高效節(jié)料AC－25S 型瀝青混凝土下面層施工工法研究

李顯平，陰吉軍

(湖南尚上公路橋梁建設(shè)有限公司，湖南 長沙 410001)

0 引言

傳統(tǒng)的AC－25 懸浮型瀝青混合料雖然密實(shí)度和強(qiáng)度較高，但穩(wěn)定性較差，不適應(yīng)高溫地區(qū)和現(xiàn)有的重交通量的要求。為此本項(xiàng)目下面層采用AC－25S 型瀝青混合料鋪筑，其為骨架密實(shí)型結(jié)構(gòu)，具有密實(shí)性好、嵌擠優(yōu)良、抗離析能力強(qiáng)、表面均勻等特點(diǎn)，從而大大提高了該路面的抗車轍能力和耐久性，延長了路面的使用年限［1－4］。

雙向4 車道高速公路瀝青面層標(biāo)準(zhǔn)攤鋪寬度為11.25 m，有中溝的地方攤鋪寬度為10.75 m，采用1臺(tái)大功率福格勒攤鋪機(jī)(此攤鋪機(jī)不具備熨平板伸縮功能)攤鋪可以避免2 臺(tái)攤鋪機(jī)攤鋪造成的縱向接縫所產(chǎn)生的離析等缺陷，但需要經(jīng)常改變攤鋪機(jī)熨平板的寬度，拆裝非常麻煩。

1 工法特點(diǎn)

1)AC－25S 型瀝青混合料用于婁新高速下面層(8 cm)結(jié)構(gòu)形式。瀝青采用普通50 號(hào)道路石油瀝青，它借鑒了Superpave 瀝青混合料的設(shè)計(jì)方法(在混合料級(jí)配范圍、配比設(shè)計(jì)方法和施工碾壓方式等方面進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì))，相比傳統(tǒng)的AC－25 懸浮型瀝青混合料路用性能大大提高。

2)工藝原理，采用1 臺(tái)德基4000 型間歇式拌和樓進(jìn)行集中廠拌法施工;20 輛自卸式汽車運(yùn)輸;1臺(tái)福格勒攤鋪機(jī)(采用MOBA 非接觸式找平儀單機(jī)一次鋪筑)半幅攤鋪成型;3 臺(tái)BW203 雙鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)、2 臺(tái)XP302 輪胎壓路機(jī)進(jìn)行梯隊(duì)緊跟慢壓成型。

3)單機(jī)一次攤鋪可以避免由2 臺(tái)攤鋪機(jī)攤鋪造成的縱向接縫所產(chǎn)生的離析等缺陷，在攤鋪機(jī)熨平板末端一側(cè)設(shè)計(jì)一個(gè)活動(dòng)式節(jié)料擋板(長80 cm，寬60 cm)，可同時(shí)滿足10.75 ～11.25 m 攤鋪寬度的需要。達(dá)到了同時(shí)節(jié)約時(shí)間和混合料用量的目的，使攤鋪能連續(xù)高效進(jìn)行。

2 材料與設(shè)備

2.1 材料基本情況

1)瀝青:采用中海石油公司供應(yīng)的泰州牌AH－50 重交道路石油瀝青。其主要技術(shù)指標(biāo)如下:針入度:56(0.1 mm)、軟化點(diǎn):49 ℃、延度:≥80 cm。

2)碎石及礦粉:石灰?guī)r碎石(0 ～31.5 mm)，分5 級(jí)備料。其主要技術(shù)指標(biāo)如下:壓碎值為16%～18%，針片狀含量10%以內(nèi)，密度為2.719 g/m3，吸水率0.4%，細(xì)集料砂當(dāng)量66%、塑性指數(shù)在3%以內(nèi)、0.075 mm 的通過率在15%以內(nèi)，各檔料顆粒組成良好。礦粉主要技術(shù)指標(biāo)如下:0.075 mm 的通過率在80%～90%以上、親水系數(shù)＜1。

2.2 機(jī)械設(shè)備情況

表1 為機(jī)械設(shè)備情況。

表1 機(jī)械設(shè)備情況表

3 施工工藝流程及操作要點(diǎn)

3.1 施工流程

下面層(AC－25S)瀝青混凝土施工流程圖如圖1。

3.2 配合比設(shè)計(jì)情況

按目標(biāo)配合比的比例進(jìn)冷料，對(duì)拌和樓熱料倉取出的集料進(jìn)行了密度和篩分及級(jí)配合成試驗(yàn)，結(jié)果見表2、圖2。表3 為最佳油石比及密度、空隙率，表4 為生產(chǎn)配合比及油石比。

