水泥路面加鋪單層瀝青砼施工關(guān)鍵技術(shù)研究?

黃國(guó)威，盛賽華，彭霞

（廣東能達(dá)高等級(jí)公路維護(hù)有限公司，廣東廣州 510055）

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水泥路面加鋪單層瀝青砼施工關(guān)鍵技術(shù)研究?

黃國(guó)威，盛賽華，彭霞

（廣東能達(dá)高等級(jí)公路維護(hù)有限公司，廣東廣州 510055）

摘要：茂湛（茂名—湛江）高速公路運(yùn)營(yíng)14年來，水泥路面出現(xiàn)了破碎板、裂縫、板角斷裂、邊角剝落等嚴(yán)重病害，綜合考慮養(yǎng)護(hù)經(jīng)費(fèi)及擴(kuò)建等因素，路面大修采用在徹底處理水泥路面病害后加鋪單層6 cm厚PG82-10改性瀝青GAC-16上面層的方案。為確保路面質(zhì)量，有效延長(zhǎng)道路使用壽命，文中以該高速公路水泥路面維修加鋪工程為依托，對(duì)水泥路面加鋪單層瀝青砼施工關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究。

關(guān)鍵詞：公路；水泥路面；單層加鋪；PG82-10改性瀝青GAC-16上面層；關(guān)鍵施工工藝

1　工程概況

茂湛（茂名—湛江）高速公路建成通車14年來，水泥砼路面出現(xiàn)了破碎板、裂縫、板角斷裂、邊角剝落等嚴(yán)重病害（見圖1），路面性能指標(biāo)已明顯低于養(yǎng)護(hù)規(guī)范規(guī)定的服務(wù)水平，需進(jìn)行大修以改善路面使用性能。項(xiàng)目原設(shè)計(jì)加鋪方案為7 cm+5 cm雙層加鋪，為節(jié)省養(yǎng)護(hù)費(fèi)用，同時(shí)確保水泥路面大修質(zhì)量，經(jīng)過技術(shù)方案比選，確定將維修后的水泥路面進(jìn)行高壓水清洗，采用改性乳化瀝青透層+鋪設(shè)玻璃纖維格柵+高粘度熱瀝青碎石封層+6 cm厚PG82 -10改性瀝青GAC-16上面層的加鋪方案。

圖1　水泥路面原病害（縱橫向裂縫、唧漿等）

針對(duì)加鋪單層瀝青砼的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)，為保證瀝青加鋪層整體質(zhì)量，從原路面處理、原材料選擇、配合比設(shè)計(jì)、防反射裂縫措施比選、機(jī)械設(shè)備配置、調(diào)試與監(jiān)測(cè)、檢測(cè)手段動(dòng)態(tài)質(zhì)量監(jiān)控等方面進(jìn)行優(yōu)化。

2　加鋪單層瀝青砼關(guān)鍵技術(shù)

2.1原路面處理

水泥路面斷裂板、脫空板經(jīng)過常規(guī)換板、壓漿徹底處理后，加鋪之前還需對(duì)水泥路面采取以下措施：1）用銑刨機(jī)對(duì)新澆筑砼板進(jìn)行拉毛銑刨；2）對(duì)水泥路面的錯(cuò)臺(tái)進(jìn)行磨平處理；3）將原路面標(biāo)線銑刨清除；4）對(duì)路面裂縫采用瀝青類灌縫材料進(jìn)行處理；5）采用人工、清掃車、背負(fù)式吹風(fēng)機(jī)對(duì)路面進(jìn)行清理，最后用高壓水沖洗路面。

2.2原材料選擇及石料處理

2.2.1原材料選擇

考慮到水泥路面表層粉塵對(duì)層間粘結(jié)效果的影響，層間設(shè)置粘結(jié)層，粘結(jié)層瀝青采用PCR改性乳化瀝青?？紤]到層間粘結(jié)及防水效果，設(shè)置下封層，下封層瀝青采用高粘度聚合物改性瀝青?？紤]到加鋪罩面高低溫路用性能，加鋪罩面瀝青采用PG82 -10聚合物改性瀝青（該高速公路7—11月路面最高溫度達(dá)70℃），粗、細(xì)集料采用閃長(zhǎng)巖，其中細(xì)集料采用機(jī)制砂，以提高集料砂當(dāng)量及棱角性。

