試論市政道路施工中瀝青路面質量問題

章挺

摘要:筆者從設計及施工兩方面分析當前市政道路瀝青路面建設存在的問題,并從設計、施工、監管等多方面進行了論述。

關鍵詞:市政道路;瀝青路面

1前言

隨著國民經濟的快速發展，城市化進程不斷加快,以市政道路為骨架的基礎設施規模不斷擴大。由于瀝青砼路面較水泥砼路面具有平整、無接縫、耐磨、噪聲低、施工期短、養護維修簡便等眾多優點,因此瀝青砼路面日益成為城市市政道路路面結構的選擇,在市政道路建設中得到大量應用。

2設計方面

2.1市政道路瀝青路面設計方面現狀

為了進一步分析設計方面存在的問題,抽取了某市近兩年建設的八個市政道路項目的瀝青路面設計文件進行研究,發現瀝青路面設計深度不足,設計質量不高已成為制約市政道路瀝青路面建設質量較為突出的問題。

市政道路瀝青路面設計主要問題:

(1)交通量確定環節淡化,設計基礎不扎實;

(2)路面結構組合設計不合理,面層采用結構形式空隙率偏大,不適合我區多雨地區狀況,基層設計材料沒有針對性;

(3)沒有設計基礎數據支撐確定路面結構層厚度,且不符合《規范》要求;

(4)路面結構層層間連接設計嚴重缺失,影響路面結構整體性。

這些問題的存在,對瀝青路面建設質量及行業影響構成較大危害性。因為現有路面設計理論按層間連續狀態考慮,研究表明,路面結構設計中間結合條件對設計結果有較大影響,尤其是對拉應力(包括剪應力),在滑動狀態下基層拉應力設計比連續狀態提高1~2倍。此外,路面荷載設計計算依據是按設計年限總交通量當量軸載次數,淡化了交通量計算。模糊了設計年限和使用年限概念。這樣,一方面影響了路面建設經濟性和適用性,另一方面交通量急劇增長縮短使用年限時,引起社會誤解,給行業帶來不好影響。

2.2路面設計深度要求

2.2.1交通量確定是基礎

設計者首先應根據規劃要求對修建道路在所處路網中的作用進行定位,通過對設計路段交通量實測、分析與預測,確定設計交通量,然后換算成標準軸載車道累計當量軸次數據進行后續結構層厚度計算。

2.2.2結構組合設計是前提

在路面結構設計之前必須進行地質、環境、氣候和水文狀況的調查,根據當地材料供應的特點,確定滿足密實、抗滑、穩定、耐久的路面結構方案,滿足路面使用的基本要求。

2.2.3材料組成設計是關鍵

資料表明:瀝青砼是最復雜的建筑材料之一,在正溫度狀態下,表現出一定的粘彈性;在負溫度狀態下,則具有一定的彈性。決定瀝青砼性能的最關鍵因素是礦料質量和礦料級配。

2.2.5排水設計是保障

水對瀝青路面的巨大破壞性已成為共識,市政道路排水條件較公路更為嚴峻,因此對排水設計更應引起重視。合理的排水設計應綜合考慮路表(人行道面)排水、中央分隔帶排水、交叉路口排水、路面結構層排水;合理選擇排水方案,布置排水設施,形成完整、暢通的排水體系,保證路基路面的穩定。

2.3設計建議

2.3.1科學確定交通參數

城市市政道路瀝青路面設計時應根據路段交通量特征進行分類設計,城市環線道路及行駛大型車輛主干道路段可依照《規范》要求計算設計,一般只行使小汽車路段可按《規范》推薦的適宜厚度進行設計。按交通量分類設計有利于提高市政道路瀝青路面建設的經濟性和適用性,同時提高設計效率。

2.3.2防水與排水

市政道路不同于公路橫向通過排水溝或邊坡直接排水的方式,它是通過先橫后縱,即是從路面流聚路緣,再從路緣經收水井、支管排出。論“堵”就是做好防水。(1)要有按密級配、孔隙率小于7%設計的瀝青結構層,以保證結構本身的防水; (2)要設計保障有良好層間(面層與基層)連接的透油層(或防水層);

