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本文研究振荡压实技术在某公路沥青路面施工的应用,针对路面沥青混合料面层振荡压实方案和桥面沥青混合料面层振荡压实方案,对压实机械的频率、速度等指标定量控制,从沥青混合料的压实度、空隙率和平整度指标进行控制,保证某路桥交替沥青混合料面层的施工效率和施工质量。
关键词:振荡压实技术:公路:施工1、前 言
近些年推出的振荡压路机,以新的压实原理和机械结构弥补了振动压路机的缺陷。振荡压实使材料受力合理而且连续,克服了振动压路机压实时跳振不连续的缺陷,从而获得良好的压实效果,提高了路面使用性能和寿命。通过大量对比试验证明了振荡压实技术在沥青路面及桥面沥青铺装层施工的可行性。解决了某路桥交替沥青面层压实问题。
2、振荡压实原理
振荡压路机总体结构与自行式振动压路机基本相似,但是其作用原理与振动压实有本质的区别。振荡压路机的振荡轮结构可分为卧轴式和垂直轴式。振荡压路机的工作原理为,在振荡轮内对称安装同步旋转的澈振偏心块(轴),两偏心轴旋转相位差为180°,且偏心质量和偏心距分别相等,保证了激振力和合力沿振荡轮圆周径向始终为零,而产生激振力偶,它使振荡轮承受交变扭矩,对地面持续作用,形成前后方向的振荡波,使被压实材料产生交变剪应变。与此同时,在振荡轮静荷载作用下,产生垂直位移。这样,在这种水平作用力和振荡轮垂直静载的共同作用下,使被压实的材料颗粒发生共振、错动,位置重新分布,消除了材料颗粒之间的空隙,实现了对被压实材料在水平和垂直两个方向的压实。
比较振动压路机与振荡压路机的压实原理,压轮与被压材料的相互作用及颗粒应力状态见图1。及偏心轴典型位置及交变力矩变化情况见图2。圈1中虚弧线M为施加在振荡轮上的交变力矩,G为滚轮轴载(假设各轮轴载相同),R为地面对滚轮的反作用力(R'为作用力),F为水平推力,Fa为某一瞬间作用在振动轮上的激振力。
在中心主动轮轴和偏心轴每旋转一周的过程中,力偶矩的大小随着偏心块相位的变化呈余弦规律变化,振荡轮在轴载及交变力矩的作用下,一方面加速了滚轮下方单元体的剪切破坏,另一方面也使其下方的单元体受到不同程度的挤压而密实.从而避免了振动压实过程中不必要的能量损耗,提高了压实度增长率,促进了压实工艺的效率。
3、振荡压实过程质量控制
3.1 压实过程控制
压实必须特别注意碾压组合方式、遍数与压实度和残留空隙率指标的关系,以能够充分全面实现较小的残留空隙率和较大的压实度指标为原则,确定最佳的碾压组合。压路机的数量应根据生产率和碾压组合方式决定。
碾压通常分为三阶段,即初压、复压和终压,三个阶段压路机应以慢而均匀的速度碾压,压路机的碾压速度应符合规定,不同碾压阶段起着不同的作用,有不同的施工工艺。
(1)初压阶段。初压起平整稳足的作用,应在混合料摊铺后较高温度下进行,并不得产生推移、开裂,压实温度应根据沥青稠度、沥青混合料类型、压路机类型、气温、铺筑厚度经过试铺试压确定。
压路机应从外侧向中心碾压。相邻的碾压带应重叠1/3-1/2轮宽,最后碾压路中心部分,压完全幅为一遍。当边缘有挡板、路缘石、路肩等支挡时,应紧靠支挡碾压。当边缘没有支挡时,可以将边缘先空出宽30-40cm,待压完第一遍后,将压路机大部分重量位于压实过的混合料面上再压边缘,以减少向外推移。
初压时,应采用轻型钢筒式压路机或关闭振荡(振动)装置的振荡压路机碾压1-2遍,其线压力不宜小于350N/cm。同时,压路机的驱动轮应面向摊铺机,且碾压路线和方向不能突然改变,以免导致混合料产生推移。压路机起动、停止必须减速缓慢进行。
(2)复压阶段。复压起压实作用,这是关键的压实工序,宜采用振荡(振动)压路机,具体的碾压方式由实验路确定。碾压的遍数应经试压确定,不宜少于3-5遍,以达到要求的压实度和空隙率,并无明显轮迹。
