市政道路改造中橡膠瀝青應(yīng)力吸收層的應(yīng)用研究

王立君

(中鐵十八局集團(tuán)第四工程有限公司 天津 300350)

市政道路改造是目前中國(guó)市政工程的主要工作內(nèi)容之一，和其改造技術(shù)相比，橡膠瀝青應(yīng)力吸收層具有粘結(jié)力度強(qiáng)、防水效果明顯、裂縫無(wú)法穿透等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用在市政道路改造中。但中國(guó)對(duì)此方面的研究還不夠深入，因此，文章基于工程實(shí)例，對(duì)市政道路改造中橡膠瀝青應(yīng)力吸收層的應(yīng)用作了如下研究。

1 案例分析

京津塘高速公路改造工程全長(zhǎng)151.369m，包括道路、綠化、隔離設(shè)施、排水設(shè)施的恢復(fù)以及道行路的拆除。恢復(fù)路段路基按照遠(yuǎn)期雙向八車道42.5m寬度恢復(fù)，路面結(jié)構(gòu)、道路設(shè)施按照26m寬度恢復(fù)。路面結(jié)構(gòu)為：18cm石灰粉煤灰土(12∶35∶53)+20cm水泥穩(wěn)定碎石(5%)+11cm密集配瀝青碎石(ATB-25)+乳化瀝青下封層+5cm粗粒式瀝青混凝土(AC-25C，改性瀝青)+4cm中粒式瀝青混凝土(AC-16C，改性瀝青)。在具體改造過程中，采用了橡膠瀝青應(yīng)力吸收層技術(shù)，取得良好成效，值得其他單位大力參考借鑒。

2 橡膠瀝青應(yīng)力吸收層的作用機(jī)理

先把相同粒徑的碎石均勻鋪撒在橡膠瀝青應(yīng)力吸收層上，促使碎石和橡膠瀝青進(jìn)行相互粘結(jié)，待粘結(jié)效果滿足實(shí)際要求以后，選擇小噸位壓路機(jī)進(jìn)行全面碾壓，確保鋪撒的碎石有1/3的部分都擠壓到橡膠瀝青層中，從而形成結(jié)構(gòu)層，作為橡膠瀝青應(yīng)力吸收層。在市政公路中常用的應(yīng)力吸收夾層種類和優(yōu)缺點(diǎn)如表1所示。

表1 幾種常見市政道路改造種類和優(yōu)缺點(diǎn)

從表1中可以看出，橡膠瀝青應(yīng)力吸收層的應(yīng)用效果非常好。主要原因是橡膠瀝青應(yīng)力吸收層屬于一種比較柔軟的應(yīng)力吸收層，在市政道路改造中應(yīng)用橡膠瀝青應(yīng)力吸收層，可有效吸收舊混凝土水平位移導(dǎo)致的高應(yīng)力，從而避免裂縫從尖端逐步延伸到罩面層，以便提升整個(gè)道路工程改造的質(zhì)量。在具體施工中，為達(dá)到這一目標(biāo)，就需要設(shè)置橡膠瀝青應(yīng)力吸收層，應(yīng)用實(shí)例表明，應(yīng)用此種方法，可大幅度提升市政道路改造的質(zhì)量和效果，同時(shí)還能有效緩減裂縫形成的速度，除此之外，還要具有良好的防滲漏效果。橡膠瀝青應(yīng)力吸收層主要應(yīng)用在路面破損不嚴(yán)重的市政道路改造中，但相對(duì)造價(jià)稍高。根據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，其造價(jià)在25-30元/m2之間。

3 原路面現(xiàn)場(chǎng)分析

就案例工程而言，既具有客運(yùn)的功能，也具有貨運(yùn)的功能，在長(zhǎng)期車輛行駛碾壓的作用下，會(huì)降低原混凝土路面板塊的承載力，在外力的影響下，路面會(huì)發(fā)生不同程度的破碎，從而影響車輛行駛的安全性和穩(wěn)定性。該市政道路中包含多個(gè)交叉路口，是城市中心的主要道路。道路上的車輛能否有序高效的運(yùn)行，取決于交叉路口的布置情況。根據(jù)改造前的相關(guān)調(diào)查報(bào)告顯示，該市政道路的原路面為混凝土白色路面，經(jīng)過多年車輛的碾壓和風(fēng)化，導(dǎo)致該市政道路發(fā)生了不同程度的損壞。最常見的損壞包括橫向裂縫、縱向裂縫、局部車轍等， 對(duì)道路上車輛行駛的安全性和舒適性造成了嚴(yán)重影響。該市政道路路面現(xiàn)場(chǎng)如圖1所示。