圖1 施工流程圖

表2 生產(chǎn)配合比級(jí)配設(shè)計(jì)結(jié)果

圖2 生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)結(jié)果

表3 最佳油石比及密度、空隙率

3.3 施工流程

3.3.1 瀝青混合料拌和

采用1 套DG4000 型間歇式拌和機(jī)進(jìn)行拌制，拌和機(jī)的生產(chǎn)能力為320 t/h。

1)拌和樓調(diào)試。

a)容易出現(xiàn)問題的地方:對(duì)計(jì)量裝置、溫度修正(控制室顯示溫度和實(shí)際測量溫度的差異，包括瀝青和混合料);控制部分即拌合機(jī)的攪拌部分;點(diǎn)火裝置、各類汽缸、除塵設(shè)備;提升裝置等要進(jìn)行嚴(yán)格的檢查等。

表4 生產(chǎn)配合比及油石比%

b)熱料倉篩網(wǎng)的選定與檢查:

熱料倉篩板尺寸由上至下依次為33、22、16、11、6(7)、3×4 mm。

c)確定冷、熱料倉的轉(zhuǎn)速匹配關(guān)系。

2)混合料拌和。

a)嚴(yán)格按設(shè)定的溫度進(jìn)行加熱。

集料的加熱溫度為175 ～185 ℃，瀝青加熱溫度為160 ～170 ℃。保證瀝青混合料的出廠溫度為160 ～170 ℃，超過190 ℃的瀝青混合料應(yīng)予以廢棄。

b)混合料質(zhì)量判定。

拌好的混合料外觀顏色應(yīng)該烏黑發(fā)亮，顆粒分布均勻一致，無結(jié)團(tuán)發(fā)黃等現(xiàn)象。

c)打印數(shù)據(jù)的分析:0.075 mm 允許偏差±2%;≤2.36 mm 允許偏差±4%;≥4.75 mm 允許偏差±5%;油石比允許偏差－0.1%至+0.2%。

d)每盤混合料總量為4 t，拌和總時(shí)間為:45 s(干拌5 s、濕拌40 s)。

3.3.2 瀝青混合料運(yùn)輸

1)運(yùn)輸車在裝料前應(yīng)沖洗干凈后，打一層植物油;

2)裝料時(shí)要按前后中的順序裝料;

3)采用1 層蓬布覆蓋措施，以防表面混合料降溫結(jié)成硬殼或遭雨淋;

4)在車廂側(cè)板下方(右側(cè)中間距底板20 cm 位置)打一個(gè)小孔滿足插入式數(shù)顯溫度計(jì)(不少于15 cm)量取，確保運(yùn)至攤鋪現(xiàn)場的溫度應(yīng)不低于155℃;

5)運(yùn)料自卸車箱后擋板卡扣必須清潔，易于卡緊開啟，以防車輛行進(jìn)過程中漏料，造成混合料浪費(fèi)和污染路面。運(yùn)輸車在返回途中，料斗要放平，以免發(fā)生事故和殘料灑漏，污染路面;

6)開始攤鋪時(shí)在施工現(xiàn)場等侯卸料的運(yùn)料車不宜少于5 輛，以保證連續(xù)攤鋪;運(yùn)料汽車在攤鋪機(jī)前10 ～30 cm 處停住，不得撞擊攤鋪機(jī);卸料過程中運(yùn)料汽車掛空檔，靠攤鋪機(jī)推動(dòng)前進(jìn)，以確保攤鋪層的平整度，要設(shè)專人指揮;

7)運(yùn)料車不得超載運(yùn)輸，不得急剎車、急彎掉頭使透層、封層造成損壞;

8)車廂內(nèi)卸不下來的廢料不能隨處亂倒，按照施工員指定的地方統(tǒng)一處理。

3.3.3 瀝青混合料攤鋪

采用1 臺(tái)福格勒2100－2 型瀝青攤鋪機(jī)(非接觸式平衡梁自動(dòng)找平方式)一次攤鋪:

1)6 m 直尺測量在1 cm 以內(nèi);

2)自動(dòng)找平避免了測量掛線的人為誤差;

3)采用德國MOBA 非接觸式找平儀使攤鋪平整度可控制在1 mm 以內(nèi)(基層平整度在3 cm 以內(nèi))，該攤鋪機(jī)具有較高的初始?jí)簩?shí)能力;短時(shí)間(30 min)熨平板可電加熱100 ℃以上;可避免2 臺(tái)攤鋪機(jī)攤鋪造成的縱向接縫，防止縱向接縫處的離析，確保行車道的質(zhì)量優(yōu)良。

