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沥青预裹覆同步碎石封层施工工法

1 前言

同步碎石封层技术作为一种路面新技术,就是用专用设备同步碎石封层车将碎石及粘结材料(改性沥青或改性乳化沥青)同步铺洒在路面上,通过胶轮压路机碾压形成单层沥青碎石磨耗层,主要作为路面表处层或下封层使用。但施工中难以保证碎石的沥青裹覆效果,影响封层的整体强度,54548866永利集团承建的绥满高速公路绥芬河至牡丹江段工程建设项目A6合同段工程同步碎石封层施工中,采用了沥青预裹覆同步碎石封层技术,即同步碎石施工前,将施工用碎石在沥青混凝土拌合站进行预裹覆,之后同步铺洒粘结材料和沥青预裹覆石料,实现喷洒到路面上的高温粘结料在不降温的条件下即时与预裹覆碎石结合的效果,将粘结剂的喷洒和集料撒布两道工序集中在一台车辆上同步进行。确保预裹覆碎石颗粒洒布后立即与刚喷洒的粘结剂相接触,预裹覆沥青与刚撒布沥青有机结合,保证了碎石裹覆效果,提高了粘结强度,同时热沥青或乳化沥青的流动性较好能够渗入到路面的裂缝中。通过施工现场大量的研究实验和监测数据分析,采用沥青预裹覆同步碎石封层技术,对增强面层的抗裂性能、防水性能具有很大改善。该工法技术成熟可靠,具有广泛的推广应用价值。2012年3月经黑龙江省交通运输厅组织的专家鉴定,认为该项技术达到国内领先水平。2012年6月经科技查新国内未见相关报道。

2 工法特点

2.1 具有持久良好的防水性

沥青预裹覆同步碎石封层实质是靠一定厚度沥青膜(1-2mm)粘结的超薄沥青碎石表面处治层,其整体力学特征是柔性的,能增加路面抗裂性能、治愈路面龟网裂、减少路面反射裂缝、提高路面防渗水性能。

2.2 具有高度的防滑性

被沥青结合料粘结到公路上的骨料直接接触轮胎,这种骨料镶嵌的粗糙度将提供最好的粘附性能,能确保以最低的能耗,满足路面防滑性的要求。

2.3 沥青预裹覆同步碎石封层工序简单、施工速度快,可即时限速开放交通.

   2.4 性价比高,成本低

无论用于道路养护还是作为过渡型路面,同步碎石封层的性能价格比明显优于其他表处方法,从而大大降低道路的维修养护成本。

   3 适用范围

本工法既适用于高等级公路下封层,也适用于普通城市公路、乡村公路养护工程。

4工艺原理

沥青预裹覆同步碎石封层技术,在同步碎石施工前,施工用碎石在沥青混凝土拌合站进行预裹覆,保证了碎石裹覆效果,提高了粘结强度。沥青预裹覆同步碎石与下承层和上铺装层的粘结力均在1.0MPa以上,能有效将路面铺装层与基层粘结成一个整体,有利于结构整体受力,提高路面的使用寿命。沥青预裹覆同步碎石封层依靠喷洒的沥青渗透到裂缝中,并在原路面形成沥青薄膜,这种结合料薄膜可以持久保证防水性。喷洒的部分适当温度的沥青可顺利渗入表面微裂缝,弥补了因裂缝造成的路面防水性能差等缺陷。

5 施工工艺流程及操作要点

5.1施工工艺流程

5.2操作要点

5.2.1施工前的准备工作

   施工前,应彻底清除原路面的泥土、杂物,且基面应粗糙、干净、干燥。同时需用的设备进入待命状态,包括同步碎石封层车、胶轮压路机等。

5.2.2沥青洒布与预裹覆碎石的撒铺

沥青洒布量为1kg/m2,洒布宜均匀,喷洒最大偏差量不应超过规定的±0.2kg/m2。预裹覆碎石采用11-16mm粒径,撒铺量为8-12 kg/m2,具体根据试铺情况确定,为满铺的70%(如果石料的覆盖率过低,过多的紫外线对沥青的照射会导致沥青变性老化,从而导致路面损坏情况发生。如果石料的覆盖率过高会导致过多的石料被挤压到沥青层中,从而导致一些已经粘到沥青层的石料脱落。一方面造成不必要的材料浪费,另外脱落的石料有可能会被车轮带起轧碎汽车挡风玻璃)。对于局部碎石撒铺量不足的地方,应人工补足。碎石采用油石比0.2%的普通沥青预覆,并没有粉尘。

