微表處施工技術(shù)在復(fù)雜交通路況中的適宜性探討

王坪川

(北京城建遠(yuǎn)東建設(shè)投資集團(tuán)有限公司,北京 102200)

微表處是在稀漿封層基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)方法,以施工過(guò)工藝簡(jiǎn)單、養(yǎng)護(hù)成本底、開(kāi)放交通時(shí)間早等優(yōu)點(diǎn)在國(guó)內(nèi)逐步推廣。從1920年德國(guó)人發(fā)明原始稀漿封層,到目前國(guó)內(nèi)公路交通中全面推廣應(yīng)用,現(xiàn)階段微表處技術(shù)已相對(duì)成熟。但是由于微表處混合料都是在現(xiàn)場(chǎng)拌合,混合料質(zhì)量的影響因素多,施工環(huán)境環(huán)境變化大,道路交通情況復(fù)雜,隊(duì)伍人員流動(dòng)性大,成熟專(zhuān)業(yè)隊(duì)伍較少等客觀因素的存在,造成微表處施工質(zhì)量控制難道大。2017年和2018年北京五環(huán)路專(zhuān)項(xiàng)工程路面病害預(yù)防性養(yǎng)護(hù)施工也采用dB60微表處施工技術(shù),由于北京五環(huán)路交通較為特殊,五環(huán)路按等級(jí)分應(yīng)為高速公路,按功能地位應(yīng)該為快速路。五環(huán)路道路交通情況復(fù)雜,每一段路和每一個(gè)出入口車(chē)流情況和擁堵情況都差異很大,在微表處施工前期做了大量技術(shù)準(zhǔn)備工作,但是實(shí)際施工中,由于道路交通情況的復(fù)雜性,給施工帶來(lái)許多問(wèn)題。

本篇論文以北京五環(huán)路微表處施工為基礎(chǔ),列舉施工環(huán)節(jié)中各控制要求,并通過(guò)深入探討復(fù)雜交通路況下,對(duì)微表處成型質(zhì)量的影響和技術(shù)控制要點(diǎn)的分析,從而論證復(fù)雜交通路況下的預(yù)養(yǎng)護(hù)工程,是否適宜采用微表處施工工藝。

1 工程概況

北京市五環(huán)路2017年和2018年專(zhuān)項(xiàng)工程主路路面病害施工主要采1 cm厚MS-3型(dB60低噪音)微表處工藝,施工段落為五環(huán)路(K0+000～K28+000),北起來(lái)廣營(yíng)橋(京承高速),南至大羊坊橋,共計(jì)分三個(gè)標(biāo)段進(jìn)行施工,平均每個(gè)標(biāo)段道路長(zhǎng)度不到10 km。本次只對(duì)行車(chē)道進(jìn)行微表處攤鋪,應(yīng)急車(chē)道不進(jìn)行攤鋪,半幅攤鋪寬度為11.8 m。路面病害嚴(yán)重路段應(yīng)先銑刨攤鋪恢復(fù)原路面,再進(jìn)行dB60微表處攤鋪罩面。

項(xiàng)目施工時(shí)間為2019年5月～7月,按北京市公安局交通管理局批準(zhǔn)占路作業(yè)時(shí)段為00∶00～5∶00點(diǎn),有限施工時(shí)間不足4 h。

2 環(huán)境調(diào)查

2019年10月1日為建國(guó)70周年紀(jì)念日,北京市五環(huán)路為北京的重要環(huán)線,按照要求該五環(huán)路專(zhuān)項(xiàng)工程必須在國(guó)慶前高質(zhì)量完成,向大家展現(xiàn)首都高品質(zhì)的道路交通形象。

北京市五環(huán)路按等級(jí)分應(yīng)為高速公路,按功能地位應(yīng)該為快速路,五環(huán)路道路交通情況復(fù)雜,每一路段和每一個(gè)出入口車(chē)流情況和擁堵情況都差異很大,為施工好該項(xiàng)工程,前期我們做了大量的技術(shù)準(zhǔn)備工作。

