浅谈市政道路工程沥青混凝土面层施工技术及质量控制

发表时间:2021/6/29   来源:《城镇建设》2021年第4卷2月第5期   作者:吴壮垚1 童丁2
[导读] 随着我国城市化进程的不断推进,城市道路的通行需求越来越大,城市道路建设成为在城市建设中重要的基础组成部分。

        吴壮垚1     童丁2    
        杭州路通时代建设有限公司1          浙江杭州        310002   
        杭州路通市政园林工程有限公司2      浙江杭州        310002
        
        摘要:随着我国城市化进程的不断推进,城市道路的通行需求越来越大,城市道路建设成为在城市建设中重要的基础组成部分。一条质量良好的市政道路能够大大提升道路通行效率,增加城市生产效能,降低运营成本。为了增强城市道路质量,本文先以沥青路面常见问题入手分析原因,进而从材料、运输、摊铺、碾压、温度控制、接缝处理等环节提出质量控制策略,力求确保道路建设阶段施工质量,以减少城市道路维修和养护费用。
        关键词:市政道路工程;沥青路面;施工技术
        前言:道路建设是我国城市建设中的重要组成部分,做好道路建设,有助于交通的顺畅以及道路保养成本的降低。城市道路交通的重要性就像是血管对于人体的重要性,影响着人们的生活质量,也影响着城市的整体发展。保证良好的道路质量,是保证良好城市交通的前提。目前杭州城市道路以沥青混凝土面层为主,虽然沥青路面施工已是较为成熟的技术,但真正能在道路建设阶段做到质量可靠不为养护留隐患的工程仍然为数不多。这就要求施工者从各个细节抓起对质量严格把关,从施工全过程中做到施工技术质量控制。
        一、沥青路面施工技术在市政道路工程的应用
        由于沥青路面施工存在施工周期短,维护保养方便以及费用较低廉等特点,因此在市政工程中得到了广泛的应用。要想降低后期的保养和维护费用,就要在建设阶段把沥青路面铺设工程做好,使沥青路面达到标准的需求,保证沥青路面的完工质量。沥青路面施工对技术要求很高,在过程中一定要严格的按照标准的施工流程来操作,对用料和技术也要进行非常严格的把控。
        二、沥青路面技术应用中出现的常见问题
        沥青路面在我国道路建设中应用的非常广泛,它的质量和效果也是大家有目共睹的,但是在施工过程中和技术层面还是不可避免的存在一些问题。不断检查、分析、解决和完善,就是沥青路面施工技术质量控制的过程。
        1.裂缝类
        沥青路面裂缝主要分为:横向裂缝、纵向裂缝、网状裂缝等。
        横向裂缝主要表现形式为基本垂直于道路中线的裂缝,产生的主要原因有:沥青面层的低温收缩;施工缝处理不当接缝不紧密造成不同部位结合不良;半刚性基层收缩裂缝的反射等。
        纵向裂缝主要表现形式为平行于道路中心线的裂缝,产生的主要原因有:路基或基层处理和施工不到位出现不均匀沉降;沥青面层分幅摊铺时接茬处理不到位后在车辆荷载及大气因素作用下逐渐开裂等。
        网状裂缝的通常表现形式为裂缝纵横交错,产生的主要原因有:沥青混合料质量差、沥青老化,沥青层施工厚度不足,路面结构中含软弱夹层导致粒料层松动等。
        2、松散类
        沥青路面松散也是沥青路面常见病害之一,主要表现为表面集料颗粒脱落、粗细集料散失起砂、路面磨损、路表粗麻、表面剥落、多处微坑等现象,不仅影响道路外观质量,同时对行车舒适性及路表下层沥青甚至基层质量也有不利影响。
