林友恩
(中交第四航務(wù)工程勘察設(shè)計(jì)院有限公司,廣州510230)
巴布亞新幾內(nèi)亞(以下簡(jiǎn)稱:巴新)西高地省高地公路是巴新西高地省僅有的一條主要運(yùn)輸命脈,由巴新第一大港口城市萊城延伸至高地區(qū)域。高地區(qū)域?yàn)榘托轮饕奈鞑抠Y源中心,如PNG、LNG 項(xiàng)目和其他重要的礦產(chǎn)資源項(xiàng)目都匯集于此。高地區(qū)域也是巴新的農(nóng)業(yè)中心,如咖啡和茶業(yè)的種植多集中在該區(qū)域。經(jīng)過(guò)十幾年經(jīng)濟(jì)發(fā)展,日益增加的交通運(yùn)輸量給現(xiàn)有的雙車道公路增加了超額壓力,現(xiàn)有公路損壞嚴(yán)重。因此,巴新政府急需升級(jí)該公路。
本項(xiàng)目位于巴新西高地省,橫穿芒特哈根城區(qū),從Kagamuga Airport 至Keltiga Junction 總長(zhǎng)約13.7 km(含12.5 km 現(xiàn)有高速公路和1.2 km 機(jī)場(chǎng)支路),設(shè)計(jì)將現(xiàn)有道路改造成雙向4 車道,鋪設(shè)5 cm AC-14 細(xì)粒式混凝土路面。
西高地省地區(qū)分為干燥和潮濕兩個(gè)季節(jié)氣候。旱季為5~10 月,雨季于11 月初開始,并于來(lái)年4 月份結(jié)束。最高溫度約30 ℃,最低氣溫約11 ℃。平均年降雨量在2 200~4 000 mm,暴雨一般集中在12 月~次年3 月,對(duì)工地施工嚴(yán)重不利。具體見表1。
表1 年平均溫度、降雨量統(tǒng)計(jì)表
作為西高地省的主干道,隨著當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的發(fā)展,道路交通量逐年增大,給道路施工帶來(lái)一定的影響;對(duì)于新鋪設(shè)的瀝青混凝土路面,做完壓實(shí)度和取芯試驗(yàn)后,由于開放交通的壓力,監(jiān)理工程師要求施工完馬上開放交通。在已開放交通的CH1+200~CH3+000 鋪設(shè)完成段落,出現(xiàn)較多隨機(jī)性的點(diǎn)狀油斑泛油現(xiàn)象,最大直徑約40 cm,有連通成片的發(fā)展趨勢(shì),如圖1 所示,直接影響路面使用壽命及行車安全性。
圖1 路面泛油示意圖
國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)道路泛油現(xiàn)象進(jìn)行了系統(tǒng)研究,但對(duì)泛油的原因機(jī)理上并沒有形成一致的意見。根據(jù)《瀝青與瀝青混合料的粘彈力學(xué)原理及應(yīng)用》[1]的定義為:交通荷載作用使得瀝青混合料內(nèi)的集料不斷嵌擠,致使空隙減少,最終將瀝青膠漿擠壓到路表而發(fā)生泛油。
根據(jù)《瀝青路面結(jié)構(gòu)行為理論》[2]描述,動(dòng)水作用型泛油有2 種表現(xiàn)形式:(1)點(diǎn)狀的油斑,由小到大發(fā)展;(2)沿輪跡帶發(fā)布的帶狀油斑。點(diǎn)狀油斑的發(fā)展過(guò)程是:首先在某段輪跡帶上出現(xiàn)小塊油斑,剛開始直徑只有1~2 cm;隨后輪跡帶上的小塊油斑逐漸增多、增大,油斑直徑增大到2~5 cm 不等;油斑發(fā)展的最后階段,各塊油斑逐漸增大連通成片。
