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摘 要:从沥青混合料摊铺的原则和目的出发,分析了影响摊铺速度选择的主要因素,得出重胶沥青面层摊铺的合理速度为2~3m/min。经过工程实践,证实了这一摊铺速度可以满足压实度不小于98%的设计要求。
关键词:沥青混合料;摊铺速度;重胶沥青;压实度
沥青混合料的摊铺,是保证沥青混凝土路面平整度与厚度的关键工序。现有的施工规范及技术指南多为对新建沥青混凝土路面摊铺的各个环节进行规定,甚少对“边通车、边施工”情况下沥青混凝土路面如何保证良好的摊铺效果进行讨论。
文泗公路是一条省级道路,临沂河东段长9.1 km,自1990年通车以来,经过多年的超负荷运营,路面性能呈逐年下降趋势,表面功能衰竭。2005年,对文泗公路河东段进行重胶沥青罩面处理,采用“边通车、边施工”的施工方案。在巨大的交通流量的影响下如何保证有良好的摊铺效果?通过不断的实践,最终得出2~3m/min为合理的摊铺速度。文泗公路罩面工程经临沂市交通工程质量监督站进行检验评定,面的压实度、平整度、抗滑性能等指标均满足设计和规范要求。
1、沥青混合料摊铺的原则、目的及相关影响因素
在施工过程中,沥青混合料必须缓慢、均匀、连续不间断地摊铺,摊铺过程中不得随意变换速度或中途停顿。摊铺速度应根据拌和机产量、施工机械配套情况,以及摊铺层厚度、宽度确定,并应符合2~6m/min的要求。摊铺后的面层应该达到足够的平整度和密实度。
沥青混合料的摊铺原则是“缓慢、均匀、连续”,达到“摊铺后的面层应该达到足够的平整度和密实度”和“产生均匀纹理的平整路面”的目的。
但对于施工单位而言,不仅要考虑到上述技术要求,还应考虑所选择摊铺速度的经济效益,即跟现场“拌和机产量、施工机械配套”保持协调。摊铺机的作业速度对摊铺机的作业效率和摊铺质量影响极大,正确选择作业速度,是加快施工进度、提高摊铺质量的重要手段。
通过工程施工总结,影响摊铺机作业速度的因素包括混合料种类、摊铺温度、铺筑的结构层次及摊铺的宽度等。
1.1沥青混合料种类对摊铺速度的影响
对于密实级配类型的AC混合料而言,级配的特点是细集料多,使得这一类型的混合料易压实,摊铺速度允许在规范规定范围内略快些。
重胶沥青类型的上面层混合料,其粗集料多,不易压实,甚至要求不渗水,摊铺厚度较薄。期望通过压路机的碾压完全达到设计要求的压实度比较困难,必须在摊铺时通过摊铺机的振捣梁作用使得预压实度达到85%以上的效果。
对重胶沥青薄面层来说,如果摊铺速度过快,将会造成可压实性的先天不足,以致无论如何碾压,都难以达到设计要求的98%以上的压实度。因此,适当缓慢的摊铺速度(一般控制在1.5~2.5m/min范围内)对重胶沥青来说,是取得预期压实效果的先决条件。而这一点的重要性尚未引起许多施工技术人员的充分注意,因此在重胶沥青薄层施工中注意摊铺速度的选择尤其重要。
1.2结构层次对摊铺速度的影响
不同的路面结构层次,它的设计厚度和混合料的级配是不同的。因此,摊铺不同的路面结构层次应该选择不同的摊铺速度。
对于摊铺厚度大于4cm的底面层,可允许摊铺速度快些,但也不宜超过5m/min。其原因有两个:其一,是由于层厚,存在较大的可压实空间,摊铺后未能达到85%以上的预压实度可由随后跟至的压路机碾压弥补;其二,因为是底面层,对其表观纹理可稍微放宽要求,重点把握压实度,在许可的范围内加快摊铺速度,可以取得合理的经济效益。
由于路面上面层结构的主要功能是抗滑、抗磨耗、抗车辙、降低噪声和提高耐久性,尤其对于雨水较多的地区来说,还要求防渗水,因此,细粒径薄层(厚2~4cm)路面结构成为上面层结构设计的主流。对于这种薄层结构的摊铺,摊铺速度应适当降低,以取得|摊铺后的路面颗粒排列紧凑、纹理均匀和预压实度|达到85%以上的效果。|
综上所述,对于较厚的底面层,可适当提高摊铺|速度,但不宜超过5m/mim对于薄层面层,摊铺速度应控制在2~3m/min的范围内。
1.3摊铺温度对摊铺速度的影响
当现场混合料的摊铺温度比较低时,沥青混合料的粘度就会增高,和易性降低。对于改性重胶沥青,表现尤为突出,给混合料的压实带来很大的困难。对此,需要适当提高摊铺速度,这就与前面的要求发生了矛盾。权衡两者,在保证留有足够压实时间的前提下,可考虑摊铺速度适当加快,但仍不得超过3m/min。www.tmgc8.com
1.4摊铺宽度对摊铺速度的影响