2.1 道路交通情況調(diào)查

根據(jù)北京市交管局提供的五環(huán)路2017年的平均交通流量表,發(fā)現(xiàn)五環(huán)路最車(chē)流量高路段為五方橋至北皋路段,日車(chē)流量達(dá)到233 801輛,從屬地交通支隊(duì)了解到該路段,每天從早上6點(diǎn)鐘至晚上10點(diǎn)為擁堵時(shí)段,夜間11點(diǎn)后大型貨車(chē)逐步增多,2點(diǎn)前為大貨車(chē)高峰期,該路段也是交通事故頻發(fā),為交通隊(duì)重點(diǎn)巡視路段。

為進(jìn)一步了解該路段的交通情況和道路病害情況,我們組織人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)車(chē)流調(diào)查,同時(shí)對(duì)路面車(chē)轍、裂縫、坑洼等常規(guī)病害進(jìn)行復(fù)核。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際調(diào)查,發(fā)現(xiàn)從環(huán)鐵北橋至小郊亭路況最為復(fù)雜,擁堵時(shí)間與交通隊(duì)了解的一致,環(huán)鐵橋、平房橋、遠(yuǎn)通橋擁堵尤為嚴(yán)重,車(chē)輛來(lái)回啟停,造成三個(gè)橋區(qū)前后200 m的路面破壞嚴(yán)重,平房橋還處于彎道處,車(chē)輛快速通過(guò)時(shí)離心力較大,造成兩輪跡帶受力及磨損差異明顯。

2.2 微表處應(yīng)用調(diào)查

目前國(guó)內(nèi)南方采用微表處進(jìn)行道路預(yù)養(yǎng)護(hù)的較多,北方近幾年也逐步開(kāi)始應(yīng)用微表處進(jìn)行道路預(yù)養(yǎng)護(hù),使用微表處預(yù)養(yǎng)護(hù)的道路主要為高速公路和國(guó)道。天津市京津冀地區(qū)應(yīng)用微表處進(jìn)行道路預(yù)養(yǎng)護(hù)最多的地方,北京市東劉路、富密路、周口店路、京承高速橋面(k62)等十條道路小范圍采用微表處進(jìn)行道路預(yù)養(yǎng)護(hù),且實(shí)施時(shí)間集中在2013年。

國(guó)內(nèi)大部分微表處施工時(shí)段為白天,夜間施工微表處的相對(duì)較少,通過(guò)了解目前沒(méi)有類(lèi)似北京五環(huán)路這種大車(chē)流量和常擁堵路段的微表處施工。

根據(jù)網(wǎng)上和行業(yè)了解,國(guó)內(nèi)普遍采用的是普通微表處進(jìn)行預(yù)養(yǎng)護(hù)施工,采用dB60低噪音微表處進(jìn)行預(yù)養(yǎng)護(hù)的項(xiàng)目幾乎沒(méi)有(dB60微表處主要通過(guò)采用二次篩分工藝將合成級(jí)配的最大粒徑控制在8.0 mm,使集料更好的對(duì)應(yīng)于1.0 cm的攤鋪厚度,從而控制表觀構(gòu)造,達(dá)到低噪效果),同時(shí)dB60噪音指標(biāo)的有效檢測(cè)方法,一般靠行車(chē)舒適感來(lái)評(píng)價(jià)低噪指標(biāo)。

3 技術(shù)分析與方案確定

通過(guò)前期了解和調(diào)查,發(fā)現(xiàn)沒(méi)有類(lèi)似施工經(jīng)驗(yàn)可以借鑒,為保證高質(zhì)量完成施工任務(wù),技術(shù)方案擬定時(shí),除了對(duì)基本施工控制要求進(jìn)行要求外,對(duì)每一個(gè)細(xì)節(jié)都進(jìn)行了深入的研究和分析,細(xì)到預(yù)存石料時(shí)間,工作日和周末停鋪與開(kāi)放交通時(shí)間等。

