公路瀝青路面施工過程中振蕩壓實(shí)技術(shù)分析

文/戚玉華、黃穎

1 前言

路面壓實(shí)施工技術(shù)是整個(gè)瀝青路面壓實(shí)施工過程中必不可少的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，但是在實(shí)際施工過程中或多或少都會(huì)存在一些問題和缺陷，所以本文主要對(duì)公路瀝青路面施工過程中的振蕩壓實(shí)技術(shù)進(jìn)行了理論分析和探討。

2 振蕩壓實(shí)技術(shù)的原理

在瀝青路面采取振蕩壓實(shí)的施工中，振蕩壓路機(jī)的兩個(gè)偏心軸會(huì)在一個(gè)齒狀傳送帶中心激振軸的相互影響下，出現(xiàn)兩個(gè)相反的激振力。由于這兩個(gè)激振力大小相同、方向相反，因此它們會(huì)互相抵消，整體的合力壓實(shí)在滾輪的周圍和徑向上始終都是零，從而使得滾輪在自身受到重力影響時(shí)始終緊緊地粘附在壓實(shí)層上[1]。因?yàn)檫@兩個(gè)反向相等的激振力之間相互作用沒有發(fā)生在同一條垂直線上，所以其會(huì)在一個(gè)旋轉(zhuǎn)的平面上產(chǎn)生一個(gè)激振力的偶矩。但是，當(dāng)偏心軸被激振轉(zhuǎn)移時(shí)，偏心軸也可能隨之轉(zhuǎn)移，從而改變激振力的旋轉(zhuǎn)方向。而隨著中心激振軸的轉(zhuǎn)動(dòng)和激振力以及旋轉(zhuǎn)方向不斷發(fā)生變化，機(jī)械滾輪上便會(huì)出現(xiàn)反復(fù)相互作用的交變扭矩，進(jìn)而帶動(dòng)滾輪扭轉(zhuǎn)振動(dòng)，瀝青路面會(huì)同時(shí)出現(xiàn)連續(xù)振蕩波，且沿著瀝青鋪設(shè)層的水平線方向進(jìn)行傳送。

在滾輪中心軸迅速運(yùn)轉(zhuǎn)的過程中，由于相互交變扭矩的影響，滾輪會(huì)對(duì)地面產(chǎn)生前后相同方向的高頻率振動(dòng)和壓力波，在交變剪切應(yīng)力重復(fù)作用下瀝青鋪設(shè)層就會(huì)產(chǎn)生剪切破壞，而且被壓層還會(huì)受到連續(xù)靜荷載的壓力從而發(fā)生垂直位移。在垂直位移和振蕩壓力波的共同作用下，土粒質(zhì)點(diǎn)會(huì)產(chǎn)生共振現(xiàn)象，質(zhì)點(diǎn)重新進(jìn)行組合排列，進(jìn)而通過互相擠壓去掉孔隙，擠出土中的水分，達(dá)到壓實(shí)效果。

3 振蕩壓實(shí)技術(shù)施工要點(diǎn)

3.1 縱接縫中的振蕩壓實(shí)技術(shù)

所謂的縱接縫，就是兩臺(tái)瀝青原料攤鋪機(jī)在一個(gè)并列方向前行的過程中，兩臺(tái)攤鋪機(jī)器之間所遺留出來的縱接縫。由于該條接縫所用瀝青原料溫度以及特性等條件基本相同，所以只需要使用振蕩壓實(shí)機(jī)對(duì)縱接縫之間進(jìn)行一個(gè)來回的振蕩和壓實(shí)，就可以直接達(dá)到我們預(yù)期的瀝青平整度和均勻壓實(shí)度。通常情況下，在對(duì)道路進(jìn)行各種瀝青材料攤鋪的日常施工管理過程中，兩臺(tái)瀝青攤鋪機(jī)械都必須在同一運(yùn)行方向依次開動(dòng)，一前一后，這樣前一臺(tái)所遺留下的質(zhì)量問題，后一臺(tái)就可以及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)充，從而最大程度上提升瀝青攤鋪工作的運(yùn)行效率，同時(shí)瀝青原材料也不會(huì)因此而浪費(fèi)[2]。

兩臺(tái)攤鋪機(jī)所遺留出來的兩個(gè)接縫，會(huì)由振蕩壓實(shí)機(jī)進(jìn)行多次碾壓。在振蕩壓實(shí)機(jī)進(jìn)行碾壓的操作過程中，要將兩輪錯(cuò)開碾壓，從而將碾壓的作用發(fā)揮到極致。如果在公路瀝青施工過程中，只使用一臺(tái)攤鋪機(jī)，不僅會(huì)出現(xiàn)攤鋪時(shí)間過長(zhǎng)等情況，還會(huì)影響振蕩壓實(shí)的整體效果。