        产生的主要原因有:混合料的沥青用量偏少,油石比偏低,使得沥青和骨料的粘结性较弱;矿料潮湿或不洁净,与沥青粘结不牢;拌和时温度偏高,沥青老化,粘结性差;骨料选择有误,选择了酸性骨料与沥青粘附性差而造成松散;基层强度不足,或呈湿软状态时摊铺沥青混凝土,在行车荷载作用下产生;沥青混凝土摊铺时温度较低,未充分压实,造成沥青面层内部空隙率过大,在车辆荷载作用下产生;水损害导致的松散等。
        3、变形类
        沥青路面变形病害主要包括沉陷、车辙、波浪、拥包等。
        沉陷是因为路基和路面产生了竖向变形而导致路面下沉的一种现象。沉陷产生主要原因有:路基施工质量差,强度不足等产生的沉降;经过特殊地质地段如湿馅性黄土、山体滑坡、半填半挖路段等导致路基产生不均匀沉降。
        车辙是路面上沿行车轨迹产生的纵向带状凹槽,为沥青路面变形病害中的主要病害,它不仅影响行车舒适性还对交通安全造成一定影响。车辙产生的主要原因有:沥青混合料热稳定性不足,矿料级配不好,集料之间未形成嵌锁结构;沥青用量偏高,针入度偏大或沥青质量不好;沥青面层压实度不足,在车辆荷载的反复作用下,轮迹处被进一步压实,出现车辙;基层或下卧层软弱或压实不足,行车后被继续压实或产生剪切破坏等。
        波浪指路面有规则纵向起伏。波峰与波谷交相出现,间隔很近。拥包是指沿行车方向或横向出现局部隆起,主要发生在车辆经常起动、制动的地方,如停车站、交叉口等。波浪和拥包产生的原因主要有:沥青混合料的沥青用量偏高或细料偏多,热稳定性不好,在夏季气温较高时,不足以抵抗行车引起的水平力;铺设沥青面层前,未将下层表面清扫干净或未喷洒粘层沥青,致使上层与下层粘结不良,产生滑移;沥青混合料摊铺不均匀,局部细料集中;基层或下面层未经充分压实,基层局部未形成板体,强度不足,发生变形位移等;弯道内侧、陡坡或平整度较差路段,面层沥青混合料容易在行车作用下向低处积聚而形成拥包;沥青路面施工完成后过早开放交通,行车制动急转弯造成拥包等。
        三、沥青混凝土面层施工质量控制策略
        1、确保道路基层质量良好、养护到位
        一个质量良好性能达标的基层是保证道路质量的重要因素,在沥青混凝土面层施工前应充分重视基层质量的把关,做好基层验收工作。基层应养护到位,具备足够的强度和适宜的刚度、具有良好稳定性、干燥收缩和温度收缩变形小、表面平整密实、拱度与面层一致且高程符合要求。
        2、把好质量关,从原材料做起
        要确保沥青路面的质量,首先要做好沥青施工原材料的选用。热拌沥青混合料应选择由施工地周边正规有资质沥青拌合厂用搅拌机拌合(城市主干路、快速路的沥青混凝土宜采用间歇式(分拌式)搅拌机拌合)而成、能提供产品合格证及第三方检测合格报告的产品。沥青材料一定要根据施工所在地区地形、气候、人口数量等各因素综合考虑选用。粗集料严格按照《城镇道路工程施工与质量验收规范》(JTGF40-2004)的技术要求选择,压碎值、磨光值、吸水率、粘附性、针偏状颗粒含量等均符合要求。细集料选择时除考虑应满足规范规定的技术指标外还应考虑级配情况、与沥青的粘结力以及耐磨性和对混合料的稳定性。选择填料时一定要考虑能否满足亲水性和细度要求、能否改善沥青与集料的粘结力,根据集料的性质不同选择不同的填料,对于碱性集料,可选择磨细的石粉作填料;对于中性材料,可使用磨细的石灰石粉;另外,根据不同情况还可选用水泥消石灰等作填料。[1]沥青混合料配合比通过目标配合比设计、生产配合比设计以及生产配合比验证三个阶段得到。现场的沥青混合料应均匀一致,无花白料、无结团成块或严重的粗细料分离现象。
        3、沥青混合料的运输要求