雙向4 車道高速公路路面正常攤鋪寬度為11.25 m，有中溝的地方攤鋪寬度為10.75 m，采用1臺(tái)大功率福格勒攤鋪機(jī)(此攤鋪機(jī)不具備熨平板伸縮功能)攤鋪可以避免2 臺(tái)攤鋪機(jī)攤鋪造成的縱向接縫所產(chǎn)生的離析等缺陷，但需要經(jīng)常改變攤鋪機(jī)熨平板的寬度，拆裝非常麻煩。為此，在攤鋪機(jī)熨平板末端一側(cè)設(shè)計(jì)一個(gè)活動(dòng)式節(jié)料擋板(長80 cm，寬60 cm)，在熨平板寬度調(diào)整到11 m 寬時(shí)，可同時(shí)滿足10.75 ～11.25 m 攤鋪寬度的需要。當(dāng)攤鋪寬度從11.25 m 變換為10.75 m 時(shí)，在離變換寬度前10 m 左右時(shí)，把自動(dòng)控料換為手動(dòng)操作，在寬度變換結(jié)束前把攤鋪寬度縮短50 cm，再把設(shè)計(jì)好的活動(dòng)式節(jié)料擋板安裝在預(yù)定好的卡位，手動(dòng)控料換回自動(dòng)，此過程結(jié)束，當(dāng)攤鋪寬度從10.75 m 變換回11.25 m 時(shí)，操作更加簡單，只需把節(jié)料擋板卸掉即可。在進(jìn)行此操作時(shí)不需停機(jī)且簡單快捷，這樣可以避免拆裝機(jī)械的麻煩，同時(shí)節(jié)約了時(shí)間和混合料用量，使攤鋪能連續(xù)不斷高效進(jìn)行［5－8］。

3.4 攤鋪?zhàn)⒁馐马?xiàng)

1)通過試驗(yàn)路段確定松鋪系數(shù)為1.30，按8.0 cm 的壓實(shí)厚度即10.4 cm 的虛鋪厚度控制，達(dá)到預(yù)期厚度。當(dāng)速度變化時(shí)，還應(yīng)注意與頻率相結(jié)合。

2)按1.5 ～2.5 m/min 速度攤鋪。當(dāng)攤鋪速度因不可抗拒原因發(fā)生變化時(shí)，一定要相應(yīng)地調(diào)整攤鋪的頻率(1 m/min:夯錘頻率達(dá)到額定頻率的20%;2 m/min:夯錘頻率達(dá)到額頻率的25%)。

3)攤鋪?zhàn)鳂I(yè)前，首先要把攤鋪機(jī)調(diào)整好，并按所鋪路段的寬度、厚度、拱度等施工要求，調(diào)整好攤鋪機(jī)各有關(guān)機(jī)構(gòu)和裝置，使其處于“整裝待發(fā)”狀態(tài);攤鋪機(jī)開始攤鋪前必須對(duì)熨平板預(yù)熱至100 ～130 ℃，鋪筑過程中必須開動(dòng)熨平板的振動(dòng)或捶擊等夯實(shí)裝置，6 m 直尺檢測應(yīng)符合要求(2.5 mm)。

4)螺旋布料器的內(nèi)混合料表面略高于螺旋布料器以2/3 ～3/4 為宜，使熨平板的擋板前混合料的高度在全寬范圍內(nèi)保持一致，避免攤鋪層出現(xiàn)離析現(xiàn)象。為了減少離析，盡量少收斗，一般4 ～5 車收一次斗，最好不收斗，最后剩下的混合廢棄。宜采用半收狀態(tài)，必要時(shí)民工配合整平攤鋪機(jī)收料斗內(nèi)的剩余料。

3.5 碾壓施工過程控制

3.5.1 瀝青混合料的壓實(shí)方法

瀝青混合料碾壓按初壓、復(fù)壓、終壓3 個(gè)階段進(jìn)行，碾壓總的指導(dǎo)思想:(成階梯形)緊跟慢壓，高頻低幅(一般壓路機(jī)振動(dòng)頻率宜為35 ～50 Hz，振幅宜為0.3 ～0.8 mm，寶馬系列壓路機(jī)的宜采用烏龜擋)，即緊跟在攤鋪機(jī)后面，采取高頻率、低振幅的方式慢速碾壓，力爭在高溫下碾壓完畢。采用以下碾壓組合形式進(jìn)行碾(表5)。

表5 碾壓組合形式

1)初壓:由2 臺(tái)BW203 雙鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)緊跟攤鋪機(jī)后在較高溫度下碾壓2 ～3 遍(前靜后振)，保持較短的初壓區(qū)長度，以盡快使表面壓實(shí)，減少熱量散失，不得產(chǎn)生推移、發(fā)裂等現(xiàn)象。