因此，當(dāng)一臺(tái)攤鋪機(jī)在開始運(yùn)作的同時(shí)，振蕩攤鋪機(jī)可以從另一側(cè)開始進(jìn)行振蕩碾壓，在與車體邊緣30～50cm 的接縫地方進(jìn)行多次振蕩碾壓壓實(shí)，當(dāng)振蕩碾壓壓實(shí)效果已經(jīng)達(dá)到一個(gè)預(yù)設(shè)碾壓標(biāo)準(zhǔn)后，再?gòu)挠覀?cè)開始進(jìn)行振蕩壓，最終順利完成整個(gè)攤鋪瀝青路面內(nèi)部接縫的振蕩碾壓工作，確保整個(gè)瀝青路面的接縫具有平整性和結(jié)實(shí)性。

3.2 橫接縫中的振蕩壓實(shí)技術(shù)

一般而言，瀝青路面上的物料在后期攤鋪的使用過程中，彼此之間所形成的一條縫隙將其統(tǒng)稱為橫接縫，橫接縫對(duì)攤鋪瀝青路面后期的使用效果和產(chǎn)品使用周期等都有直接的影響。

在碾壓過程中，振蕩壓實(shí)機(jī)需要一段時(shí)間停留在完好的攤鋪路面上，同時(shí)需要利用15cm 寬的輪子對(duì)所有攤鋪中的物料進(jìn)行依次碾壓，完成依次碾壓后，再?gòu)念^開始，繼續(xù)進(jìn)行一次全方位、全過程的振蕩壓實(shí)，進(jìn)而確保所有橫接縫具有平整性。如果是在相鄰攤鋪區(qū)域之間沒有進(jìn)行物料的攤鋪，那么在本區(qū)域內(nèi)路面進(jìn)行壓實(shí)之后，則需要應(yīng)用一種特殊復(fù)合材料的地墊將振蕩壓路機(jī)引導(dǎo)出來，從而避免對(duì)攤鋪路面物料產(chǎn)生較大擠壓性的創(chuàng)傷。

一般情況下，對(duì)橫接縫進(jìn)行碾壓后，再對(duì)縱接縫進(jìn)行碾壓。只有將橫接縫碾壓平整后，才能對(duì)縱接縫進(jìn)行再次壓實(shí)。如果一次碾壓工程結(jié)束后，碾壓效果未能達(dá)到碾壓工程的正常碾壓指標(biāo)，則還需要繼續(xù)進(jìn)行二次階段碾壓。另外，初壓、復(fù)壓和終壓這三個(gè)關(guān)鍵階段碾壓是必不可少的，只有達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的平整度以及結(jié)實(shí)度的檢測(cè)，才能竣工。

3.3 振蕩壓路機(jī)的選擇

在公路瀝青路面施工過程中，需要根據(jù)施工機(jī)械配套的實(shí)際工作情況來選擇合適的振蕩壓路機(jī)，振蕩壓路機(jī)的實(shí)際工作效率主要是通過體積率和生產(chǎn)率來確認(rèn)的，同時(shí)還要考慮其壓實(shí)的深度以及所涉及的鋪層厚度，使得碾壓速度保持3～6km/h，鋪層厚度控制在0.3～0.5m。在瀝青路堤、基層和道路底層結(jié)構(gòu)部分的道路施工中，振蕩壓路機(jī)的面積生產(chǎn)率主要是通過單位面積時(shí)間內(nèi)所壓實(shí)路面的表面積來進(jìn)行確認(rèn)的，一般在瀝青路面施工中較為適用。將以上數(shù)據(jù)作為前提，根據(jù)工程的實(shí)際情況選擇合理的振蕩壓路機(jī)，可以確保工程順利開展。在路基與底基部分的壓實(shí)施工過程中，一般情況下選用功率較大的振蕩壓路機(jī)；對(duì)于路面作業(yè)時(shí)，可以選擇中型聲波振蕩壓路機(jī)，有效提升道路密實(shí)度和道路平整性；對(duì)于路肩和橋涵等小坡度范圍道路作業(yè)時(shí)，一般情況考慮選用輕型振蕩壓路機(jī)，有效避免給路緣道路造成不良損害，同時(shí)對(duì)其他結(jié)構(gòu)部分也不會(huì)產(chǎn)生不良影響。另外，瀝青建筑材料中可能含有一定的碎石和礫石，應(yīng)盡量選用振動(dòng)功率較大的電機(jī)振蕩器或壓路機(jī)。

4 振蕩壓實(shí)過程中的質(zhì)量控制

4.1 初壓階段的工作

為了有效確保施工路面壓實(shí)的平整性，在振蕩壓實(shí)過程中，需要由工程管理人員負(fù)責(zé)看管夯實(shí)時(shí)的初壓。混合材料在進(jìn)行夯實(shí)時(shí)，施工人員必須要掌控好混合作業(yè)材料攤鋪時(shí)的溫度，避免溫度過高而影響工程的整體質(zhì)量。因此，施工人員通常需要具備較高的施工專業(yè)技術(shù)素養(yǎng)，在瀝青路面施工過程中，合理控制路面初壓時(shí)的工作溫度以及鋪筑厚度等，以此確保瀝青路面夯實(shí)的強(qiáng)度及穩(wěn)定性，同時(shí)瀝青的稠度也要嚴(yán)格控制在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求范圍之內(nèi)，以此才能充分保障瀝青路面的初壓質(zhì)量。

