摘要: 国省道公路交叉路口由于交通量和重载车较多,容易产生严重的车辙病害,对路面造成严重破坏,影响行车舒适性。半柔性路面材料是一种在高连通空隙基体沥青混合料(空隙率在20%~35%)中灌入特殊性能水泥基灌浆材料复合而成的路面材料,兼具水泥混凝土刚性和沥青混凝土柔性的特点。这一技术不仅能够有效解决交叉路口的车辙问题,而且施工周期短,快速开放交通,且明显拉长了维修周期,减轻养护维修对交通的影响,有利于减小交通事故发生率,经济和社会效益明显。本文结合工程实例,对SFP-13半柔性路面的施工技术和质量控制进行探讨。
近年来,随着上虞城区扩大,绍兴火车东站,万达广场,上虞体育中心等大型交通体育商贸中心建在城北区域,多条市政快速路与四环线平面十字交叉,上虞区329国道城区段(即四环线北段)穿越整个上虞城北,车流量大,重载交通多,特别是交叉口,由于红绿灯设置,人行横道附近路面处于车辆起步停驻路段极易发生严重车辙,对路面破坏极大,上虞区公路管理段在2009年329国道养护大中修工程中,对部分车流量大的交叉口采用了SFP-13半柔性路面设计,并于19年10月施工完成。现将施工过程中相关技术应用和质量控制整理如下,供探讨。
1 设计方案
半柔性抗车辙路面是采用大空隙沥青混合料(空隙率在20%~35%)与特殊性能的水泥基材料复合组成新型路面材料,兼具水泥混凝土刚性和沥青混凝圭柔的特点,具有高承载能力,能够解决沥青路面车辙等问题。
半柔性路面材料是在大空隙沥青混合料(SBS改性沥青、MA100特种界增强改性剂、木质素纤维、玄武岩粗集料,具体性能要求见表1)灌入特殊性能的水泥基灌浆材料(JGM?-301)半柔性路面专用灌浆料,具体性能要求见表2后形成。可明显提高路面的承载能力、搞车辙、抗剪切、搞水损害以及耐久性能。为了改进沥青混合料的粘聚力,采用SBS改性沥青与混合料外掺润强?-MA100特种界面增强改性剂的方案,能够极大的增强半柔性路面基体混合料的抗飞散能力与抗裂性能。铺筑后的半柔性路面材料性能要求满足表3。
图1 观山路口处治平面图
图2 结构示意图
2 材料采用
1)矿料
本项目选用 4#(11-16mm)、3#(6~11mm)、1#(0-4mm)共三种玄武岩质
集料,采用玄武岩矿粉,各档集料和矿粉密度及筛分试验结果见表 2.1、表 2.2。
表 2.1 热料仓集料和矿粉的表观相对密度试验结果
表 2.2 热料仓集料和矿粉的筛分结果
2)SBS 改性沥青
SBS 改性沥青的各项指标及检测结果如表2.3 所示。
表 .3 SBS 改性沥青性能指标
3)木质纤维素
表 2.4 木质纤维性能指标
4) 灌浆料
通过试拌 JGM-301 半柔性路面专用灌浆料,最终确定水料比为:水:灌浆
料=0.35:1,各项性能指标如表2.5。
表 2.5 灌浆材料性能指标及测试结果
5)级配
根据施工经验和配合比设计经验,初步确定油石比 4.5%,MA100 界面增强
剂掺量为 0.6%,木质素纤维掺量为 0.3%。按照 4.5±0.3%三个油石比的用量,
制作马歇尔试件,进行马歇尔稳定度试验。沥青加热温度为 160~175℃,矿料加热温度为 170~190℃ ,用小型沥青混合料拌合机充分拌合均匀,拌合温度
为170~180℃用马歇尔电动击实仪成型试件,击实温度为 165℃,每组制备 5 个试 件,按规定双面各击实 50 次的方法成型。然后根据试验规范测定混合料总孔隙 率、连通空隙率、稳定度、析漏,见表 2.6。确定油石比4.5%的这组所检指标全部符合规范及设计要求,确定最佳油石比为4.5%。
表2.6 大空隙沥青混合料马歇尔试验结果
6)大空隙沥青混合料性能验证
对已经优选的最佳油石比 4.5%的大空隙沥青混合料,进行性能验证,实验
结果如表 2.7 所示,各项性能指标符合设计要求。
表 2.7 大空隙沥青混合料性能验证试验结果
3施工过程
3.1 铣刨,摊铺
摊铺前应彻底清扫基床表层,限制交通;复测基准线,确保其精度;对施工 机
具全面检查,调试所有施工机械。根据现场施工条件,配备施工机械如下:沥青混
合料摊铺机 2 台,钢轮压路机 2 台,胶轮压路机机 1 台,自卸汽车 20 辆。
大空隙基体沥青混合料路面施工过程包括四个方面:基体沥青混合料的拌制、运输、摊铺和压实成型。其中大空隙基体沥青混合料的拌制、运输、摊铺按照
OGFC 排水沥青路面施工的要求进行,摊铺时的混合料松铺系数控制为 1.10。使
