ATB-30瀝青穩(wěn)定碎石路面施工工藝及質(zhì)量控制

楊寶嶺

1 概述

目前在我國90%以上的高速公路瀝青路面基層和底基層采用了水泥穩(wěn)定或二灰穩(wěn)定類半剛性基層。這種基層具有強(qiáng)度高、剛度大的特點(diǎn),但同時(shí)也具有干縮和溫縮的特性,因而使瀝青面層不可避免的產(chǎn)生反射裂縫,從而導(dǎo)致雨水很容易的滲入基層,又不能及時(shí)排出。在重交和重載的作用下,產(chǎn)生極大的動水壓力而沖刷基層造成唧漿?，F(xiàn)在我國剛開始推廣大粒徑瀝青穩(wěn)定碎石柔性結(jié)構(gòu),防止反射裂縫的形成,以解決滲水對基層和路床的損害,提高路面的使用性能、延長路面使用壽命。

2 工程概況

黃陵—延安高速公路是國家規(guī)劃的西部大通道(包頭—西安—重慶—北海)在陜西境內(nèi)的重要組成部分,也是陜西省“十?五”計(jì)劃重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目之一,同時(shí)也是陜西省“米”字形主骨架的構(gòu)成路段。本合同段為LM-3合同段,全長27.2 km。施工ATB-30瀝青碎石下面層施工為陜西省首例。

黃延高速公路設(shè)計(jì)行車速度80 km/h,路基寬度24.5 m。結(jié)構(gòu)層為:4 cm AC-13瀝青混凝土+6 cm AC-20瀝青混凝土+10 cm ATB-30瀝青穩(wěn)定碎石,ATB-30瀝青穩(wěn)定碎石680 km2。

3 施工工藝

3.1 施工工藝流程

施工工藝流程見圖1。

3.2 原材料選用

1)礦料。a.粗集料應(yīng)潔凈、干燥、表面粗糙、形狀接近立方體,且無風(fēng)化、無雜質(zhì),并有足夠的強(qiáng)度、耐磨耗性。須選用反擊式破碎機(jī)加工的碎石,不得采用顎式破碎單機(jī)加工的碎石。b.細(xì)集料可采用天然砂,但用量不應(yīng)超過集料總量的15%。天然砂應(yīng)潔凈、干燥、無風(fēng)化、無雜物,且有適當(dāng)?shù)念w粒級配,同時(shí)要求與瀝青有良好的粘附能力。c.瀝青混合料的填料必須采用石灰?guī)r或巖漿巖中的強(qiáng)基性巖石等憎水性石料經(jīng)磨細(xì)得到的礦粉,原石料中不得含有泥土等雜質(zhì)。礦粉要求干燥、潔凈、能自由地從礦粉倉流出,堅(jiān)決不得使用回收粉。嚴(yán)格控制0.075 mm以下含量,其允許偏差為±1%。礦料摻配時(shí)引進(jìn)粉膠比進(jìn)行控制,ATB-30宜為0.8～1.0。同時(shí)為了增強(qiáng)路面的防水性,提高瀝青與碎石粘附性,黃延項(xiàng)目還摻加了2%的干粉水泥,干粉水泥為堿性材料。

2)瀝青。在黃延高速中ATB-30瀝青穩(wěn)定碎石用瀝青全部采用韓國SK(A-90)瀝青。由于延安地處陜西北部,在氣候分區(qū)中屬于2-2區(qū)(夏熱冬寒區(qū))。瀝青技術(shù)指標(biāo)應(yīng)符合GF 40-2004規(guī)范中瀝青原材料2-2區(qū)的技術(shù)指標(biāo)要求。

3.3 配合比的設(shè)計(jì)

