先進(jìn)的施工機(jī)械和工藝是提高路面綜合質(zhì)量的保證

1、先進(jìn)的施工機(jī)械和工藝是提高路面綜合質(zhì)量的保證    隨著中國(guó)高等級(jí)公路的發(fā)展，車流量不斷增大，重載車輛增加，路面施工質(zhì)量問(wèn)題已十分突出。特別是由于某些施工單位片面追求路面平整度，往往忽視了路面壓實(shí)質(zhì)量。研究表明：提高壓實(shí)度，會(huì)增加柔性路面的承載能力，有更大的抵抗力，抵抗交通負(fù)荷所引起的道路變形，提高抗自然侵害力和抗裂能力，顯著增加路面壽命；同樣，路面平整度也是施工過(guò)程中需要控制的重要指標(biāo)，良好的路面平整度，直接影響了車輛在路面上的行駛質(zhì)量和乘坐舒適性，也會(huì)減少車輛對(duì)路面的沖擊荷載，提高路面使用壽命。路面綜合質(zhì)量的提高是一個(gè)系統(tǒng)工程，它涵蓋了路面材料質(zhì)量、

2、施工機(jī)械的選型與合理配置，先進(jìn)合理的施工工藝、完善的施工管理等諸多方面。 為此，青島公路工程處與西安公路交通大學(xué)合作進(jìn)行了一項(xiàng)旨在提高路面綜合質(zhì)量的技術(shù)合作。從影響路面質(zhì)量的諸多因素入手，在進(jìn)行了大量試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，確定了合理的施工工藝，使路面綜合質(zhì)量得到了顯著提高，取得了令人滿意的效果。本文就施工過(guò)程的一些經(jīng)驗(yàn)和試驗(yàn)成果總結(jié)如下。1原材料的管理原材料的優(yōu)劣是路面攤鋪質(zhì)量的基礎(chǔ)，為了解決目前國(guó)內(nèi)普遍存在的多家料場(chǎng)向一個(gè)標(biāo)段供料引起的來(lái)料雜、料級(jí)配變化大的問(wèn)題，工程處購(gòu)買了反擊式聯(lián)合破碎機(jī)，對(duì)粗集料在碎石場(chǎng)內(nèi)統(tǒng)一破碎篩分，保證了級(jí)配穩(wěn)定，針片狀料含量低，顆粒形狀、清潔度、強(qiáng)度等指標(biāo)滿足公路施工規(guī)范

3、JTJ032-94標(biāo)準(zhǔn)要求，從而解決了目前國(guó)內(nèi)普遍存在的原材料質(zhì)量問(wèn)題。對(duì)細(xì)集料、粉料和瀝青，加強(qiáng)了來(lái)料質(zhì)量檢驗(yàn)工作，杜絕不合格料混進(jìn)場(chǎng)內(nèi)的情況。對(duì)進(jìn)場(chǎng)的不同規(guī)格的集料分隔堆放，防止混雜，并采取了防雨、排水措施。特別是細(xì)集料，由于其含水率變化很大，在下過(guò)雨后，其含水率可達(dá)10%以上，因此對(duì)細(xì)集料用防水材料進(jìn)行了覆蓋，這樣做不僅降低了攪拌設(shè)備的燃油消耗率，也為攪拌設(shè)備穩(wěn)定生產(chǎn)和攪拌出優(yōu)質(zhì)混合料提供了前提條件。2設(shè)備選型與配套路面施工中使用的設(shè)備種類很多，檔次也差別很大，而起主導(dǎo)作用的是混合料拌和、攤鋪和壓實(shí)機(jī)械。拌制瀝青混凝土的設(shè)備類型很多，從拌和形式上主要分為三大類：連續(xù)式自由拌和設(shè)備；間歇式

