城市道路“白改黑”施工和養護技術研究

劉樂天,覃 立

(1.河池市市政設施處,廣西 河池 547099;2.廣西壯族自治區交通運輸廳,廣西 南寧 530022)

0 引言

“白改黑”指的是將水泥混凝土路面改建為瀝青混凝土路面,可使路面與輪胎之間的附著力增強,提高行車舒適性和安全性,且具有防塵、環保、降噪等作用,有助于美化城市、改善空氣質量[1]。近年來,城市快速發展過程中,城市道路“白改黑”工程數量增多,同時也對施工質量提出高要求。結合以往經驗,施工和養護是影響瀝青混凝土路面性能的主要因素,然而現有文獻報道多聚焦于現場施工環節,關于養護技術措施的研究較少。本文結合實踐,探討了城市道路“白改黑”施工方法及全面養護技術的應用,以供參考。

1 工程概況

1.1 道路改建基本情況

金城江城區道路“白改黑”工程(一期)項目位于河池市金城江區,共計17條道路,分布于金城江及其支流兩側,路線總長約12.837 km,改建總面積為251 189.737 m2,橋面鋪裝面積為8 169.727 m2,改造人行道總面積為2 214.924 m2。以思源路為例,屬于城市支路,道路為南北走向,起于江南西路、終于金城西路,道路長度為350.912 m,標準路幅寬度為11 m,設計速度為20 km/h。現狀為水泥混凝土路面,道路病害主要有填縫料脫落或缺損、板塊裂縫。

1.2 施工重難點及應對措施

本項目分布于金城江兩側,沿線基本為居民區及商業區。結合現場環境條件,施工重難點及應對措施如下:

(1)工程量大、工期緊張。為此,需做好全面施工準備,落實現場調查勘察工作,編制科學完善的施工方案;優化配置人、機、料等資源,加強時間節點控制。

(2)道路位于城市,沿線多為居民區及商業區,施工會對周邊居民的生活帶來干擾。為此,施工期間應做好施工標志、標牌等安全設施,確保道路和行人交通安全;采取噪聲防治、三廢防治措施,將施工對周邊環境的影響降至最低[2]。

(3)道路養護難度大。為此,采用全面養護技術,加強對路基設施的管理工作,把路基病害消滅在萌芽狀態;進行長期環境監控,施工單位和相關部門加強溝通協作,確保主體工程與設施正常運轉。

2 “白改黑”路面及線形設計

2.1 平縱線形設計

本項目設計中,現狀均為已建成路段,平面線形與既有路一致。縱斷面設計受現狀路面標高限制,結合改造方案,改造后的路面抬高約6 cm,縱斷面線形基本維持現狀。為了路面平順進行優化調整,在改造路段、老路路面及橋頭等構造物銜接處,利用面層進行過渡,順接坡度≤2%。

2.2 橫斷面設計

橫斷面形式維持現狀不變,道路車行道橫坡為1.5%,由道路中心線向兩側排水,人行道橫坡為1.5%,坡向道路中心,路拱均采用直線形式。以思源路為例,橫斷面形式為:2 m人行道(含設施帶)+2×3.5 m車行道+2 m人行道(含設施帶)(如圖1所示)。

圖1 思源路橫斷面設計示意圖

2.3 路面設計

依據相關規范,結合沿線水文、地質、氣候、筑路材料的分布情況,以及路面施工和養護經驗,遵循安全耐久、適用舒適、環保經濟、和諧美觀的原則進行路面設計。車行道路面結構為:防水粘結層+1 cm厚橡膠瀝青應力吸收層+5 cm厚ARAC-13橡膠瀝青混凝土面層。抗滑指標見表1。

