唐鳳琴
(廣西壯族自治區(qū)桂中公路管理局,廣西 柳州 545025)
同步碎石封層技術(shù)是我國(guó)現(xiàn)代瀝青道路常用維修養(yǎng)護(hù)方法,自2002年從法國(guó)引進(jìn)以來(lái)憑借著施工靈活、防水性能好、成本低等諸多優(yōu)勢(shì)得到了廣泛應(yīng)用。在我國(guó),同步碎石封層技術(shù)最早應(yīng)用于遼寧省的瀝青路面養(yǎng)護(hù)及維修,2005年在桂林、南寧、梧州等地共56萬(wàn)m2范圍初次采用此技術(shù)進(jìn)行公路維修。目前此項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)逐步走向成熟,加強(qiáng)相關(guān)研究分析具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
根據(jù)調(diào)查可知,法國(guó)及歐洲超過(guò)95%的公路均采用同步碎石封層技術(shù)進(jìn)行養(yǎng)護(hù),對(duì)于部分鄉(xiāng)村道路、場(chǎng)區(qū)道路則直接使用碎石封層作為路面,以法國(guó)為例,超過(guò)40%的路面均采用的是碎石封層。
通過(guò)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)總結(jié),可將同步碎石封層的作用總結(jié)為:(1)增強(qiáng)道路承載性能,實(shí)現(xiàn)大型載重車(chē)通行,承受40 000輛/d的交通量;(2)減少路面反射裂縫,延長(zhǎng)道路使用壽命,根據(jù)法國(guó)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示,道路使用壽命可延長(zhǎng)10年以上;(3)修復(fù)原路面裂縫、車(chē)轍等病害;(4)提高路面防滑、防水性能;(5)有利于盡快恢復(fù)交通;(6)可降低維修養(yǎng)護(hù)成本。
近年來(lái),在我國(guó)道路維修養(yǎng)護(hù)中,同步碎石封層憑借著其良好的防水性、防滑性、經(jīng)濟(jì)性得到了廣泛應(yīng)用,加強(qiáng)此項(xiàng)技術(shù)研究具有重要意義。
長(zhǎng)期以來(lái),隨著我國(guó)瀝青路面的發(fā)展,封油層施工方法也多種多樣,以往常用的封油層方法主要有瀝青砂封層、預(yù)拌碎石封層、稀漿封層等。
2.1.1 瀝青砂封層
瀝青砂封層是早期應(yīng)用的一種下封層施工技術(shù),其存在諸多缺陷,如瀝青砂級(jí)配不佳,防水效果差;封層中無(wú)骨料,結(jié)構(gòu)強(qiáng)度低,容易出現(xiàn)變形問(wèn)題,導(dǎo)致路面整體強(qiáng)度較差;施工中結(jié)構(gòu)層太薄,極易攤鋪不均等?,F(xiàn)逐漸被其他封層技術(shù)所取代。
2.1.2 預(yù)拌碎石封層
預(yù)拌碎石封層,采用的是瀝青、集料分別灑(撒)布方法(如圖1),即:先灑布一層熱瀝青,再撒布一層以微薄瀝青裹覆的預(yù)拌碎石。此種施工方法機(jī)械化程度相對(duì)較低,易造成布料不均勻,而且集料和瀝青不易拌合,質(zhì)量控制較難。
圖1 預(yù)拌碎石封層施工過(guò)程現(xiàn)場(chǎng)示意圖
2.1.3 稀漿封層
稀漿封層(Slurry Sea)是近年來(lái)新興的一種新工藝、新技術(shù),采用機(jī)械設(shè)備將乳化瀝青、粗細(xì)集料、填料、水和添加劑等按設(shè)計(jì)配比拌合、攤鋪。稀漿封層具有快速凝固成型的特點(diǎn),封閉交通時(shí)間較短,使用稀漿封層機(jī),可節(jié)省噴灑和碾壓工序,一臺(tái)機(jī)械可連續(xù)作業(yè),容易保證工程質(zhì)量,成本較低、能耗低、污染少,在普通國(guó)省干線的早期維修養(yǎng)護(hù)中應(yīng)用較多。
2.2.1 同步碎石封層施工原理
同步碎石封層施工,采用的是專門(mén)的設(shè)備——同步碎石封層機(jī)。能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)高溫瀝青(噴灑溫度>160 ℃)與集料的噴灑,促進(jìn)瀝青與集料的快速結(jié)合,并在外荷載的作業(yè)下不斷形成強(qiáng)度(見(jiàn)圖2)。
