牡哈高速公路“白改黑”質(zhì)量控制研究

劉 雙，馬海龍

(綏滿高速公路牡丹江至哈爾濱段大修工程建設(shè)指揮部)

近年來(lái)，“白改黑”的方法在黑龍江省高速公路大修和改擴(kuò)建中廣泛應(yīng)用，即在舊水泥混凝土路面上加鋪瀝青混合料，加鋪后的路面具有平整度好、行車舒適、噪音小、維修方便等優(yōu)點(diǎn)。綏滿高速公路牡丹江至哈爾濱段大修工程采用這種形式，瀝青路面在施工過(guò)程中易出現(xiàn)反射裂縫、壓實(shí)度不足等現(xiàn)象，因此在高速公路“白改黑”施工中必須加強(qiáng)關(guān)鍵環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制，保證大修改造后的路面壽命。

1 工程前期調(diào)查

在牡哈高速公路“白改黑”改造前期，業(yè)主單位須組織設(shè)計(jì)單位對(duì)舊水泥面板使用狀況進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查，調(diào)查的內(nèi)容須包括舊路面的破損、承載力、排水狀況等方面，按照《公路水泥混凝土路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》(JTJ073.1-2001)中規(guī)定，利用調(diào)查結(jié)果合理確定舊板的利用率。值得注意的事，須逐板觀察并詳細(xì)記錄錯(cuò)臺(tái)、裂縫、唧泥等病害。

2 舊水泥面板處治

經(jīng)過(guò)黑龍江省公路勘察設(shè)計(jì)院調(diào)查，牡哈高速公路舊水泥混凝土面板破壞類型主要有全板破碎、板角斷裂和面板龜裂等。

舊水泥路面有大量面板貫通斷裂和板角斷裂病害，是由板底脫空和基層松散等原因造成，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期車輛荷載長(zhǎng)期作用，產(chǎn)生交叉裂縫和整面板破碎等病害。牡哈大修工程對(duì)此類面板作全部或局部破除后重新澆筑C20水泥混凝土;對(duì)于已不滿足使用要求的基層，經(jīng)拆除以后再澆筑C20水泥混凝土。待養(yǎng)生結(jié)束后，對(duì)其進(jìn)行藍(lán)派沖擊打裂處理后加鋪瀝青面層。

舊水泥混凝土路面在施工及養(yǎng)護(hù)過(guò)程中，由于養(yǎng)護(hù)不及時(shí)，或者混凝土坍落度過(guò)大及振搗過(guò)度使得面板水泥浮漿過(guò)厚，在長(zhǎng)期交通荷載作用后，路面出現(xiàn)龜裂、脫皮等病害，但其強(qiáng)度尚能滿足要求，因此牡哈大修工程對(duì)此類路段直接沖擊壓實(shí)后加鋪瀝青面層。

牡哈大修工程對(duì)破損的水泥混凝土路面根據(jù)破損狀況采取灌縫、挖除、銑刨或藍(lán)牌打裂的方式進(jìn)行處理，并視不同情況采取路面補(bǔ)強(qiáng)措施。

(1)牡丹江至哈爾濱方向 K200+050～K224+800、K227+300 ～K250+295、K268+995 ～K224+025、K284+360～K286+900、K306+805～K309+460段及哈爾濱至牡丹江方向K179+980～K224+800、K227+300～K237+280、K249+645～K337+420段采用4 cm的SMA-13改性瀝青+5 cm的AC-20改性瀝青+找平層+土工布+2 cm的應(yīng)力吸收層結(jié)構(gòu)。

(2)牡丹江至哈爾濱方向 K167+090～K200+050、K250+295 ～K260+570、K265+570 ～K268+995、K274+025～K284+360、K286+900 ～K306+805、K309+460 ～K431+375段及哈爾濱至牡丹江方向K167+090～K179+980、K237+280～K249+645、K337+420～K431+375段將舊水泥路面面板打裂作為基層，再采用4 cm的SMA-13改性瀝青+6 cm的AC-20改性瀝青+找平層+2 cm的應(yīng)力吸收層結(jié)構(gòu)。

