淺談瀝青砼路面平整度控制措施

楊愛敏　朱春陽　周海平

摘要 隨著我國高速公路的迅猛發展,對瀝青砼路面平整度要求越來越高,路面平整度的合格率既反映了行車舒適程度,又反映了施工隊伍的水平。?近幾年來就國內幾條高速公路瀝青砼路面工程,不同程度的出現了坑凹、接縫臺階、波浪、碾壓車轍、橋涵與路面接茬不平、跳車等路面不平整現象,本人針對某些現象借此分析、淺談瀝青砼路面產生不平整的原因及處理措施

關鍵詞 瀝青砼路;路面平整度;路基

中圖分類號U416.217 文獻標識碼 A文章編號1674-6708(2009)05-0048-04

1瀝青砼路面不平整產生的主要原因

對瀝青砼路面的施工,影響因素很多,單是路面平整度,就與施工人員素質、路基施工質量、橋頭涵洞搭板處及橋梁伸縮縫的處理、路面底基層及基層的施工、路面施工機械的選用及路面材料的質量有關,而這些恰恰就是影響路面平整度的主要原因。

1.1路基不均勻沉降,造成已鋪筑路面出現坑槽

路基是路面的基礎,路基不均勻沉陷,必然會引起路面的不平整,分析其原因,不外乎:

1)路基填料控制不好,有些路基是由建筑垃圾、工業垃圾填筑的,有些路基是由于 土質原因,采用高液限粘土填筑的路段,不同程度的出現了路基不均勻沉降。

2)半挖半填路基的接合部處理不當、路基的壓實度不足,部分路段出現了沉陷、沉陷和裂縫,是由于路基填料的含水量大,施工單位力量不夠,未能按規范要求挖臺階施工,造成路基于填料接縫接合部產生裂縫和沉降,路基壓實機具不足,使路基土壤的密實度偏低,土體透水性增強,造成水分集聚和侵蝕路基,使路基土軟化而產生不均勻沉降。

3)特殊地基路段、路基防護排水不完善,有些部分路基修筑在軟土地段,因軟土的壓縮性大,在自重的作用下產生沉降,部分路段是由于路基的防護、排水系統不完善,造成濕陷性黃土的不均勻沉陷、水流不暢,引起路基變形。

1.2橋梁涵洞兩端搭板及橋梁伸縮縫的跳車,嚴重影響著路面整體平整度

橋梁、涵洞兩端搭板處的路基病害,是一個比較普遍的現象,也是最常見的高速公路病害之一,主要表現在:

1)橋梁、涵洞的臺背填土,由于壓實機械的作業面狹小而是壓實不到位,通車后,引起路基的壓縮沉降;

2)臺背填料與臺身的剛度差別大,造成沉降不均勻;

3)在橋梁、涵洞搭板與路基結合處,常會產生細小縮裂縫,雨水滲入后,使路基產生病害,導致該處路基發生沉陷;

4)橋梁伸縮縫在選型和施工時考慮不周和處理不當,產生跳車現象。

1.3基層不平整對路面平整度的影響

在路面施工過程中,基層做的不平,無論怎樣使面層攤鋪平整,但壓實后也因虛鋪厚度不同,路面產生不平整。

1.4路面鋪機械及工藝對平整度的影響很大

攤鋪機是瀝青砼路面面層施工的主要機具設備,其本身的性能及操作對攤鋪平整度影響很大。攤鋪機結構參數不穩定、行走裝置打滑、攤鋪機攤鋪的速度快慢不勻、機械猛烈起步和緊急制動以及供料系統速度忽快忽慢都會造成面層的不平整和波浪。

1)攤鋪機械性能好壞,決定著路面面層的平整度,近幾年來,我國高速公路路面施工一般采用進口攤鋪機。

2)攤鋪機基準線的控制,也影響著路面平整度。目前使用的攤鋪機大都有自動找平裝置,攤鋪是按照預先設定的基準來控制,但施工單位往往不夠重視或由于高程的操平誤差,形成基準控制不好、基準線因張拉力不足或支承間距太大而產生繞度,使面層出現波浪;掛線高程測量不準,量線失誤或樁位移動,都會通過架設在鋼絲線上的儀表反映在相應的攤鋪路段上,造成路面高低起伏。