桥面沥青混合料铺装压实时,宜采用振荡压路机,振动频率宜在35-50HZ,振幅宜为0.3-0.8mm,并根据混合料种类、温度和层厚选用,层厚较厚时选用较大的频率和振幅,相邻碾压带重叠宽度为10-20cm,振荡压路机倒车时应先停止振荡,并在向另一方向运动后再开始振荡,以避免混合料形成鼓包。
(3)终压阶段。终压起整理作用,可消灭轮迹等。终压可选用双轮钢筒式压路机或关闭振荡(振动)的振荡压路机(振动压路机)碾压,宜于1-2遍,以消灭轮迹,提高平整度。
www.tmgc8.com3.2 某公路沥青混合料振荡压实控制
3 2.1 某路沥青混合料要求
某路沥青面层的中面层要求为6cm厚,沥青采用SBS改性沥青,沥青混合料配合比采用GTM成型方式,沥青混合料压实终了温度不能低于120℃。
3.2.2 某路沥青混合料碾压控制
(1)振荡压路机压实过程中的压实特性分析
(2)振荡压实沥青路面方案
摊铺机2轮(DDl30)静压1遍——钢轮(HDl20V)振荡3遍——胶轮(xP310)碾压2遍——钢轮(DDl30)静压收面2遍某路面沥青混合料初压采用钢轮(DDI 3D)静压1遍,速度为2.5 km/h;复压采用钢轮(HDl20V)振荡3遍,振荡压路机频率为45Hz,速度为4 km/h,胶轮(XP31。)碾压2遍,速度为4 km/h;终压采用钢轮(DDl30)静压2遍,速度为2.5 km/h。
现场施工时的气温为25℃,沥青混合料复压完的温度为131℃,终压完的沥青混合料温度为122℃。
从现场试验及分析得出,上述振荡压实方案,使沥青混合料在高温下快速成型,达到了要求的压实度:严格的控制了空隙率:并提高了沥青路面的压实度的均匀度,有效的保证了路面平整度。从而保证了某沥青混合料路面施工的高效率和高质量。
(3)振荡压实桥面沥青混合料方案
摊铺机——钢轮静压/胶轮碾压(1-2遍)——钢轮振荡(1遍)——胶轮碾压(1遍)——钢轮振荡(1遍)——胶轮碾压(1遍)——钢轮振荡(1遍)——胶轮碾压(1遍)……(根据实际情况可改变振荡遍数,但在3-5遍范围内)……——钢轮静压收面(1-2遍)。
某桥面沥青混合料初压采用钢轮(DDl30)静压1遍,速度为2.5 km/h;复压是振荡压路机与胶轮压路机同时进退的整体连续作业方式,采用钢轮(HDl20V)振荡3遍,振荡压路机频率为45Hz,速度为4 km/h,胶轮(XP310)碾压2遍,速度为4 km/h;终压采用钢轮(DDl30)静压2遍,速度为2.5km/h。
现场施工时的气温为25℃,沥青混合料
复压完的温度为133℃,终压完的沥青混合料温度为121℃。
从现场试验及分析得出,上述振荡压实方案.快速提高了沥青混合料压实度的增长率,充分保证了沥青混合料的压实度,并有效的提高了桥面的平整度。
总之,保证了某路桥交替沥青混合料面层的施工效率和施工质量。
4、振荡压实沥青混合料接缝碾压技术
沥青混合料摊铺和压实的接缝有纵接缝和横接缝两种。
4.1 振荡压实纵接缝的碾压
纵接缝的形成与摊铺工艺有关,纵接缝的形成情况不同,采用的碾压方法也不同。
(1)两台以上摊铺机呈梯形队进行全幅摊铺时,因相邻摊铺带的沥青混合料温度相近,纵接缝无明显界限,碾压时,压路机沿纵缝往返各压一遍即可。此种纵接碾压效果较好。
(2)采用一台摊铺机沿作业段进行摊铺,然后再返回摊铺相邻车道。可采用两台摊铺机前后保持较远距离,沿同一车道作业段进行摊铺。此种摊铺作业方法形成的摊铺带,其内侧无侧向限位,沥青混合料容易在碾压轮的挤压下,产生侧向滑移,此时,压路机应先从距内侧边缘30-50cm处沿纵接缝线往返各预压一遍,然后调头至外侧的路缘石或路肩处开始初压,每压实一遍只侧移10-15cm,依次压至内侧距内侧边缘5-10cm处为止。待相邻摊铺带铺好后,再从已碾压好的原内侧位置开始,依次错轮碾压到越过纵接缝线50-80cm处为止。