2.2.2石料處理

為保證石料質(zhì)量，增強(qiáng)瀝青與石料的粘附效果，粗集料進(jìn)場(chǎng)后按規(guī)格進(jìn)行分檔水洗處理。經(jīng)水洗后，粗集料0.075 mm以下粉塵含量減少75%左右，粘附性指標(biāo)明顯提高。

為增強(qiáng)高粘改性瀝青與碎石及罩面層間的粘結(jié)效果，撒布前對(duì)下封層碎石進(jìn)行預(yù)裹覆處理，即5～10 mm碎石烘干后，采用0.3%～0.5%的熱瀝青拌和處理。

2.3配合比設(shè)計(jì)

考慮到該工程所處地理位置、氣候條件及交通量、車輛軸載分布等特點(diǎn)，為有效加強(qiáng)單層罩面路用性能，按照緊密嵌擠骨架設(shè)計(jì)思路，采用GAC-16瀝青砼，并特別注重粗集料所占比例。對(duì)比AC-16C與GAC-16級(jí)配可知，GAC-16級(jí)配的關(guān)鍵篩孔4.75 mm通過率比AC-16C級(jí)配減少11%，粗集料含量明顯增加（見表1）。

該項(xiàng)目生產(chǎn)用GAC-16級(jí)配見表2，級(jí)配曲線如見圖2。

表1　AC-16C與GAC-16級(jí)配對(duì)比

表2　GAC-16的生產(chǎn)級(jí)配

圖2　GAC-16生產(chǎn)級(jí)配曲線

2.4防反射裂縫措施比選

合理的反射裂縫防治措施是保證水泥路面加鋪層路用性能，避免瀝青加鋪層出現(xiàn)反射裂縫早期破壞的關(guān)鍵因素。為提高瀝青加鋪層延緩反射裂縫的能力，避免瀝青路面早期裂縫及由裂縫導(dǎo)致的坑槽、唧漿等系列水損害病害的發(fā)生，在大面積反射裂縫措施施工前，采用路大接縫料、聚酯玻璃纖維布、玻璃纖維格柵、HZZD接縫料4種防反射裂縫措施進(jìn)行試鋪及對(duì)比分析，結(jié)果如表3所示。

表3　不同防反射裂縫措施應(yīng)用對(duì)比

通過4種防反射裂縫措施應(yīng)用效果對(duì)比，該項(xiàng)目采用玻璃纖維格柵防反射裂縫措施。針對(duì)以往玻璃纖維格柵難以與路面粘貼牢固的工程難題，通過優(yōu)化玻璃纖維格柵鋪設(shè)施工工藝及多次試鋪，達(dá)到玻璃纖維格柵與路面粘貼良好、無鼓脹、松弛和卷曲等現(xiàn)象的目的，有效提升瀝青加鋪層的防反射裂縫能力。

玻璃纖維格柵鋪設(shè)優(yōu)化施工工藝如下：1）透層乳化瀝青剛好破乳后立即鋪設(shè)玻璃纖維格柵；2）在水泥板縫位置處打釘固定玻璃纖維格柵；3）玻璃纖維格柵鋪設(shè)后在格柵上涂刷0.6 L/m2改性乳化瀝青；4）最后用小型壓路機(jī)碾壓鋪平。

另外，為避免后續(xù)高粘度熱瀝青碎石下封層施工、加鋪罩面施工時(shí)發(fā)生粘輪現(xiàn)象而導(dǎo)致玻璃纖維格柵防反射裂縫措施失效，應(yīng)特別注意把握玻璃纖維格柵實(shí)施時(shí)機(jī)。一般需注意以下幾個(gè)方面：1）為避免對(duì)后續(xù)工序的影響，玻璃纖維格柵鋪設(shè)在后道工序?qū)嵤┣? d進(jìn)行；2）工期緊張時(shí)，玻璃纖維格柵宜在夜間實(shí)施，避免其他工程對(duì)其影響及污染；3）為防止粘輪，后道工序下封層在次日早上溫度較低時(shí)實(shí)施；4）考慮到交叉施工的影響，預(yù)留路肩作為臨時(shí)道路通行，并安排專人做好交通管制。

2.5機(jī)械設(shè)備配置、調(diào)試與監(jiān)測(cè)

