半剛性基層瀝青路面抗裂土工布應(yīng)力吸收層施工

布 窮

(西藏交通建設(shè)集團(tuán)有限公司，西藏 拉薩 850000)

0 引 言

土工織物的不正確施工和使用會(huì)影響瀝青路面的性能，誘發(fā)其他類型的破壞(如泛油、面層材料剝落、推移等)。為了確?？沽淹凉げ紤?yīng)力吸收層能夠取得較好的應(yīng)用效果，施工過程中需要考慮設(shè)備、工藝和工序等多方面的問題[1-4]。

本文針對(duì)抗裂土工布應(yīng)力吸收層的特點(diǎn)，開展半剛性基層瀝青路面抗裂土工布應(yīng)力吸收層試驗(yàn)路的鋪筑及研究，分析影響瀝青路面抗裂土工布應(yīng)力吸收層施工的主要因素，總結(jié)半剛性基層瀝青路面抗裂土工布應(yīng)力吸收層施工工藝、質(zhì)量控制方法與驗(yàn)收評(píng)定等。

1 抗裂土工布應(yīng)力吸收層施工的控制要點(diǎn)分析

在半剛性基層瀝青路面進(jìn)行抗裂土工布應(yīng)力吸收層施工前，為了明確施工工藝以及檢測(cè)內(nèi)容，筆者進(jìn)行了多次試驗(yàn)段鋪筑，具體情況如下。

(1)在項(xiàng)目二標(biāo)水穩(wěn)基層上進(jìn)行第1次抗裂土工布應(yīng)力吸收層施工試驗(yàn)，試驗(yàn)路樁號(hào)為左幅K4610+875～K4611+075以及右幅K4610+930+K4611+030，長(zhǎng)度共300 m。左幅以50 m為1段，分別進(jìn)行乳化瀝青透層油與熱瀝青結(jié)合使用以及只灑布熱瀝青試驗(yàn)段鋪筑，其中乳化瀝青透層油灑布量為0.8 kg·m-2，與之結(jié)合使用的熱瀝青灑布量分別選擇0.9、1.1、1.3 kg·m-2，只灑布熱瀝青時(shí)灑布量為1.4 kg·m-2。左幅試驗(yàn)段共200 m。右幅灑布量為1.2 kg·m-2和1.0 kg·m-2的純熱瀝青灑布試驗(yàn)。

圖1 第1次試驗(yàn)段施工

(2)在項(xiàng)目二標(biāo)進(jìn)行了第2次試驗(yàn)段施工，樁號(hào)分別為左幅K4611+075～K4611+175，右幅K4611+030～K4611+230，共計(jì)300 m。結(jié)合室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果，現(xiàn)場(chǎng)200 m進(jìn)行了灑布量為1.2 kg·m-2的純?yōu)r青施工和100 m透層油(灑布量為0.8 kg·m-2)與熱瀝青(灑布量為1.2 kg·m-2)結(jié)合施工。

圖2 第2次試驗(yàn)段施工

(3)在項(xiàng)目一標(biāo)進(jìn)行了第3次試驗(yàn)段施工，樁號(hào)為K4559+000～K4559+200(右幅)，長(zhǎng)200 m，寬9.5 m。本次試驗(yàn)段方案為：超車道3.5 m范圍內(nèi)熱瀝青灑布量為1.4 kg·m-2，行車道和緊急停車道范圍內(nèi)熱瀝青灑布量為1.2 kg·m-2。

圖3 第3次試驗(yàn)段施工

(4)在項(xiàng)目一標(biāo)進(jìn)行了第4次試驗(yàn)，樁號(hào)為K4561+330～K4562+520(左幅)，長(zhǎng)1 190 m，寬9.5 m。目的主要包括：檢驗(yàn)初步設(shè)計(jì)方案中各項(xiàng)施工技術(shù)參數(shù)的合理性和有效性；檢驗(yàn)抗裂土工布應(yīng)力吸收層驗(yàn)收方法和驗(yàn)收程序的準(zhǔn)確性和可操作性。