此項(xiàng)施工技術(shù)體系的核心在于瀝青與集料的結(jié)合,通過(guò)同時(shí)噴灑,確保瀝青的結(jié)合溫度>120 ℃,粘結(jié)性良好,同時(shí)利用流體瀝青的表面張力,使熱瀝青沿集料表面向上爬升,爬升高度為集料高度的2/3(見(jiàn)圖3),集料被瀝青裹覆面積超過(guò)70%,兩者結(jié)合強(qiáng)度大大提高。
圖2 同步碎石封層的形成示意圖
圖3 瀝青爬升高度示意圖
在實(shí)際道路施工中,基于不同的需要同步碎石封層結(jié)構(gòu)也有所不同,如表1列出了四種常見(jiàn)結(jié)構(gòu)。
表1 同步碎石封層結(jié)構(gòu)表
2.2.2 同步碎石層施工方法
同步碎石封層的施工工藝體系如圖4所示:
圖4 同步碎石封層施工工藝體系流程圖
根據(jù)上述體系,可將同步碎石封層施工歸納為:
(1)同步碎石封層路面準(zhǔn)備
同步碎石封層施工前,需做好原路面的處理工作:①修復(fù)坑洞、沉陷;②填充裂縫、破損;③壓平擁包、褶皺;④鏟除補(bǔ)丁、多余瀝青;⑤清掃所有的泥土、灰塵和碎片,提供干凈的路面,確保與瀝青粘附良好。
(2)同步碎石封層車(chē)準(zhǔn)備
根據(jù)工程實(shí)際情況,選擇同步碎石封層車(chē),同步碎石封層施工前校正碎石、瀝青灑布系統(tǒng),確保設(shè)備的順利運(yùn)作。
(3)同步碎石封層施工
同步碎石封層施工過(guò)程如圖5所示。在同步碎石封層施工過(guò)程中,需設(shè)定好同步碎石封層車(chē)作業(yè)參數(shù)、劃定作業(yè)區(qū)域,在同步碎石封層的起、終點(diǎn)鋪設(shè)油毛氈,實(shí)現(xiàn)無(wú)縫連接,保證整個(gè)灑布范圍內(nèi)灑布量恒定、碎石均勻;瀝青、碎石灑布完成后,使用壓路機(jī)碾壓,將碎石嵌入熱瀝青或乳化瀝青中;施工中加強(qiáng)氣候條件的控制,包括天氣情況、環(huán)境溫度、路面溫度等;封層后清掃路面多余的碎石。
圖5 同步碎石封層作業(yè)施工過(guò)程現(xiàn)場(chǎng)示意圖
同步碎石封層作為一種高效的、低成本的維修養(yǎng)護(hù)技術(shù),已經(jīng)在國(guó)內(nèi)外得到了廣泛應(yīng)用,取得了良好的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益:
(1)與預(yù)拌碎石封層技術(shù)相比,同步碎石封層技術(shù)通過(guò)同步碎石機(jī)的使用,有效提高了瀝青與集料的結(jié)合性;而傳統(tǒng)瀝青灑布車(chē)+碎石撒布車(chē)的配合作業(yè)下,兩道工序間隔較長(zhǎng),瀝青溫度降低后,粘結(jié)效果較差,封層性能受到影響。
(2)與漿封層技術(shù)相比,同步碎石封層技術(shù)使用的是軟化期長(zhǎng)的瀝青,適用于非剛性路面,同時(shí)其防水性、防滑性均較好,可較好處理層間裂縫,適用于我國(guó)大部分降水多、雨季長(zhǎng)的地區(qū);
(3)同步碎石封層技術(shù)適用范圍廣,無(wú)論是高速公路、一/二級(jí)公路,還是城市道路、鄉(xiāng)村公路均可適用,對(duì)于我國(guó)這種地域遼闊、公路狀況差異大的情況十分適用;
(4)同步碎石封層技術(shù)成本低、能耗低,可以低成本推動(dòng)我國(guó)“鄉(xiāng)鄉(xiāng)通油路,村村通公路”計(jì)劃的完成,大大緩解西部地區(qū)公路建設(shè)經(jīng)費(fèi)緊缺的現(xiàn)狀。
新G357融水至和睦(現(xiàn)S204線K25+000~K35+500段)瀝青路面大修工程位于柳州市融水縣境內(nèi),路線樁號(hào)為K25+000~K35+500,路線全長(zhǎng)10.5 km。公路等級(jí)為二級(jí),路基寬為8.5 m,路面寬7.7 m,其中K25+000~K25+600段路基寬9.0 m,路面寬8.0 m。原設(shè)計(jì)路線長(zhǎng)10.5 km,在項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中變更順延600 m,變更后里程樁號(hào)為K25+000~K36+100,實(shí)際長(zhǎng)11.1 km。
本工程瀝青路面大修方案為:重新加鋪新路面,特殊路段略作調(diào)整;路面大修工程量為86 870 m2;路面大修結(jié)構(gòu):6 cm瀝青混凝土面層(AC-16)+1.5 cm同步碎石封層+25 cm級(jí)配碎石基層+20 cm銑刨路基路面,K25+000~+600段、K25+600~K35+500段路面結(jié)構(gòu)示意圖見(jiàn)圖6、圖7。