微表處施工屬于原材料現(xiàn)場(chǎng)拌制施工,整個(gè)過(guò)程屬于物理變化過(guò)程,每一個(gè)細(xì)微變化都直接影響成型效果,為保證微表處成型后質(zhì)量穩(wěn)定美觀一致,所有無(wú)論是材料、設(shè)備、人員以及施工作業(yè)環(huán)境都要求一個(gè)“穩(wěn)”字。[1]技術(shù)準(zhǔn)備時(shí)除了基本要求外,還專(zhuān)門(mén)對(duì)“穩(wěn)”做出細(xì)化分析。

3.1 基本施工控制要求

按照?qǐng)D紙和《微表處和稀漿封層技術(shù)指南》要求技術(shù),首先從原材、配比、機(jī)械、人員四方面,制定出最基本施工控制要求。

(1)原材料控制

石料質(zhì)量必須滿足規(guī)范要求,嚴(yán)控最大粒徑不超過(guò)8 mm,合成級(jí)配必須按比例合成,合成后級(jí)配范圍盡可能控制標(biāo)準(zhǔn)的中值。[2]裝卸倒運(yùn)料時(shí)應(yīng)防止離析,選擇有經(jīng)驗(yàn)的鏟車(chē)司機(jī),從材料不同部位鏟運(yùn),鏟底層料時(shí)需距底15 cm。堆料場(chǎng)地需硬化潔凈,要有防污染措施和防雨措施,防止二次污染和雨淋。

乳化瀝青質(zhì)量必須滿足規(guī)范要求,具備良好的低高溫性能和抗疲勞性能,乳化劑摻量不得隨意調(diào)整,由于氣溫變化需要調(diào)整時(shí),必須先進(jìn)行試驗(yàn)確定調(diào)整范圍,運(yùn)輸微表處乳化瀝青的車(chē)輛必須專(zhuān)用,定期對(duì)乳化瀝青質(zhì)量進(jìn)行抽檢。

拌合水不得使用帶腐蝕或被污染的水,應(yīng)使用自來(lái)水、井水、中水,而且必須與配合比試驗(yàn)所用水一致,過(guò)程中不得變化水源。

(2)配合比控制

試驗(yàn)配合比嚴(yán)格按照規(guī)范進(jìn)行,對(duì)各類(lèi)原材進(jìn)行復(fù)檢,合格后進(jìn)行配合比工作。明確現(xiàn)場(chǎng)使用要求及條件,乳化劑摻量必須經(jīng)試驗(yàn)確定,配合比結(jié)合使用條件和要求進(jìn)行試配。每天施工前必須對(duì)石料含水率進(jìn)行測(cè)定,對(duì)當(dāng)天大氣濕度進(jìn)行了解,對(duì)路面濕潤(rùn)狀態(tài)進(jìn)行預(yù)判,結(jié)合試驗(yàn)配合比進(jìn)行微調(diào)。

(3)施工機(jī)械控制

使用前了解機(jī)械性能,對(duì)機(jī)械功率、機(jī)械結(jié)構(gòu)、各料倉(cāng)容量、使用性能進(jìn)行了解和分析,為操控提供依據(jù)。進(jìn)場(chǎng)前對(duì)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行保養(yǎng)和檢查,配備防雨覆蓋措施,每天使用前進(jìn)行檢查,使用后進(jìn)行日常保養(yǎng),嚴(yán)禁帶病作業(yè)。備好易損件,尤其是影響施工質(zhì)量的進(jìn)口橡膠刮皮。

(4)人員及管理控制

機(jī)械操作人員和輔助人員必須具備豐富施工經(jīng)驗(yàn),并在上崗前接受培訓(xùn),對(duì)控制要點(diǎn)進(jìn)一步加強(qiáng)。所有施工人員上崗前必須接受安全教育,經(jīng)培訓(xùn)合格后方可上崗。[3]加強(qiáng)生產(chǎn)質(zhì)量管理,對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)提出明確要求,對(duì)不具備施工條件的工序禁止開(kāi)工,對(duì)不符合質(zhì)量要求的部位必須返工,總結(jié)教訓(xùn)采取有效措施后再進(jìn)行施工。