道路形成路面泛油的成因不應(yīng)該只從單一因素考慮,這是一個(gè)復(fù)雜綜合作用的結(jié)果。結(jié)合項(xiàng)目中實(shí)際發(fā)生情況,總結(jié)出以下幾方面原因:
1)混合料組成設(shè)計(jì)不當(dāng)。本項(xiàng)目瀝青含油量為5.05%,對(duì)比巴新首都地區(qū)所做項(xiàng)目瀝青含油量(4.8%左右)偏大。在混合料中摻入過(guò)多的瀝青用量,造成瀝青的填充率過(guò)高、飽和度較大,在高溫和行車荷載作用下瀝青被擠出有限的空間,由下部泛油到路面形成泛油。
2)混合料拌和控制不嚴(yán)。拌和站的操作人員沒有經(jīng)過(guò)專業(yè)培訓(xùn),未持證上崗,只是通過(guò)臨時(shí)培訓(xùn),對(duì)拌和設(shè)備和規(guī)范要求不熟悉;拌和設(shè)備經(jīng)過(guò)長(zhǎng)途跋涉從國(guó)內(nèi)運(yùn)輸?shù)桨托?,設(shè)備性能不處于最佳狀態(tài),且沒有定期進(jìn)行校驗(yàn),未及時(shí)發(fā)現(xiàn)計(jì)量設(shè)備偏差超限,極易造成混合料拌和控制不嚴(yán)。
3)黏層油用量不當(dāng)。項(xiàng)目采用透層和封層施工工藝,透層材料煤油和瀝青比例為44%~56%,施工完成經(jīng)過(guò)煤油揮發(fā)48 h后進(jìn)行封層施工,封層材料采用100%瀝青加上7 mm 骨料,瀝青整體用量較多,加上灑布車平時(shí)維護(hù)不到位,灑布率時(shí)大時(shí)小,造成撒播精度難以保證。
4)集料棱角性差。項(xiàng)目所在區(qū)域找不到合適的石料,所有骨料采用河道河卵石,顆粒圓滑近球形,易于相互滑動(dòng),孔隙率小、無(wú)破碎面,雖然經(jīng)過(guò)設(shè)備破碎,但整體棱角性一般。集料相互間不能有效嵌擠密實(shí),在荷載作用下極易相互滑動(dòng),混合料的抗剪切性差,對(duì)瀝青混合料的穩(wěn)定性、塑性變形有重要影響。
5)施工質(zhì)量不高。(1)攤鋪設(shè)備性能老舊以及操作手的操作技能差,使得細(xì)集料產(chǎn)生團(tuán)聚引起離析,使局部混合料的瀝青含量過(guò)大;(2)攤鋪機(jī)在加寬段采用全幅攤鋪的方式,螺旋分料器運(yùn)送混合料的距離過(guò)長(zhǎng)加大了離析的產(chǎn)生;(3)加寬段采用2 臺(tái)攤鋪機(jī)前后攤鋪,加上西高地地區(qū)早晚溫差變化大,控制不嚴(yán)極易引起一定的溫度離析,造成瀝青路面的壓實(shí)度不相同;(4)基層平整度差,引起部分位置凸起層厚不足,造成局部過(guò)度超壓現(xiàn)象。
6)水破壞。項(xiàng)目位置處于多雨地區(qū),特別是雨季期間為追趕施工進(jìn)度,無(wú)法保證瀝青處于壓實(shí)最佳狀態(tài),當(dāng)瀝青路面壓實(shí)存在薄弱環(huán)節(jié),水能通過(guò)瀝青縫隙進(jìn)入路面內(nèi)部,集料表面的瀝青膜在水的作用下脫落形成自由瀝青,并在行車荷載的壓吸力作用下被迫上溢,從而形成面層上部泛油。
1)嚴(yán)把瀝青混合料質(zhì)量關(guān),使瀝青混合料達(dá)到最佳級(jí)配要求,集料拌和及粗細(xì)需均勻一致;控制瀝青用量,尤其不要過(guò)量,嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)配合比要求控制油石比。
