第6横”——余庆至安龙公路的前段。项目在起点与“三横”(江口至都格高速)相接,终点在凯里与沪昆国家高速公路的凯里至麻江段相连,再向南延伸至丹寨,可连接厦蓉国家高速公路。路线全长约165.94公里(施秉连接线为长24.226公里),批复初设预算为126.409亿,平均每公里造价约为7618万元/公里。全线按双向四车道高速公路标准建设,设计速度为80公里/小时,路基宽度为21.5米。项目所在地区属亚热带季风气候,气候温和、雨量充沛,是我国南北气候过渡地带。
2、路面结构设计
综合考虑余凯、凯羊公路的材料、气候、交通等特点,同时为提高路面抗滑和抗水损害性能,该段主线采用SMA改性沥青玛蹄脂碎石上面层+AC密级配中下面层+水泥稳定碎石半刚性基层+底基层的国内沥青路面典型结构类型。具体路面结构设置为:
面层:4cmSMA改性沥青玛蹄脂碎石混合料+6cm中粒式沥青混合料(AC-20Ⅰ)+8cm粗粒式沥青混合料(AC-25Ⅰ);
基层:37cm水泥稳定碎石,基层顶面设置沥青封层;
底基层:15cm级配碎石。
桥梁、桥通道顶面及其搭板顶面铺装采用4cmSMA改性沥青玛蹄脂碎石混合料+6cm中粒式沥青混合料(AC-20Ⅰ)。
特长及长隧道路面采用水泥混凝土路面,水泥砼28天设计弯拉强度为5.0MPa。路面结构为26cmC35水泥砼+15cmC10贫混凝土调平层。在水泥砼路面与沥青砼路面间设置3.0m过渡段。
中、短隧道路面采用沥青混凝土路面,路面结构为4cmSMA改性沥青玛蹄脂碎石混合料+6cm中粒式沥青混合料(AC-20Ⅰ)+22cmC30水泥砼+C10贫混凝土调平层。
3、余凯、凯羊高速公路沥青路面施工技术要求
SMA改性沥青玛蹄脂碎石混合料的应用:
1.1原材料的技术要求
1、沥青
SMA-13改性沥青混合料采用优质SBS改性沥青,其技术要求见表1。
2、粗集料
应采用石质坚硬、清洁、不含风化颗粒、近似立方体颗粒的碎石。采用玄武岩粗集料,其技术要求见表2。SMA-13表面层矿料采用多级破碎,分4级进行筛分控制。粗集料质量应从源头抓起,派专人进驻集料加工厂,对不合格的集料不得装车,对进场粗集料每500m3检验一次。
3、细集料
采用坚硬、洁净、干燥、无风化、无杂质并有适当级配的人工轧制的玄武岩细集料,不能采用山场的下脚料。对进场细集料每200m3检验一次。
4、填料
宜采用石灰岩碱性石料经磨细得到的矿粉。矿粉必须干燥、清洁,矿粉质量技术要求见表3,每50t检验一次。拌和机回收的粉料不得采用,以确以沥青表面层的质量。
5、抗剥离剂:镇胜高速公路镇新段多雨雾,要求粗集料对沥青的粘附等级为5级。如达不到5级,应掺加外加剂以改善粗集料粘附性,外加量的用量通过试验,并结合现场情况确定。
6、稳定剂:采用优良的木质素絮状纤维技术指标应满足有关技术规范的要求。
1.2 SMA-13改性沥青表面层施工
1.把好原材料质量关
(1)要注意粗细集料和填料的质量,对不合格的矿料,不准运进拌和厂。
(2)堆放各种矿料的地坪必须硬化,并具有良好地排水系统,避免材料被污染;各品种材料间应用墙体隔开,以避免相互混杂。
(3)细集料及矿粉必须覆盖,细集料潮湿将影响喂料数量和拌和机产量。
(4)木质素纤维地保管、存放、运输过程中均不得受潮。
2.改性沥青SMA-13的拌制
(1)严格掌握改性沥青和集料的加热温度及改性沥青SMA-13的出厂温度。
(2)拌和楼控制室要逐盘打印改性沥青及各种矿料的用量和拌和温度,并定期对拌和楼的计量和测温进行校核;每天应用拌和总量检验各种材料的配比核改性沥青SMA-13油石比的误差。