3)攤鋪機操作不熟練,最容易造成路面出現波浪、搓板。無論在施工中采用哪一種型號的攤鋪機,若攤鋪機操作手不熟練,導致攤鋪機曲線前進、運料車在倒料時撞擊攤鋪機、攤鋪機不連續行走或在行走過程中熨平板高低浮動等不規范作業,都會使路面形成波動或搓板;攤鋪機的熨平板未充分預熱,造成混合料粘結和熨不平;運輸車因與攤鋪機配合不好,卸料時,撒落在下層的混合料未及時清除,影響了履帶的接地標高,連帶了攤鋪層的橫坡及平整度。

1.5面層攤鋪材料的質量對平整度影響

瀝青砼路面的施工質量,也取決于主要材料的質量和瀝青混合料的配合比設計及瀝青混合料的拌和。

1)瀝青混合料的配合比不合理有:油石比較大,已鋪筑的路面會產生壅包和泛油;油石比較小,路面會出現松散;礦料的質量不好,集料的壓碎值和石料的抗壓強度太差和細長扁平顆粒含量過高,使路面混合料的穩定度降低,容易出現路面的各種病害。

2)瀝青混合料的拌合不均勻有:當拌和設備出現意外情況,剛開爐或料溫低,含水量大時,會出現料溫不均勻現象;當篩分系統出現問題時,造成骨料級配發生較大變化;有時也會出現花白料,使路面難以攤鋪成型;溫度過高造成瀝青老化,不能保證瀝青混凝土攤鋪質量;拌和能力過小,出現停工待料狀況,使接頭處溫度降低,出現溫度差,形成一個個坎;當運輸設備不配套或司機技術較差時,會撞擊攤鋪機,使機身后移,形成臺階。

1.6碾壓對平整度的影響

瀝青面層鋪筑后的碾壓對平整度有著重要影響,選擇碾壓機具、碾壓溫度、速度、路線、次序等都關系著路面面層的平整度,主要表現在:

1)壓路機型號的選擇上,如果采用低頻率、高振幅的壓路機時,會產生“跳動”夯擊現象而破壞路面平整度。壓路機初壓噸位過重也會使剛攤鋪好的路面產生推擠變形;

2)碾壓溫度的控制上,初壓溫度過高壓路機的輪跡明顯,瀝青料前后推移大,不穩定;復壓溫度過高會引起膠輪壓路機粘結瀝青細料,小碎片飛濺,影響表面級配;溫度過低,則不易碾壓密實和平整;

3)碾壓速度的調整上,壓路機碾壓速度不均勻、急剎車和突然起動、隨意停置和掉頭轉向、在已碾壓成型的路面上停置而不關閉振動裝置等都會引起路面推擁;在未冷卻的路面上停機會出現壓陷槽;

4)碾壓路線的行走上,碾壓行進路線不當,不注意錯輪碾壓,每次在同一橫斷面處折返,會引起路面不平;

5)碾壓次數的確定上,碾壓遍數不夠,即壓實不足,通車后形成車轍;碾壓遍數太多,由于短時間集中重復碾壓,會造成已成型路面的推移,形成龜裂波浪;

6)驅動輪和轉向輪的前后問題上,如果是從動輪在前,由于從動輪本身無驅動力,靠后輪推動,因而混合料產生推移,倒退時在輪前留下波浪。

1.7接縫處理欠佳

接縫包括縱向接縫和橫向接縫(工作縫)兩種,接縫處理不好常容易產生的缺陷是接縫處下或凸起,以及由于接縫壓實度不夠和結合強度不足而產生裂紋甚至松散。

2提高路基及路面基層平整度的措施

2.1路堤填筑前原地面處理

路基的施工質量,是整個路線工程的關鍵,也是路基路面工程能否經受住時間、車輛運行荷載、雨季冬季的考驗。要做好路基工程,必須扎扎實實地進行路基的填筑,尤其對原地面的處理和坡面基底的處理。

2.2路堤填料

路堤填料一般應采用砂礫及塑性指數和含水量符合規范的土,不使用淤泥、沼澤土、凍土、有機土、含草皮土、生活垃圾及含腐殖質的土。對于液限大于50,塑性指數大于26?的土,一般不宜作為路基填土。

2.3填土路基壓實

路基施工時,應嚴格按現行《公路路基施工技術規范》要求進行,并應通過試驗路段來確定不同機具壓實不同填料的最佳含水量、適宜的松鋪厚度和相應的碾壓遍數、最佳的機械配套和施工組織,還要有一定素質的施工隊伍來重視。