    采用自卸汽车运输,车辆必须保持清洁,装运前清除车厢内杂物并喷涂一薄层油水混合液(柴油:水为1:3)防止粘结,但不得有余液积留车厢底部。装料时,运输车应前、后、中移动三次,减少沥青混合料的离析现象。运输车必须配有符合要求的篷布(必须是帆布)覆盖设施,装完料立即严密满幅覆盖并绑扎牢固。运到施工地点后,取篷布应适时,避免过早取下而使混合料散失热量。
        4、面层摊铺技术措施
        为了能够更好地保证基层和面层粘结紧密,在面层摊铺工作的5~8个小时之前,要用1.0~1.2kg/m2的沥青量对基层表面进行浇注,这样就有利于面层和基层的相互粘合。如果路面的基层是水泥混凝土路面或者是陈旧的沥青路面,为了保证面层和基层的粘合,要在旧路面上喷洒一层粘度比较大的沥青,如设计规定或有条件可铺设一层玻璃纤维格栅。当现场等候卸料的大型运输车达到5辆时,可开始面层摊铺作业。开始施工前首先要确认路面基层质量,清除杂物保证摊铺面干燥干净,且已按规定洒布透层沥青。为了控制混合料的摊铺厚度,应进行测量放样,即沿摊铺方向设置样桩,标出混合料松铺厚度。松铺系数应根据混合料类型、施工机械、施工工艺等由试铺试压方法确定。无实际资料时,沥青混合料松铺系数1.15~1.35(机械摊铺)可供参考。[2]当采用自动调平摊铺机时,应放出引导摊铺机运行走向和标高的控制基准线。
        摊铺之前,首先调好摊铺机螺旋布料器两端的自动料位器,并使料门开口高度、链板送料器和螺旋布料器的转速相匹配,螺旋布料器始终被混合料掩埋三分之二中;提前让熨平板充分预热,并使挡板前混合料的高度在全宽范围内保持一致,避免摊铺层出现离析现象。对城市主干路、快速路宜采用两台(含两台)以上摊铺机成梯队作业,进行联合摊铺。相邻两幅之间宜重叠5~10cm,前后摊铺机宜相距10~30m,且保持混合料合格温度。[2]摊铺沥青混合料应缓慢、均匀、连续不间断,摊铺速度要考虑拌合厂产量、运输车辆、运距、压路机及摊铺机数量等,避免因缺料停工。摊铺时应设专人检查传感器在钢丝上的滑动情况,发现异常时缓慢调节厚度旋钮,由电脑自动完成调节;在摊铺机的后面设专人消除边部欠料或溢料,确保边部的摊铺质量;并设专人消除集料离析现象及拉痕,铲除局部粗集料窝或粗集料带,用新拌混和料稍高填补或补充细混合料并拌和均匀;边缘处设专人布料并保证摊铺平整。整个施工过程严禁人工薄层贴补,人工铲料时应反扣布料,不允许撒料,以减免离析。当运料车离开后摊铺机受料斗要进行收合,确保斗内混合料不积压余料,后续料车及时向摊铺机内喂料,避免摊铺机停顿和送料器空转。料斗内边角长时间堆积的余料及时清除。在摊铺后安排专人用带刻度的钢钎插入摊铺层量测厚度,发现异常情况时,分析原因并及时将数据反馈给摊铺机操作手,由摊铺机操作手及时调整传感器来有效控制摊铺厚度并兼顾平整度。
        5、压实过程的质量控制
        摊铺后紧跟碾压工序。碾压时,压路机应开启自动喷淋系统或向碾轮喷洒掺洗衣粉的水,以防止碾轮与沥青粘结。初压宜采用60~80KN关振动的双轮振动压路机以不超过3km/h的慢速均匀碾压2遍,从外侧向中心碾压,相邻碾压带重叠1/2~1/3轮宽,驱动轮面向摊铺机,不得产生推移、开裂。初压后要有相关的技术人员对路面的平整度、路拱进行检查,一旦发现问题要立刻纠正。复压宜采用重型轮式压路机或开振动的双轮振动压路机,弱振不少于1遍、强振不少于3遍,同时需防止过压以致出现弹簧现象。振动采用“高振频、低振幅”的方式,碾压速度控制在5km/h左右,倒车时必须停止振动。复压后要达到要求的压实度,且无明显的轮迹。终压宜采用60~80KN关振动的双轮振动压路机碾压不少于2遍,碾压速度不超过3km/h,并应消除在碾压过程中产生的轮迹和确保路表面的良好平整度。沥青混合料每层的碾压成型厚度不应大于10cm,否则应分层摊铺和压实。压路机不得在未碾压成型并冷却的路面上转向、调头或停车等候,也不得在刚成型路面上停放任何机械设备或车辆,不得散落矿料、油料等杂物,加强成品保护意识。[2-4]