起步和终止位置应铺工程纸,以准确进行横向衔接,洒布车经过后应及时取走工程纸。纵向衔接应已洒布部分重叠250px左右。

5.2.3碾压

采用胶轮压路机进行压实。碎石撒铺后,胶轮压路机立即进行碾压,碾压速度2~2.5 km/h,碾压3~4遍,碾压过程中压路机不得随意刹车或掉头,从洒布到碾压完成应在下表规定时间内完成。

5.2.4清扫

在封层完成后对沥青预裹覆同步碎石封层进行清扫,以清除多余的和没有粘结的松散碎石,减少飞石的可能性,防止行车时碎石飞起对行人和行车造成危害。

5.3注意事项

5.3.1选用技术性能先进的同步碎石封层机并保持其良好的技术状态是保证沥青路面同步碎石封层质量和效率的前提和基础,其中包括:结构合理的沥青喷洒装置,保证对沥青喷洒量及均匀性进行精确调节与控制;先进合理的沥青控制系统;精确调节和控制碎石的撒布量及均匀性;沥青喷洒与碎石撒布要保持高度一致。

5.3.2喷嘴高度不同时喷洒后形成的沥青膜厚度不同(各个喷嘴喷出的扇形雾状沥青的重叠情况不同),因此要通过调整喷嘴高度使沥青膜厚度适宜。

5.3.3使用改性沥青作为粘结剂时,为保证雾状喷洒而形成均匀、等厚度的沥青膜,必须保持沥青在160℃~170℃的温度范围内。

5.3.4同步碎石封层机应以适宜的作业速度匀速行驶,在此条件下碎石和沥青的撒布率必须匹配。

5.3.5根据路面平整度和抗滑性能要求,应严格控制所用石料的粒径范围,但考虑到石料的破碎及筛分有一定困难,针片状石料要限制在15%以内,不含杂质和石粉,压碎值小于14%,要经过水洗、风干。

5.3.6作为沥青路面表面处理层或磨耗层的同步碎石封层,其平整度和强度必须满足要求。

5.3.7施工中沥青用量是决定封层质量好坏的一个十分重要的因素。沥青过少时所封层的路面有可能出现严重的碎石脱粒;若过多时,则会出现泛油现象。

5.3.8封层作业前要对原路面进行认真清扫,以免尘土影响沥青的粘结剂作用发挥。

5.3.9封层作业过程中要保证足够数量的胶轮压路机,以便在热沥青温度降低之前或乳化沥青破乳后能及时完成碾压定位工序。

6 材料与设备

6.1材料

6.1.1石料的技术指标

石料选择的三个重要原则

硬度,必须有足够的硬度以抵挡交通磨损。在相对重载车较多,车流量较大的情况下,骨料的硬度尤为重要。

  级配,近乎单一级配, 几乎不含粉料。

形状,尽量使用立方体的骨料,避免针片结构,以保证骨料在沥青中达到合适的嵌入深度。

   参照《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40--2004)粗集料的要求制定路石料的技术指标,并做了相应试验,结果见表6.1.1-1。

6.1.2沥青

使用沥青预裹覆同步碎石封层技术,原则上对沥青的选择和使用无特殊要求。在保证沥青合适的洒布温度、洒布量的前提下,使用普通沥青、重交沥青、乳化沥青、改性沥青都可以获得很好的效果。应注意的是施工中沥青用量是决定封层质量好坏的一个十分重要的因素。沥青过少时所封层的路面有可能出现严重的碎石脱粒;若过多时,则会出现泛油现象。因此沥青用量要根据交通量、路面状况、施工季节等进行调整,如大交通量的道路用量宜减少5%~10%,秋季施工用量比夏季应增加5%左右。

6.2主要设备

6.2.1 4000型沥青拌和站:碎石筛分加热预裹覆由4000型沥青拌和站设备完成,筛网满足关键筛孔要求。

6.2.2同步碎石热沥青封层车2台。  

6.2.3 26t胶轮压路机2台,设备状态应良好。      

7 质量控制

7.1执行的规范标准

JTG E 42-2005 《公路工程集料试验规程》

JTJ034-95《公路路面施工技术规范》

JTGF80/1-2004 《公路工程质量检验评定标准》

7.2施工过程中质量控制要点

7.2.1热沥青洒布量和碎石撒布量。严格执行封层设计所确定的沥青洒布量和碎石撒布量,具体作法:在沥青洒布车的前进方向上放置油毡,沥青洒布车和碎石洒布车通过后。分别称量油毡的重量,将得到沥青的洒布量、碎石的撒布量和设计值进行比较。