圖1 路面現(xiàn)狀圖

4 市政道路改造中橡膠瀝青應(yīng)力吸收層的應(yīng)用

4.1 橡膠瀝青的生產(chǎn)

在進(jìn)行橡膠瀝青制備過程中，必須采用專業(yè)的設(shè)備進(jìn)行制備，要先把基質(zhì)瀝青加熱到200～2000℃，然后再通過一系列計(jì)算方法來(lái)確定膠粉和基質(zhì)瀝青的添加量，按照一定的比例混合后再送入混合裝置中。通常情況下，為保證橡膠瀝青配合比的精確性，至少需要對(duì)3個(gè)不同的橡膠粉摻量進(jìn)行試驗(yàn)，分別把15%、18%、20%橡膠粉加入到175～205℃的瀝青中，進(jìn)行充分?jǐn)嚢?，攪拌時(shí)間不能低于60min，在滿足各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)的基礎(chǔ)上，根據(jù)多次配比試驗(yàn)， 確定橡膠粉的摻和量。然后進(jìn)行均勻攪拌40-60min，如果膠粉加入以后，導(dǎo)致橡膠瀝青配合料的溫度降低，則要進(jìn)行重新加熱到180℃。第二次橡膠瀝青混合料煉制的時(shí)間不能低于50min，確保橡膠瀝青時(shí)刻處于最為理想的反應(yīng)狀態(tài)，煉制溫度要達(dá)到180～200℃之間。

4.2 確定吸收層鋪設(shè)條件

(1)通過一系列檢測(cè)，確認(rèn)當(dāng)?shù)乜諝鉁囟瘸^15℃時(shí)，才能進(jìn)行施工，否則會(huì)影響橡膠瀝青應(yīng)力吸收層施工的質(zhì)量，甚至?xí)l(fā)一系列不必要質(zhì)量通病。

(2)要先對(duì)下承層進(jìn)行干燥處理，并且要保證路緣石、地質(zhì)結(jié)構(gòu)、排水措施的良好性。

(3)各種施工機(jī)械設(shè)備要時(shí)刻保持良好，并處待命狀態(tài)。

4.3 橡膠瀝青灑布

在進(jìn)行橡膠瀝青應(yīng)力吸收層施工前，要先對(duì)基層進(jìn)行清掃、清洗等操作，具體方法為：人工用竹掃帚對(duì)基層進(jìn)行清掃，然后在用鼓風(fēng)機(jī)吹凈浮灰，如果現(xiàn)場(chǎng)條件有限，對(duì)灰塵有嚴(yán)格的控制，則可以采用水沖洗的方法來(lái)清洗基層，確保市政道路基層集料顆粒部分外露。在案例工程橡膠瀝青應(yīng)力吸收層灑布操作時(shí)，采用了專用智能灑布車。這是一款專門為橡膠瀝青應(yīng)力吸收層施工而研制灑布車，車上裝載了瀝青罐，在瀝青罐中設(shè)置了強(qiáng)力臥式攪拌裝置，可促使瀝青快速形成對(duì)流，避免在施工中橡膠瀝青發(fā)生沉淀和離析[1]。同時(shí)在罐體中還設(shè)置了雙燃燒和導(dǎo)熱升溫系統(tǒng)，可促使瀝青的溫度快速升高到指定溫度，大幅度節(jié)約了前提準(zhǔn)備的時(shí)間，大量應(yīng)用實(shí)例表明，此系統(tǒng)在具體應(yīng)用時(shí)性能非常穩(wěn)定而且可靠，而且在駕駛艙中設(shè)置了先進(jìn)的計(jì)算機(jī)控制操作界面，可對(duì)橡膠瀝青灑布進(jìn)行全過程控制，保證灑布的準(zhǔn)確性。