該項(xiàng)目瀝青拌和采用進(jìn)口瑪蓮尼MAC320型拌和樓，額定生產(chǎn)效率為320 t/h。瀝青攤鋪機(jī)和鋼輪均采用進(jìn)口沃爾沃設(shè)備，分別為沃爾沃7820攤鋪機(jī)、13 t雙鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)，膠輪采用徐工XP302膠輪壓路機(jī)。施工中采用拌和樓遠(yuǎn)程監(jiān)控，攤鋪機(jī)、壓路機(jī)振搗、振動(dòng)頻率及振幅調(diào)試與監(jiān)測(cè)，多機(jī)聯(lián)合攤鋪等新技術(shù)。

2.5.1拌和樓標(biāo)定與遠(yuǎn)程監(jiān)控

為保證瀝青混合料油石比和級(jí)配的準(zhǔn)確性及穩(wěn)定性，施工前對(duì)拌和樓的計(jì)量系統(tǒng)進(jìn)行靜態(tài)標(biāo)定、對(duì)冷料流量進(jìn)行動(dòng)態(tài)標(biāo)定。為實(shí)現(xiàn)對(duì)瀝青混合料拌和質(zhì)量的動(dòng)態(tài)控制，采用瀝青拌和站遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)。

2.5.2攤鋪機(jī)振搗、振動(dòng)頻率及振幅調(diào)試與監(jiān)測(cè)

瀝青混合料攤鋪過程中采用攤鋪機(jī)夯錘、熨平板振動(dòng)頻率調(diào)試與實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)技術(shù)。在僅加鋪單層6 cm瀝青砼罩面情況下，為保證罩面平整度，根據(jù)平整度傳遞理論，需保證加鋪層的初壓密實(shí)度。夯錘和熨平板振搗器的功能是使鋪層具有一定的密實(shí)度。夯錘和熨平板振搗器的頻率參數(shù)選擇與混合料的壓實(shí)特性是否協(xié)調(diào)對(duì)鋪層混合料的密實(shí)度有重要影響。通過調(diào)節(jié)攤鋪機(jī)的振動(dòng)頻率、振搗頻率，采用PQI301無核密度儀測(cè)定鋪層混合料的相對(duì)密度，建立振動(dòng)頻率、振搗頻率與鋪層材料密實(shí)度之間的相互關(guān)系，確定最佳（能保證初壓密實(shí)度且設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定）振動(dòng)頻率范圍。施工中采用攤鋪機(jī)多頻率監(jiān)測(cè)儀對(duì)振搗和振動(dòng)頻率進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，供攤鋪機(jī)機(jī)手合理調(diào)整攤鋪參數(shù)，確保鋪層滿足初壓密實(shí)度要求。

2.5.3ABG攤鋪機(jī)熨平板運(yùn)行參數(shù)設(shè)置

通過試鋪和壓實(shí)度檢測(cè)，加鋪單層罩面攤鋪機(jī)最終采用的參數(shù)如下：前夯錘行程3 mm；后夯錘行程5 mm；攤鋪速度為2～3 m/min時(shí)，夯錘轉(zhuǎn)速為600～800 r/min；振動(dòng)速度為2 400～3 000 r/min （40～50 Hz）。

2.5.4壓路機(jī)振動(dòng)頻率、振幅參數(shù)設(shè)置及監(jiān)測(cè)

2.5.5多機(jī)聯(lián)合攤鋪技術(shù)

為有效避免縱向冷接縫對(duì)施工質(zhì)量的影響，保證路面表觀均勻、密實(shí)、平整，對(duì)出入口互通等路幅較寬路段采用多機(jī)聯(lián)合攤鋪技術(shù)，控制每臺(tái)攤鋪機(jī)的最大攤鋪寬度在7 m范圍內(nèi)，以避免瀝青混合料的離析。另外，為避免溫度散失，梯隊(duì)作業(yè)的攤鋪機(jī)縱向間距控制在5 m范圍內(nèi)。

2.6檢測(cè)手段動(dòng)態(tài)質(zhì)量監(jiān)控

為確保加鋪罩面整體路面施工質(zhì)量，避免產(chǎn)生局部缺陷，采用紅外線檢測(cè)技術(shù)與無核密度跟蹤檢測(cè)技術(shù)及時(shí)進(jìn)行出料溫度、到場(chǎng)溫度、攤鋪溫度、碾壓溫度及壓實(shí)度動(dòng)態(tài)檢測(cè)。

2.6.1紅外成像技術(shù)溫度檢測(cè)