用12t 钢轮压路机采用静压法碾压 5 遍,压路机以缓慢均匀的速度碾压,平整度测试最大值≤10mm,均值≤5mm。对平整度不满足的地方,用压路机再次静态碾
压直至满足要求。
结合工程实际情况,碾压需注意如下几点:
①碾压温度。沥青混合料的碾压温度应控制在 80℃以上,防止温度过压实
度过低和双杠轮压路机对基体结构的破坏,影响路面质量;当混合料温度降低至 80℃左右时要进行整平碾压,以消除轮迹。
②碾压轮迹。静压时压路机辗压带应重叠 1/3~1/2 轮宽,且不小于 1/4 轮宽,防止部分路面缺乏碾压或过度碾压;
③起止减速。压路机驱动轮应面对摊铺机方向,且压路机的起动、停止必须减速缓慢进行,防止混合料产生推移。
大空隙沥青混合料的施工温度控制范围如表 3.1 所示,具体施工温度应根
据现场沥青粘温关系决定。
表 3.1 施工温度控制
3.2 封边及灌浆
在灌浆前,采用封边材料将大空隙沥青混合料的四周进行覆盖,防止浆体流
出造成旁边路面及路沿石污染,同时也方便灌浆抹面施工。
待大空隙沥青混合料温度降低至 50℃以下时,方可进行灌浆施工。嵊州所
有路口均是冷却一晚后再进行施工,施工时将制备好的水泥胶浆泵送至大空隙沥
青路面,经重力作用浆体可自流平渗透,直至水泥胶浆不再下渗冒泡、空隙灌满
为止。
图 3 半柔性路面灌浆
3.3 刮浆表面处理
灌注完毕后,采用半自动化刮浆设备和人工毛刷刮浆相结合,将残余在表面
的水泥胶浆清除干净,以露出基体沥青混合料表面凹凸不平的纹理,防止水泥胶
浆残留在面上,降低路面的抗滑性能。
图 4 灌浆及抹面作业
3.4 养生与开放交通
当日施工气温在 20℃左右,待浆体固化后进行洒水养生。养生时间视施工
气温及灌浆料性质而不同,灌浆结束后继续养护 6 小时左右开放交通。养生期间
严格封闭交通,禁止一切人员车辆通行,并在浆体固化前注意防止雨水冲刷。
图 5 刮浆完成后效果
4关键部位、重要工序的质量控制措施及自检结果
4.1 关键部位、重要工序的质量质量控制
4.1.1 质量管理组织保证
(1)建立了以项目经理为质量控制总负责人的质量管理体系。
(2)质量管理组织由项目经理、技术负责人、专职质检员、施工队长组
成。
(3)建立了健全的质量管理制度。项目部指定了各部门、各级的质量管理职责,明确各工序的责任人,明确每个管理人员、工种的工作程序、质量目标和责任。施工中严格实行“三检制”。实行全员、全过程、全方位的质量管理。做到横向到边、纵向到底,层层分解目标、层层落实责任。形成事事有人管、件件有目标、人人有责任的全员、全过程管理体系。
4.1.2 质量控制措施
(1)技术保证措施
1)在沥青混合料摊铺、灌浆施工过程中制定了详细的、有针对性和操作性的施工方案。
2)加强施工技术指导,按照相关技术要求进行施工,以充分有效的技术准备工作来保证工期目标的实现。
(2)原材料质量控制
1)按施工计划和施工方式要求,组织各种材料进场,并准备好防雨设施,防止灌浆材料受潮变质。
2)工程主要材料(半柔性路面专用灌浆材料)按照技术标准进行了出厂检
验。
3)资料不全或检验不合格的材料不得使用。
(3)施工人员控制
1)凡与本工程质量有关的人员(摊铺机操作人员、压路机驾驶员、制浆设备操作手、刮浆人员、实验员等),项目部对其进行了上岗前培训,确认合格后上岗。
2)施工前对施工人员进行工艺技术交底和质量要求、检验方法、检验程序交底。
(4)灌浆工程质量控制
1)浆体制备时,严格控制水料比在合适范围内,保证浆体初始流动度满足泵送灌浆施工要求;
2)灌浆过程中,控制浆体的渗透时间,使水泥胶浆能充分均匀地灌入基体沥青混合料空隙中,直至水泥胶浆不再下渗冒泡、空隙灌满为止,保证灌浆饱满;
3)采用抹面设备和工具刮浆时,将残余在表面的水泥胶浆清除干净,以露出基体沥青混合料表面凹凸不平为宜,防止水泥胶浆残留在面上,保证路面抗滑性能。
4.2 施工质量检验
施工结束后对实验路段进行取芯及平整度测试,具体结果如表 4.1、表 4.2 所示:
图6
表4.1 施工质量自检及使用功能检测
自检结果表明,路面质量满足设计或技术要求。
整个观山路口施工只用了两个晚上就完成作业,具有施工速度快,开放交通早的优点。综合评估整个工程造价约相当于其它正常施工路段造价的1.5倍,自施工结束开通至今,未发现明显车辙,相比较于其它交叉口路面,质量较好,具有较高的应用推广性。