7.2.2碎石与沥青的黏附性。碎石与沥青的黏附性是封层质量的主要评价指标之一,可以通过测量拉拔力的大小来评定。施工中一定要注意分别控制好沥青与碎石的温度,温度低,则黏附力下降。

          7.2.3碎石与沥青的裹附率。除了沥青的洒布量、碎石的撒布量对沥青与碎石的裹附率有影响外,洒布的均匀性、施工温度及碾压的及时性也会对裹附率产生直接的影响。在施工中应注意观察裹附率的变化情况,及时调整和控制作业参数,保证达到或接近设计裹附率。裹附率过大,容易造成碾压时,粘轮现象严重;裹附率偏小,则黏附力下降。

8 安全措施

8.1 建立完善的施工安全保证体系,加强施工过程中的安全检查和控制,确保安全生产。

8.2 施工现场的安全设施、施工人员的安全培训和现场安全技术交底均应遵守《建筑安装工程安全技术规程》。

8.3施工现场的所有机械人员都必须持证上岗,熟知机械的安全操作规程。

8.4施工时,施工人员必须配戴安全帽,穿醒目的工作服。

9 环保措施

施工时严格执行国家环保有关规定。

9.1 保护自然生态环境。

9.1.1防止洒布中的污染。

9.1.2严防有害物质污染。

9.2 废弃物处理

9.2.1施工中废弃的易漂浮物,及时收集清理,防止随风飘扬,使自然环境不受侵害。

9.2.2废渣的堆积和废弃不影响排灌系统与排灌设施。

9.3 水和空气污染的预防措施

9.3.1水的保护:防止施工机械漏油,特别是施工机械运转中产生的油污水未处理就直接排放以及维修施工机械时油污水直接排放。

9.3.2空气污染的预防措施

1加强对尘埃的监控和管理,在施工期间,对施工通道、施工场地洒水处理,使尘土飞扬减到最低程度。

2容易起尘的细料和松散材料应予以覆盖或适当洒水喷湿。这些材料在运输期间用帆布覆盖严密,载量适中,不超载运输。

10资源节约

沥青预裹覆同步碎石封层技术被公认为世界上能耗最低的路面技术,与沥青混凝土路面相比,即不需要花很大的投资就可以覆盖很大的使用区域。而这一点对于作为发展中国家的中国来说是非常适合的。

11效益分析

沥青预裹覆同步碎石封层技术是世界上成本最低的乡村道路建造技术,是欧美国家修建乡村公路的首选解决方案。中国有广大的地区需由乡村公路网来覆盖,以达到“乡乡通油路,村村通公路”的目标。据有关资料显示,未来3年内全国将新建县乡公路17.8万km,如采用沥青预裹覆同步碎右封层技术,每平方米可节约成本10元,绥满高速公路绥芬河至牡丹江段工程建设项目A6合同段面层总计424200㎡,可以节省建设费用424万元。沥青预裹覆同步碎石封层技术将是乡村公路建设的良好解决方案。尤其是在公路建设资金紧缺的西部地区.此法具有广阔的推广价值。社会效益和经济效益显著。

12 应用实例

12.1应用实例一

绥满高速公路绥芬河至牡丹江段工程建设项目位于黑龙江省牡丹江东部,国道301干线高速公路,路基宽24.5m,路面宽21m.设计车速120公里/小时。54548866永利集团承建该工程,K104+800-K125+000长20.2公里的施工任务,工期为2009年5月-2011年7月。施工过程中使用本工法,通过大量的监测数据表明,该技术缩短了粘结剂与石料撒布之间的间隔,增加了石料与粘结剂的裹覆面积,表面粗糙,摩擦系数大大提高;防水性能好;防滑性能好;行车中路面不变形,石料不飞散,保证行车安全;实践证明,以上工法中各项施工技术措施是行之有效的,并且具有显著的经济效益和社会效益。

12.2应用实例二

大庆市中央干渠路-南四路油田道路改造工程是大庆油田产能区的主要道路,也是大庆市南北方向的主要干道,原有旧路等级为三级,双向两车道,改造后道路等级为一级,双向六车道。54548866永利集团承建该工程K19+000—K21+012.032,长2.012㎞的施工任务。工期为2010年6月1日-2010年9月31日。施工过程中采用本工法施工,经过监测,该面层状态良好,没有出现路面贫油、掉粒、网裂、车辙等病害事实证明该施工工法达到了预期的效果,其经济效益和社会效益得到社会各界的认可。


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