2)聘用專業(yè)的拌和站操作人員,杜絕無(wú)證上崗操作;同時(shí),定期對(duì)瀝青拌和站電腦控制系統(tǒng)進(jìn)行校驗(yàn),生產(chǎn)過(guò)程中技術(shù)人員檢查核對(duì)每個(gè)料倉(cāng)的材料溫度、礦料用量、瀝青用料等數(shù)據(jù)指標(biāo)及溫度等參數(shù),確保生產(chǎn)配合比與設(shè)計(jì)要求的一致性。
3)灑布機(jī)應(yīng)配有電腦自動(dòng)控制的設(shè)備并定期進(jìn)行校驗(yàn)?,F(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)人員嚴(yán)格控制灑布率,嚴(yán)禁超量灑布,以適量、均勻?yàn)樽罱K目的。瀝青面層施工前派專人檢查以不被粘起帶走為控制標(biāo)準(zhǔn),嚴(yán)格控制,務(wù)必等到封層瀝青完全干透。
4)巴新DOW 規(guī)范對(duì)棱角性指標(biāo)沒有定性要求,標(biāo)準(zhǔn)不同評(píng)價(jià)出的集料棱角性指標(biāo)千差萬(wàn)別,直接導(dǎo)致瀝青混合料選料標(biāo)準(zhǔn)混亂、質(zhì)量不高。項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)室采用國(guó)內(nèi)通用的流動(dòng)時(shí)間法測(cè)定細(xì)集料棱角性,也是中國(guó)JTG E 42—2005《公路工程集料試驗(yàn)規(guī)程》[3]中評(píng)價(jià)細(xì)集料棱角性的試驗(yàn)方法。對(duì)于不符合規(guī)范值要求的集料建立相應(yīng)的試驗(yàn)臺(tái)賬,專人負(fù)責(zé)管理嚴(yán)禁混合使用,確?;旌狭系馁|(zhì)量。
5)定期對(duì)攤鋪設(shè)備進(jìn)行保養(yǎng)校驗(yàn)以及機(jī)械操控手操作技能的技術(shù)安全交底培訓(xùn),在施工過(guò)程中提高基層平整度的控制,對(duì)于超出規(guī)范值區(qū)段嚴(yán)格整改到位;同時(shí),要求控制攤鋪的寬度,攤鋪機(jī)攤鋪瀝青時(shí)必須注意瀝青混凝土拌和的均勻性,防止粗細(xì)集料離析。專人負(fù)責(zé)統(tǒng)計(jì)檢查瀝青混合料拌和溫度、出廠溫度和碾壓溫度,確保瀝青與碎石的最佳黏附性能,壓實(shí)人員嚴(yán)格按照瀝青試驗(yàn)段總結(jié)工藝進(jìn)行碾壓,避免出現(xiàn)超壓現(xiàn)象,進(jìn)而保證瀝青壓實(shí)效果。
6)為保證瀝青混凝土的水穩(wěn)定性和耐久性,確保瀝青和集料的黏結(jié)性能,避免瀝青路面因車輛荷載作用而產(chǎn)生瀝青自由剝落現(xiàn)象[4]。在配合比設(shè)計(jì)試驗(yàn)中技術(shù)人員嚴(yán)格把關(guān),對(duì)各種原材料的最佳組合進(jìn)行嚴(yán)格篩選,改善瀝青與集料的黏結(jié)性。
瀝青路面出現(xiàn)泛油是由綜合因素造成的,與瀝青路面的設(shè)計(jì)、施工、使用、養(yǎng)護(hù)等密切相關(guān)。但是只要找出瀝青泛油的原因,采取相應(yīng)的措施,就可以有效解決瀝青路面泛油現(xiàn)象,從而提高路面質(zhì)量和使用壽命。