这种纵接缝碾压方法,考虑相邻摊铺带温差不宜过大,要求前后摊铺时间不能过长,其时间间隔一般不得超过一个规定作业路段的摊铺时间。
(3)与一台摊铺机进行摊铺配套纵接缝压实。由于受机械或其他条件限制,相邻摊铺带摊铺与压实的时间间隔过长时,可先将压路机沿无侧限一侧距离边缘30-50cm处往返各碾压一遍,然后再从有侧限一侧开始进行初压,直至最初碾压的接缝侧轮迹,再依次错轮越过无侧限边缘5-8cm处为止。
由于采用分车道摊铺,已初压的摊铺带接缝处混合料逐渐冷却,新摊铺的相邻摊铺带混合料应与已压实的摊铺带搭接3-5cm,并在接缝处作加温处理,然后再将搭接的沥青混合料推回新铺的混合料上并整型。分车道摊铺纵接缝整形后,应随即用压路机将纵接缝压平。
4.2 振荡压实横接缝的碾压
作业段摊铺的前后连接处为横接缝。前作业段摊铺结束后.在后作业段摊铺之前,应对横接缝进行技术处理。
碾压横接缝应选用刚性光轮压路机沿横接缝方向进行横向碾压,开始碾压时,碾压轮的大部分应压在已压实的路段上,仅留15cm左右轮宽压在新摊铺的混合料上。然后压路机依次向新摊铺路段侧移碾压(每次侧移量为15-20cm),直至完全越过横接缝为止。www.tmgc8.com
如果相邻车道尚未摊铺,碾压横接缝时应在末摊铺的横接缝一侧垫上供压路机驶出的材料(如木板等),以免压坏摊铺带边缘,在处理纵接缝和横接缝的压实工艺时,通常应先碾压横接缝,后碾压纵接缝,这样可以避免横接缝的接合面分离。接缝处出现不平现象,可在不平处作疏松处理后,进行补压。
总之,沥青路面面层的压实工序为:紧随摊铺工序,先进行接缝碾压,然后沿作业路段,按初压一复压一终压顺序进行压实作业。
5、振荡碾压过程中注意事项
(1)压路机碾压段长度以与摊铺速度平衡为原则选定,并保持大体稳定。气温高,风速小时,碾压段宜长:气温低,改性沥青混合料路面,风速大时宜短:气温低于15℃,改性沥青混合料路面施工时,压路机应紧跟摊铺机碾压;气温低于10℃时,不容许施工。
压路机每次应由两端折回的位置阶梯形地随摊铺机向前推进。使折回处不在同一断面上。在摊铺机的连续摊铺过程中,压路机不得随意停顿。
(2)压路机碾压过程中有沥青混合料粘轮现象时,可向碾压轮上洒少量的水或洗衣粉水,不可用柴油。轮胎压路机可不洒水,或在施工开始时或在连续碾压一段时间轮胎己发热后可向轮胎洒水。
(3)压路机不得在未碾压成型的路段上转向、调头或停车等候。振荡压路机在己成型的路面行驶时应关闭振荡。
(4)对压路机无法压实的桥梁、挡土墙等构造物接头、拐弯死角、加宽部分及某些路边缘等局部地区,应采用振动夯板压实。对雨水井与各种检查井的边缘还应用人工夯锤等补充压实。下图为压实过程中的靠近防护栏压实,有必要用小型的压路机进行碾压或修补碾压作业。
(5)在当天碾压的尚未冷却的沥青混合料面层上,不得停放任何机械设备或车辆,不得撤落矿料、油料等杂物。同时应观察路面早期的施工裂缝,发现因超载或推移产生的裂缝应及时调整碾压方式。
(6)碾压段的长度确定要依据沥青混合料的性质和出场温度以及当天的温度和风速等因素。碾压段过短会影响平整度,过长会导致温度降低,混合料难于压实,最终影响压实度和空隙率。合理确定碾压段的长度才可以提高路面的路用性能。
6、结束语
总之、振荡压路机的碾压方式比振动压路机干扰较小,可以有效地防止混合料的骨料被击碎。振荡压路机以新的压实原理和机械结构弥补了振动压路机在压实施工中所带来的一些负面影响。在石环公路路面工程中,振荡压实技术成功的试验并应用,证明了振荡压路机可以替代振动压路机在沥青面层施工,进一步在桥面沥青面层铺装压实中显示了优越性。最终解决了石环路桥交替沥青混合料压实问题,提高了沥青面层质量。
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