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瀝青預裹覆同步碎石封層施工工法

1 前言

同步碎石封層技術作為一種路面新技術,就是用專用設備同步碎石封層車將碎石及粘結材料(改性瀝青或改性乳化瀝青)同步鋪灑在路面上,通過膠輪壓路機碾壓形成單層瀝青碎石磨耗層,主要作為路面表處層或下封層使用。但施工中難以保證碎石的瀝青裹覆效果,影響封層的整體強度,黑龍江省龍建路橋第二工程有限公司承建的綏滿高速公路綏芬河至牡丹江段工程建設項目A6合同段工程同步碎石封層施工中,采用了瀝青預裹覆同步碎石封層技術,即同步碎石施工前,將施工用碎石在瀝青混凝土拌合站進行預裹覆,之后同步鋪灑粘結材料和瀝青預裹覆石料,實現噴灑到路面上的高溫粘結料在不降溫的條件下即時與預裹覆碎石結合的效果,將粘結劑的噴灑和集料撒布兩道工序集中在一臺車輛上同步進行。確保預裹覆碎石顆粒灑布后立即與剛噴灑的粘結劑相接觸,預裹覆瀝青與剛撒布瀝青有機結合,保證了碎石裹覆效果,提高了粘結強度,同時熱瀝青或乳化瀝青的流動性較好能夠滲入到路面的裂縫中。通過施工現場大量的研究實驗和監測數據分析,采用瀝青預裹覆同步碎石封層技術,對增強面層的抗裂性能、防水性能具有很大改善。該工法技術成熟可靠,具有廣泛的推廣應用價值。2012年3月經黑龍江省交通運輸廳組織的專家鑒定,認為該項技術達到國內領先水平。2012年6月經科技查新國內未見相關報道。

2 工法特點

2.1 具有持久良好的防水性

瀝青預裹覆同步碎石封層實質是靠一定厚度瀝青膜(1-2mm)粘結的超薄瀝青碎石表面處治層,其整體力學特征是柔性的,能增加路面抗裂性能、治愈路面龜網裂、減少路面反射裂縫、提高路面防滲水性能。

2.2 具有高度的防滑性

被瀝青結合料粘結到公路上的骨料直接接觸輪胎,這種骨料鑲嵌的粗糙度將提供最好的粘附性能,能確保以最低的能耗,滿足路面防滑性的要求。

2.3 瀝青預裹覆同步碎石封層工序簡單、施工速度快,可即時限速開放交通.

   2.4 性價比高,成本低

無論用于道路養護還是作為過渡型路面,同步碎石封層的性能價格比明顯優于其他表處方法,從而大大降低道路的維修養護成本。

   3 適用范圍

本工法既適用于高等級公路下封層,也適用于普通城市公路、鄉村公路養護工程。

4工藝原理

瀝青預裹覆同步碎石封層技術,在同步碎石施工前,施工用碎石在瀝青混凝土拌合站進行預裹覆,保證了碎石裹覆效果,提高了粘結強度。瀝青預裹覆同步碎石與下承層和上鋪裝層的粘結力均在1.0MPa以上,能有效將路面鋪裝層與基層粘結成一個整體,有利于結構整體受力,提高路面的使用壽命。瀝青預裹覆同步碎石封層依靠噴灑的瀝青滲透到裂縫中,并在原路面形成瀝青薄膜,這種結合料薄膜可以持久保證防水性。噴灑的部分適當溫度的瀝青可順利滲入表面微裂縫,彌補了因裂縫造成的路面防水性能差等缺陷。

5 施工工藝流程及操作要點

5.1施工工藝流程

5.2操作要點

5.2.1施工前的準備工作

   施工前,應徹底清除原路面的泥土、雜物,且基面應粗糙、干凈、干燥。同時需用的設備進入待命狀態,包括同步碎石封層車、膠輪壓路機等。

5.2.2瀝青灑布與預裹覆碎石的撒鋪

瀝青灑布量為1kg/m2,灑布宜均勻,噴灑最大偏差量不應超過規定的±0.2kg/m2。預裹覆碎石采用11-16mm粒徑,撒鋪量為8-12 kg/m2,具體根據試鋪情況確定,為滿鋪的70%(如果石料的覆蓋率過低,過多的紫外線對瀝青的照射會導致瀝青變性老化,從而導致路面損壞情況發生。如果石料的覆蓋率過高會導致過多的石料被擠壓到瀝青層中,從而導致一些已經粘到瀝青層的石料脫落。一方面造成不必要的材料浪費,另外脫落的石料有可能會被車輪帶起軋碎汽車擋風玻璃)。對于局部碎石撒鋪量不足的地方,應人工補足。碎石采用油石比0.2%的普通瀝青預覆,并沒有粉塵。

