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摘要:路面的基本功能是为车辆提供快速、安全和舒适的行驶路面,而路面的平整度是影响行车安全、舒适性及运输效益的重要指标。在目前我国高等级公路路面结构形式中,沥青路面是主要路面形式之一,随着现代化和交通运输的需要,沥青路面得到越来越广泛的应用。但近几年建设的沥青路面,大都存在桥涵与路面接茬不平、波浪、车辙、坑凹、接缝台阶等路面病害,本人结合我单位施工的蚌宁高速公路滁州连接线项目,初探导致沥青路面不平整的原因,并提出相应的质量控制措施。
關键词:沥青路面 不平整 产生原因 控制措施
1 工程概况
蚌宁高速公路滁州连接线,全长6.19公里,新建段5.32公里,S312老路拓宽段0.87公里,路面面层结构为三层沥青混凝土,总厚度16cm,上面层为厚4cm的细粒式改性沥青砼(AC-13改),中面层为厚6cm的中粒式改性沥青砼(AC-20改),下面层为厚6cm的中粒式普通沥青砼(AC-20普)。
2 沥青路面不平整产生的主要原因
影响沥青路面平整度的因素涉及方方面面,比如施工单位素质、原材料质量、机械设备选型、工艺流程、桥头涵洞两端及桥梁伸缩缝的处理、路面底基层及基层的施工质量、路基施工质量等。
2.1 路基不均匀沉降,造成已铺筑路面出现坑凹
路基的不均匀沉降是破坏路面平整度的一个主要因素。路面发生不均匀沉降的起因有三点:①半挖半填路基的接洽部位施工质量差、路基压实度达不到设计要求;②路基填料的稳定性差,达不到铺筑要求;③特殊路段的地基施工没有设置相应的防护措施,且现场排水不畅,致使路基出现沉降问题。
2.2 桥涵两端及桥梁伸缩缝的跳车,影响着路面平整度
桥梁、涵洞两端的路基病害属于常见路面病害之一。其表现形式及产生原因为:①地基沉降;②路基本身的压缩沉降;桥梁伸缩缝的选型及施工工艺不符合设计要求,致使路面产生跳车现象;③台身与台背填料的刚度不一致;④雨水沿桥梁、涵洞与路基接洽处的细小缩裂缝向内渗漏,破坏路基结构,致使路基发生不均匀沉降。
2.3 基层铺筑质量对路面平整度的影响
基层是路面的主要承重层,沥青面层的平整度很大程度上取决于基层的平整度。如果基层做的不平,尽管沥青混合料表面是摊平了,但压实后也因虚铺厚度不同而使路面产生不平整,因此保证基层的平整度是保证沥青面层平整度的先决条件。工地上所谓“土基不平,基层找补,基层不平,面层找补”的思想与做法是错误的,实践证明是不科学的。
2.4 路面摊铺机械和摊铺工艺影响路面平整度
2.4.1 沥青路面面层施工主要通过摊铺机来完成,摊铺机的工作状态和操作性能的稳定性,决定着路面面层的平整度。如果摊铺机结构参数不稳定、机械猛烈起步和紧急制动、摊铺与供料速度时快时慢、行走装置打滑等等,都可能导致铺筑后的路面出现波浪而影响路面平整度;若采用小型摊铺机铺筑沥青路面,路面接缝多,且必须人工干预摊铺过程,路面平整度非常差;若改用中型沥青摊铺机,施工机械化程度和路面平整度虽然有所提高,但与设计要求仍存在一定差距;与前两种型号的摊铺机相比,采用大型沥青摊铺机,既提高施工的机械化程度,且路面平整度可完全满足设计要求。