橡膠瀝青灑布的具體要求為：當(dāng)碎石灑布?jí)簩?shí)以后，橡膠瀝青被擠壓到石料高度3/4的高度，而如果瀝青灑布量過大，則會(huì)在引發(fā)泛油、提升面層層低彎拉應(yīng)變等問題；若瀝青灑布量不足，則會(huì)降低對(duì)隨時(shí)的約束力，甚至?xí)谂P層下方形成一個(gè)不穩(wěn)定的夾層。所以，在進(jìn)行瀝青灑布時(shí)灑布量要經(jīng)過試驗(yàn)來(lái)測(cè)定，就案例工程而言，灑布量要控制在2.2～2.5kg/m2為最佳。

4.4 碎石撒鋪

在案例工程碎石撒鋪過程中，可采用全液壓式碎石撒鋪機(jī)，現(xiàn)場(chǎng)施工圖如圖2所示。

圖2 全液壓式碎石撒鋪機(jī)現(xiàn)場(chǎng)施工圖

此種撒鋪設(shè)備具有撒鋪標(biāo)準(zhǔn)、方便、均勻、快捷的特點(diǎn)，設(shè)置了16個(gè)料門，每個(gè)都可以實(shí)現(xiàn)單獨(dú)控制，可確保攤鋪的均勻性、準(zhǔn)確性。同時(shí)還可以根據(jù)實(shí)際的市政道路路面改造改造技術(shù)來(lái)合理調(diào)整碎石攤鋪的厚度和寬度，可有效解決傳統(tǒng)人工撒鋪厚度不均勻、工藝無(wú)法有效控制的問題。在實(shí)際撒鋪過程中，要格外注意下幾點(diǎn)：

(1)當(dāng)橡膠瀝青噴灑完成后要立即進(jìn)行碎石撒鋪，撒鋪碎石的含泥量不能超過2%，并采用0.4%～0.6%的瀝青來(lái)裹覆碎石。碎石的撒鋪量要根據(jù)實(shí)際情況合理控制，就案例工程而言，每平方米碎石的撒鋪量控制在16-22kg之間即可有效滿足實(shí)際需求[2]。

(2)灑布車撤離現(xiàn)場(chǎng)以后，通過人工操作的方法，把散落在瀝青膜外部的碎石迅速掃瀝青膜當(dāng)中。

4.5 碾壓

通過壓路機(jī)把橡膠瀝青應(yīng)力吸收層壓實(shí)，碾壓的具體操作方法為：當(dāng)碎石撒鋪完成后，立即進(jìn)行碾壓作業(yè)，采用兩臺(tái)膠輪壓路機(jī)進(jìn)行同時(shí)碾壓，碾壓次數(shù)不能少于3遍，從橡膠瀝青灑布到碾壓要在表2規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成：

5 施工效益分析

5.1 經(jīng)濟(jì)效益

實(shí)施該項(xiàng)目后，有效改善了該市政道路的通行條件，原道路的運(yùn)輸壓力明顯降低，同時(shí)縮短了車輛行駛的距離，大幅度節(jié)約了旅客出現(xiàn)的時(shí)間。該市政道路改造完成后，由于運(yùn)輸條件明顯改善，大大降低了交通事故發(fā)生的概率[3]，經(jīng)濟(jì)效益得到提升。

5.2 社會(huì)效益

該市政道路改造完成后，逐步完善了該區(qū)域道路路網(wǎng)的布局和綜合運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)，大幅度提升了綜合交通功能，交通條件也得到了明顯改善，促使城市布局愈發(fā)合理，極大的推動(dòng)該區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展步伐。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，文章結(jié)合工程實(shí)例，深入研究了市政道路改造中橡膠瀝青應(yīng)力吸收層的應(yīng)用，研究結(jié)果表明，通過應(yīng)用橡膠瀝青應(yīng)力吸收層施工技術(shù)，可有效提升市政道路改造的效率和質(zhì)量，同時(shí)對(duì)提升市政道路的社會(huì)效益經(jīng)濟(jì)效益也有非常大的幫助，符合目前中國(guó)市政道路改造事業(yè)持續(xù)穩(wěn)定的要求，值得大范圍推廣應(yīng)用。