摘要 隨著車流量的增大,公路路面磨耗越來越嚴重,因此,研究高速公路路面養(yǎng)護施工工藝及安全管理策略尤為重要。文章某實際高速公路工程為例,詳細介紹了基于稀漿封層技術的路面養(yǎng)護施工流程,包括封層混合料的制備、攤鋪和壓實等關鍵步驟。同時,針對養(yǎng)護施工過程中的安全管理問題,提出了切實可行的策略。實驗結(jié)果表明:經(jīng)過養(yǎng)護處理后高速公路路面的摩阻系數(shù)在0.65~0.85范圍內(nèi),驗證了該次養(yǎng)護施工工藝的質(zhì)量與效果。
關鍵詞 高速公路;路面養(yǎng)護;養(yǎng)護施工;安全管理;管理策略
中圖分類號 U418.6 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949(2024)15-0083-03
0 引言
高速公路作為我國交通運輸體系的關鍵組成,其運行狀況直接關系到我國經(jīng)濟發(fā)展與民生改善情況。但隨著運營時間的延長,交通量的增加,我國高等級公路的路面結(jié)構發(fā)生了一定程度的損傷,路面病害不僅影響道路的平整、美觀,還會降低道路的行駛安全,增加交通事故風險。因此,對高速公路路面進行及時有效的養(yǎng)護施工,成為當前亟待解決的問題。近年來,國內(nèi)外學者對高速公路路面養(yǎng)護施工工藝進行了廣泛而深入的研究,在養(yǎng)護材料方面,常郗文[1]等人針對瀝青揮發(fā)性有機物釋放加劇污染環(huán)境等問題,開展各類減排技術與減排材料的研究,為未來瀝青VOCs全生命周期排放提供理論支撐;陳治君[2]等人通過對聚合物灌漿材料的性能進行比較,找出最優(yōu)配合比,從而解決了瀝青路面早期損傷的難題,應國強[3]等人中通過聚氨酯路面的鋪筑施工工藝完成路面養(yǎng)護,能明顯地提高路面的品質(zhì)。公路路面養(yǎng)護與養(yǎng)護技術的研究,直接關系到公路的服役年限與行車安全性,對于提高交通效率,降低維修費用,具有十分重要的意義。通過科學合理的養(yǎng)護施工工藝,可以有效修復路面的損壞,提高路面的平整度和耐久性,減少因路面損壞造成的交通事故和交通擁堵,為廣大市民提供安全舒適的出行環(huán)境。通過對其進行優(yōu)化,可以減少維修費用,提高維修效益,為實現(xiàn)高速公路的可持續(xù)發(fā)展奠定堅實的基礎。因此,該文借鑒相關研究成果,深入探討高速公路路面養(yǎng)護施工工藝及安全管理策略,為提高高速公路路面的使用性能、降低養(yǎng)護成本作出積極貢獻。
1 工程概況
我國西北地區(qū)某重要高速公路長為1 820 km,設計時速130 km/h,是連接多個經(jīng)濟中心的關鍵通道。該高速公路的路基頂寬32 m,路面寬24 m,為雙向4車道。公路全路段面層采用了18 cm厚的瀝青混凝土,經(jīng)過長期高強度的車輛通行和環(huán)境因素的影響,該路段的路面逐漸暴露出多種損壞現(xiàn)象,這些病害主要表現(xiàn)為路面開裂、坑槽等,對行車安全、舒適有較大影響。為使道路表面恢復正常,提升行車質(zhì)量,亟須進行路面養(yǎng)護施工。
2 高速公路路面養(yǎng)護施工工藝
稀漿封層技術是一種預防性養(yǎng)護施工方法,通過機械設備在原來的路面上攤鋪形成的薄層。該技術不僅能夠顯著提高路面的平整度,還能與原路面形成良好的黏附,而且成本較低,有助于延長公路的使用壽命。因此,結(jié)合實例工程的情況,該文引入稀漿封層技術進行實例高速公路路面的養(yǎng)護施工,下面將針對具體養(yǎng)護施工工藝展開探討。
2.1 制備封層混合料
