永和沿黃旅游公路路面透層油施工技術研究

喬 鵬

(山西路橋工程有限公司五分公司,山西 太原 030000)

隨著現代化社會的飛速發展,道路的面層材料逐漸轉變為瀝青混凝土材料。瀝青路面以瀝青作為粘結劑,在一定溫度下經攤鋪和壓實,形成路用的瀝青混凝土路面,因此瀝青路面在國內外道路施工中應用較為廣泛[1]。運用瀝青的粘結和防水作用,轉變基層的使用特性,改善面層的瀝青對基層的粘結程度,使得基層表面密封,路床不會發生積泥和積水的現象。同時,透層油提高了基層表面的穩水能力,極大程度防止基層吸收面層中的瀝青。這樣在增加透層油與穩水層的黏結效果的同時,還能提升透層油的使用效率。在道路施工的過程中,透層油灑布可以提升道路的施工質量,選用合理的灑布方法,運用先進施工計劃,結合施工特點進行優化。但是由于傳統技術方法在施工過程中的瀝青滲透性差,防水作用低,使得密封性降低。通過對瀝青混凝土路面面層進行取樣發現,瀝青面層芯樣存在底面不平整,基層頂部結構不完整等情況,使得結果無法達到預期。現階段,以永和沿黃旅游公路路面為研究對象,運用透層油施工技術,結合實際情況進行研究與分析。

1 工程概況

道路工程起點位于永和縣打石腰鄉蔚家洼,與縣道X590(段家河—河澮里)銜接,終點位于永和縣打石腰鄉靳家山。該段道路長6.26 km。路線起點與K2+000處相接,終點位于白家山觀景臺,該段道路長1.76 km,本項目路線總長度8.02 km。本標段內的路基挖土方為816 305.9 m3,路基填方為379 719 m3。同時,防護工程為7 671.8 m3,排水長度為12 516 m,瀝青混凝土路面50 110 m2。鋼筋混凝土圓管涵17道,暗蓋板涵3道,大橋1座,中橋2座,被交路12處。公路項目所處位置地形復雜,沿線山高溝深,路線蜿蜒盤旋,施工組織較為困難。3座大橋及20道涵洞均為跨越沖溝而設,施工難度大。支線工程地形復雜、溝壑縱深,彎道多,平曲線半徑小,周邊水資源嚴重短缺。

2 公路路面透層油施工

2.1 透層材料

透層材料一般為透層油,根據不同基層種類進行選擇。公路項目施工中,透層油選用灑布乳化瀝青,其中瀝青含量為45%～60%。乳化瀝青的配置過程中,基質層的瀝青針入度一般為70左右[2]。基質瀝青的配制過程中,選用量產AS-120道路石油瀝青,其針入度設定在80～100之間。瀝青與水的比例為1∶1和3∶2。選用的瀝青為中裂型,篩上剩余量在0.06%～0.08%之間,蒸發殘留物含量在30%～40%之間。進行試灑時,根據乳液的濃稠情況,計劃對應的用量和滲透情況。在噴灑前,用施工專用的清掃工具將基層表面的物品和污漬打掃干凈,清掃難度大的區域用鐵鍬進行清理,并洗刷干凈。對道路碎石和人工建筑應及時對進行遮蓋,防止在噴灑的過程中受到污染。在噴灑乳化瀝青過程中,觀察基層表面的保濕情況。如果保濕效果差則需要進行灑水處理,這樣使基層表面的孔洞能夠不斷開張,減少孔洞堵塞。如果天氣不好,基層表面保濕狀態強,則不同進行保濕處理。當氣溫低于15 ℃,天氣不好時,不能進行施工噴灑。根據以上方式開始噴灑瀝青。用瀝青灑布車均勻噴灑,并按照一定數量進行噴灑。在車開始運行和停止運行時要有對應準備,減少噴灑量超過的問題。水平和垂直搭接部分噴灑時,需要保證噴灑的量。對于小部分噴量過多的情況需進行消除處理,在寬度不同,或沒有噴到的區域需要人工噴灑。噴灑后觀察灑布內的情況,如果灑布表面的顏色均衡,被一層厚度為0.2 mm的瀝青薄膜覆蓋,用工具將薄膜進行割接,沒有實現揭起時作為表示乳液濃度為正常[3]。如果沒有揭起,但是基層的膜層厚度大于0.6 mm時,表示用量冗余。如果能夠實現揭起,則表示乳液的濃稠度過大,沒有滲入進基層內部。