4、強(qiáng)制拌和設(shè)備；連續(xù)式半強(qiáng)制拌和設(shè)備。由于間歇式強(qiáng)制拌和設(shè)備有兩次計(jì)量、熱料二次篩分和強(qiáng)制拌和等特點(diǎn)，與其它兩種設(shè)備相比，瀝青含量和混合料級(jí)配控制都更準(zhǔn)確穩(wěn)定。在對(duì)眾多間歇攪拌站分類對(duì)比的基礎(chǔ)上，選擇了芬蘭Amomatic 150 t/h間歇式混凝土攪拌站，它除了具有模塊化設(shè)計(jì)，安裝速度快的特點(diǎn)之外，還具有計(jì)量準(zhǔn)確，熱骨料溫控精度高，拌和質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn)。在工程施工中，經(jīng)檢驗(yàn)其骨料計(jì)量偏差<±0.5%，粉料計(jì)量偏差<±0.5%，瀝青計(jì)量偏差<0.3%，拌制的瀝青混合料均勻，其瀝青含量偏差0.3%，溫控誤差±5%，能夠拌出優(yōu)質(zhì)的混合料。攤鋪機(jī)選擇了德國(guó)A

5、BG公司生產(chǎn)的TiTAN423型，攤鋪速度016 m/min無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)，其低速作業(yè)穩(wěn)定性好，自動(dòng)找平裝置易于操作，控制精度高，攤鋪寬度變化范圍大(2.512.5 m)，夯錘頻率025 Hz，振動(dòng)器頻率3355 Hz可調(diào)，加之刮板輸料傳感器和螺旋布料器料位傳感器等自動(dòng)控制裝置，使其具備優(yōu)良的作業(yè)性能。為了提高路面平整度，從美國(guó)進(jìn)口了16.77 m移動(dòng)基準(zhǔn)梁。該梁具有濾波效果好、基準(zhǔn)建立方便、人為因素影響小等特點(diǎn)。壓路機(jī)分為靜碾式、輪胎式和振動(dòng)式壓路機(jī)，研究表明，瀝青混合料在振動(dòng)狀態(tài)下，特別是頻率接近固有頻率時(shí)，其內(nèi)摩擦力會(huì)減少80%，壓實(shí)效率明顯高于其它兩類壓路機(jī)。在分析了各種壓路機(jī)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，

6、選定了德國(guó)BW151AD-2，BW202AD-2和瑞典CC421調(diào)頻調(diào)幅振動(dòng)壓路機(jī)。在確定了主導(dǎo)機(jī)型的基礎(chǔ)上，根據(jù)連續(xù)作業(yè)的要求，選擇了其它設(shè)備，設(shè)備配置情況見(jiàn)表1。表1瀝青混凝土面層設(shè)備配置一覽表機(jī)械名稱產(chǎn)地?cái)?shù)量備注瀝青拌和設(shè)備芬蘭1150 t/h攤鋪機(jī)德國(guó)1ABG 423自卸汽車青島2020 t灑水車中國(guó)2加油車中國(guó)1雙鋼輪壓路機(jī)德國(guó)1BW151AD-2雙鋼輪壓路機(jī)德國(guó)1BW202AD-2雙鋼輪壓路機(jī)瑞典1CC421輪胎壓路機(jī)德州120 t裝載機(jī)柳州3/切縫機(jī)中國(guó)1/3路面施工工藝的試驗(yàn)研究 施工工藝由原材料級(jí)配，顆粒尺寸，形狀，瀝青標(biāo)號(hào)，混合料溫度，鋪層厚度等因素而定，為確定所鋪筑材料的

7、最佳施工工藝，在連接線上選取了1 km路段作為試驗(yàn)路段，確定各設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)和設(shè)備之間的合理匹配關(guān)系。   3.1混合料溫度特性試驗(yàn)由于混合料具有熱塑性，在高溫下瀝青結(jié)合料起到潤(rùn)滑作用，易于壓實(shí)；隨著溫度的降低，壓實(shí)作業(yè)除了克服骨料間的內(nèi)摩擦力外，還要克服粘滯阻力，因此混合料的溫度特性，決定了混合料出料溫度、碾壓開(kāi)始時(shí)間和碾壓距離等參數(shù)?，F(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)溫度特性見(jiàn)圖1。圖1料溫隨時(shí)間變化曲線   3.2攤鋪速度工程實(shí)踐證明，提高路面質(zhì)量的一個(gè)主要措施是保證攤鋪機(jī)能連續(xù)穩(wěn)定地?cái)備佔(zhàn)鳂I(yè)，盡量避免攤鋪時(shí)快時(shí)慢、時(shí)走時(shí)停，攤鋪機(jī)的作業(yè)速度根據(jù)拌和機(jī)產(chǎn)量和運(yùn)輸車的能力、鋪