(3)拌和时间由试验确定。改性沥青SMA-13拌和时间及加料次序参照表3选用,必须使所有集料颗粒全部裹覆沥青结合料,并以沥青混合料拌和均匀为度。
3.改性沥青SMA-13的摊铺
(1)连续稳定的摊铺,是提高路面平整度最主要措施。宜采用两台摊铺机梯队摊铺,以提高摊铺层均匀性和压实度,也可采用性能较好的摊铺机一台摊铺。摊铺机的摊铺速度应根据拌和机的产量、施工机械配套情况及摊铺厚度,按1m/min~3m/min左右予以调整,通常不超过3m/min,做到缓慢、均匀、不间断地摊铺。
(2)用机械摊铺的混合料未压实前,施工人员不得进入踩踏。一般不用人工不断地整修,只有在特殊情况下,需在现场主管人员指导下,允许用人工找补或更换混合料,缺陷较严重时应予以铲除,并调整摊铺机或改进摊铺工艺。
(3)改性沥青SMA沥青混合料表面层宜采用非接触式平衡梁装置控制摊铺厚度。由两台摊铺机联合作业实施摊铺,前摊铺机过后,摊铺层纵向接缝上应呈斜坡,后面摊铺机应跨缝5~10cm摊铺。两台摊铺机距离不应超过10m。 (4)要注意摊铺机接料斗的操作程序,以减少粗细料离析。摊铺机集料斗应在刮板尚未露出,尚有10cm厚的热料时,下一辆运料车即开卸料,做到连续供料,并避免粗料集中。
(5)摊铺应选择在当日高温时段进行,路表温度低于15℃时不宜摊铺。摊铺遇雨时,立即停止施工,并清除未压实成型的混合料。遭受雨淋的混合料应放弃,不得卸入摊铺机摊铺。
4.改性沥青SMA-13的压实
(1)改性沥青SMA-13的初压、复压宜用钢轮振动压路机碾压,碾压应遵循紧跟、慢压、高频、低幅的原则进行。混合料摊铺后必须紧跟着在尽可能高温状态下开始碾压,不得等候。不得在低温转台下反复碾压,防止磨掉石料棱角、压碎石料,破坏石料嵌挤。必须有足够数量的压路机,初压和复压均不宜少于2台。碾压段的长度控制在20m~30m为宜,改性沥青SMA-13严禁使用轮胎压路机。
改性沥青混合料施工过程中的各施工环节应满足表5的要求。
(2)在初压和复压过程中,宜采用同类压路机并列成梯队压实,不宜采用首尾相接的纵列方式。采用振动压路机压实改性沥青SMA-13路面时,压路机轮迹应重叠1/3~1/4碾压宽度。不得向压路机轮表面喷涂油类或油水混合液,需要时可喷涂清水或皂水。
(3)压路机应以均匀速度碾压。压路机适宜的碾压速度随初压、复压、终压及压路机的类别而别,可参照表4通过试铺确定。
(4)改性沥青SMA-13路面摊铺后应抓紧碾压,由专人负责指挥协调各台压路机的碾压路线和碾压遍数,使摊铺面在较短时间内达到规定压实度,且碾压温度符合相关技术规范规定的要求。
(5)对松铺厚度、碾压顺序、碾压遍数、碾压速度及碾压温度应设专岗检查。路面压实完成24小时后,方能允许施工车辆通行。
5、结语
为全面规范管理和控制余凯、凯羊高速公路路面工程施工质量,确保SMA改性沥青玛蹄脂碎石混合料在贵州高速公路路面铺筑大规模应用成功,余凯、凯羊总监办特编制了该段《沥青路面施工技术指南》。特别针对SMA-13沥青混合料,制定了详细的技术标准及施工技术要求。
同时,为使SMA沥青路面结构在我省高速公路建设中广泛应用,积累SMA沥青路面结构、材料设计与施工经验,可针对余凯、凯羊公路SMA沥青路面材料与施工技术开展适当的课题研究,形成一整套适应贵州省气候、材料、交通等特点的高速公路SMA沥青路面的材料组合设计与施工控制技术,具有十分重要的经济与社会意义。
关键词:沥青路面;SMA沥青混合料;施工技术
1、工程概况