2.4.2 摊铺机基准线的控制,是影响路面平整度的一个关键的操作流程。近两年沥青路面施工所用的大多数摊铺机都能自动找平。摊铺时通常先设定一个找平基准来控制摊铺过程。但实际操作时,往往因高程测量出现误差,或因施工部门管理松懈,致使基准控制不当、支承间距超过设计要求,或基准线因张拉力达不到设计要求而产生绕度,最终导致路面产生波浪纹;挂线高程量测数据有误、量线失误或状体位移等问题,都能通过与之对应路段的钢丝线上的仪表反映出来,若不及时解决,最终会破坏路面平整度。
2.4.3 摊铺机机械手的操作水平也可能影响路面平整度。路面出现的波纹或搓板现象,就是因为机械手操作不当所致。另外,如果摊铺机熨平板预热不充分也会影响路面平整度。
2.5 面层摊铺材料的质量对平整度的影响
2.5.1 沥青混合料的配合比不符合设计要求。油石比过小,路面会松散;油石比超标,路面会泛油或出现壅包。矿料级配差或含有过量的细长扁平颗粒,石料抗压强度或集料压碎值达不到施工标准,铺筑后路面的稳定性差,路面病害多发。
2.5.2 沥青混合料未充分拌和。比如搅拌设备突发故障,刚开炉或混合料含水率超标,或温度达不到摊铺时的温度要求。如果混合料温度超标致使沥青老化,会破坏摊铺质量。如果骨料级配不达标,料体花白,多半是筛分系统出现了故障,路面成型质量会大受影响。
2.6 碾压对平整度的影响
碾压环节是影响路面平整度的一个关键因素。在碾压环节,必须严格按施工要求选择型号合适的压路机,同时注意碾压速度、温度和频次的控制,严格按设计要求控制机械的行走路线,以确保面层压实度和平整度满足设计要求。
2.7 接缝处理对平整度的影响
接缝主要是横、纵向接缝。如果不按操作步骤和质量要求处理接缝,就可能导致接缝处上凸或下凹;若接缝处结合强度或压实度不达标,此处就会松散或出现裂纹。
3 提高路面平整度的措施
3.1 路基填筑的控制
对于整个路线工程来说,路基的施工质量是关键。为了确保路基工程的质量,进行路基填筑时要保证其扎实性,尤其对原地面和坡面基底的处理、路堤填料及路基压实质量的控制、特殊地基的处理、防治桥头、涵洞两端及伸缩缝。
3.2 路面基层的控制
对基层平整度进行严格控制,在铺筑前,通过采用3m直尺面检测基层的平整度,并处理平整度比较差,以及高度差超过8mm的路段,使其平整度符合设计要求。为了提高工程质量,在对面层进行摊铺前,需要清扫基层表面,清除表面的松散浮料和杂质,进而在一定程度上确保基层表面的整洁。 3.3 沥青路面机械摊铺作业及施工工艺的控制
3.3.1 摊铺机参数的选择与调整
摊铺机参数包括结构参数和运行参数两大部分。铺筑前,应参考设计要求对摊铺机的技术参数和运行参数进行调整。比如,摊铺厚度与熨平板的初始工作仰角;熨平板的拱度、宽度、摊铺速度。
调整振捣梁行程:短行程适用于矿料粒径小且面层薄的摊铺施工,长行程则适用于矿料粒径大、摊铺温度低且面层厚的摊铺施工。调整熨平板前刮料护板高度:有些摊铺机熨平板前装有刮料护板,为确保在熨平板全宽范围内料堆高度一致,刮料护板底刃必须平直,且与熨平板边缘保持平行。
3.3.2 控制摊铺机的基准线及进度
在利用摊铺机对路面进行找平时,需要设置一个准确的基准面(线),进而确保路面厚度的一致性,设置基准面的原则为:通过走钢丝,进而控制高度;通过采用浮动基准梁法,控制厚度。通常情况下,底面层用走钢丝,通过浮动基准梁法随中面层和表面层进行处理。