对重交沥青混合料来说,其在摊铺过程中易发生离析现象。摊铺宽度过宽,使得摊铺机螺旋布料器分料的时间相应增加,此时若摊铺速度过快,易引起沥青混合料的离析,进而影响摊铺的质量。因此,对交沥青混合料而言,宜适当降低摊铺速度,确保摊铺面层表面纹理的均匀性。对于重胶沥青混合料,在施工过程中粗细集料的离析一般不多出现,所以,摊铺宽度不必作硬性限制,完全可以加宽到整个路幅宽度。这样不仅可提高重胶沥青路面平整度,而且可消除两台摊铺机梯形作业时结合部热接缝容易出现的质量问题(压实不足、麻面、不平整等缺陷),同时并不存在所担心的集料离析问题。当摊铺宽度大于12m,可采用两台摊铺机进行梯形作业。
2、文泗公路罩面工程施工的实践经验
2.1施工过程中存在的问题以及摊铺速度的选择
文泗公路从1998年开始就已经进行小规模的中修工程,在镜刨、清扫、摊铺碾压等施工工艺上已积累了许多现场施工经验。因此,在此次罩|面工程中,施工队伍在做调平层施工时把握得比较到位,压实度和平整度都能达到设计要求。但在做重胶沥青罩面层施工时,就遇到了许多现场施工的问题。
2.1.1摊铺速度与表面纹理
文泗公路罩面层普遍存在表面颗粒排列不紧凑、纹理不均匀的现象,有些地方表面空隙较多。
关于这一现象,经过对施工现场的反复观察检测,认为主要是因为摊铺机行走速度过快、预压实度不能达到理想的效果,其次是因为施工单位摊铺机的熨平板存在问题而将路面刮花。例如在有些路段,将水倒在路面上做简单渗水试验,能见到水迅速渗入路面。经分析其原因认为,此段施工时间为后半夜,当时施工气温较低,且该路段正处在镇街出口与入口之间,经过较长的时间移机和加长熨平板,导致料车待摊铺时间较长,施工单位要求加快摊铺速度,从而造成摊铺表面存在刮花现象。同台摊铺机在隔天白天的施工中,摊铺机组负责人将摊铺速度降至2m/min之后,摊铺表面就没有刮花的现象了,也有效地保证了路面的压实度,消除了渗水现象。
2.1.2摊铺速度与料车排队等候
在我们山东地区的路面摊铺施工过程中(尤其是在冬季〉,不可因施工现场等待摊铺的料车排队,担心沥青混合料温度损失而加快摊铺机行进的速度。
现假设现场有10辆运料车,按每辆车运料30t计,沥青混合料的密度为2.35t/m3,摊铺宽度为7m,摊铺速度为3m/min,则摊铺30 t混合料所需时间为15min,摊铺300t混合料所需时间至多为3h。根据市政公司在临沂市内路的施工经验,即使是在冬季气温低至6℃的情况下,3h内混合料的温降不会超过6℃(料车有双层帆布加盖〉。当拌和楼出料温度控制在180℃~185℃之间时,运料车待摊铺3h后混合料的摊铺温度还能达到160℃左右。故现场摊铺第10辆料车的混合料时,仍能符合规范要求的摊铺温度。因此,不能因现场有料车待摊铺而要求加快摊铺速度。当现场排队车辆超过10辆时,可与拌和楼联系,控制拌和的速度,避免弃料造成浪费。
2.1.3实际摊铺速度
在文泗公路罩面施工过程中,施工单位实际完成的每日摊铺长度最大为3.2km左右。按摊铺速度3m/min计算,摊铺2km长面层才需要11.1h,完成4km需要22.2h,并没有超出24h。按摊铺长度为3.2km、摊铺时间为22.2h计,计算得出实际施工中的平均摊铺速度为2.4m/min。但部分路段现场摊铺未能保持2.4m/min的匀速前进,而是时快时慢,时开时停,造成了现场摊铺效果不尽如人意,存在表面纹理不均匀、局部渗水和跳车的现象。
2.1.4防水粘结层对摊铺速度的影响
公路罩面工程在4cm的面层结构厚度设计中,已包含了单一粒径碎石粘结防水层。因此,在碎石密集处,面层实际厚度只有2.5cm左右。对于重胶沥青混凝土而言,要想通过压路机碾压而达到设计要求的压实度是不容易实现的。因此,必须通过摊铺机的振捣作用使得路面的预压实度达到85%以上,才能有力地保证路面的压实度达到设计要求。文泗公路罩面层结构的这一特点,是要求摊铺机速度不得超过3m/min的另一重要原因。
2.2实际施工效果
经过文泗公路重胶沥青70#罩面层的施工实践,证明摊铺机的摊铺速度控制在2~3m/min范围内是科学合理的,而且完全可以满足压实度不小于98%的设计要求。同时,事实也证明当摊铺速度在3m/min或3m/min以上时,路面的表面纹理和内在的压实度会出现这样或那样的问题。www.tmgc8.com
3、结论
在文泗公路9.1km路面的罩面实践中,选择的摊铺速度为2~3m/min,摊铺的实际压实度基本上达到了98%的设计要求。通过工程实践,证实了这一摊铺速度的选择是正确的。相反,提高摊铺速度的施工则出现了路面的表面纹理和内在的压实度不能令人满意的问题。
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