2.4特殊地基處理

軟土地基具有極大的破壞性,雖然在對其認定上尚無完全一致的結論,但從廣義上講,只要外在荷載在土基上有可能出現有害的過大變形和強度不夠等問題時,我們都應該視為軟基而認真對待,并進行必要的處理。

2.5完善排水設施

為了保持路基能經常處于干燥、堅固和穩定狀態,必將影響路基穩定的地面水予以攔截,并排除到路基范圍之外,防止漫流、聚積和下滲。同時,對于影響路基穩定的地下水,應予以截斷、疏干、降低水位,并引導到路基范圍以外,使全線的溝渠、管道、橋涵構成完整的排水體系。對于黃土地區的排水設施應注意防沖、防滲以及水土保持問題。

2.6橋頭、涵洞兩端搭板處及伸縮縫的防治措施

橋頭、涵洞兩端搭板引起的跳車現象,成為各個高速公路路線上一個主要克服和攻關項目,要對其徹底進行治理好,要從以下幾點著手:

1)地基加固處理,為消除橋臺和臺后填方段的差異沉降變形,需對地基進行加固,尤其是特殊路基,如軟土地基、濕陷性黃土地基、河流相沖擊洪積物地基等需進行特殊處理:軟土屬高壓縮、大變形地基,對該地基首先采用插塑料板、袋裝沙井的超載預壓等方法進行排水加固,然后根據填方路提的壓力計算,采用噴粉樁、擠密樁等進行加固處理。

2)橋頭設計過渡段,即在一定長度范圍內鋪設過渡性路面或設置搭板,可以使在柔性結構路段產生的較大沉降通過過渡段至橋涵結構物上,車輛行駛就不至于產生跳車。

3)臺背填料的選擇,在挖方地段的臺背回填部位,因場地特別窄小,可選用當地的石渣、砂礫等優質填料;在高填方的拱涵及涵洞與側墻的相接部位,盡量選用內摩差角大的填料進行填筑,而且施工是應注意填料土壓的平衡,不發生偏移,以免造成工程事故。

2.7路面基層施工注意

1)嚴格按照《公路路面基層施工技術規范》 (JTJ034-93)要求進行底基層和基層施工,路面各層均應采用集中場拌和攤鋪施工方法,以確保標高、橫坡、強度、平整度達到設計要求。當采用攤鋪機進行基層施工時,為了消除中間高兩側低的現象,可適當調整攤鋪機兩側的橫向斜桿,使熨平板呈中間低兩頭翹狀態。

2)加強基層養護,在基層施工完成后,采用土工布灑水進行養護,并應嚴格控制行車。應封閉交通,只準灑水車在上面行駛。

3)嚴格控制基層平整,面層鋪筑前用3m直尺對基層進行平整度檢測,平整度差且大于8mm的路段應進行整平。面層攤鋪前認真清掃基層表面,確保基層表面整潔,沒有松散浮料和雜質。如有泥土還應用壓力水沖洗干凈。如基層表面局部透層瀝青或下封層脫落,則應將脫落處基層表面清洗干凈后補灑透層瀝青或補做下封層。認真抄平放線,確保基層標高和基準線標高準確無誤。基層標高超過允許范圍時,高處必須鏟平,低處可用下面層補平。面層鋪筑前受到其他工序污染,如表面滴落水泥成硬渣時,應予及時清除,以確保面層平整度。

2.8瀝青砼路面機械攤鋪工藝及控制

1)攤鋪機基準線的控制,攤鋪機在進行自動找平時,需要有一個準確的基準面(線),其基本原則是:當以控制高度為主時,以走鋼絲為宜;當控制厚度為主時,則采取浮動基準梁法。一般是底面層用走鋼絲,中面層和表面層用浮動基準梁法。 攤鋪底面層——基準鋼絲繩(走鋼絲)法,是在路面兩側安裝基準鋼絲繩,但注意:支持鋼絲繩的支柱鋼筋的間距不能過大,一般為5m~10m;用兩臺精密水準儀測量控制鋼筋的高程,鋼筋宜較設計高程高1mm~2mm,并保證鋼筋的高程在鋪筑過程中始終準確;一般使用Φ2mm~Φ3mm的高強度鋼絞線,用緊線器拉緊安放在支柱的調整橫桿上,每兩根鋼支柱間鋼絲繩的撓度不大于2mm,張緊鋼絲繩的拉力一般在800N左右;基準線應盡量靠近熨平板,以減少厚度增量值;為保證連續作業,每側鋼絲繩至沙應具備有三根200mm~250mm長的鋼絞線,在未走完本段鋼絲之前,下段鋼絲已經架設完成。

