高速公路工程排水路面設(shè)計(jì)及施工技術(shù)

郭 鵬

(山西省公路局朔州分局質(zhì)量檢測(cè)中心,山西 朔州 036001)

1 項(xiàng)目背景

某高速公路工程項(xiàng)目的全線長(zhǎng)度為28.16 km，采用的是雙向四車(chē)道，設(shè)計(jì)的行車(chē)速度為100 km/h，路基的寬度為24.25 m。此項(xiàng)目于2008年8月10日正式通車(chē)運(yùn)行，由于原路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)缺陷以及受到超重、高溫多雨等條件的影響，原路面發(fā)生了較為嚴(yán)重的損壞。因此，為了保證高速公路行車(chē)的安全性，就必須結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)現(xiàn)場(chǎng)地形與氣候條件等對(duì)原路面進(jìn)行修復(fù)。本文以高速公路項(xiàng)目為例，重點(diǎn)研究了排水路面設(shè)計(jì)與施工技術(shù)。

2 排水路面設(shè)計(jì)

2.1 結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)

從原水泥路面的路段設(shè)計(jì)PAC-13排水路面，舊路面的結(jié)構(gòu)為：C35水泥混凝土面層(厚度為26 cm)+稀漿封層(厚度為1 cm)+水穩(wěn)碎石基層(厚度為22 cm)+水穩(wěn)碎石底基層(16 cm)。通過(guò)綜合研究、討論之后確定的大修施工方案厚度為：首先實(shí)施原路面病害換板與壓漿等一系列處治，然后加鋪AC-10F調(diào)平隔離層(厚度為3 cm)+C35配筋混凝土(厚度為18 cm)+SBS改性同步封層(厚度為1 cm)+SBS改性瀝青AC-20C下面層(厚度為6 cm)+防水粘結(jié)層+高黏度改性瀝青PAC-13表面層(厚度為4 cm)[1]。其中同步封層需要將改性瀝青的灑布量控制為1.5 kg/m2，而集料選擇的是石灰石(粒徑為4.75～9.5 mm)，同時(shí)選擇瀝青(油石比為0.5%)實(shí)施預(yù)拌，應(yīng)保證瀝青將各項(xiàng)集料均勻裹覆，實(shí)際灑布量需要確保不粘輪。以精銑刨或是裸化方式對(duì)配筋混凝土實(shí)施粗糙化處理，以提高層間粘結(jié)性。

2.2 邊部設(shè)計(jì)

滲入PAC-13表層的雨水，主要從AC-20C下面層的頂面有效排出，所以邊部設(shè)計(jì)尤為關(guān)鍵。此項(xiàng)目大修方案中土路肩以C25混凝土(厚度為12 cm)為材料進(jìn)行硬化處理，而中央分隔帶改為采用預(yù)制混凝土護(hù)欄，把填土綠化進(jìn)行挖除處理，然后下部以C15混凝土為材料回填，同時(shí)護(hù)欄的兩側(cè)選擇C30現(xiàn)澆混凝土實(shí)施硬化處理，然后把縱向水溝延伸到中央分隔帶之內(nèi)[2]。此項(xiàng)目中PAC-13排水表層段采用的邊部設(shè)計(jì)如下：①橫坡土路肩中C25混凝土厚度從12 cm減小成5 cm，且頂面的標(biāo)高不超過(guò)AC-20C下面層的頂面；②原中央分隔帶中縱向水溝位置之外的硬化帶改成下部填筑碎石(粒徑為9.5～19 mm)與上部滿鋪PAC-13(厚度為4 cm)；③鋼護(hù)欄的立柱長(zhǎng)度應(yīng)提高5 cm。

3 排水路面混合料設(shè)計(jì)

3.1 瀝青膠結(jié)料

此項(xiàng)目中PAC-13排水路面瀝青混合料中的瀝青選擇的是高黏度改性瀝青(即SBS改性瀝青與高黏度添加劑)，其相關(guān)技術(shù)性能指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果詳見(jiàn)表1。

表1 高黏度改性瀝青相關(guān)技術(shù)性能指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果

3.2 集 料

采用的粗集料為玄武巖碎石，粒徑為9.5～13.2 mm、4.75～9.5 mm，而采用的細(xì)集料是機(jī)制砂，具體試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 粗細(xì)集料相關(guān)技術(shù)性能指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果

3.3 填 料

采用的填料是礦粉，具體檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 礦粉相關(guān)技術(shù)性能指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果

3.4 配合比設(shè)計(jì)

PAC-13混合料中礦料配合比設(shè)計(jì)見(jiàn)表4。

表4 PAC-13礦料設(shè)計(jì)級(jí)配

4 施工技術(shù)