(3)必須在瀝青砼面層的中、下層表面噴灑粘油層以保證整體性; (4)設計中應考慮在路面與路緣石和其它構筑物的接觸面涂抹瀝青,防止水從縫隙浸入。

說“疏”就是做好排水。(1)收水井間距要從30m縮小到10~15m,在交叉路口處要按5~10m間距設置; (2)中央綠化帶下應設置透水層和橫向排水盲溝將水引向雨水管; (3)在路面邊緣上面層下設置排水碎石盲溝,以全面達到防滲的排水目的。

2.3.3道路交叉口抗病害

城市道路交叉路口去車方向車行道30~50m及公共汽車站站臺范圍較普遍存在面層細料脫落、車轍明顯、車道沉陷、網裂嚴重等現象。理論而言,城市道路交叉路口紅綠燈疏導交通導致車輛制動頻率高,對路面沖擊破壞頻度高易引起路面病害。這一問題要求我們在重視施工質量的同時,更要在設計時對交叉路口的面層及基層做特殊考慮。在交叉路口基層設計時應提高基層設計標準以保證其剛度和穩定性,抵御車輛荷載反復制動力的沖擊。根據區域酸性集料多、與瀝青黏附性差的特點,表面層應設計為改性瀝青砼或要求摻入高溫穩定性的抗剝落劑以提高集料與瀝青的黏附性。

3施工方面

3.1市政道路瀝青路面施工現狀及存在問題

目前,我區市政道路瀝青路面基本采用水泥穩定碎石半剛性基層,從通車后觀察主要表現為: (1)路面裂縫多,平均7~8m就有一條橫向裂縫,還伴有較多縱向裂縫,較高速公路30~40m一條橫向裂縫,病害發生率明顯偏高; (2)連續降雨后,路面網裂嚴重、坑洞多; (3)道路交叉路口及公交汽車站臺周邊,多有面層細料脫落、車轍嚴重等病害。究其原因,與施工過程存在的問題有著直接關系,其突出問題有以下幾個方面。

3.1.1半剛性施工質量低劣

市政道路水泥穩定碎石基層普遍存在下列違反規范的行為: (1)集料級配嚴重失控,集料大于40mm顆粒數量占粗集料總量的30~40%, 10~40mm顆粒數量嚴重不足,混合料產生嚴重的粗細集料離析現象; (2)水泥穩定碎石混合料采用普通(強制式)攪拌機攪拌,人工攤鋪,嚴重影響了拌和料的均勻性,導致混合料離析現象產生; (3)為保證混合料成型,采取提高水泥用量并用細料罩面; (4)施工縫多但處理草率等。這些問題導致半剛性基層裂縫增加,直接影響到通車后瀝青路面反射裂縫增多。

3.1.2層間連接施工質量沒有保證

市政道路路面施工與高速公路相比,其層間連接施工質量更難以保證,主要表現為: (1)未能封閉施工的客觀環境,更易造成連接層面間污染,導致瀝青路面結構層層間連接不嚴密; (2)基層透層油噴灑往往在鋪筑瀝青層時進行,由于污染和粉塵,實際上不能達到透和聯的作用,而半剛性基層暴曬時間過長將產生干縮裂縫; (3)瀝青面層間粘層油施工沒有按規范進行,現實中因急剎車導致面層整塊滑移、撕裂或脫落現象時有發生。如果層間連接不緊密,易導致地表水浸入,此時若在層間有浮塵或松散顆粒,水進入層間縫隙后,縫隙中飽和水在行車荷載作用下產生動水壓力及以后荷載重復作用,對縫隙產生沖刷,形成唧漿,使縫隙處結構層強度降低,最終形成空洞,造成路面損壞。

3.1.3瀝青面層施工工藝粗糙

市政道路瀝青路面攤鋪,由于通車的需要,在施工中往往是半幅施工、半幅通車,由此導致縱向冷接縫現象較為普遍。但由于處理冷接縫的工藝粗糙,影響了路面施工質量,其主要表現為: (1)壓實機具配置不合理,碾壓操作未能按工藝要求嚴格進行,影響路面壓實度和平整度; (2)交叉路口鋪筑分塊不合理,人工作業增加,影響路面鋪筑質量; (3)冷接縫處常產生骨料離析現象,影響路面質量且易產生路面病害。