8、層厚度和寬度確定。由公式(1)計(jì)算可得攤鋪速度為1.52 m/min。(1)式中：Q攪拌設(shè)備產(chǎn)量,t/h；H攤鋪寬度,m；B攤鋪厚度,m；混合料密度,t/m3；C系數(shù)。    3.3找平基準(zhǔn)的選擇在攤鋪機(jī)自動(dòng)找平系統(tǒng)正常工作的情況下，找平基準(zhǔn)對(duì)攤鋪層平整度起著決定性作用，往往由于基準(zhǔn)本身的原因，對(duì)路面平整度產(chǎn)生很大影響。為了對(duì)比固定基準(zhǔn)和行走基準(zhǔn)的優(yōu)劣，在試驗(yàn)段進(jìn)行了對(duì)比試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明：在下承層平整度標(biāo)準(zhǔn)差<2.5 mm時(shí)，采用掛線基準(zhǔn)，鋪層經(jīng)壓實(shí)后平整度標(biāo)準(zhǔn)差=1.41.6 mm；采用浮動(dòng)平均梁基準(zhǔn)，鋪層經(jīng)壓實(shí)后平整度標(biāo)準(zhǔn)差=1.11.3 mm；由此可

9、見(jiàn)后者優(yōu)于前者。其主要原因之一是超長(zhǎng)浮動(dòng)平均梁優(yōu)良的濾波功能。如圖2所示，當(dāng)某一滑靴下面有一個(gè)高度為H的凸起時(shí)，梁變動(dòng)H由式(2)計(jì)算。K(H-H)=(n-1)KH(2)式中：n梁上安裝的彈簧數(shù)。圖2浮動(dòng)平均梁示意圖由此可見(jiàn)隨著梁上安裝彈簧數(shù)的增加，其濾波效果會(huì)更好。原因之二是該裝置減少了人為因素的影響，而且由于杠桿比例作用對(duì)鋪層厚度的變化特別靈敏。因此在下承層標(biāo)高滿足設(shè)計(jì)要求時(shí)應(yīng)優(yōu)先選擇行走基準(zhǔn)作為參考基準(zhǔn)。3.4壓路機(jī)的壓實(shí)工藝路面壓實(shí)度決定了路面鋪層的空隙率。研究資料表明，空隙率的大小在很大程度上決定了路面質(zhì)量，當(dāng)空隙率大于7%時(shí)，每增大1%透水性成倍增長(zhǎng)；空隙率降低至5%時(shí)，路面壽命提

10、高23倍。由于路面壓實(shí)主要是克服瀝青混合料的內(nèi)聚力、內(nèi)摩擦力，因此根據(jù)瀝青混合料的級(jí)配、瀝青含量、瀝青標(biāo)號(hào)、確定初壓溫度及振動(dòng)壓路機(jī)的頻率、振幅等參數(shù)是十分重要的。圖3、圖4給出了在不同條件下，壓路機(jī)的壓實(shí)效果，從圖中曲線可見(jiàn)：圖3振動(dòng)頻率與壓實(shí)效果圖4靜壓與振動(dòng)壓實(shí)(1) 振動(dòng)壓路機(jī)頻率較高時(shí)效果優(yōu)于低頻壓實(shí)，這主要是瀝青混合料的固有頻率較高的原因。(2) 振動(dòng)壓路機(jī)在混合料溫度相對(duì)較低的情況下也有很好的壓實(shí)性能，而靜碾壓路機(jī)在壓實(shí)度達(dá)到95%時(shí)曲線變得十分平緩，進(jìn)一步提高很困難。(3) 從圖上可以看出，碾壓初溫對(duì)壓實(shí)效率影響很大，溫度高易于壓實(shí)。(4) 在鋪層較薄時(shí)(46 cm)，振幅不宜