2.2 施工準備

路面面層為5 cm中粒式瀝青混凝土,面層的工程量為40 812.5 m2,路面寬度為7.5 m。透層油采用瀝青灑布車灌裝運輸,裝灌前需仔細檢查瀝青灑布車的預熱系統及噴灑設備是否正常。煤油的配比要符合標準。采用M3000型設備進行瀝青攪拌,運用ABG423攤鋪機進行工作。在施工之前,仔細嚴格挑選施工過程中所需的材料并進行再次檢測,不同的施工材料應按照不同的區域進行存放,使用的礦料為灰巖制作的,需保證材料的干爽特性。同時,要對材料放置的區域做硬化檢查,保證區域內的排水工作有序進行。同時檢查灑布,對灑布車噴嘴與灑油管進行加熱,使得管口沒有堵住的情況,按照預定的角度調整噴嘴的噴射角度與高度,使得各個噴嘴出來的噴霧在下角出發生重疊現象。在灑布機的起始和停止處,安置橡膠桶,并用它在承接噴嘴處掉落的透層油,以減少出油量大而導致瀝青面層施工出現問題[4]。對各種原材料質量進行檢測,按照設定的工程需要進行配比。在道路工程開始之前,設定施工準備期為30 d,安裝好試驗儀器和設備。在不同的準備期內,需要各個部門針對工程中存在的問題進行詳細計劃,檢查設備的運行情況,在工作人員的配合下,對施工現場的情況進行統計,并結合設備運行情況在測試區進行預工作,按照現場情況擬定合理施工計劃,對選擇應用的材料配比、運行設備設置、人工數量、工藝設計、規范要求、效果檢測等要進行統一管理后再進行道路項目施工。為防止瀝青在行駛過程中產生粘結,在車底板涂上潤滑試劑。因為材料的粘性不同,運輸車輛涂刷的潤滑試劑的量也不同。從攪拌設備向運輸車中進行材料運輸時,移動行駛線路,來防止混合材料無法混合的狀況。灑布寬度大會導致起始和停止噴灑過程中,噴灑得不均勻。灑布寬度小會使得重疊次數過多,影響工作進程。通常灑布寬度設置在5～5.5 m。在噴灑途中不要隨意轉換行駛方向。噴灑距離要延長一些。為使得灑布保持穩定狀態,在基層上標注好對應標記。在噴灑乳化瀝青時應對附近物品進行遮蓋。受到天氣環境影響的情況下施工時,需要在表面上噴灑一定水分,保持表面有適當水分,減少靜電。

2.3 透層施工

灑布時,為防止油車沒開始啟動時就開始放油,導致局部汪油形成小部分漏灑可運用人工找補。噴灑時,可運用全幅噴灑方法,計算其來回所用的時間,計算好噴灑時的范圍,不同噴灑過程中要注意連接性。觀察天氣環境,正常情況下,經過半個小時乳化瀝青完成破乳,等到顏色變為黑色時開始灑布石屑。灑布過程中,盡量保持不破壞瀝青膜。為增加石屑與膜之間的結合特性,在石屑撒布完成后,使用壓路機進行操作。碾壓速度控制在6 km/h。第一次壓實工作在攤鋪之后進行,用壓路機進行碾壓,次數為3次。壓實過程中溫度要保持在120～130 ℃之間。碾壓過程中,將工具對應攤鋪設備,碾壓的路線和方向要規范,壓實后檢查路面整齊度。根據其光滑程度適當進行調整。第二次工作,運用壓路機對公路路面進行碾壓,進行5次,再用其他壓路機碾壓,使得壓實度符合對應要求。最后一次壓實運用設備進行壓實,直到消除表面凸起。壓實過程中要定期對表面進行監測,以防油膜形成。壓實設備在開始受料前,需要在其表面添加少量潤滑試劑,開始添加材料時壓實設備開始進行添加,等新材料高度為標準線相同時才可以進行壓實處理。等到方木從熨平板中拿出,運用人工方法進行壓實。接縫處的新材料溫度小于實際溫度時,對其進行加熱,使得新材料的溫度達到實際溫度后,再進行相應處理。如果達不到對應溫度標準,則需切割材料再次鋪筑,直到碾壓到沒有縫隙[5]。在完成壓實后,要設置檢查小組對工程進行施工質量檢查和修補施工漏洞。壓實后,及時檢查道路的壓實程度,并在指定的環境中完成補壓操作,在壓路機工作后,如果存在沒有壓實的區域,要進行人工壓實或者運用小型設備對其進行壓實處理。完成壓實后的公路路面,不能當時就對表面進行操作,施工壓實程度可以運用灌注石子法進行測試。