圖6 K25+000~+600段路面結(jié)構(gòu)示意圖(mm)
圖7 K25+600~K35+500段路面結(jié)構(gòu)示意圖(mm)
本工程瀝青路面大修,采用同步碎石封層技術(shù),宜在干燥、較熱季節(jié)施工,具體技術(shù)要點(diǎn)為:
3.3.1 礦料選擇
粗集料采用單級(jí)配集料,潔凈、干燥、無(wú)雜質(zhì),強(qiáng)度、耐磨耗性均較好,優(yōu)先選用中性偏堿石料,具體物理力學(xué)性能指標(biāo)如表2所示:
表2 石料物理力學(xué)性能表
由于采用的是單級(jí)配,考慮加工難度,允許一定粒徑差(≤5 mm),粒徑宜8~10 mm,具體根據(jù)原路面狀況、交通荷載、封層厚度確定石料規(guī)格、巖性。
3.3.2 膠結(jié)材料選擇
根據(jù)廣西地區(qū)實(shí)際情況,同步碎石封層膠結(jié)材料以道路石油瀝青、改性瀝青為主,本工程采用石油瀝青,根據(jù)道路實(shí)際確定石油瀝青等級(jí)、標(biāo)號(hào)(AH-110、AH-90、AH-70),符合《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTG F40-2004)(簡(jiǎn)稱《規(guī)范》)即可。
3.3.3 設(shè)備選擇
本工程設(shè)備選擇如下頁(yè)表3所示,同時(shí)配備專業(yè)的操作人員。
表3 同步碎石封層施工設(shè)備一覽表
3.3.4 施工要點(diǎn)
本工程同步碎石封層嚴(yán)格按《規(guī)范》與大修工程相關(guān)要求施工。
(1)瀝青灑布
將140 ℃~180 ℃瀝青注入灑布車(chē)罐內(nèi),行駛至施工現(xiàn)場(chǎng),調(diào)整噴頭高度、灑布寬度,瀝青循環(huán)(罐體—噴灑管道—罐體)10 min,所有噴頭形成統(tǒng)一扇形面可灑布瀝青;灑布車(chē)保持順直、勻速前進(jìn),噴灑溫度130 ℃~170 ℃,確保瀝青霧化、灑布均勻,瀝青灑布量控制在1.2~1.5 kg/m2,原路面如大面積泛油可適當(dāng)減少(0.1~0.2 kg/m2),反之可適當(dāng)增加,若是施工溫度較低也可增加約0.1 kg/m2;做好接縫處理,橫縫嚴(yán)禁重復(fù)灑油、撒料,縱縫保持順直。
(2)石料撒布
碎石撒布車(chē)緊跟瀝青灑布車(chē)行駛,石料撒布均勻、及時(shí),相距≤25 m,確保兩者良好結(jié)合;石料撒布量控制在8~13 m3/km2,隨瀝青灑布量增減,石料撒布覆蓋率>90%;若是在施工中存在石料撒布車(chē)撒料不均的情況,可人工補(bǔ)撒掃勻。
(3)碾壓
第一步:膠輪壓路機(jī)快速碾壓1遍,確保石料與瀝青良好粘附,與撒料車(chē)相距≤15 m;第二步:膠輪壓路機(jī)復(fù)壓 3 遍,碾壓輪跡每幅重疊30 cm,確保瀝青與石料充分粘結(jié),無(wú)過(guò)多浮動(dòng)碎石。
在本工程的施工過(guò)程中,建設(shè)辦、總監(jiān)辦以及施工單位共同建立了一整套質(zhì)量管理和保證體系,并經(jīng)常開(kāi)展質(zhì)量檢查活動(dòng),施工單位嚴(yán)格按施工規(guī)范施工,對(duì)一些重要的隱蔽工程特別予以關(guān)注,把工程質(zhì)量隱患消除在萌芽狀態(tài),嚴(yán)格控制每道施工工序的工程質(zhì)量,確保工程質(zhì)量。本工程施工單位自檢評(píng)得分為94.5分,質(zhì)量合格,監(jiān)理單位抽檢評(píng)得分為92.2分,工程質(zhì)量合格。
綜上所述,同步碎石封層在我國(guó)瀝青道路維修、養(yǎng)護(hù)中得到了廣泛應(yīng)用,其可修復(fù)微小的路面病害,防止基層和地基水侵入,同時(shí)由于鋪筑工藝簡(jiǎn)便、方法靈活,與預(yù)拌碎石封層、稀漿封層等相比具有獨(dú)特的優(yōu)越性。在瀝青路面大修工程中,可根據(jù)實(shí)際道路情況合理選用同步碎石封層結(jié)構(gòu)(單層、多層結(jié)構(gòu)和復(fù)合結(jié)構(gòu)),科學(xué)確定施工設(shè)備、方法,規(guī)范開(kāi)展各道工序,并做好質(zhì)量管理工作,切實(shí)保證整個(gè)瀝青路面結(jié)構(gòu)可靠、質(zhì)量合格、性能良好,實(shí)現(xiàn)車(chē)輛的舒適、安全行駛。