3.2對策措施

3.2.1加強集料質量控制

資料表明,瀝青砼面層的使用性能和耐久性的最關鍵因素是集料質量和集料級配。集料應符合下面兩項要求: (1)碎石表面微觀粗糙度大,且形狀接近立方體,質地堅硬; (2)使用人工砂,限制使用圓形顆粒的天然砂。從目前市政道路就地采購的碎石來看,其規格普遍不符合要求,因此瀝青路面施工用碎石必須向無風化片石料場定點采購,要求料場采用二次破碎工藝進行碎石加工。一破采用鍔式破碎機進行破碎,二破采用錐式或反擊式軋石機進行,以減少針片狀碎石含量,且篩孔的尺寸應與要求碎石的最大粒徑相匹配。采購進場集料應按規范進行檢驗,盡可能加大抽檢密度,不合格的材料要堅決退場。堆場必須進行場地硬化,避免堆場表土摻合于集料中。不同規格的集料要設置隔倉堆放,以免不同規格碎石混雜。各種不同的集料堆場要設置有料源、粒徑、用途等內容的標志牌,便于抽檢,防止上料差錯。

3.2.2提高基層施工質量

(1)改變施工方式。淘汰水泥穩定碎石層現場拌和、人工攤鋪的施工方式;采用水泥穩定土拌和樓集中拌和,機械攤鋪的方式。

(2)抓好原材料控制。水泥等級應選用低于32. 5級且不帶R的初凝在5h以上、終凝時間12h以上的普通硅酸鹽水泥;碎石集料用做基層時最大粒徑不得超過31. 5mm,并形成良好級配。

(3)嚴格控制水泥用量太大。這既不經濟,還會使基層裂縫增多增寬;水泥用量宜控制在5%以內。

(4)重視混合料攤鋪接縫的處理。盡量減少施工縱縫,采用全幅攤鋪或兩機并鋪;當縱縫不可避免時,務必把松散部分挖除并做成垂直整齊的下切面,把握好松鋪厚度按規范要求碾壓;對于橫向接縫,一般以兩構筑物間作為一個施工段落,無構筑物較長路段,應加大一個作業班次內的施工長度,盡量減少橫縫。橫縫的處理方法同縱縫。

(5)壓實、養護環節不可忽視。壓實時,壓路機的機型、激振力應與基層厚度相匹配,碾壓長度需根據施工現場的實際情況確定,應在最佳含水量時碾壓,碾壓長度要隨之調整;養護宜采取噴灑透層油進行,并用土工布覆蓋,以利于成品保護,避免車輛、行人闖入,噴灑應選擇在半剛性表層風干時即可進行。

3.2.3強化混合料配合比設計與執行過程控制

瀝青混合料的配合比設計應在調查以往同類材料的配合比設計經驗和使用效果基礎上進行,這里強調生產配合比驗證階段。拌和機按生產配合比結果進行試拌,必須鋪筑100~200m(單幅)試驗段,并取樣進行馬歇爾試驗,同時從現場鉆取芯樣觀察空隙率的大小,從而確定生產用的標準配合比;確定施工級配允許波動范圍,按質量管理要求制訂施工用的級配控制范圍,用以檢查混合料的生產質量;嚴格執行經檢驗的標準配合比,如遇材料變化并經檢測混合料的礦料級配,與實測技術指標不符要求時,應及時調整或重新設計。城市環線道路及一級主干道必須進行生產配合比驗證階段,其他道路當材料與同類道路完全相同時,可直接引用成功的經驗,但應注意過程檢測技術指標。

3.2.4加強路面施工作業質量控制

在瀝青路面施工作業質量控制中,平整度和壓實度的控制是最重要的,是直接影響瀝青路面使用性能的關鍵。控制好市政瀝青路面施工作業質量,應特別注意以下幾點: (1)混合料要制訂好現場作業計劃,配置匹配的施工機具,在運力上要有所冗余,壓路機必須達到3臺以上(包括一臺輪胎壓路機)。(2)選擇合理的壓路機組合方式及壓實工藝,進行初步、復壓、終壓三個碾壓步驟,以達到最佳碾壓效果。(3)注意接縫處理,市政道路接縫較多,應嚴格按規范操作,特別由于通車需要縱向接縫冷接縫較多,鼓勵攤鋪設備加設瀝青加熱系統,實現冷接縫熱處理,最大限度改善冷接縫所產生的問題;認真對待縱向接縫產生的接縫離析現象,在作業現場應采取有效措施,并通過嚴格的施工工藝加以避免。