4.1 混合料拌和

采用的拌和設(shè)備為瀝青拌和樓，并配置2套投送設(shè)備，主要負(fù)責(zé)摻入高黏度的添加劑與聚酯纖維，以管道方式直接送到拌和缸。該投送設(shè)備是以稱重計(jì)量為主，必須提前進(jìn)行精準(zhǔn)標(biāo)定，其中每盤(pán)的混合料重量控制為3 t，并根據(jù)比例準(zhǔn)確計(jì)算每盤(pán)需要摻入的高黏度添加劑與聚酯纖維量，然后從投送設(shè)備中進(jìn)行設(shè)定。

根據(jù)試拌試鋪驗(yàn)證得出的比例，合理確定拌和樓各項(xiàng)參數(shù)，比如礦料比例與拌和時(shí)間等，然后把粗集料、細(xì)集料以及纖維加入到拌和缸實(shí)施干拌(時(shí)間控制為10 s)，接著摻入適量的瀝青、高黏度添加劑，具體拌和時(shí)間控制為15 s，最后摻入礦粉進(jìn)行35 s攪拌，以保證混合料拌和充分、均勻，瀝青全面包裹礦料，而且無(wú)花白料與離析等現(xiàn)象[3]。在具體拌和階段，需要結(jié)合級(jí)配篩分試驗(yàn)合理優(yōu)化礦料比例，以確保混合料的級(jí)配符合設(shè)計(jì)規(guī)定基本要求。此外，將混合料的出廠溫度控制在175℃～185℃，若是大于195℃或是低于165℃，則必須作為廢料進(jìn)行處理。

4.2 混合料攤鋪

普通路段選擇大功率攤鋪機(jī)(功率≥260 kW)實(shí)現(xiàn)半幅全斷面的一次性攤鋪成型，而互通加速、減速車(chē)道等路段需要配置2臺(tái)攤鋪機(jī)進(jìn)行同步式攤鋪，以免形成冷接縫。同時(shí)攤鋪機(jī)的兩側(cè)應(yīng)選擇非接觸式的平衡梁進(jìn)行找平與厚度控制。通過(guò)試驗(yàn)試鋪確定的松鋪系數(shù)為1.25，攤鋪機(jī)的運(yùn)行速度控制為2.0 m/min[4]，總體上與拌和樓的生產(chǎn)量達(dá)到了相匹配狀態(tài)。需要參考攤鋪面實(shí)際情況對(duì)熨平板振動(dòng)以及振搗頻率實(shí)施合理調(diào)整，不僅應(yīng)確保攤鋪面的初始?jí)簩?shí)度，而且必須避免集料、瀝青膜破損問(wèn)題。此外，混合料的攤鋪施工溫度應(yīng)確保≥160℃。

4.3 混合料壓實(shí)

此項(xiàng)目中PAC-13瀝青混合料碾壓需要配置4臺(tái)雙鋼輪壓路機(jī)(重量為13 t)、2臺(tái)膠輪壓路機(jī)(重量為30 t)。由于高黏度改性瀝青具有較大的黏度，因此，需要在高溫狀態(tài)下進(jìn)行壓實(shí)，以提升碾壓效果。為了能夠控制瀝青混合料溫度的快速降溫，應(yīng)配置3臺(tái)鋼輪壓路機(jī)實(shí)施并排式初壓作業(yè)，主要碾壓方式為靜壓，瀝青混合料的溫度≥155℃，施工區(qū)域的長(zhǎng)度為20～25 m，以最短時(shí)間實(shí)現(xiàn)壓實(shí)，壓路機(jī)的行駛速度保證為2～3 km/h，具體碾壓遍數(shù)為4遍。復(fù)壓施工階段應(yīng)配置2臺(tái)膠輪壓路機(jī)，其中瀝青混合料的溫度保證70℃～90℃，以免影響瀝青混合料碾壓效果[5]。若是瀝青混合料出現(xiàn)了粘輪現(xiàn)象，則需要立即采用噴霧器對(duì)輪胎噴灑適量的植物油。復(fù)壓施工中壓路機(jī)的行駛速度控制在3～5 km/h，具體碾壓施工遍數(shù)為2遍。此外，終壓施工應(yīng)配置1臺(tái)雙鋼輪壓路機(jī)，其行駛速度控制在3～5 km/h，一直到無(wú)明顯的輪跡。

5 總 結(jié)

本文結(jié)合高速公路工程項(xiàng)目實(shí)際情況，重點(diǎn)分析研究了PAC-13排水路面設(shè)計(jì)、瀝青混合料設(shè)計(jì)與施工技術(shù)。實(shí)踐表明，此PAC-13排水路面具有良好的排水性能、高溫抗車(chē)轍性能與抗水損壞性能，有效增強(qiáng)了高速公路路面的路用性能，確保了行車(chē)的安全性與舒適性。

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