        6、施工各个环节的温度控制
        沥青混凝土施工的一个主要条件就是温度,温度一旦降低到低于摊铺碾压温度时,沥青混凝土的将很难压实到规定的压实度。而达不到预定压实度,将会对沥青混凝土性能及寿命造成严重损害。和水泥混凝土不同,沥青混凝土路面厚度小、温度散失快、摊铺后无法采取保温措施,所以在施工时必须严格做好拌和、运输、摊铺、碾压等各个环节的温度控制(详见表1)。

表1 沥青路面各环节控制温度
    一般情况下,城市主干路、快速路路面温度低于10℃时,或其他等级道路路面温度低于5℃时均不宜施工。不得不在低于规定气温施工的,应做好冬季施工措施,沥青混合料中必须掺加0.5%温拌剂,封透层油必须在10点~15点气温最高时撒布,沥青混合料摊铺温度在表1的基础上提高10~15℃,采取“快卸、快铺、快平”和“及时碾压、及时成型”方针,确保在规定温度完成各道工序。
        7、接缝施工工艺
        沥青路面的接缝处往往由于压实不足,容易产生台阶、裂缝、松散等质量事故,应特别予以重视。 摊铺时采用梯队作业的纵缝采用热接缝。施工时已铺混合料留下l0~2Ocm宽度暂时不碾压,作为后摊铺部分的高程基准面,并在后铺部分摊铺后立即进行碾压。半幅施工或与旧沥青路面连接的纵缝,不能采用热接缝时,宜加设挡板或采用切刀切齐。铺另半幅前必须将缝边缘清扫干净,并刷粘层沥青。摊铺时应重叠在已铺层上5~10cm,摊铺后用人工将摊铺在前半幅上面的混合料铲走。碾压时压路机应大部分压在已先铺碾压好的路面上,仅有10~15cm的宽度压在新铺的车道上,然后逐渐移动跨缝碾压以消除缝迹。上下层的纵缝应错开15cm以上,上面层的纵缝应顺直且安排在车道线上。
        横缝应与路中线垂直,相邻两幅及上下层的横缝应错位lm以上。对快速路和主干道,中面层、下面层的横向接缝可斜接,斜接缝的搭接长度与厚度有关,宜为0.4~0.8m。搭接处应清扫干净并洒粘层沥青,斜接缝应充分压实并搭接平整。上面层应做成垂直的平头缝,即平接。铺筑接缝时,可在已压实的部分上面铺设一些热混合料使之预热软化,以加强新旧混合料的粘结。但在开始碾压前应将预热用的混合料铲除。?平接缝应做到紧密粘结,充分压实,连接平顺。接缝处应清扫干净,切齐,边缘涂粘层沥青,并在其压实后用热烙铁烫平,再在缝口涂粘层沥青,撒石粉封口,以防渗水。[5]
        四、结束语
        综上所述,可以发现沥青路面技术质量控制贯穿于自材料至成型的整个施工过程。为了减少后期的道路维护工作,做好路面铺设质量保证,施工者一定要按程序对各个施工环节工序进行严格的把控,保证原料合格、运输迅捷、工艺完善、细节到位,做好路面铺设技术管控,做好道路建设工作。

参考文献:
[1]杜喜平.浅谈沥青混凝土配合比设计[A].山西科技,2029(3).
[2]沥青混凝土面层工程.环球网校网.2008-09.
[3]新型沥青路面施工工艺与质量控制分析.建设工程教育网.2009-07-15.
[4]沥青路面的碾压.建设工程教育网.2015-02-06.
[5]沥青路面的施工工艺.搜狐网.2018-01-02.
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