3.2 深化施工控制

(1)材料及配比的深化控制

對(duì)材料和施工要點(diǎn)進(jìn)行控制外,項(xiàng)目還深入至材料機(jī)理研究,乳化瀝青的陽(yáng)離子和石料表面的負(fù)電荷是決定微表處強(qiáng)度和破乳速度的關(guān)鍵,高性能的乳化劑促使乳化瀝青產(chǎn)生豐富的陽(yáng)離子,陽(yáng)離子與玄武巖表面的負(fù)電荷發(fā)生反應(yīng),產(chǎn)生破乳現(xiàn)象,牢牢的黏附石料,成型后具有足夠的路面強(qiáng)度。

石料的負(fù)電荷來(lái)源于石料在開(kāi)采和粉碎過(guò)程,受生產(chǎn)環(huán)境影響,同一天生產(chǎn)的石料所帶的負(fù)電荷量有較大差異,從而造成破乳速度不同,攤鋪施工很難控制穩(wěn)定性,根據(jù)有關(guān)研究,石料在生產(chǎn)后需翻拌均勻,靜置2個(gè)月以上,讓石料負(fù)電荷穩(wěn)定。

北京市周邊以河北易縣和承德灤平為玄武巖石料主產(chǎn)地,經(jīng)取樣比對(duì)試驗(yàn),河北易縣生產(chǎn)的石料材質(zhì)更穩(wěn)定,質(zhì)量指標(biāo)優(yōu)于灤平,最終選用河北易縣玄武巖作為該項(xiàng)目微表處集料。

配比試驗(yàn)時(shí)根據(jù)施工和開(kāi)放交通要求,確定合理固化速度,固化太快會(huì)造成料槽堵塞和攤鋪成型效果較差,固化太慢又不能滿足5點(diǎn)開(kāi)放交通的要求。經(jīng)分析固化時(shí)間在1 h,才能滿足五環(huán)路施工的要求。

(2)機(jī)械和人員的深化控制

目前國(guó)內(nèi)微表處施工車(chē)輛以美國(guó)VSS、河南圣工、中交西筑、德國(guó)百靈為主,每個(gè)品牌的車(chē)輛出料、計(jì)量、版寬均存在一定差異,因此攤鋪出來(lái)的外觀效果也不一樣,所以要求每一個(gè)作業(yè)面必須由一個(gè)品牌車(chē)輛進(jìn)行攤鋪施工。國(guó)內(nèi)VSS和百靈國(guó)內(nèi)保有量較少,且集中在南方城市,北方城市雖然有部分國(guó)產(chǎn)攤鋪車(chē)輛,但分布比較零散,根據(jù)工程量和工期要求,最終選定10臺(tái)河南圣工的稀漿封層車(chē),分2個(gè)作業(yè)面進(jìn)行施工。

微表處攤鋪施工中,攤鋪車(chē)輛行駛的速度,行駛順直,下料順序及速度,配比的微調(diào),以及攤鋪厚度,是確保成型后的外觀效果良好的關(guān)鍵。這些環(huán)節(jié)都是由攤鋪司機(jī)、攪拌手、兩側(cè)攤鋪手來(lái)完成,所有這些人員要穩(wěn)定,技術(shù)水平要高,責(zé)任心要強(qiáng)。為保證成型質(zhì)量,要求每一個(gè)作業(yè)面都是固定的攤鋪司機(jī)、攪拌手、攤鋪手來(lái)完成,其余配合人員相對(duì)穩(wěn)定。

(3)試驗(yàn)段

微表處攤鋪施工不像瀝青混凝土攤鋪施工,一旦出現(xiàn)質(zhì)量缺陷,很難彌補(bǔ),及時(shí)返工修復(fù),也難以達(dá)到一次成型效果。為保證施工,項(xiàng)目組織兩次場(chǎng)外試驗(yàn)段施工,兩次分別選擇在無(wú)路燈的昌平地方路和有路燈的五環(huán)路七棵樹(shù)出口段,兩次試驗(yàn)段施工均在夜間進(jìn)行,通過(guò)試驗(yàn)段施工,確定工序和各項(xiàng)指標(biāo)。