为了确保路面的摊铺质量,需要控制摊铺机行驶速度,确保摊铺进度的一致性,避免出现摊铺机时快时慢的现象,保持摊铺的连续性,中间不能停止。在摊铺路面的过程中,禁止出现摊铺机中途停机,完成当天的摊铺任务后,宜在收缩缝的位置停机。在摊铺过程中,如因设备故障等突发因素须停机整顿,此时必须锁紧摊铺机的熨平板,避免其下沉;当环境温度在10℃以上时摊铺停顿时间不能大于10min。混合料温度低于100℃或者停顿时间超过30min时,通过采用接缝的方式进行重新接缝。
3.3.3 碾压质量控制
压实是沥青路面施工的最后一道工序,而良好的路面质量最终通过碾压来体现。压实工作的主要内容包括碾压机械的选型与组合,压实温度、速度、遍数、压实方式的确定及特殊路段的碾压(弯道与陡坡等)。
为了使混合料处于稳定的状态下进行各阶段的碾压作业,通常情况下,需要按照以下规则进行碾压作业:沿纵坡或横坡的方向,自下而上进行碾压;碾压时先进行静压然后进行振动式碾压;路面的初压和终压通常使用双轮压路机进行,一般情况下利用组合式钢轮-轮胎压路机对路面进行初压,而复压则使用振动压路机和轮胎压路机;在对路面進行碾压的过程中驱动轮在前,从动轮在后;沿前进碾压的轮迹进行后退行驶;确保碾压长度与摊铺机的摊铺速度保持一致,随着摊铺机的摊铺作业的推进,压路机在同一断面上折回去,进而呈阶梯形;对压路机无法压实的桥梁、挡墙等构造物接头、拐弯死角、加宽部分及某些路边缘等局部地区,应采用振动夯板压实,对雨水井与各种检查井的边缘还应用人工锤补充压实。
横向接缝的碾压:碾压时,应先用双轮压路机进行横向碾压,必要情况下,在摊铺层的外侧放置垫木,在一定程度上方便压路机行驶。碾压时,压路机要位于已压实的混合料层上,控制新入新铺混合料的宽度在20cm,通常情况下,新铺混合料随着压路机的碾压向前移动,当相邻摊铺层已经成型时,进行纵向接缝,通过采用钢轮压路机沿着纵向方向进行碾压,碾压宽度控制在15~20cm,然后沿着横向方向进行横向碾压。
纵向接缝的碾压:对热料层与冷料层的相接,在压实路面压路机已经行走,对新铺混合料碾压10~15cm,然后对新铺混合料进行碾压,再超出已压实路面10~15cm,将碾压接缝进行密实处理;将热料层进行相接,为了后摊铺部分的高程基准面,将已铺混合料部分留下10~20cm宽暂不碾压,再最后作跨缝碾压,消除缝迹,形成良好的结合。
3.3.4 接茬处理
纵向接茬:为了确保接茬处与其他部分具有相同的厚度,对两条摊铺带相接处进行处理,需要将一部分进行搭接。冷接茬和热接茬是进行搭接施工常用的两种方式。冷接茬主要应用在新摊铺层与压实后的已铺层之间进行搭接。热接茬是通过多台摊铺机进行梯队作业式的接茬方式。在这种情况下,相邻摊铺带的混合料处于热状态,容易进行接茬,且强度连接好。将混合料部分留下10~20cm暂不碾压,留作高程的基准面,最后一起跨缝碾压。
横向接茬:斜接缝和平接缝是横向接缝的常用方式。斜接缝主要用于高速公路以及一级公路的中、下层采,平接缝主要用于上面层的处理,杜宇其他公路可以采用斜接缝进行处理。铺筑接缝的过程中,将热混合料铺在已压实部分的上面使之预热,确保新旧混合料之间的粘接,为了确保路面质量,要铲除预热的混合料。
4 结束语
为了确保铺筑的路面符合设计要求,并保持行车的舒适度和安全性,要重视路基施工阶段的施工质量。为此公路工程建设单位要强化施工管理,采用新的工艺和方法,提高施工质量,进而从根本上解决问题。
参考文献:
[1]JTG F40-2004.公路沥青路面施工技术规范[S].