(3)K165+120～K166+590段采用5 cm的SMA-13改性瀝青(添加PR-CR改性劑)+找平層+2 cm的應(yīng)力吸收層結(jié)構(gòu)。

(4)牡丹江至哈爾濱方向K260+570～K265+570段采用3 cm的SMA-10改性瀝青(添加PRFLEX20改性劑)結(jié)構(gòu)。

(5)對(duì)于舊路全部挖除路段，采用4 cm的SMA-13改性瀝青+6 cm的AC-20改性瀝青+22 cm的C20水泥混凝土+18 cm的4.5%水泥穩(wěn)定級(jí)配碎石的路面結(jié)構(gòu)。

3 瀝青混合料

3.1 配合比設(shè)計(jì)

嚴(yán)格根據(jù)《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTG F40-2004)、《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》(JTG E20-2011)等標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范進(jìn)行原材料試驗(yàn)和瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)。瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)分為三個(gè)階段，依次為目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)、生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)和生產(chǎn)配合比驗(yàn)證。目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)最為重要，此階段需要確定礦料級(jí)配、最佳瀝青用量(油石比)等混合料的重要指標(biāo);生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)在目標(biāo)配合比的基礎(chǔ)上，由技術(shù)服務(wù)組工作人員現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試，施工過(guò)程中嚴(yán)格執(zhí)行調(diào)試好的配合比，并在生產(chǎn)過(guò)程中由監(jiān)理人員跟蹤檢測(cè)，不得隨意變化。當(dāng)遇到實(shí)際需要等情況，如石料及礦粉等原材料發(fā)生變化時(shí)，必須通知技術(shù)服務(wù)組工作人員，重新調(diào)整后方可繼續(xù)生產(chǎn)。

3.2 混合料拌制

牡哈大修工程為保證瀝青混合料的質(zhì)量和保證生產(chǎn)，全線全部采用4000型拌合站拌制瀝青混合料。全線9臺(tái)拌合站均由電腦智能控制，瀝青混合料生產(chǎn)過(guò)程中，施工單位必須逐盤記錄各項(xiàng)參數(shù)，包括各檔材料用量及加熱溫度、拌和溫度、混合料總量等，監(jiān)理單位不定期抽查。另外，施工單位須定期檢定拌合站的工作性，每天標(biāo)定集料供料曲線，生產(chǎn)SMA時(shí)還需標(biāo)定木質(zhì)素纖維的供應(yīng)量。瀝青混合料施工溫度應(yīng)根據(jù)規(guī)范確定：基質(zhì)瀝青混合料的施工溫度宜通過(guò)測(cè)定的瀝青粘溫曲線確定，如表1所示;SBS改性瀝青混合料施工溫度通常比基質(zhì)瀝青混合料溫度提高10～20℃;SMA的施工溫度應(yīng)經(jīng)試驗(yàn)確定。

表1 瀝青混合料攪拌及壓實(shí)時(shí)適宜溫度相應(yīng)的黏度

確定瀝青混合料的攪拌時(shí)間須通過(guò)試拌，視覺(jué)要求瀝青均勻裹覆集料，且有良好的和易性。牡哈大修工程中以技術(shù)服務(wù)組為主導(dǎo)，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)要求拌和試件不得少于60 s，其中干拌時(shí)間不宜少于7 s，生產(chǎn)SMA混合料時(shí)適當(dāng)增加干拌時(shí)間，從而使木質(zhì)素纖維充分分散。