最終五環(huán)路主路行車(chē)道單幅攤鋪寬度為3.85+3.95+3.85(m),攤鋪控制厚度為9～11 mm范圍,攤鋪速度為30 m/min,最晚截止攤鋪時(shí)間控制在3∶00。端頭采用4.5 m靠尺切邊處理,橫縫采用鐵皮齊邊搭接處理和1 m刮杠順縫處理,縱縫處理采用搭接方式,搭接寬度約1～2 cm(滑靴在前一版面上),起步時(shí)不滿足質(zhì)量要求時(shí)停機(jī)鏟除,不許過(guò)程調(diào)整,過(guò)伸縮縫確定采用膠帶粘鐵皮保護(hù)方式,刮板采用進(jìn)口橡膠刮板一次刮平處理。攤鋪車(chē)加裝下料口攔擋設(shè)施,保證下料不沖擊鋪料口。

4 攤鋪及碾壓

當(dāng)日下午,提前查看天氣預(yù)報(bào),掌握是否下雨,同時(shí)聯(lián)系交通支隊(duì)是否有特殊勤務(wù)安排,已決定當(dāng)日是否施工。

了解當(dāng)夜溫濕度情況,檢查集料含水率,初判配比微調(diào)情況。

提前備足料和機(jī)具,做好防雨覆蓋措施,檢查車(chē)輛機(jī)具是否齊全及性能良好。

4.1 攤鋪

(1)基層處理

攤鋪前路面上裂縫進(jìn)行灌縫處理,縫隙內(nèi)積留的灰塵和雜物吹掃干凈,灌縫時(shí)確?？p槽內(nèi)不存留空氣。

對(duì)原路面局部破損(如坑槽、松散等)應(yīng)徹底挖補(bǔ),填補(bǔ)材料同路面結(jié)構(gòu)材料,填補(bǔ)前需涂刷粘層油,填補(bǔ)后碾壓密實(shí)。

對(duì)原路面擁包進(jìn)行銑刨處理。對(duì)原路面中影響微表處成型質(zhì)量和外觀的標(biāo)線、標(biāo)記、減速鋪裝等采用標(biāo)線清銑設(shè)備進(jìn)行清銑,清銑必須徹底,保證無(wú)標(biāo)線材料粘附在路面上。

將即將施工的路段進(jìn)行清掃,將所有的松動(dòng)的材料、泥塊以及其他障礙性的物質(zhì)加以清除,并保證表面無(wú)液態(tài)水。

(2)攤鋪準(zhǔn)備

在路面上施劃導(dǎo)線,稀漿封層車(chē)根據(jù)導(dǎo)線作為攤鋪控制導(dǎo)線。調(diào)整攤鋪寬度,檢查料倉(cāng)存料情況,同時(shí)做好計(jì)量標(biāo)定和機(jī)械延時(shí)測(cè)定工作。檢查上料、拌合、攤鋪各系統(tǒng)運(yùn)行情況。

將裝好料的攤鋪車(chē)開(kāi)至施工起點(diǎn),垂直于路中線預(yù)鋪鐵皮,對(duì)準(zhǔn)控制線,放下攤鋪槽,調(diào)整攤鋪槽使其周邊與原路面貼緊,檢查刮板狀態(tài)。

觀察現(xiàn)場(chǎng)溫濕度情況,復(fù)核礦料含水量,微調(diào)配合比。

(3)攤鋪

按配合比同時(shí)輸出礦料、填料、水、添加劑和乳液,進(jìn)行拌和。攪拌手再次確認(rèn)各料門(mén)的高度或開(kāi)度,開(kāi)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī),接合拌和缸離合器,使攪拌軸正常運(yùn)轉(zhuǎn),并開(kāi)啟攤鋪箱螺旋分料器,打開(kāi)各料門(mén)控制開(kāi)關(guān),使礦料填料水幾乎同時(shí)進(jìn)入拌和缸,并當(dāng)預(yù)濕的混合料推移至乳液噴出口時(shí),乳液噴出,調(diào)節(jié)稀漿在分向器上的流向,使稀漿能均勻地流向攤鋪箱左右,調(diào)節(jié)水量,使微表處稀漿稠度適中。