2)攤鋪機的攤鋪進度控制,攤鋪機應該勻速,不停頓地連續攤鋪,嚴禁時快時慢。因攤鋪速度的變化必然導致攤鋪厚度變化。為了保證厚度不變,就要調節厚度調節器以及搗固器和熨平板的激振力與振搗梁行程,但人工調節是憑經驗進行調節,在速度變化處會引起攤鋪后預壓密實度的變化,從而導致最終壓實厚度的差異,影響路面平整度。 在攤鋪過程中,應盡量避免停機,應將每天必須停機中斷攤鋪點放在構造物一端收縮縫的位置。在中途萬一出現停機,應將攤鋪機熨平板鎖緊不使下沉;停頓時間在氣溫10℃以上時不要超過10min。停頓時間超過30min或混合料溫度低于100℃時,要按照處理冷接縫的方法重新接縫。

3)攤鋪機操作控制措施,選用熟練的攤鋪機操作手,并進行上崗前培訓;在攤鋪過程中,運料車應在攤鋪機10m～30m處停住,并掛空檔,依靠攤鋪機推動緩慢前進,并應有專人指揮卸料車進行卸料;確保攤鋪機供料系統的工作具有連續性,即保證腳輪(輸送輪)內的料位高度穩定、均勻、連續,料位高度保持在中心軸以上葉片的2/3為宜。如中斷攤鋪時間短,僅受料斗內的混合料已經冷硬,則應先將受料內已冷硬的混合料鏟干凈,然后重新喂料;派專人負責及時清掃灑落的粒料;攤鋪前,熨平板必須清理干凈,調整好熨平板的高度和橫坡后,預熱熨平板。熨平板的預熱溫度應接近瀝青混合料的溫度,一般可加熱到85~90℃。

2.9碾壓質量控制

瀝青混凝土面層的碾壓通常分為三個階段進行,即初壓、復壓和終壓。

1)初壓,第一階段初壓習慣上常稱作穩壓階段。由于瀝青混合料在攤鋪機的熨平板前已經初步夯擊壓實,而且剛攤鋪成的混合料的溫度較高(常在140℃左右),因此只要用較小的壓實就可以達到較好的穩定壓實效果。通常用6~8t的雙輪振動壓路機以2km/h左右速度進行碾壓2~3遍。碾壓機驅動輪在前靜壓勻速前進,后退時沿前進碾壓時的輪跡行駛進行振動碾壓。也可以用組合式鋼輪—輪胎(4個等間距的寬輪胎)壓路機(鋼輪接近攤鋪機)進行初壓。前進時靜壓勻速碾壓,后退時沿前進碾壓時的輪跡行駛并振動碾壓。

2)復壓,第二階段復壓是主要壓實階段。在此階段至少要達到規定的壓實度,因此,復壓應該在較高溫度下并緊跟在初壓后面進行。復壓期間的溫度不應低于100~110℃,通常用雙輪振動壓路機(用振動壓實)或重型靜力雙輪壓路機和16t以上的輪胎壓路機同進先后進行碾壓,也可以用組合式鋼-輪胎壓路機與振動壓路機和輪胎壓路機一起進行碾壓。碾壓遍數參照鋪筑試驗段時所得的碾壓遍數確定,通常不少于8遍,碾壓方式與初壓相同。

3)終壓,第三階段終壓是消除缺陷和保證面層有較好平整度的最后一步。由于終壓要消除復壓過程中表面遺留的不平整,因此,瀝青混合料也需要有較高的溫度。終壓常使用靜力雙輪壓路機并應緊接在復壓后進行。終壓結束時的溫度不應低于瀝青面層施工規范中規定的70℃,應盡可能在較高溫度下結束終壓。