[2]肖志红.路基工程[M].人民交通出版社,2011.5.
[3]方福森.路面工程[M].人民交通出版社,2004.5.
[4]张辉.公路与桥梁工程病害防治及检测修复实用技术大全[M]
關键词:沥青路面 不平整 产生原因 控制措施
1 工程概况
蚌宁高速公路滁州连接线,全长6.19公里,新建段5.32公里,S312老路拓宽段0.87公里,路面面层结构为三层沥青混凝土,总厚度16cm,上面层为厚4cm的细粒式改性沥青砼(AC-13改),中面层为厚6cm的中粒式改性沥青砼(AC-20改),下面层为厚6cm的中粒式普通沥青砼(AC-20普)。
2 沥青路面不平整产生的主要原因
影响沥青路面平整度的因素涉及方方面面,比如施工单位素质、原材料质量、机械设备选型、工艺流程、桥头涵洞两端及桥梁伸缩缝的处理、路面底基层及基层的施工质量、路基施工质量等。
2.1 路基不均匀沉降,造成已铺筑路面出现坑凹
路基的不均匀沉降是破坏路面平整度的一个主要因素。路面发生不均匀沉降的起因有三点:①半挖半填路基的接洽部位施工质量差、路基压实度达不到设计要求;②路基填料的稳定性差,达不到铺筑要求;③特殊路段的地基施工没有设置相应的防护措施,且现场排水不畅,致使路基出现沉降问题。
2.2 桥涵两端及桥梁伸缩缝的跳车,影响着路面平整度
桥梁、涵洞两端的路基病害属于常见路面病害之一。其表现形式及产生原因为:①地基沉降;②路基本身的压缩沉降;桥梁伸缩缝的选型及施工工艺不符合设计要求,致使路面产生跳车现象;③台身与台背填料的刚度不一致;④雨水沿桥梁、涵洞与路基接洽处的细小缩裂缝向内渗漏,破坏路基结构,致使路基发生不均匀沉降。
2.3 基层铺筑质量对路面平整度的影响
基层是路面的主要承重层,沥青面层的平整度很大程度上取决于基层的平整度。如果基层做的不平,尽管沥青混合料表面是摊平了,但压实后也因虚铺厚度不同而使路面产生不平整,因此保证基层的平整度是保证沥青面层平整度的先决条件。工地上所谓“土基不平,基层找补,基层不平,面层找补”的思想与做法是错误的,实践证明是不科学的。
2.4 路面摊铺机械和摊铺工艺影响路面平整度
2.4.1 沥青路面面层施工主要通过摊铺机来完成,摊铺机的工作状态和操作性能的稳定性,决定着路面面层的平整度。如果摊铺机结构参数不稳定、机械猛烈起步和紧急制动、摊铺与供料速度时快时慢、行走装置打滑等等,都可能导致铺筑后的路面出现波浪而影响路面平整度;若采用小型摊铺机铺筑沥青路面,路面接缝多,且必须人工干预摊铺过程,路面平整度非常差;若改用中型沥青摊铺机,施工机械化程度和路面平整度虽然有所提高,但与设计要求仍存在一定差距;与前两种型号的摊铺机相比,采用大型沥青摊铺机,既提高施工的机械化程度,且路面平整度可完全满足设计要求。
2.4.2 摊铺机基准线的控制,是影响路面平整度的一个关键的操作流程。近两年沥青路面施工所用的大多数摊铺机都能自动找平。摊铺时通常先设定一个找平基准来控制摊铺过程。但实际操作时,往往因高程测量出现误差,或因施工部门管理松懈,致使基准控制不当、支承间距超过设计要求,或基准线因张拉力达不到设计要求而产生绕度,最终导致路面产生波浪纹;挂线高程量测数据有误、量线失误或状体位移等问题,都能通过与之对应路段的钢丝线上的仪表反映出来,若不及时解决,最终会破坏路面平整度。