2.4 接縫處理與養護

運用接縫處理專用設備,將原有層面加熱到混凝土融化松散,并放入凝結劑和少量瀝青,攪拌后形成新的材料,經過碾壓成性能較好的路面。對裂縫不斷進行修補,運用設備在裂縫處3～8 cm的區域內,進行限時加熱,在觀察到1 m的裂縫處混凝土變軟后,用油壺倒入適量熱瀝青,摻入少量石子并進行攪拌,使裂縫處形成有特殊性能的新材料。新材料運用鋼輪壓路機通過靜壓的方式完成操作。工作要保持相對穩定進行,壓路機在完成接縫緊密后停止運行。接縫的不同層間的間隔要維持在18 cm 左右。接縫的角度與鋪筑角度之間為90°,盡量保持豎直角度防止傾斜。在不同層次中,鋪筑的距離應留出2 m間隔。同時,保證在碾壓過程中兩側有固定的距離。在接下來的碾壓開始前,應從尾部開始涂刷適材料。同時,根據對應條件調節整平板的高度,在進行碾壓過程中,形成一定的預留空間。在養護過程中,新的瀝青材料在攤鋪碾壓后要進行冷卻。等到瀝青路面表面溫度低于45 ℃時,才算完成施工。施工后應做到不斷進行道路狀況觀察,對產生破壞的區域要按時重新噴灑,使得基層保持在良好的狀態下。對面層的養護工作則是在指定范圍內,按照劃定的范圍安排相應的工作人員進行監督與巡視,保護路面整潔不受到破壞。

3 測試與分析

3.1 瀝青滲透深度測試

透層材料為煤油稀釋瀝青或乳化瀝青,在基層表面稍干后澆灑。為測試透層瀝青的滲透深度,研究基層與透層之間的連接性能。設置五組實驗,每個小組所選取的芯樣相同的樣本編成一組,同時對樣本的滲透深度進行測量。設定樣本的瀝青滲透深度的標準線為6 mm,如果測定的滲透深度低于標準線,則會產生病害。在檢測透層瀝青滲透深度的過程中,通過對待試驗區域進行樣本選取,得到對應的滲透深度結果,具體如表1所示。

表1 滲透程度測量結果

由結果可知,當不同路段鉆取芯樣的滲透深度均在標準線以上,小組1的滲透深度達到了8 mm。說明透層瀝青在基層與透層之間的具有黏結力,當層間抗剪力相同時,能夠按時由透層向基層提供合理化驅動,以避免天氣原因產生的基層破壞問題。瀝青具有良好的滲透深度,滲透效果顯著。同時,針對于高滲乳化瀝青防水性能,同樣進行對應項目的測試。設定五個實驗小組,每個試驗小組中的樁號是不同的。測定在透層油施工之前的防水指數的46.3 ml/min。進行透層油施工,根據施工后的結果,得到新的防水指數值,并整合值計算施工后的防水指數均值,從而判斷旅游公路路面的防水能力。其中,防水指數的具體數值如表2所示。

表2 防水指數檢測

由測試結果可知,計算施工后的防水指數均值為24.8 ml/min,相比于施工之前的防水指數均值下降了21.5 ml/min。透層油的滲水下降程度大,說明道路的防水性具有了明顯的提高。瀝青層的黏結性能防水性能較高,基本達到道路施工的規定要求。

3.2 抗剪強度測試

在透層中施工瀝青灑布到基層時,表面不會產生油膜。灑布的透層瀝青在短時間內干燥,滲透進基層的瀝青干燥后形成大量的殘留瀝青,這些殘留瀝青可以增加道路使用次數,具有恒久性可以延長道路使用時間。所以,為驗證透層瀝青的施工質量,通過層間抗剪強度來判斷層間黏結性能。選取五個試件,編號為1-1～1-5。對不同試件的剪切力進行測試,設定運用直接剪切方法時,試件的抗剪強度均值為0.52 MPa。運用垂直荷載剪切后得到對應的剪切強度結果如表3所示。

表3 抗剪強度結果

由測試結果可知,運用垂直荷載剪切后的抗剪強度均值為0.374 MPa。與直接剪切數據相對,施工技術應用后的道路工程材料剪應力較小,剪切強度輕,說明透層的瀝青施工質量良好,施工后的道路符合施工要求,具有良好的應用效果。

4 結束語

通過對永和沿黃旅游公路路面透層油技術的改進和創新,提高了工程的施工強度,提升了施工速度,實現了公路路面的安全施工。但該設計還存在不足之處,如工期的不合理分配問題,成本相對較大的問題等。今后在研究中,在保證工程技術應用的過程中能夠提升實用性,同時還要對防水防滲材料質量提出更高要求,對瀝青材料的選擇要按照相應標準進行。根據設計優化工程施工工藝,減少施工誤差,實現更全面的、更有效的公路路面透層油施工技術研究。