余庆至凯里、凯里至羊甲高速公路是《贵州省高速公路网规划》“678网”中“第6横”——余庆至安龙公路的前段。项目在起点与“三横”(江口至都格高速)相接,终点在凯里与沪昆国家高速公路的凯里至麻江段相连,再向南延伸至丹寨,可连接厦蓉国家高速公路。路线全长约165.94公里(施秉连接线为长24.226公里),批复初设预算为126.409亿,平均每公里造价约为7618万元/公里。全线按双向四车道高速公路标准建设,设计速度为80公里/小时,路基宽度为21.5米。项目所在地区属亚热带季风气候,气候温和、雨量充沛,是我国南北气候过渡地带。
2、路面结构设计
综合考虑余凯、凯羊公路的材料、气候、交通等特点,同时为提高路面抗滑和抗水损害性能,该段主线采用SMA改性沥青玛蹄脂碎石上面层+AC密级配中下面层+水泥稳定碎石半刚性基层+底基层的国内沥青路面典型结构类型。具体路面结构设置为:
面层:4cmSMA改性沥青玛蹄脂碎石混合料+6cm中粒式沥青混合料(AC-20Ⅰ)+8cm粗粒式沥青混合料(AC-25Ⅰ);
基层:37cm水泥稳定碎石,基层顶面设置沥青封层;
底基层:15cm级配碎石。
桥梁、桥通道顶面及其搭板顶面铺装采用4cmSMA改性沥青玛蹄脂碎石混合料+6cm中粒式沥青混合料(AC-20Ⅰ)。
特长及长隧道路面采用水泥混凝土路面,水泥砼28天设计弯拉强度为5.0MPa。路面结构为26cmC35水泥砼+15cmC10贫混凝土调平层。在水泥砼路面与沥青砼路面间设置3.0m过渡段。
中、短隧道路面采用沥青混凝土路面,路面结构为4cmSMA改性沥青玛蹄脂碎石混合料+6cm中粒式沥青混合料(AC-20Ⅰ)+22cmC30水泥砼+C10贫混凝土调平层。
3、余凯、凯羊高速公路沥青路面施工技术要求
SMA改性沥青玛蹄脂碎石混合料的应用:
1.1原材料的技术要求
1、沥青
SMA-13改性沥青混合料采用优质SBS改性沥青,其技术要求见表1。
2、粗集料
应采用石质坚硬、清洁、不含风化颗粒、近似立方体颗粒的碎石。采用玄武岩粗集料,其技术要求见表2。SMA-13表面层矿料采用多级破碎,分4级进行筛分控制。粗集料质量应从源头抓起,派专人进驻集料加工厂,对不合格的集料不得装车,对进场粗集料每500m3检验一次。
3、细集料
采用坚硬、洁净、干燥、无风化、无杂质并有适当级配的人工轧制的玄武岩细集料,不能采用山场的下脚料。对进场细集料每200m3检验一次。
4、填料
宜采用石灰岩碱性石料经磨细得到的矿粉。矿粉必须干燥、清洁,矿粉质量技术要求见表3,每50t检验一次。拌和机回收的粉料不得采用,以确以沥青表面层的质量。
5、抗剥离剂:镇胜高速公路镇新段多雨雾,要求粗集料对沥青的粘附等级为5级。如达不到5级,应掺加外加剂以改善粗集料粘附性,外加量的用量通过试验,并结合现场情况确定。
6、稳定剂:采用优良的木质素絮状纤维技术指标应满足有关技术规范的要求。
1.2 SMA-13改性沥青表面层施工
1.把好原材料质量关
(1)要注意粗细集料和填料的质量,对不合格的矿料,不准运进拌和厂。
(2)堆放各种矿料的地坪必须硬化,并具有良好地排水系统,避免材料被污染;各品种材料间应用墙体隔开,以避免相互混杂。
(3)细集料及矿粉必须覆盖,细集料潮湿将影响喂料数量和拌和机产量。
(4)木质素纤维地保管、存放、运输过程中均不得受潮。
2.改性沥青SMA-13的拌制
(1)严格掌握改性沥青和集料的加热温度及改性沥青SMA-13的出厂温度。