制備封層混合料是稀漿封層技術中的核心環(huán)節(jié),它直接關系到封層施工的質(zhì)量以及路面的最終性能。首先,瀝青是封層混合料的基礎組成部分,為確保路面封層的抗車轍能力、抗磨耗能力等,該文自制一種復合改性乳化瀝青作為封層混合料的基質(zhì)瀝青[4],先在基體瀝青中摻入巖瀝青,然后再進行乳化處理,得到改性后的乳化瀝青。通過140℃的高溫加熱形式進行改性,與此同時將皂液倒入改性瀝青中進行乳化,最后通過剪切機的二次改性得到復合改性乳化瀝青,具體技術指標如表1所示。
其次,在封層混合料中占比較大的集料,其性質(zhì)與級配對養(yǎng)護效果同樣具有較大影響[5],為承受汽車荷載作用,該文選擇堅固耐磨的玄武巖作為粗集料,并選擇砂含量高達88%的人工砂作為細集料,在實際施工中,需要嚴格控制粗、細集料的形狀,應選擇棱角分明的集料。
最后,在封層混合料中,填料與水是必不可少的,為填充集料空隙,為了提高路面封層的耐久性,該文選用了一種既能填補集料間隙,又能提高密實層密度的石灰石礦粉。在根據(jù)上述內(nèi)容完成封層混合料各原材料的選擇后,結(jié)合實例高速公路工程情況,確定最佳外加水量為7.0,且最佳水泥用量為1.0,按照最佳配合比將各原材料添加到稀漿封層機中進行攪拌[6],即可得到稠度合適、流動性良好的稀漿混合料。
2.2 封層混合料攤鋪
稀漿封層機是該項目高速公路路面養(yǎng)護施工中的關鍵設備,其具有拌和、給料、攤鋪等功能,在根據(jù)2.1章節(jié)中的內(nèi)容完成了封層混合料的制備后,提出一種新型的瀝青混合料攤鋪方法。先要做封層拌和料的鋪筑,需要工人將地面清掃干凈,確保無雜物、油污等殘留物,以免對封層質(zhì)量造成影響,并調(diào)整好稀漿封層機的各項參數(shù),保證其在最好的工作條件下。建造前的準備工作已經(jīng)完成,控制裝好稀漿混合料的稀漿封層機入場,進行路面封層的給料與攤鋪。在稀漿封層機位置擺正后,將導向鏈和路面攤鋪控制線對齊,此時為確?;旌狭系木鶆蚍植?,避免出現(xiàn)厚度不均或遺漏的情況,需要合理調(diào)整灑布管和噴頭的布置高度與形式,示意圖如圖1所示。
如圖1所示,該文通過調(diào)整灑布管高度與噴頭間距,促使噴出的稀漿混合料達到三重疊的效果,以此保障路面混合料攤鋪質(zhì)量。然后,啟動稀漿封層機,以2 km/h的速度,控制機器沿高速公路路面勻速前進,在封層機前進過程中,將稀漿混合料灑布到路面上,直至攤鋪箱內(nèi)全部混合料灑布完成,停車,提升攤鋪箱,離開施工現(xiàn)場,裝入下一施工路段的稀漿混合料,以同樣的方式繼續(xù)下面攤鋪工作,直至全部路段的攤鋪結(jié)束。最后,采用橡膠刮板、鏟子等工具,對高速公路路面的接縫、對漏漿等部分進行修補,并清除剩余的廢品,以免影響后續(xù)施工。
2.3 封層混合料壓實
一般來說,當高速公路路面封層混合料成型后,封層內(nèi)部混合料可能會存在一定空隙,為確保高速公路路面封層結(jié)構的密實度與強度,需對封層混合料進行碾壓施工。在實際工程中,該文采用膠輪壓路機進行碾壓,其設計減少對封層混合料的破壞,避免碎石和粉塵產(chǎn)生,保證封層質(zhì)量。施工中,控制一臺20 t左右的膠輪壓路機從封層兩側(cè)向中間移動,以0.8 km/h的速度勻速碾壓,確保壓實效果均勻。完成2~3遍碾壓后,檢測壓實度,如不符合規(guī)范,增加碾壓次數(shù)直至滿足標準。清理現(xiàn)場后,此次基于稀漿封層技術的高速公路路面養(yǎng)護施工即告完成。
3 高速公路路面養(yǎng)護施工安全管理策略