從外側(cè)向中心碾壓，在超高路段則由低向高處碾壓，在坡道上應(yīng)將驅(qū)動(dòng)輪從低處向高處碾壓，相鄰碾壓帶應(yīng)重疊10 ～20 cm 寬。當(dāng)邊緣有擋板、路緣石、路肩等支擋時(shí)，應(yīng)緊靠支擋(第1 遍碾壓時(shí)應(yīng)留出15 cm 左右)碾壓。當(dāng)邊緣無支擋時(shí)，可用耙子將邊緣的混合料稍稍耙高，然后將壓路機(jī)的外側(cè)輪伸出邊緣10 cm 以上碾壓。也可在邊緣先空出寬30～40 cm，待壓完第1 遍后，將壓路機(jī)大部分重量位于已壓實(shí)過的混合料面上再壓邊緣，以減少向外推移。

2)復(fù)壓:緊接在初壓后進(jìn)行，不得隨意停頓。

復(fù)壓采用2 臺(tái)30 t XP302 膠輪壓路機(jī)碾壓6 ～8 遍，達(dá)到要求的壓實(shí)度，并無明顯輪跡。相鄰碾壓帶應(yīng)重疊1/3 ～1/2 的碾壓輪寬度。

3)終壓:緊接在復(fù)壓后進(jìn)行。終壓選用1 臺(tái)BW203 雙鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)關(guān)閉振動(dòng)碾壓1 ～2 遍以上，消除輪跡，提高平整度。路面壓實(shí)成型的終了溫度應(yīng)不低于70 ℃的要求。

3.5.2 各工序施工溫度

表6 為瀝青混合料的施工溫度。

表6 瀝青混合料的施工溫度 ℃

4 施工質(zhì)量控制

4.1 質(zhì)量保證組織機(jī)構(gòu)

成立全面質(zhì)量領(lǐng)導(dǎo)小組，做到事前、事中、事后全過程動(dòng)態(tài)質(zhì)量管理，不合格的產(chǎn)品堅(jiān)決不投入使用，質(zhì)量檢測方面進(jìn)行了改進(jìn)。

4.2 質(zhì)量檢測與分析(以試驗(yàn)路為例)

在試驗(yàn)路段鋪筑完成后，進(jìn)行了外觀觀察、壓實(shí)度、標(biāo)高、橫坡、寬度、厚度等試驗(yàn)項(xiàng)目的檢測。

1)外觀質(zhì)量:表面顏色和集料均勻一致，無大面積離析和泛油現(xiàn)象，嵌擠較好。

2)檢測結(jié)果(表7)及分析。

表7 試驗(yàn)路段各項(xiàng)檢測數(shù)據(jù)

3)檢測結(jié)果:通過對(duì)試驗(yàn)路段的鋪筑與觀測可以認(rèn)為此工藝是成功的，達(dá)到了預(yù)期的效果。

5 效益分析

在攤鋪機(jī)熨平板末端一側(cè)設(shè)計(jì)一個(gè)活動(dòng)式節(jié)料擋板，采用此設(shè)計(jì)有以下3 個(gè)方面的優(yōu)點(diǎn):

1)滿足10.75 ～11.25 m 不同寬度連續(xù)攤鋪的需要;

2)可以節(jié)省3 ～4 h(正常拆裝一次需要3 ～4 h，采用活動(dòng)式節(jié)料擋板只需要5 min 左右);

3)有中溝的地方攤鋪寬度為10.75 m，此種地段占線路總長度比例約為50%。本工法可以迅速調(diào)整寬度，既滿足了工藝符合規(guī)范要求，又節(jié)約寬出部分的混合料用量，8 cm 下面層單幅每1 km 可節(jié)省瀝青混合料大約10.0 m3(折算經(jīng)濟(jì)價(jià)值為12 000 元)。平均一個(gè)合同段24 km，僅下面層即可節(jié)約57.6 萬元。如果加上做施工縫所節(jié)約的材料，整個(gè)設(shè)計(jì)按3 層計(jì)算節(jié)約資金約150 萬元。同時(shí)可以減少因廢棄的瀝青混合料所帶來的環(huán)境污染。

6 結(jié)論

2007 年建成通車的江蘇蘇通大橋南北接線工程，2008 年建成通車的江蘇寧常高速公路工程，2012 年建成通車的湖南省婁新高速公路工程，均采用此項(xiàng)工藝，從建成通車的項(xiàng)目來看，使用情況良好并被評(píng)為優(yōu)良工程;在建的項(xiàng)目各項(xiàng)指標(biāo)明顯好于普通的AC－25C(F)型系列;經(jīng)過多年的實(shí)踐證明該工藝效果良好，可以大面積推廣應(yīng)用。

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