圖4 第4次試驗(yàn)段施工

(5)在項(xiàng)目一標(biāo)進(jìn)行了第5次試驗(yàn)段施工，目的主要包括：檢驗(yàn)已有各項(xiàng)施工技術(shù)參數(shù)的合理性和有效性；檢驗(yàn)抗裂土工布應(yīng)力吸收層驗(yàn)收方法和驗(yàn)收程序的準(zhǔn)確性和可操作性。

圖5 第5次試驗(yàn)段施工

2 試驗(yàn)段初步實(shí)施結(jié)果

2.1 第1次試驗(yàn)段

2.1.1 試驗(yàn)段成果

(1)本次試驗(yàn)以熱瀝青為黏結(jié)劑，從施工后的效果看，抗裂土工布攤鋪后均能夠與基層表面緊密黏結(jié)在一起，最佳方案需結(jié)合后期的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)以及室內(nèi)研究確定。

(2)噴灑出來的熱瀝青溫度受環(huán)境影響較大：室內(nèi)試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，熱瀝青噴灑后每秒下降約1 ℃；現(xiàn)場(chǎng)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，熱瀝青噴灑后每秒下降約3 ℃～5 ℃。

(3)在下面層施工中發(fā)現(xiàn)，在抗裂土工布上使用同步碎石封層后，攤鋪機(jī)及運(yùn)輸車輛行車未出現(xiàn)粘輪現(xiàn)象，土工布未發(fā)生起皺或推移。

2.1.2 試驗(yàn)段問題

(1)在抗裂土工布施工中，車輛輪胎粘瀝青后，會(huì)對(duì)已鋪設(shè)的土工布形成破壞，土工布表面輪跡明顯，基層表面出現(xiàn)松散。

(2)采用SBS改性乳化瀝青同步碎石封層的效果不太理想，原因是由于乳化瀝青自身的特點(diǎn)以及抗裂土工布的吸水性等，抗裂土工布表面瀝青含量較少，碎石和瀝青的黏結(jié)力較弱。

2.2 第2次試驗(yàn)段

2.2.1 試驗(yàn)段成果

(1)透層油與熱瀝青結(jié)合使用的效果比單純使用熱瀝青更好。

(2)抗裂土工布鋪設(shè)后，需膠輪壓路機(jī)緊跟著碾壓，否則黏結(jié)不牢。

2.2.2 試驗(yàn)段問題

(1)灑布車起步時(shí)，瀝青灑布量很容易超出設(shè)計(jì)值。

(2)抗裂土工布接縫處不易黏結(jié)牢固，從而出現(xiàn)邊緣和接縫處脫離現(xiàn)象。

(3)施工過程中出現(xiàn)褶皺現(xiàn)象。

2.3 第3次試驗(yàn)段

2.3.1 試驗(yàn)段成果

(1)抗裂土工布施工攤鋪機(jī)緊跟灑布車、壓路機(jī)緊跟攤鋪機(jī)能夠取得較好的黏結(jié)效果。

(2)現(xiàn)場(chǎng)觀察外觀，灑布量為1.4 kg·m-2和1.2 kg·m-2時(shí)路面沒有明顯的區(qū)別。

2.3.2 試驗(yàn)段問題

(1)灑布車起步時(shí)，灑布量很容易超出設(shè)計(jì)值。

(2)瀝青灑布寬度和長(zhǎng)度應(yīng)明確，現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)灑布車輪胎粘瀝青后破壞土工布的現(xiàn)象。