2.4.3 摊铺机机械手的操作水平也可能影响路面平整度。路面出现的波纹或搓板现象,就是因为机械手操作不当所致。另外,如果摊铺机熨平板预热不充分也会影响路面平整度。
2.5 面层摊铺材料的质量对平整度的影响
2.5.1 沥青混合料的配合比不符合设计要求。油石比过小,路面会松散;油石比超标,路面会泛油或出现壅包。矿料级配差或含有过量的细长扁平颗粒,石料抗压强度或集料压碎值达不到施工标准,铺筑后路面的稳定性差,路面病害多发。
2.5.2 沥青混合料未充分拌和。比如搅拌设备突发故障,刚开炉或混合料含水率超标,或温度达不到摊铺时的温度要求。如果混合料温度超标致使沥青老化,会破坏摊铺质量。如果骨料级配不达标,料体花白,多半是筛分系统出现了故障,路面成型质量会大受影响。
2.6 碾压对平整度的影响
碾压环节是影响路面平整度的一个关键因素。在碾压环节,必须严格按施工要求选择型号合适的压路机,同时注意碾压速度、温度和频次的控制,严格按设计要求控制机械的行走路线,以确保面层压实度和平整度满足设计要求。
2.7 接缝处理对平整度的影响
接缝主要是横、纵向接缝。如果不按操作步骤和质量要求处理接缝,就可能导致接缝处上凸或下凹;若接缝处结合强度或压实度不达标,此处就会松散或出现裂纹。
3 提高路面平整度的措施
3.1 路基填筑的控制
对于整个路线工程来说,路基的施工质量是关键。为了确保路基工程的质量,进行路基填筑时要保证其扎实性,尤其对原地面和坡面基底的处理、路堤填料及路基压实质量的控制、特殊地基的处理、防治桥头、涵洞两端及伸缩缝。
3.2 路面基层的控制
对基层平整度进行严格控制,在铺筑前,通过采用3m直尺面检测基层的平整度,并处理平整度比较差,以及高度差超过8mm的路段,使其平整度符合设计要求。为了提高工程质量,在对面层进行摊铺前,需要清扫基层表面,清除表面的松散浮料和杂质,进而在一定程度上确保基层表面的整洁。 3.3 沥青路面机械摊铺作业及施工工艺的控制
3.3.1 摊铺机参数的选择与调整
摊铺机参数包括结构参数和运行参数两大部分。铺筑前,应参考设计要求对摊铺机的技术参数和运行参数进行调整。比如,摊铺厚度与熨平板的初始工作仰角;熨平板的拱度、宽度、摊铺速度。
调整振捣梁行程:短行程适用于矿料粒径小且面层薄的摊铺施工,长行程则适用于矿料粒径大、摊铺温度低且面层厚的摊铺施工。调整熨平板前刮料护板高度:有些摊铺机熨平板前装有刮料护板,为确保在熨平板全宽范围内料堆高度一致,刮料护板底刃必须平直,且与熨平板边缘保持平行。
3.3.2 控制摊铺机的基准线及进度
在利用摊铺机对路面进行找平时,需要设置一个准确的基准面(线),进而确保路面厚度的一致性,设置基准面的原则为:通过走钢丝,进而控制高度;通过采用浮动基准梁法,控制厚度。通常情况下,底面层用走钢丝,通过浮动基准梁法随中面层和表面层进行处理。
为了确保路面的摊铺质量,需要控制摊铺机行驶速度,确保摊铺进度的一致性,避免出现摊铺机时快时慢的现象,保持摊铺的连续性,中间不能停止。在摊铺路面的过程中,禁止出现摊铺机中途停机,完成当天的摊铺任务后,宜在收缩缝的位置停机。在摊铺过程中,如因设备故障等突发因素须停机整顿,此时必须锁紧摊铺机的熨平板,避免其下沉;当环境温度在10℃以上时摊铺停顿时间不能大于10min。混合料温度低于100℃或者停顿时间超过30min时,通过采用接缝的方式进行重新接缝。