在該項目高速公路路面養(yǎng)護施工中,針對性策略的安全管理策略是確保工程順利進行的關鍵環(huán)節(jié)。首先,新型稀漿材料的應用,無疑會提升施工效率和質(zhì)量。然而,任何新材料在正式投入使用前,都必須經(jīng)過嚴格的試驗和檢測,確保其性能穩(wěn)定、安全可靠。原因在于新材料的特性可能與傳統(tǒng)材料、設備存在顯著差異,如果不經(jīng)過充分試驗,就直接將其用于工程實踐,則有可能產(chǎn)生難以預料的安全隱患。因此,施工單位必須對新材料經(jīng)過綜合評定,包括耐用性,強度,穩(wěn)定性等,確保其在路面養(yǎng)護施工中能夠發(fā)揮出預期的效果。然后,由于實例高速公路施工路段交通繁忙、行駛車輛較多,所以為確保路面養(yǎng)護施工順利進行,有必要與地方交通法律執(zhí)行機構磋商,制訂一項合理的交通控制計劃,示意圖如圖2所示。
如圖2所示,路面養(yǎng)護施工前在高速公路上擺放明顯的交通標志,控制原雙向4車道的交通流向的改變,為保證后續(xù)維修工作的順利進行,所有機動車、行人一律禁止駛?cè)搿>C上所述,該文從施工材料與現(xiàn)場交通管制這兩個方面入手,制定了相應的高速公路路面養(yǎng)護施工安全管理策略。
4 竣工驗收
根據(jù)上述內(nèi)容完成了實例高速公路路面養(yǎng)護施工后,在竣工驗收階段,工作人員針對路面抗滑性能展開了測試,這不僅是對養(yǎng)護施工質(zhì)量的檢驗,更是對行車安全的重要保障。鎖輪拖車法是一種常用的路面抗滑性能測試方法,通過對真實汽車運行時輪胎-路面相互作用的仿真研究,評價其抗滑性能。在進行鎖輪拖車法測試前,首先要把試驗路段清理干凈,以保證沒有垃圾、無積水;然后將鎖輪拖車設備安裝在測試路段上,調(diào)整輪胎氣壓和鎖輪裝置,確保設備能夠正常工作;最后啟動拖車設備,以設定的速度在測試路段上行駛,在行駛過程中,通過量測測試輪胎的牽引力與有效荷載,來計算摩阻系數(shù)作為高速公路路面抗滑能力的測試指標,具體計算公式如式(1)所示。
f= (1)
式中,f——測試輪與高速公路路面之間的摩阻系數(shù),也就是路面的抗滑指數(shù),其值越大表明路面抗滑能力越強;F——測試輪胎被完全鎖定時所需牽引力(N);H——測試輪胎上的有效荷載(N)。為了防止試驗結(jié)果的偶然性,在該次高速公路路面抗滑性能試驗中,該文采用鎖輪拖車法在不同速度下對路面進行測試,并根據(jù)上式計算出各速度下的摩阻系數(shù)數(shù)據(jù),如圖3所示。
從上圖3數(shù)據(jù)可以看出,隨著測試速度的增加,高速公路路面的摩阻系數(shù)呈現(xiàn)出逐漸下降的趨勢,原因在于當車輛速度增加時,由于輪胎和路面的接觸次數(shù)較少,所以摩擦也較少,進而造成車輛的滑動和側(cè)滑風險增加。雖然高速公路路面摩阻系數(shù)隨著行車速度的增加而減小,但整體來看,當測試速度從30 km/h提升到實例高速公路設計速度130 km/h時,路面的摩阻系數(shù)一直保持在0.65~0.85的范圍內(nèi),這說明實例高速公路路面的抗滑性能較好,可以達到公路設計需求。綜上所述,該次測試的實例高速公路路面表現(xiàn)出相對較好的抗滑性能,進一步驗證該文研究的路面養(yǎng)護施工工藝是可行且可靠的。
5 結(jié)束語
該研究圍繞高速公路路面養(yǎng)護施工工藝及安全管理策略進行了深入探討。文中提出一種基于稀漿封層技術的高速公路路面養(yǎng)護施工工藝,詳細分析了其在高速公路路面養(yǎng)護中的應用效果,并給出相應的施工安全管理策略。此類策略不僅有助于提高養(yǎng)護施工的質(zhì)量,也為保障施工人員的安全提供了有力支持。后續(xù)研究中,將繼續(xù)關注新技術、新材料在養(yǎng)護施工中的應用,以期提高養(yǎng)護效率和質(zhì)量。同時,也將加強對養(yǎng)護施工過程中的環(huán)境影響因素的研究,以推動高速公路養(yǎng)護施工的綠色化發(fā)展。
參考文獻
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收稿日期:2024-04-18
作者簡介:王旭堯(1988—),男,本科,工程師,研究方向:公路養(yǎng)護。