1)配合比級配選擇。黃延高速在級配范圍選用上參照了JTG F40-2004瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范中所提供的級配范圍。2)馬歇爾試件的成型及其最大理論密度的確定。瀝青試件制作的溫度與現(xiàn)場溫度同步。在成型試件過程一定要嚴(yán)格控制好拌和及擊實(shí)試驗(yàn)溫度。瀝青混合料試件成型后計(jì)算試件的理論密度按現(xiàn)行規(guī)范有計(jì)算法、真空法、溶劑法3種方法。對于ATB-30的最大理論密度最好采用真空實(shí)測法。3)最佳瀝青用量(OAC)的確定。在大型馬歇爾擊實(shí)儀成型完試件后,測定其毛體積密度、穩(wěn)定度、空隙率、流值、瀝青飽和度、礦料間隙率六項(xiàng)指標(biāo),根據(jù)馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果,從對應(yīng)曲線圖求取密度最大值a1,穩(wěn)定度最大值a2,目標(biāo)空隙率(或中值)a3,瀝青飽和度中值 a4,取平均值 OAC1=(a1+a2+a3+a4)/4=3.4%。在以上各項(xiàng)指標(biāo)均符合技術(shù)指標(biāo)(不含礦料間隙率)的瀝青用量共同范圍OACmin-OACmax中值作為OAC2,OAC2=(OACmin+OACmax)/2=(2.8+4.0)/2=3.4,上述結(jié)果均確定以后,最佳油石 OAC即OAC=(OAC1+OAC2)/2=(3.4+3.4)/2=3.4。同時(shí)要綜合考慮實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)、公路等級、氣候條件、交通情況等因素然后調(diào)整確定的OAC。對陜北高速公路,宜在空隙率符合要求的范圍內(nèi)將計(jì)算的OAC用量減小0.1%～0.5%作為設(shè)計(jì)瀝青用量。4)路用性能指標(biāo)的檢驗(yàn)。在最佳瀝青用量確定以后,要進(jìn)行路用性能指標(biāo)檢驗(yàn),具體包括高溫穩(wěn)定性、水穩(wěn)定性、低溫抗裂性能、滲水系數(shù)指標(biāo)。

3.4 生產(chǎn)配合比檢驗(yàn)

在目標(biāo)配合比確定后,對生產(chǎn)配合比進(jìn)行了調(diào)整。瀝青拌合站為LB4000型,有5個(gè)熱料倉,選用的篩孔尺寸分別為3 mm(控制2.36 mm以下的集料)、7 mm(控制2.36 mm～4.75 mm之間的粒徑)、12 mm(控制 4.75 mm～9.5 mm 之間的粒徑)、22 mm(過渡篩)、42 mm(控制集料最大粒徑)。

3.5 現(xiàn)場準(zhǔn)備與施工測量放樣

施工前2 d～3 d,對下承層進(jìn)行檢查,如有雜物和柴油污染,進(jìn)行處理。泥土、垃圾等,提前清掃并用水車沖洗,并保證攤鋪前完全干透。對表面柴油污染,如漏油、小片油團(tuán)、下封層損壞,人工鑿除污染層,重新補(bǔ)做,并采用小型壓路機(jī)碾壓至要求密實(shí)度。

3.6 瀝青混合料的拌和、運(yùn)輸

1)混合料的拌和。在起機(jī)前嚴(yán)格檢查設(shè)備,確保狀態(tài)正常。按照配合比輸入電腦,開機(jī)拌和。在拌和過程中嚴(yán)禁手動調(diào)整以杜絕認(rèn)為改變配合比。必須確保每鍋拌合料無花白料,瀝青裹覆均勻。2)運(yùn)輸。a.為防止瀝青與車廂板粘結(jié),車廂側(cè)板和底板噴涂一層薄油水混合液。b.選用大噸位的自卸車輛,宜25 t以上。噸位越大,其混合料的散熱速度越慢,大噸位運(yùn)輸車可以減少混合料溫降。c.大粒徑混合料容易在卸料過程中產(chǎn)生離析,為減少離析,運(yùn)輸車裝料時(shí)應(yīng)每卸1斗～2斗時(shí)挪動一下汽車位置,采用“品”字形裝料。d.在運(yùn)輸過程中,大粒徑混合料表面溫降快,必須采用3層覆蓋,即2層油布1層棉被覆蓋,以保證其攤鋪溫度。