3.3.3 碾压质量控制
压实是沥青路面施工的最后一道工序,而良好的路面质量最终通过碾压来体现。压实工作的主要内容包括碾压机械的选型与组合,压实温度、速度、遍数、压实方式的确定及特殊路段的碾压(弯道与陡坡等)。
为了使混合料处于稳定的状态下进行各阶段的碾压作业,通常情况下,需要按照以下规则进行碾压作业:沿纵坡或横坡的方向,自下而上进行碾压;碾压时先进行静压然后进行振动式碾压;路面的初压和终压通常使用双轮压路机进行,一般情况下利用组合式钢轮-轮胎压路机对路面进行初压,而复压则使用振动压路机和轮胎压路机;在对路面進行碾压的过程中驱动轮在前,从动轮在后;沿前进碾压的轮迹进行后退行驶;确保碾压长度与摊铺机的摊铺速度保持一致,随着摊铺机的摊铺作业的推进,压路机在同一断面上折回去,进而呈阶梯形;对压路机无法压实的桥梁、挡墙等构造物接头、拐弯死角、加宽部分及某些路边缘等局部地区,应采用振动夯板压实,对雨水井与各种检查井的边缘还应用人工锤补充压实。
横向接缝的碾压:碾压时,应先用双轮压路机进行横向碾压,必要情况下,在摊铺层的外侧放置垫木,在一定程度上方便压路机行驶。碾压时,压路机要位于已压实的混合料层上,控制新入新铺混合料的宽度在20cm,通常情况下,新铺混合料随着压路机的碾压向前移动,当相邻摊铺层已经成型时,进行纵向接缝,通过采用钢轮压路机沿着纵向方向进行碾压,碾压宽度控制在15~20cm,然后沿着横向方向进行横向碾压。
纵向接缝的碾压:对热料层与冷料层的相接,在压实路面压路机已经行走,对新铺混合料碾压10~15cm,然后对新铺混合料进行碾压,再超出已压实路面10~15cm,将碾压接缝进行密实处理;将热料层进行相接,为了后摊铺部分的高程基准面,将已铺混合料部分留下10~20cm宽暂不碾压,再最后作跨缝碾压,消除缝迹,形成良好的结合。
3.3.4 接茬处理
纵向接茬:为了确保接茬处与其他部分具有相同的厚度,对两条摊铺带相接处进行处理,需要将一部分进行搭接。冷接茬和热接茬是进行搭接施工常用的两种方式。冷接茬主要应用在新摊铺层与压实后的已铺层之间进行搭接。热接茬是通过多台摊铺机进行梯队作业式的接茬方式。在这种情况下,相邻摊铺带的混合料处于热状态,容易进行接茬,且强度连接好。将混合料部分留下10~20cm暂不碾压,留作高程的基准面,最后一起跨缝碾压。
横向接茬:斜接缝和平接缝是横向接缝的常用方式。斜接缝主要用于高速公路以及一级公路的中、下层采,平接缝主要用于上面层的处理,杜宇其他公路可以采用斜接缝进行处理。铺筑接缝的过程中,将热混合料铺在已压实部分的上面使之预热,确保新旧混合料之间的粘接,为了确保路面质量,要铲除预热的混合料。
4 结束语
为了确保铺筑的路面符合设计要求,并保持行车的舒适度和安全性,要重视路基施工阶段的施工质量。为此公路工程建设单位要强化施工管理,采用新的工艺和方法,提高施工质量,进而从根本上解决问题。
参考文献:
[1]JTG F40-2004.公路沥青路面施工技术规范[S].
[2]肖志红.路基工程[M].人民交通出版社,2011.5.
[3]方福森.路面工程[M].人民交通出版社,2004.5.
[4]张辉.公路与桥梁工程病害防治及检测修复实用技术大全[M]