表1 改造后的路面抗滑指標表

3 “白改黑”路面施工技術方法

本項目中,道路“白改黑”路面施工工藝流程:原路面檢驗→噴砂打毛→防水粘結層施工→橡膠瀝青應力吸收層施工→橡膠瀝青混凝土面層施工→驗收養護。

3.1 原路面檢驗

“白改黑”施工前,先對原水泥混凝土路面進行彎沉檢驗。依據《公路路基路面現場測試規程》(JTG E60-2008),采用貝克曼梁法進行檢驗。操作方法為:采用5.4 m彎沉儀、后軸重10 t的重型標準汽車,在橫向接縫兩側距角點30～50 cm處同時測定彎沉,并根據橫向接縫、裂縫兩側的彎沉平均值與彎沉差,判斷水泥混凝土板塊的承載能力。測定時,注意貝克曼梁的變位感應支點盡量接近板縫邊緣,中間支點及百分表支座點與變位感應點保持相隔一道縫,不能落在同一塊面板塊上。若最終彎沉平均值>0.2 mm,說明混凝土板塊脫空。對此,應采用灌漿法或打裂壓實法進行處理,消除水平與垂直方向上的變形,提高路面的穩定性,為后續“白改黑”施工奠定基礎。

3.2 噴砂打毛

(1)清除原路面上的不良附著物,如砂粒、雜物、油污等。其中,油污處理是重點,需選用合適的溶劑進行溶解。

(2)清掃完成后,使用全自動噴砂機處理,清除路面的浮漿和附著雜物,打毛后的構造深度控制在0.4～0.8 mm,以提高瀝青加鋪層的層間粘結性[3]。

(3)噴砂打毛后,檢查水泥混凝土路面,保持干燥整潔,沒有掉皮、松散、空鼓、開裂等情況。

3.3 防水粘結層

防水粘結材料要具有優良的防水和粘結性能,本項目所用材料的性能參數為:-15±2 ℃下無斷裂紋;25 ℃下的粘結強度和剪切強度均是0.6 MPa;25 ℃下的干燥性表干為4 h,實干為12 h;0.3 MPa條件下30 min不滲水;160±2℃下無流淌、活動;0.1 MPa條件下熱碾壓后30 min不滲水。施工技術要點:

(1)采用人工滾涂+機械噴涂的方式施工,確保材料涂布均勻、無漏涂,粘結劑用量控制在0.3～0.6 kg/m2。

(2)施工完成后,粘結層在固化之前不得行人,涂刷相關區域進行保護,防止油脂、臟污造成污染。

3.4 橡膠瀝青應力吸收層

橡膠瀝青材料的質量及穩定性要滿足表2的要求。粗石料要有足夠強度且潔凈、干燥,不含有灰塵。本工程選用輝綠巖,壓碎值≤15%,磨耗損失≤28%,堅固性≤12%,針片狀顆粒含量≤15%。

表2 橡膠瀝青材料的主要技術指標表

施工技術要點:

(1)施工前對輝綠巖進行預裹,增強粘結性。

(2)施工時,防水粘結層保持清潔、干燥,橡膠瀝青的灑布量控制在2～3 kg/m2,偏差量為±0.2 kg/m2。

(3)縱向銜接時,和已灑布區域的重疊寬度為10 cm。橫向銜接時,為提高精準度,在起步、終止位置鋪工程紙,灑布車經過后將其取走[4]。

(4)橡膠瀝青灑布與碎石灑布同步進行,灑布量控制在15～20 kg/m2。灑布后及時檢查,不足之處由人工補足,局部過厚則由人工清掃,以保證均勻性和平整度。

(5)灑布完成后,使用膠輪壓路機及時碾壓,碾壓遍數為2～3遍,碾壓結束后清除表面松散的碎石,3 h內禁止人車通行,運輸車必須行走時將速度控制在25 km/h內。

3.5 橡膠瀝青混凝土面層

橡膠瀝青混凝土所用粗集料選用輝綠巖,壓碎值≤26%,磨耗損失≤28%,表觀相對密度≥2.6 ,吸水性≤2%,堅固性≤12%,針片狀顆粒含量≤15%,軟石含量≤3%,對瀝青的粘附性≥5級。

細集料選用潔凈的機制砂,表觀相對密度為2.5,含泥量≤3%,堅固性≥12%,砂當量≥60%,亞甲藍值≤25 g/kg,流行時間≥30 s。

石灰石礦粉保持干燥、無結團,表觀密度≥2.5 g/cm3,含水量≤1%,粒徑范圍<0.075 mm的占比為75%～100%,<0.15 mm的占比為90%～100%,<0.6 mm的占比為100%。