3.7 混合料的攤鋪

為防止三層瀝青路面在拼幅處重疊,產(chǎn)生排水困難和施工縫處的水穩(wěn)定性差,兩臺攤鋪機(jī)拼幅采用不等寬攤鋪,接縫相互錯(cuò)開寬度大于0.5 m。為了防止離析,螺旋布料器高度調(diào)整為310 mm處于低位。攤鋪速度根據(jù)計(jì)算控制在2.0 m/min左右,呈梯隊(duì)方式同步攤鋪。松鋪系數(shù)采用壓實(shí)前后高程差來確定,每10 m取一基準(zhǔn)面,每斷面取3點(diǎn)分別為3 m,6 m,9 m。根據(jù)試驗(yàn)段測松鋪系數(shù)為1.21。兩臺攤鋪機(jī)前后相隔15 m～20 m同步攤鋪,超聲波探頭采用多點(diǎn)位組合支架固定,由于SMC-20M/L超聲波系統(tǒng)控制死區(qū)達(dá)1 mm～8 mm,控制精度達(dá)到 0.2 mm,所以支架和探頭必須固定牢固。同時(shí)卸料車嚴(yán)禁撞擊攤鋪機(jī)。

3.8 混合料的碾壓

ATB-30的壓實(shí)度采用實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)密度壓實(shí)度和最大理論密度壓實(shí)度進(jìn)行兩方面控制,并以合格率低的作為評定結(jié)果,不允許采用試驗(yàn)段密度進(jìn)行控制。對ATB-30規(guī)定現(xiàn)場密度要不小于試驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)密度的97%。

最終檢測的壓實(shí)度在97%～98%之間,現(xiàn)場空隙率7%～8%。進(jìn)行取芯檢測,可以看到集料嵌鎖良好,空隙率也能滿足要求。

4 質(zhì)量控制要點(diǎn)

1)嚴(yán)格按照J(rèn)TG F40-2004公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范及JTG F80/1-2004公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評定標(biāo)準(zhǔn)對ATB-30瀝青碎石面層進(jìn)行檢查。2)合理布置控制樁并定期進(jìn)行檢查和聯(lián)測。同時(shí)嚴(yán)把進(jìn)料關(guān),為減少離析,材料堆碼不宜超過4 m,尤其是20 mm～40 mm,10 mm～30 mm等大骨料。3)嚴(yán)格控制瀝青混合料拌和、運(yùn)輸、攤鋪、碾壓過程中的溫度檢測,并做好記錄。瀝青混合料出場溫度控制在144℃～155℃之間。超過190℃堅(jiān)決廢棄。4)攤鋪、碾壓等機(jī)械操作人員嚴(yán)格按照操作規(guī)程和ATB-30瀝青碎石施工作業(yè)指導(dǎo)書進(jìn)行設(shè)備操作。5)加強(qiáng)各種機(jī)械的檢查和維修,保證攤鋪?zhàn)鳂I(yè)連續(xù)順利進(jìn)行。6)現(xiàn)行規(guī)范中對ATB-30的碾壓方案未作專門的規(guī)定,經(jīng)過本工法確定為:膠輪初壓,雙鋼輪復(fù)壓膠輪揉壓,最后雙鋼輪收面。

5 結(jié)語

黃延高速公路ATB-30瀝青穩(wěn)定碎石采用以上施工工藝,現(xiàn)場施工質(zhì)量得到了良好的控制,經(jīng)實(shí)體檢測各項(xiàng)路用性能指標(biāo)優(yōu)良,并有效解決了大粒徑瀝青混合料攤鋪離析嚴(yán)重、平整度不易控制的質(zhì)量通病,被評為陜西省信譽(yù)評價(jià)一級(優(yōu)良)單位,被省政府授予“先進(jìn)集體”稱號,取得了良好的經(jīng)濟(jì)和社會效益。

[1] JTG F40-2004,公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范[S].

[2] 劉志強(qiáng).公路工程試驗(yàn)檢測技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范應(yīng)用實(shí)務(wù)手冊[M].長春:吉林文化音像出版社,2003.

[3] 王秉綱.公路施工手冊(路面)[M].北京:人民交通出版社,2008.

[4] 韋 耀.瀝青穩(wěn)定碎石排水層的設(shè)計(jì)[J].山西建筑,2008, 34(10):285-286.