3.3 混合料攤鋪

3.3.1 攤鋪前準(zhǔn)備

攤鋪混合料前必須清理干凈舊水泥混凝土面板，牡哈大修工程中采用鼓風(fēng)機(jī)將灰塵吹凈;施工中縱橫板縫須清理干凈后，采用熱瀝青進(jìn)行灌縫，對(duì)于大于15 mm的縫采用瀝青砂進(jìn)行填縫。值得注意的是，牡哈大修工程高度重視層間粘層油的撒布，確保瀝青混合料與水泥面板的結(jié)合力，粘層油宜采用改性乳化瀝青，用量通過(guò)試驗(yàn)段確定，施工中控制在0.3 L/m2。使用土工布的段落，土工布以騎縫方式鋪設(shè)在橫、縱縫處。同時(shí)在其上撒布約0.4 L/m2的粘層油，再灑上一層3～5 mm的細(xì)碎石，以防止攤鋪過(guò)程中土工布被粘起。

3.3.2 攤鋪過(guò)程

牡哈大修工程施工中為保證道路的使用壽命和使用功能，著重控制攤鋪溫度、面層平整度、壓實(shí)度以及松鋪厚度等技術(shù)指標(biāo)。全線全部采用自動(dòng)找平式瀝青混合料攤鋪機(jī)，受料斗須刷薄層防粘結(jié)劑，防止離析現(xiàn)象發(fā)生。攤鋪機(jī)啟動(dòng)后先將熨平板調(diào)節(jié)至設(shè)計(jì)高度，并提前預(yù)熱熨平板至100～110℃。開始攤鋪時(shí)，施工單位安排專人逐車檢測(cè)混合料的溫度，不滿足要求的均清除出攤鋪現(xiàn)場(chǎng)。攤鋪時(shí)為保證攤鋪機(jī)、運(yùn)輸車輛和拌合站的協(xié)調(diào)工作，避免出現(xiàn)斷料等現(xiàn)象，攤鋪速度宜控制在2～5 m/min，應(yīng)連續(xù)、均勻行進(jìn);根據(jù)運(yùn)距推算運(yùn)輸車的數(shù)量，最多允許一輛運(yùn)輸車輛在旁邊等待。

3.3.3 壓實(shí)與成型

瀝青面層的壓實(shí)依次分為初壓、復(fù)壓、終壓，從外側(cè)向中心碾壓，初壓階段壓路機(jī)緊跟攤鋪機(jī)，復(fù)壓緊跟初壓，終壓緊跟復(fù)壓。牡哈大修工程要求在不發(fā)生嚴(yán)重推移的條件下，初壓、復(fù)壓、終壓均在盡可能高的溫度下進(jìn)行。壓路機(jī)在各個(gè)階段的碾壓速度按照表2標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格執(zhí)行。

表2 壓路機(jī)的碾壓速度

采用鋼輪壓路機(jī)進(jìn)行初壓，為盡快壓實(shí)表面、減緩溫度降低，須保持較短的初壓區(qū)長(zhǎng)度;復(fù)壓碾壓段長(zhǎng)度宜為60～80 m，不得隨意停頓，為防止壓實(shí)度不均，壓路機(jī)均應(yīng)做全幅碾壓;終壓宜選用雙鋼輪壓路機(jī)，碾壓至無(wú)明顯輪跡停止。在初壓、復(fù)壓、終壓過(guò)程中務(wù)必保證壓輪的清潔，可對(duì)壓輪涂刷防粘劑，牡哈大修工程對(duì)壓輪刷植物油，有效防止了粘輪現(xiàn)象，同時(shí)減少了涂刷柴油的危害。壓輪上部噴水須嚴(yán)格控制成霧狀。

4 開放交通

瀝青混合料路面開放交通前，須待瀝青層已完全自然冷卻，或者表面溫度低于50℃。由于牡哈大修工程是邊施工邊通車，需要盡快地開放交通，因此建議采用適量灑水的方法快速降低溫度。開放交通前期的瀝青混合料加鋪層必須嚴(yán)格控制交通流量，特別是重型車輛的通過(guò)，同時(shí)嚴(yán)禁急剎車、急轉(zhuǎn)彎。牡哈大修工程特別注重瀝青路面的保潔工作，要求施工單位配備專門清掃人員，及時(shí)巡視并保持整潔，減少污染，禁止堆放工程用砂等雜物和重油，特別是防止柴油的污染等。