(3)鋪設(shè)的土工布表面污染嚴(yán)重。

2.4 第4次試驗(yàn)段

2.4.1 試驗(yàn)段成果

(1)控制好熱瀝青的灑布量能夠取得較好的鋪設(shè)效果。

(2)加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)管理能夠有效避免土工布的污染。

2.4.2 試驗(yàn)段問題

(1)局部灑布量超標(biāo)的情況仍有發(fā)生。

(2)邊緣部分存在未粘貼的現(xiàn)象。

(3)線形不直順。

2.5 第5次試驗(yàn)段

2.5.1 試驗(yàn)段成果

(1)劃線標(biāo)出灑布范圍有利于控制灑布寬度。

(2)彎道施工時(shí)控制好線形能取得較好的效果。

2.5.2 試驗(yàn)段問題

(1)局部取芯坑洞未及時(shí)填補(bǔ)。

(2)灑布車起步時(shí)瀝青灑布量不易控制。

3 現(xiàn)場(chǎng)不良施工的室內(nèi)模擬分析

3.1 抗裂土工布褶皺對(duì)層間黏結(jié)性能的影響

在抗裂土工布現(xiàn)場(chǎng)大面積鋪設(shè)過程中，由于基層表面存在碎石等雜物，加上受到鋪設(shè)設(shè)備的影響，抗裂土工布與基層表面很難完全粘貼平整，會(huì)出現(xiàn)不同程度的褶皺[5-8]。在室內(nèi)成型具有不同程度褶皺的抗裂土工布的復(fù)合試件，以模擬現(xiàn)場(chǎng)情況，研究抗裂土工布的褶皺程度對(duì)層間黏結(jié)性能的影響。

復(fù)合試件的結(jié)構(gòu)從下至上為水穩(wěn)基層、基質(zhì)瀝青、土工布、改性瀝青、碎石、AC-25混合料，在鋪設(shè)抗裂土工布時(shí)，人工制作不同程度的褶皺，如圖6所示。水穩(wěn)基層試件表層鋪設(shè)的抗裂土工布，左側(cè)設(shè)置1道褶皺，右側(cè)設(shè)置2道褶皺，鋪設(shè)完成后，再均勻涂布改性瀝青下封層和加鋪AC-25瀝青混合料，每種褶皺處可鉆取2個(gè)復(fù)合試件。

圖6 抗裂土工布鋪設(shè)時(shí)的褶皺設(shè)置

不同抗裂土工布褶皺情況復(fù)合試件的剪切強(qiáng)度，如表1和圖7所示。與無褶皺處相比，抗裂土工布褶皺的存在會(huì)降低黏結(jié)層間的剪切強(qiáng)度，1道褶皺和2道褶皺分別會(huì)使試件的平均剪切強(qiáng)度降低至原來的92.5%和83.5%。當(dāng)在室內(nèi)成型帶有褶皺的復(fù)合試件時(shí)，由于試件面積較小，在抗裂土工布表面涂布改性瀝青下封層時(shí)，可以涂得較為均勻，包括褶皺兩面都能沾滿改性瀝青。而在現(xiàn)場(chǎng)施工中，由機(jī)械灑布改性瀝青黏層油，如果在灑布不均勻的地方存在褶皺，例如灑布機(jī)械邊緣處，改性瀝青噴灑不到褶皺下表面，可能會(huì)明顯降低層間剪切強(qiáng)度。因此，在現(xiàn)場(chǎng)鋪設(shè)抗裂土工布前，要注意基層表面的平整，清除碎石等雜物，盡量將抗裂土工布鋪設(shè)均勻。在褶皺處，要保證褶皺的兩面都涂有改性瀝青，降低褶皺對(duì)于剪切強(qiáng)度的影響。

表1 抗裂土工布不同褶皺情況剪切強(qiáng)度結(jié)果 MPa

圖7 不同黏層油溫度對(duì)剪切強(qiáng)度的影響

3.2 黏層油灑布溫度對(duì)層間黏結(jié)性能的影響

為了模擬冬季低溫施工過程中，黏層油噴灑在基層表面后溫度會(huì)快速降低的現(xiàn)象，研究了黏層油灑布溫度對(duì)于層間黏結(jié)性能的影響。復(fù)合試件的結(jié)構(gòu)從下至上為：水穩(wěn)基層、基質(zhì)瀝青、土工布、改性瀝青、碎石、AC-25混合料。在水穩(wěn)基層的表面，抗裂土工布分兩部分鋪設(shè)，如圖8所示。上半部分在均勻?yàn)⒉拣佑秃?，立即鋪設(shè)抗裂土工布，鋪設(shè)前測(cè)得黏層油表面溫度為100 ℃；下半部分灑布黏層油之后先冷卻，再鋪設(shè)抗裂土工布，鋪設(shè)前測(cè)得黏層油表面溫度為25 ℃，黏層油厚度較薄，從灑布到冷卻至室溫的過程只有5 min左右。