11、過(guò)大，取0.40.6 mm較為合適；太小壓實(shí)效率低，過(guò)于小時(shí)壓實(shí)度達(dá)不到規(guī)定值，太大不僅影響路面平整度，而且有可能將石料振壞。根據(jù)以上試驗(yàn)結(jié)果制定碾壓工藝如下：為了在保證路面壓實(shí)度的情況下盡可能提高路面平整度，初壓采用BW151AD-2不施振碾壓1遍，使鋪層建立一定的承載能力；復(fù)壓采用BW202AD-2，Dynapac CC421和BW151AD-2振動(dòng)壓路機(jī)各振壓1遍，速度4 km/h左右，頻率4050 Hz，振幅0.40.6 mm；終壓采用BW202AD-2不施振碾壓1遍。由溫度特性曲線可知，鋪層溫度平均每分鐘下降20。因此在碾壓初溫130140時(shí)，在30 min內(nèi)完成碾壓，可保證終壓溫度

12、高于70，由此可確定碾壓距離5060 m，混合料出料溫度155165。按以上壓實(shí)工藝鋪筑了500 m試驗(yàn)路段，經(jīng)檢測(cè)壓實(shí)度平均值97.8%，平整度標(biāo)準(zhǔn)差0.53 mm(下承層0.60.8 mm)，取得了令人滿意的試驗(yàn)結(jié)果。4施工組織管理與過(guò)程監(jiān)控優(yōu)質(zhì)的原材料，現(xiàn)代化的機(jī)械設(shè)備和合理的施工工藝為鋪筑高質(zhì)量路面提供了物質(zhì)基礎(chǔ)，而整個(gè)工程能否達(dá)到預(yù)定目標(biāo)施工的組織管理是至關(guān)重要的。為此工程處研究制定了質(zhì)量保證體系(見(jiàn)表2)，做到目標(biāo)明確，責(zé)任到人，獎(jiǎng)罰分明。根據(jù)平整度傳遞理論，在確保壓實(shí)度的前提下，對(duì)各層平整度作出了要求，基層平整度<2.5 mm，達(dá)不到要求的地方要進(jìn)行處理；下面層平整度<

13、;1.0 mm；中面層平整度<0.7 mm；上面層平整度<0.55 mm。表2質(zhì)量保證體系一覽表項(xiàng)目要求負(fù)責(zé)原材料符合規(guī)范要求、分隔堆放，來(lái)料檢驗(yàn)試驗(yàn)室拌和料配比準(zhǔn)確，瀝青含量偏差±0.3%，出料溫度160±5拌和站運(yùn)輸車移動(dòng)接料，有遮蓋，不碰撞攤鋪機(jī)車隊(duì)攤鋪機(jī)無(wú)離析現(xiàn)象，鋪層平整，作業(yè)速度穩(wěn)定攤鋪隊(duì)壓路機(jī)初壓溫度130140，速度4 km/h左右，最終路面平整度<0.55 mm壓路機(jī)組    同時(shí)，加強(qiáng)了試驗(yàn)室技術(shù)力量，對(duì)施工作業(yè)全過(guò)程進(jìn)行跟蹤檢測(cè)，及時(shí)解決施工過(guò)程中存在的問(wèn)題。通過(guò)采取以上措施，在“萊濰”高速公路第9合同段施工中，路面綜合質(zhì)量達(dá)到國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平。 5路面壓實(shí)度與平整度檢測(cè)結(jié)果按照J(rèn)TJ059-95公路路基路面現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試規(guī)程和JTJ071-94公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，對(duì)第9合同段路面壓實(shí)度和路面平整度進(jìn)行全面檢測(cè)，壓實(shí)度檢測(cè)采用鉆孔取芯法，取樣點(diǎn)數(shù)271個(gè)，檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表3。表3壓實(shí)度統(tǒng)計(jì)特征值%平均值標(biāo)準(zhǔn)差離