起步和終止位置應鋪工程紙,以準確進行橫向銜接,灑布車經過后應及時取走工程紙??v向銜接應已灑布部分重疊250px左右。

5.2.3碾壓

采用膠輪壓路機進行壓實。碎石撒鋪后,膠輪壓路機立即進行碾壓,碾壓速度2~2.5 km/h,碾壓3~4遍,碾壓過程中壓路機不得隨意剎車或掉頭,從灑布到碾壓完成應在下表規定時間內完成。

5.2.4清掃

在封層完成后對瀝青預裹覆同步碎石封層進行清掃,以清除多余的和沒有粘結的松散碎石,減少飛石的可能性,防止行車時碎石飛起對行人和行車造成危害。

5.3注意事項

5.3.1選用技術性能先進的同步碎石封層機并保持其良好的技術狀態是保證瀝青路面同步碎石封層質量和效率的前提和基礎,其中包括:結構合理的瀝青噴灑裝置,保證對瀝青噴灑量及均勻性進行精確調節與控制;先進合理的瀝青控制系統;精確調節和控制碎石的撒布量及均勻性;瀝青噴灑與碎石撒布要保持高度一致。

5.3.2噴嘴高度不同時噴灑后形成的瀝青膜厚度不同(各個噴嘴噴出的扇形霧狀瀝青的重疊情況不同),因此要通過調整噴嘴高度使瀝青膜厚度適宜。

5.3.3使用改性瀝青作為粘結劑時,為保證霧狀噴灑而形成均勻、等厚度的瀝青膜,必須保持瀝青在160℃~170℃的溫度范圍內。

5.3.4同步碎石封層機應以適宜的作業速度勻速行駛,在此條件下碎石和瀝青的撒布率必須匹配。

5.3.5根據路面平整度和抗滑性能要求,應嚴格控制所用石料的粒徑范圍,但考慮到石料的破碎及篩分有一定困難,針片狀石料要限制在15%以內,不含雜質和石粉,壓碎值小于14%,要經過水洗、風干。

5.3.6作為瀝青路面表面處理層或磨耗層的同步碎石封層,其平整度和強度必須滿足要求。

5.3.7施工中瀝青用量是決定封層質量好壞的一個十分重要的因素。瀝青過少時所封層的路面有可能出現嚴重的碎石脫粒;若過多時,則會出現泛油現象。

5.3.8封層作業前要對原路面進行認真清掃,以免塵土影響瀝青的粘結劑作用發揮。

5.3.9封層作業過程中要保證足夠數量的膠輪壓路機,以便在熱瀝青溫度降低之前或乳化瀝青破乳后能及時完成碾壓定位工序。

6 材料與設備

6.1材料

6.1.1石料的技術指標

石料選擇的三個重要原則

硬度,必須有足夠的硬度以抵擋交通磨損。在相對重載車較多,車流量較大的情況下,骨料的硬度尤為重要。

  級配,近乎單一級配, 幾乎不含粉料。

形狀,盡量使用立方體的骨料,避免針片結構,以保證骨料在瀝青中達到合適的嵌入深度。

   參照《公路瀝青路面施工技術規范》(JTG F40--2004)粗集料的要求制定路石料的技術指標,并做了相應試驗,結果見表6.1.1-1。

6.1.2瀝青

使用瀝青預裹覆同步碎石封層技術,原則上對瀝青的選擇和使用無特殊要求。在保證瀝青合適的灑布溫度、灑布量的前提下,使用普通瀝青、重交瀝青、乳化瀝青、改性瀝青都可以獲得很好的效果。應注意的是施工中瀝青用量是決定封層質量好壞的一個十分重要的因素。瀝青過少時所封層的路面有可能出現嚴重的碎石脫粒;若過多時,則會出現泛油現象。因此瀝青用量要根據交通量、路面狀況、施工季節等進行調整,如大交通量的道路用量宜減少5%~10%,秋季施工用量比夏季應增加5%左右。

6.2主要設備

6.2.1 4000型瀝青拌和站:碎石篩分加熱預裹覆由4000型瀝青拌和站設備完成,篩網滿足關鍵篩孔要求。

6.2.2同步碎石熱瀝青封層車2臺。  

6.2.3 26t膠輪壓路機2臺,設備狀態應良好。      

7 質量控制

7.1執行的規范標準

JTG E 42-2005 《公路工程集料試驗規程》

JTJ034-95《公路路面施工技術規范》

JTGF80/1-2004 《公路工程質量檢驗評定標準》

7.2施工過程中質量控制要點

7.2.1熱瀝青灑布量和碎石撒布量。嚴格執行封層設計所確定的瀝青灑布量和碎石撒布量,具體作法:在瀝青灑布車的前進方向上放置油氈,瀝青灑布車和碎石灑布車通過后。分別稱量油氈的重量,將得到瀝青的灑布量、碎石的撒布量和設計值進行比較。