此外，在施工過程中，還需要嚴(yán)格按照一定施工時(shí)間順序按時(shí)進(jìn)行合理作業(yè)，以此有效保障路面夯實(shí)的工作質(zhì)量[3]。主要的施工作業(yè)順序是由一個(gè)路段外側(cè)向內(nèi)依次進(jìn)行初壓的作業(yè)，并逐漸向路面中心進(jìn)行碾壓。如果有遮擋物出現(xiàn)在路段的邊緣，振蕩壓路機(jī)需要緊貼支擋部位進(jìn)行壓實(shí)作業(yè)，從而有效提高道路初壓作業(yè)質(zhì)量。在初壓作業(yè)時(shí)，必須根據(jù)路面壓實(shí)工作順序進(jìn)行施工，確保每一道基礎(chǔ)工序的壓實(shí)質(zhì)量，并在此基礎(chǔ)上層層鋪墊，確保每層夯實(shí)質(zhì)量。

4.2 復(fù)壓階段的工作

初壓階段的施工工作已經(jīng)完成之后，還需要將瀝青路面重新進(jìn)行一次復(fù)壓，以此確保施工瀝青路面質(zhì)量。在振蕩壓實(shí)工作中，復(fù)壓是關(guān)鍵，復(fù)壓時(shí)可以考慮利用振蕩壓路機(jī)通過施工過程中所使用的瀝青混合料對(duì)其路面重新進(jìn)行反復(fù)壓實(shí)，在此工作過程中要注意保證其振壓的頻率和震動(dòng)振蕩的幅度[4]。一般情況下，將其振蕩幅值設(shè)置在0.3～0.8mm，振動(dòng)頻率的值設(shè)定為35～50HZ。另外，在日常振蕩壓實(shí)的工作過程中，還要著重考慮路面所需要壓實(shí)的厚度和溫度，因?yàn)楫?dāng)某些位置比較厚時(shí)，振蕩幅值和振蕩頻率就會(huì)被設(shè)置的更高。當(dāng)反復(fù)振壓，振蕩壓路機(jī)在正常運(yùn)行一段距離后，必要時(shí)就可以采用倒車回原位的方式再次進(jìn)行振蕩作業(yè)。

此時(shí)，我們需要特別注意的一點(diǎn)就是要嚴(yán)格按照規(guī)定的方式進(jìn)行倒車壓實(shí)作業(yè)工作，進(jìn)而有效避免在公路振壓過程中可能出現(xiàn)鼓包等問題，嚴(yán)重影響壓實(shí)的操作質(zhì)量。此外，在倒車的過程中，壓路機(jī)不能連續(xù)地振蕩作業(yè)，當(dāng)其完全恢復(fù)原位之后，才可以進(jìn)行后續(xù)工作。

4.3 終壓階段的工作

終壓路面作業(yè)對(duì)于整個(gè)工程質(zhì)量來說有著非常重要的意義，它可以消滅之前作業(yè)過程中所留下的痕跡。在對(duì)路面進(jìn)行碾壓時(shí)，可以考慮選擇鋼筒式的壓路機(jī)，或者是利用去除振蕩功能的壓路機(jī)進(jìn)行最后一次終壓。通常情況下，終壓施工需要在混合材料溫度80℃以上進(jìn)行碾壓，碾壓1～2 遍后，就會(huì)將路面上的輪痕消除，大大提升了路面的平整度。路面壓實(shí)工程的質(zhì)量會(huì)直接影響公路工程項(xiàng)目的整體質(zhì)量，為了有效保證路面能夠具有高效的壓實(shí)效果，施工人員可以把傳統(tǒng)的壓實(shí)技術(shù)和振蕩式壓實(shí)技術(shù)進(jìn)行有效結(jié)合，最大限度提升道路對(duì)于車輛的負(fù)載能力。

5 結(jié)語(yǔ)

在公路瀝青路面施工的過程中，壓實(shí)是施工過程中最后一道關(guān)鍵的工序，也是比較重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，它對(duì)施工質(zhì)量的提升影響較大。壓實(shí)技術(shù)在當(dāng)前我國(guó)瀝青路面的壓實(shí)施工中得到了廣泛應(yīng)用，不僅有效保證了路面承受力的平衡均勻，而且還提高了施工過程中的穩(wěn)定性，為延長(zhǎng)公路的使用壽命、保證行車安全提供了良好保障，促進(jìn)了我國(guó)公路運(yùn)輸領(lǐng)域的健康快速發(fā)展。