4)為保證各階段的碾壓作業始終在混合料處于穩定的狀態下進行,碾壓作業應按下述規則進行:由下而上(沿縱坡和橫坡);先靜壓后振動碾壓;初壓和終壓使用雙輪壓路機,初壓可使用組合式鋼輪-輪胎壓路機,復壓使用振動壓路機和輪胎壓路機;碾?壓時驅動輪在前,從動輪在后;后退時沿前進碾壓的輪跡行駛;壓路機的碾壓作業長度應與攤鋪機的攤鋪速度相平衡,隨攤鋪機向前推進;壓路機折回去?在同一斷面上,而是呈階梯形;當天碾壓完成尚未冷卻的瀝青混凝土層面上不應停放一切施工設備(包括臨時停放壓路機),以免產生形變;壓實成型的瀝青面層完全冷卻后才能開放交通。

5)橫向接縫的碾壓,橫向接縫的碾壓是工序中重要一環。碾壓時,應先用雙輪壓路機進行橫向(即垂直于路面中心線)碾壓,需要時,攤鋪層的外側應放置供壓路機行駛的墊木。碾壓時壓路機應主要位于已壓實的混合料層上,伸入新鋪混合料的寬度不超過20cm。接著每碾壓一遍向新鋪混合料移動約20cm,直到壓路機全部在新鋪面層上碾壓為止。然后進行正常的縱向碾壓。在相鄰攤鋪層已經成型必須施做冷縱向接縫時,可先用鋼輪壓路機沿縱向碾壓一遍,在新鋪層上的碾壓寬度為15cm~20cm,然后再沿橫向接縫進行橫向碾壓。橫向碾壓結束后進行正常的縱向碾壓。

6)縱向接縫的碾壓,縱向接縫的碾壓,壓路機先在已壓實路面上行走,同時碾壓新鋪混合料10cm~15cm,然后碾壓新鋪混合料,同時跨過已壓實路面10cm~15cm,將接縫碾壓密實。

2.10接縫處理對策

1)縱向接縫,兩條攤鋪帶相接處,必須有一部分搭接,才能保證該處與其他部分具有相同的厚度。搭接的寬度應前后一致。搭接施工有冷接茬和熱接茬兩種。

冷接茬在施工是指新攤鋪層與經過壓實后的已鋪層進行搭勢頭。半幅施工不能采用熱接縫時宜加設檔板或采用切刀切齊。鋪另半幅前必須將縫邊緣清掃干凈,并涂灑少量粘層瀝表。攤鋪時應重疊在已鋪層5cm~10cm,攤鋪后用人工將攤鋪在前半幅上面的混合料鏟走,然后進行碾壓。應注意新攤鋪帶必須與前一條攤鋪帶動的松鋪厚度要同。

熱接在施工一般是在使用兩臺以上攤鋪機梯隊作業時采用的。此時兩條毗鄰攤鋪帶的混合料都還處于壓實前的熱狀態,所以縱向接茬易于處理,且連接強度較好。施工時應將已鋪混合料部分留下10cm~20cm寬,暫不碾壓,作為后攤鋪部分的高程基準面,待后攤鋪部分完成后,一起跨縫碾壓。

不管采用冷接法或熱接法,攤鋪帶的邊緣都必須齊整,這就要求機械在直線上或彎道上行駛始終保持正確位置。為此,可沿攤鋪帶一側敷設一根導向線,并在機械上安置一根帶鏈條的懸桿,駕駛員只要注視所懸鏈條對準導向線行駛即可。

2)橫向接縫,相鄰兩幅及上下層的橫向接縫均應錯位1m以上。橫向接縫有斜接縫和平接縫兩種。高速公路在面層施工中應采用垂直的平接縫。鋪筑接縫時,可以已壓實部分上面鋪一些熱混合料使之預熱軟化,以加強新舊混合料的粘結。但在開始碾壓前應將預熱用的混合料鏟除。

對于橫向接縫,應于接縫處起繼續攤鋪混合料前,用3m直尺檢查已鋪路面端部平整度,不符合要求時應予清除。在攤鋪新混合料時應調整好預留高度,接縫攤鋪層施工結束后再用3m直尺檢查平整度,當有不符合要求者應趁混合料尚未冷卻時立即處理,以保證橫向接縫處的路面平整度。

路面平整度要達到行車舒適這一要求,要從路基施工準備階段就開始重視,所有參加公路建設工程的施工單位,都有義不容辭的責任,都必須強化施工管理,完善施工工藝和施工方法,提高施工質量,才能從源頭上、根本上解決問題,社會效益和社會質量得到保證。

參考文獻

[1]路面工程[M].

[2]路基工程[M].

[3]公路與橋梁工程病害防治及檢測修復實用技術大全[M].