7.2.2碎石與瀝青的黏附性。碎石與瀝青的黏附性是封層質量的主要評價指標之一,可以通過測量拉拔力的大小來評定。施工中一定要注意分別控制好瀝青與碎石的溫度,溫度低,則黏附力下降。

          7.2.3碎石與瀝青的裹附率。除了瀝青的灑布量、碎石的撒布量對瀝青與碎石的裹附率有影響外,灑布的均勻性、施工溫度及碾壓的及時性也會對裹附率產生直接的影響。在施工中應注意觀察裹附率的變化情況,及時調整和控制作業參數,保證達到或接近設計裹附率。裹附率過大,容易造成碾壓時,粘輪現象嚴重;裹附率偏小,則黏附力下降。

8 安全措施

8.1 建立完善的施工安全保證體系,加強施工過程中的安全檢查和控制,確保安全生產。

8.2 施工現場的安全設施、施工人員的安全培訓和現場安全技術交底均應遵守《建筑安裝工程安全技術規程》。

8.3施工現場的所有機械人員都必須持證上崗,熟知機械的安全操作規程。

8.4施工時,施工人員必須配戴安全帽,穿醒目的工作服。

9 環保措施

施工時嚴格執行國家環保有關規定。

9.1 保護自然生態環境。

9.1.1防止灑布中的污染。

9.1.2嚴防有害物質污染。

9.2 廢棄物處理

9.2.1施工中廢棄的易漂浮物,及時收集清理,防止隨風飄揚,使自然環境不受侵害。

9.2.2廢渣的堆積和廢棄不影響排灌系統與排灌設施。

9.3 水和空氣污染的預防措施

9.3.1水的保護:防止施工機械漏油,特別是施工機械運轉中產生的油污水未處理就直接排放以及維修施工機械時油污水直接排放。

9.3.2空氣污染的預防措施

1加強對塵埃的監控和管理,在施工期間,對施工通道、施工場地灑水處理,使塵土飛揚減到最低程度。

2容易起塵的細料和松散材料應予以覆蓋或適當灑水噴濕。這些材料在運輸期間用帆布覆蓋嚴密,載量適中,不超載運輸。

10資源節約

瀝青預裹覆同步碎石封層技術被公認為世界上能耗最低的路面技術,與瀝青混凝土路面相比,即不需要花很大的投資就可以覆蓋很大的使用區域。而這一點對于作為發展中國家的中國來說是非常適合的。

11效益分析

瀝青預裹覆同步碎石封層技術是世界上成本最低的鄉村道路建造技術,是歐美國家修建鄉村公路的首選解決方案。中國有廣大的地區需由鄉村公路網來覆蓋,以達到“鄉鄉通油路,村村通公路”的目標。據有關資料顯示,未來3年內全國將新建縣鄉公路17.8萬km,如采用瀝青預裹覆同步碎右封層技術,每平方米可節約成本10元,綏滿高速公路綏芬河至牡丹江段工程建設項目A6合同段面層總計424200㎡,可以節省建設費用424萬元。瀝青預裹覆同步碎石封層技術將是鄉村公路建設的良好解決方案。尤其是在公路建設資金緊缺的西部地區.此法具有廣闊的推廣價值。社會效益和經濟效益顯著。

12 應用實例

12.1應用實例一

綏滿高速公路綏芬河至牡丹江段工程建設項目位于黑龍江省牡丹江東部,國道301干線高速公路,路基寬24.5m,路面寬21m.設計車速120公里/小時。黑龍江省龍建路橋第二工程有限公司承建該工程,K104+800-K125+000長20.2公里的施工任務,工期為2009年5月-2011年7月。施工過程中使用本工法,通過大量的監測數據表明,該技術縮短了粘結劑與石料撒布之間的間隔,增加了石料與粘結劑的裹覆面積,表面粗糙,摩擦系數大大提高;防水性能好;防滑性能好;行車中路面不變形,石料不飛散,保證行車安全;實踐證明,以上工法中各項施工技術措施是行之有效的,并且具有顯著的經濟效益和社會效益。

12.2應用實例二

大慶市中央干渠路-南四路油田道路改造工程是大慶油田產能區的主要道路,也是大慶市南北方向的主要干道,原有舊路等級為三級,雙向兩車道,改造后道路等級為一級,雙向六車道。黑龍江省龍建路橋第二工程有限公司承建該工程K19+000—K21+012.032,長2.012㎞的施工任務。工期為2010年6月1日-2010年9月31日。施工過程中采用本工法施工,經過監測,該面層狀態良好,沒有出現路面貧油、掉粒、網裂、車轍等病害事實證明該施工工法達到了預期的效果,其經濟效益和社會效益得到社會各界的認可。


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