(2)拌和楼控制室要逐盘打印改性沥青及各种矿料的用量和拌和温度,并定期对拌和楼的计量和测温进行校核;每天应用拌和总量检验各种材料的配比核改性沥青SMA-13油石比的误差。
(3)拌和时间由试验确定。改性沥青SMA-13拌和时间及加料次序参照表3选用,必须使所有集料颗粒全部裹覆沥青结合料,并以沥青混合料拌和均匀为度。
3.改性沥青SMA-13的摊铺
(1)连续稳定的摊铺,是提高路面平整度最主要措施。宜采用两台摊铺机梯队摊铺,以提高摊铺层均匀性和压实度,也可采用性能较好的摊铺机一台摊铺。摊铺机的摊铺速度应根据拌和机的产量、施工机械配套情况及摊铺厚度,按1m/min~3m/min左右予以调整,通常不超过3m/min,做到缓慢、均匀、不间断地摊铺。
(2)用机械摊铺的混合料未压实前,施工人员不得进入踩踏。一般不用人工不断地整修,只有在特殊情况下,需在现场主管人员指导下,允许用人工找补或更换混合料,缺陷较严重时应予以铲除,并调整摊铺机或改进摊铺工艺。
(3)改性沥青SMA沥青混合料表面层宜采用非接触式平衡梁装置控制摊铺厚度。由两台摊铺机联合作业实施摊铺,前摊铺机过后,摊铺层纵向接缝上应呈斜坡,后面摊铺机应跨缝5~10cm摊铺。两台摊铺机距离不应超过10m。 (4)要注意摊铺机接料斗的操作程序,以减少粗细料离析。摊铺机集料斗应在刮板尚未露出,尚有10cm厚的热料时,下一辆运料车即开卸料,做到连续供料,并避免粗料集中。
(5)摊铺应选择在当日高温时段进行,路表温度低于15℃时不宜摊铺。摊铺遇雨时,立即停止施工,并清除未压实成型的混合料。遭受雨淋的混合料应放弃,不得卸入摊铺机摊铺。
4.改性沥青SMA-13的压实
(1)改性沥青SMA-13的初压、复压宜用钢轮振动压路机碾压,碾压应遵循紧跟、慢压、高频、低幅的原则进行。混合料摊铺后必须紧跟着在尽可能高温状态下开始碾压,不得等候。不得在低温转台下反复碾压,防止磨掉石料棱角、压碎石料,破坏石料嵌挤。必须有足够数量的压路机,初压和复压均不宜少于2台。碾压段的长度控制在20m~30m为宜,改性沥青SMA-13严禁使用轮胎压路机。
改性沥青混合料施工过程中的各施工环节应满足表5的要求。
(2)在初压和复压过程中,宜采用同类压路机并列成梯队压实,不宜采用首尾相接的纵列方式。采用振动压路机压实改性沥青SMA-13路面时,压路机轮迹应重叠1/3~1/4碾压宽度。不得向压路机轮表面喷涂油类或油水混合液,需要时可喷涂清水或皂水。
(3)压路机应以均匀速度碾压。压路机适宜的碾压速度随初压、复压、终压及压路机的类别而别,可参照表4通过试铺确定。
(4)改性沥青SMA-13路面摊铺后应抓紧碾压,由专人负责指挥协调各台压路机的碾压路线和碾压遍数,使摊铺面在较短时间内达到规定压实度,且碾压温度符合相关技术规范规定的要求。
(5)对松铺厚度、碾压顺序、碾压遍数、碾压速度及碾压温度应设专岗检查。路面压实完成24小时后,方能允许施工车辆通行。
5、结语
为全面规范管理和控制余凯、凯羊高速公路路面工程施工质量,确保SMA改性沥青玛蹄脂碎石混合料在贵州高速公路路面铺筑大规模应用成功,余凯、凯羊总监办特编制了该段《沥青路面施工技术指南》。特别针对SMA-13沥青混合料,制定了详细的技术标准及施工技术要求。
同时,为使SMA沥青路面结构在我省高速公路建设中广泛应用,积累SMA沥青路面结构、材料设计与施工经验,可针对余凯、凯羊公路SMA沥青路面材料与施工技术开展适当的课题研究,形成一整套适应贵州省气候、材料、交通等特点的高速公路SMA沥青路面的材料组合设计与施工控制技术,具有十分重要的经济与社会意义。