圖8 不同黏層油灑布溫度抗裂土工布的鋪設(shè)

表2和圖9給出了不同黏層油灑布溫度的復(fù)合試件剪切強(qiáng)度結(jié)果?？梢钥吹?，在灑布溫度為100 ℃和25 ℃的2種情況下，復(fù)合試件的剪切強(qiáng)度并無明顯差異，甚至當(dāng)灑布溫度為25 ℃時(shí)，剪切強(qiáng)度反而略高。主要原因是：雖然在鋪設(shè)抗裂土工布時(shí)黏層油溫度冷卻至室溫，但是在抗裂土工布上表面灑布改性瀝青碎石下封層和在其上加鋪AC-25瀝青混凝土下面層時(shí)，改性瀝青和瀝青混合料的溫度較高，都在150 ℃左右，在成型過程中黏層油會(huì)被二次加熱，因此增加了水穩(wěn)基層與抗裂土工布間的黏結(jié)性。在冬季施工過程中，由于改性瀝青下封層和瀝青混合料的二次加熱作用，即使鋪設(shè)抗裂土工布時(shí)黏層油溫度不高，也不會(huì)明顯影響層間的剪切強(qiáng)度。

表2 不同黏層油溫度剪切強(qiáng)度結(jié)果

圖9 不同黏層油溫度對(duì)剪切強(qiáng)度的影響

4 試驗(yàn)段初步實(shí)施總結(jié)

通過幾個(gè)試驗(yàn)段的施工，項(xiàng)目組結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)施工的情況對(duì)施工技術(shù)要求進(jìn)行不斷總結(jié)和完善，同時(shí)指導(dǎo)抗裂土工布的施工水平不斷提高。隨著試驗(yàn)段施工工藝的完善和施工管理的加強(qiáng)，抗裂土工布應(yīng)力吸收層的施工質(zhì)量也不斷提高，如圖10所示。

圖10 不同階段施工質(zhì)量的變化情況

5 結(jié) 語

通過幾次試驗(yàn)段的實(shí)施，筆者獲得了很多重要成果及結(jié)論。

(1)施工前應(yīng)仔細(xì)核實(shí)路面寬度，計(jì)算好使用的土工布的寬度和幅數(shù)。

(2)基層表面清掃后，灰塵、碎石等雜物含量較低，可以確保較好的黏結(jié)效果。

(3)透層油與熱瀝青黏層結(jié)合使用的方案比單純使用熱瀝青黏層油效果好。

(4)透層油須提前1 d噴灑，否則施工車輛易粘輪。

(5)熱瀝青灑布量需要嚴(yán)格控制，否則易泛油。

(6)灑布熱瀝青時(shí)不宜過寬，否則也易致瀝青粘輪，破壞土工布鋪面。

(7)處理抗裂土工布縱向接縫時(shí)，間隙不宜過大，否則易導(dǎo)致瀝青粘輪，破壞抗裂土工布鋪面。

(8)熱瀝青灑布量需要嚴(yán)格控制，灑布車起步時(shí)易超量灑布形成泛油。

(9)受基層表面粗糙程度不一的影響，1.2 kg·m-2和1.4 kg·m-2兩種黏層油用量的試件剪切強(qiáng)度差異不明顯。

(10)現(xiàn)場(chǎng)灑布熱瀝青時(shí)，溫度的下降趨勢(shì)非常明顯，施工過程中熱瀝青灑布車、抗裂土工布攤鋪機(jī)和膠輪壓路機(jī)應(yīng)緊密配合，保持適當(dāng)?shù)木嚯x，盡量在溫度較高的狀況下鋪設(shè)和碾壓。

(11)施工車輛長(zhǎng)時(shí)間停在土工布鋪面，易導(dǎo)致黏層油透到土工布表面。

(12)SBS改性瀝青同步碎石封層效果優(yōu)于SBS改性乳化瀝青同步碎石封層。