4監管方面

市政道路作為城市基礎設施中重要的公共品,它的質量關系到全體民眾福利,當公共品責任主體職責不清時,易導致全體不負責,使公共品質量虛化。在當前市政道路瀝青路面建設標準未能系統建立時,瀝青路面建設過程中糾偏控制工作量大,且對瀝青路面質量影響顯著的狀況,更需相關部門、機構厘清職責,各負其責,共同監管,這樣才能保證市政道路瀝青路面建設質量。

4.1市政建設主管部門

市政建設主管部門應對區域瀝青路面建設過程中設計、施工依據的標準做出統一規定并檢查監管標準執行情況,并對區域道路路面建設標準依據城市發展交通量的需求作出界定,組織設計單位分類建立瀝青路面結構設計標準模式,提升建設效率。

4.2業主單位

業主作為工程質量的第一責任人,對工程質量負全責。業主應針對瀝青路面建設質量對原材料、施工機具及過程檢測要求高的特點制訂相應的對策。如在招標階段,應對潛在投標人施工能力進行考核,重點考察拌和設備、施工機具、現場試驗室是否具備等內容;在施工準備階段,應檢查施工單位所用集料生產廠生產的碎石是否符合要求;在施工階段則應對施工、監理單位履約情況進行檢查。

4.3監理機構

瀝青混合料路面普遍采用熱拌熱鋪的施工方法,其過程控制極為重要。因此監理人員應對施工全過程進行嚴格、認真、全面的監理,并著重抓好以下幾個環節。

4.3.1施工準備階段

監理工程師工作要點: (1)對作為瀝青路面主要承重層的水泥穩定碎石層質量的檢查和驗收。特別在施工過程注意對碎石級配及水泥用量的檢查; (2)原材料質量控制及配合比設計審查。特別要注意對粗集料質量的檢查及混合料配合比設計驗證階段的檢查; (3)施工機具設備控制檢查。重點檢查是否配備滿足試驗要求的試驗設備及實驗室,能否及時提供監理工程師需要的試驗資料; (4)試驗路段的監理。科學選定試驗現場,宜安排100~200m的試驗路段,并解決好以下問題:確定用于施工的集料配合比例,攤鋪機的操作方式,松鋪系數,壓實機具碾壓控制,作業段的適宜長度等。

4.3.2施工階段

監理工程師工作要點: (1)瀝青混合料拌和。檢查原材料進料倉溫度、拌和料出廠溫度,拌成的混合料應均勻一致,無花白料、結團或塊結嚴重的粗細料顆粒離析現象,且對拌和料的性能、集料級配和瀝青用量進行抽樣檢驗; (2)瀝青混合料運輸。(3)瀝青混合料攤鋪。檢查攤鋪是否按照標準作業,當出現人工找補或更換混合料時,應仔細檢查,問題嚴重的要責令整層鏟除; (4)瀝青混合料壓實。檢查壓實過程是否按規范要求進行,特別是經壓后是否達到平整、光潔、顏色均勻一致,終了溫度是否符合技術規范的要求; (5)接縫處理。檢查接縫處理是否按規范要求進行處理,并用3m直尺檢查其平整度是否符合要求。

4.4工程質量監督機構

工程質量監督機構作為建設行政主管部門委托、對責任主體和有關機構履行質量責任的行為以及工程實體質量進行監督檢查、維護公眾利益的行政執法行為的主體,其在市政道路瀝青路面質量方面負有監管職責。因此在做好各方主體質量行為監督的同時,應重點對以下工程實體質量進行監督檢查。

4.4.1半剛性基層施工混合料質量、現場施工工藝、無測限抗壓強度及基層平整度,特別應注重現場取芯及混合料水泥用量控制。

4.4.2瀝青混合料質量及空隙率,特別是空隙率計算的標準密度控制應能反映現場的實際情況。

4.4.3瀝青路面壓實度、平整度及縱、橫縫處理。

結語

市政道路瀝青路面建設質量存在經濟性、適用性不足以及病害多的問題,既有建設各方主體行為不規范的原因,也有政府相關部門工作不到位的不足。因此,要提升市政道路瀝青路面建設質量,需要建設單位工作要深入有效、設計深度要確保、施工企業自控要到位、監理檢查要把關、檢測結果要客觀、政府主管部門要確立瀝青砼路面設計、施工標準體系,工程質量監督機構工作要有力,只有各方共同努力,方能取得預期效果。