瀝青混合料的性能指標見表3。

表3 瀝青混合料的性能指標表

施工技術要點:

(1)拌和環節。嚴格控制各項技術參數,進行溫度控制和混合料外觀鑒定。對混合料取樣進行馬歇爾和抽提試驗,檢驗混合料的級配、空隙率等體積參數是否滿足設計文件要求。

(2)運輸環節。根據現場施工速度確定所需運輸車輛的數量,保證供料連續性。車輛的車廂底板、側板保持清潔,使用專用的特種保溫篷布覆蓋,按指定路線進入施工現場。

(3)攤鋪環節。先在試驗段鋪筑,確定技術參數,安排專人對工作面進行檢查清掃。初始行走速度控制在1 m/min,待攤鋪溫度正常后提速為2～3 m/min,保持勻速穩定攤鋪[5]。

(4)碾壓環節。遵循緊跟、慢壓、高頻、低幅原則,先外側再內側、從低處向高處碾壓。本工程中,初壓使用靜載鋼輪壓路機,碾壓2～3遍;復壓使用鋼輪振動壓路機,碾壓4～6遍;終壓使用靜載鋼輪壓路機,碾壓2～3遍。

4 “白改黑”路面全面養護技術的應用

4.1 養護規劃

為提高路面養護的科學性,本研究結合路況和養護經驗,設置復合路面結構方程,根據路面破損指數(PCI)、路面平整度指數(RQI)、路面結構強度指數(PSSI)等指標的衰變規律,編制中長期養護規劃方案。以PCI預測模型為例,計算公式為:

(1)

(2)

λ=a1hb1ESALc1

(3)

η=a2hb2ESALc2

(4)

ξ=a2hb2ESALc3

(5)

(6)

式中:PCI0——初始路面狀況指數;

y——路齡;

A——路面壽命因子;

B——路面形狀因子;

h——瀝青層厚度;

ESAL——標準軸次(天/車道);

l0——初始彎沉值;

λ、η、ξ、a、b、c、d——回歸系數。

4.2 養護技術方案

本項目對瀝青混凝土路面進行全面養護,采用預防性養護+季節養護+病害處理方案。

4.2.1 預防性養護

預防性養護采用霧封層技術。將乳化的瀝青和瀝青路面養護劑材料,使用噴灑設備噴灑到瀝青混凝土路面上,可防止微裂縫產生,使分離的集料再次粘結起來[6]。本工程屬于新的改建道路,通車時間短,采用霧封層技術進行預防性養護,不僅能改善路面外觀質量,而且養護成本低。

4.2.2 季節養護

道路運營期間,季節養護要點如下:(1)春季對溫縮裂縫及時修理,快速修補坑槽、松散和翻漿等問題;(2)夏季利用高溫期,集中處理泛油、擁包、波浪問題,并修復臨時修補帶來的破損;(3)秋季隨著溫度降低,重點防治裂縫、凍脹、松脆,及時修補坑槽,使用乳化瀝青稀漿封層;(4)冬季以防滑、疏阻、搶險等工作為主,并且采購、儲備充足的養護材料。

4.2.3 病害處理

針對接縫、裂縫、車轍、坑槽、脫皮等常見病害,安排專人定期檢查、及時處理。(1)采用微表處技術,將改性瀝青、礦粉、添加劑、水及集料按照一定比例拌和,然后攤鋪到路面上,提高路面的耐磨性、抗滑性、阻水性,并可修復路面車轍;(2)局部病害嚴重的采用中修技術方案,進行5 cm罩面施工。

5 結語

“白改黑”是一種成熟的道路施工工藝,本文結合城市道路改建工程實際案例,采用“白改黑”路面施工技術方法,取得了良好效果。隨著瀝青混凝土路面通行時間的延長,加強養護工作至關重要,將預防性養護、季節養護、病害處理相結合,能改善路面的外觀質量和使用性能,延長使用壽命,實現綜合效益的最大化。