當(dāng)微表處稀漿混合料均勻分布在攤鋪箱的全寬范圍內(nèi)時(shí),攤鋪手就可以通知駕駛員啟動(dòng)底盤(pán)并緩慢勻速進(jìn)行,一般前進(jìn)速度為1.5～3.0 km/h,但應(yīng)保持稀漿充滿攤鋪箱容積的1/2左右。

密切觀察下料情況和料倉(cāng)剩料情況,當(dāng)?shù)谝惠v攤鋪車(chē)內(nèi)任何一種材料快用完時(shí),應(yīng)立即關(guān)閉所有輸送材料的控制開(kāi)關(guān),讓攪拌器中的混合料攪拌完,并送入攤鋪槽鋪完后,攤鋪車(chē)停止前進(jìn),提起攤鋪槽,將攤鋪車(chē)移出攤鋪點(diǎn),清洗攤鋪槽。

施工縫也需要鋪設(shè)鐵皮,攤鋪料應(yīng)從鐵皮上不小于50 cm距離開(kāi)始攤鋪,如發(fā)現(xiàn)存在缺陷時(shí),需將料沿垂直路中直線鏟除。當(dāng)攤鋪終點(diǎn)的稀漿混合料不均勻時(shí),應(yīng)往回鏟除1～2 m的長(zhǎng)度,下一車(chē)的攤鋪應(yīng)從上一車(chē)的終點(diǎn)倒回30～50 cm的距離,鋪好鐵皮再開(kāi)始攤鋪,鋪設(shè)時(shí)必須垂直于;當(dāng)進(jìn)行最后一車(chē)時(shí),其終點(diǎn)的處理應(yīng)采取人工整平,并做出一條直線。

4.2 養(yǎng)護(hù)與碾壓

微表處施工后,1～2 h即可進(jìn)行碾壓(國(guó)內(nèi)均采用自然交通碾壓),但由于路面早期強(qiáng)度不足,需要1周的碾壓養(yǎng)護(hù)周期,將結(jié)構(gòu)層內(nèi)多余的水和氣體排出,將結(jié)構(gòu)碾壓密實(shí),才能達(dá)到最終的路面強(qiáng)度。正因如此,早期的車(chē)輛急剎車(chē)、急轉(zhuǎn)向都會(huì)將石料搓起,不同程度破壞結(jié)構(gòu)破壞。

結(jié)合五環(huán)路的實(shí)際路況,為防止擁堵帶來(lái)的破壞,周一至周五施工時(shí),3∶00就不再進(jìn)行微表處攤鋪,通過(guò)1 h破乳,待施劃臨時(shí)交通標(biāo)線后,4∶30準(zhǔn)時(shí)撤離現(xiàn)場(chǎng),利用4∶30～6∶00時(shí)間段內(nèi)的暢通車(chē)流進(jìn)行碾壓,達(dá)到基本固定要求(周末施工延遲半小時(shí))。由于東五環(huán)路擁堵極為嚴(yán)重,施工時(shí)也考慮到由此帶來(lái)的影響,采取壓縮攤鋪時(shí)間,延長(zhǎng)暢通車(chē)流碾壓時(shí)間等措施,但是開(kāi)放交通后,發(fā)現(xiàn)擁堵路段的輪跡帶位置石料掉落較多,外觀較車(chē)道線位置路面更為光滑,受遠(yuǎn)通橋、平房橋匝道進(jìn)出口影響,造成主路車(chē)輛剎車(chē)頻繁,車(chē)輛頻繁變換車(chē)道,該段道路路面,顆粒掉落尤為嚴(yán)重,經(jīng)檢測(cè)項(xiàng)目整體摩擦系數(shù)滿足要求,但擁堵位置數(shù)據(jù)偏低。

由此看來(lái),像北京五環(huán)路這種異常擁堵,且利用夜間有限時(shí)間占路施工的道路,由于影響因素多,預(yù)控難度大,存在不可控風(fēng)險(xiǎn),不適用微表處進(jìn)行道路預(yù)養(yǎng)護(hù)施工。