為更好地掌握加鋪罩面施工各階段瀝青混合料的溫度情況、控制攤鋪質(zhì)量，在施工過程中除采用常規(guī)溫度計(jì)、溫度槍檢測(cè)溫度外，還采用紅外成像儀對(duì)溫度進(jìn)行檢測(cè)。與常規(guī)溫度檢測(cè)技術(shù)相比，紅外成像技術(shù)感官效果更佳，溫度控制面廣，紅外成像設(shè)備還具有外觀精巧、控制靈活、具備智能等優(yōu)點(diǎn)。該項(xiàng)目各階段溫度檢測(cè)如表4所示。

2.6.2無核密度儀罩面壓實(shí)度跟蹤檢測(cè)

瀝青路面施工過程中，通過無核密度儀可檢測(cè)鋪層某一點(diǎn)的密度并自動(dòng)計(jì)算其壓實(shí)度。無核密度儀跟蹤攤鋪機(jī)和壓路機(jī)進(jìn)行壓實(shí)度檢測(cè)，可及時(shí)提供壓實(shí)度信息，以便現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整碾壓參數(shù)或碾壓遍數(shù)，使材料不欠壓、不過壓，保證壓實(shí)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求。該項(xiàng)目施工過程中采用無核密度儀對(duì)攤鋪機(jī)后左、中、右共5個(gè)點(diǎn)檢測(cè)攤鋪后的瀝青混合料密度，得到其壓實(shí)度?，F(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)攤鋪后初始?jí)簩?shí)度達(dá)到90%。

表4　施工各階段紅外成像溫度檢測(cè)　　℃

3　結(jié)語

通過采取以上優(yōu)化措施，結(jié)合后期質(zhì)量跟蹤觀測(cè)，加鋪單層6 cm GAC-16瀝青砼罩面后，路面抗?jié)B水性能和抗滑性能良好，達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。其經(jīng)驗(yàn)如下：

（1）徹底處理原路面病害，并對(duì)界面間影響因素進(jìn)行處治，為加鋪層提供結(jié)構(gòu)性好、粗糙、平整、均一的整體下承層。

（2）粘層灑布量按0.5 kg/m2控制，下封層瀝青灑布量按1.4 kg/m2控制，碎石撒布量按4.0 kg/m2控制，從根本上保證水泥路面加鋪罩面的整體質(zhì)量。

（3）通過對(duì)級(jí)配的優(yōu)化設(shè)計(jì)、粗集料比例調(diào)整，使瀝青混合料達(dá)到骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)，有效提升瀝青砼的高溫穩(wěn)定性及密水性。

（4）對(duì)不同防反射裂縫措施的實(shí)施效果進(jìn)行對(duì)比分析，確定采用玻璃纖維格柵防反射裂縫措施，并對(duì)該工藝進(jìn)行優(yōu)化，改善玻璃纖維格柵的粘貼效果，有效解決玻璃纖維格柵鋪設(shè)過程中易鼓脹、松弛、卷曲的問題。

（5）通過采用攤鋪機(jī)夯錘、熨平板振動(dòng)頻率實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)技術(shù)、無核密度儀壓實(shí)度跟蹤檢測(cè)技術(shù)，在改善罩面平整度的同時(shí)，保證了罩面壓實(shí)度。另外，通過采用紅外成像溫度檢測(cè)技術(shù)，對(duì)瀝青混合料溫度進(jìn)行有效控制。

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該項(xiàng)目采用碾壓組合方式：2臺(tái)13 t雙鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)靜壓0.5遍、振壓2.5遍，2臺(tái)30 t膠輪壓路機(jī)碾壓3遍，1臺(tái)雙鋼輪壓路機(jī)靜壓2遍。根據(jù)壓實(shí)厚度與被壓材料之間相互作用的動(dòng)力特性，采用儀器對(duì)壓路機(jī)振動(dòng)頻率、振幅及材料密實(shí)度進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)定并建立二者之間的相互關(guān)系，從而確定壓路機(jī)最佳振動(dòng)頻率、振幅范圍，并對(duì)壓路機(jī)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行設(shè)定。通過試壓及壓實(shí)度檢測(cè)，加鋪單層罩面振動(dòng)壓路機(jī)最終采用的參數(shù)如下：頻率40 Hz；振幅0.6 mm。

中圖分類號(hào)：U416.217

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1671-2668（2016）03-0099-04

基金項(xiàng)目：?廣東省科技項(xiàng)目（2015-02-018）

收稿日期：2016-01-22