論同步碎石封層技術(shù)在公路養(yǎng)護(hù)中的作用111·.doc

淺談同步碎石封層在公路養(yǎng)護(hù)中的作用總段直屬專業(yè)化養(yǎng)護(hù)中心 李輝摘要:同步碎石封層技術(shù)是保山公路管理總段2012年引進(jìn)推廣應(yīng)用的一項(xiàng)公路施工、養(yǎng)護(hù)新技術(shù)。本文主要根據(jù)在保山市隆陽(yáng)、騰沖、龍陵等三地試驗(yàn)路段鋪筑及使用情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)、研究、試驗(yàn)和分析。同步碎石封層具有良好防水性能、獨(dú)特的層間排水功能、高強(qiáng)的層間粘結(jié)力和抗剪力、良好的抗裂性和防止路面反射裂縫性、低成本和延長(zhǎng)路面使用壽命以及施工進(jìn)度快等諸多方面的優(yōu)點(diǎn)。通過(guò)對(duì)同步碎石封層試驗(yàn)路段的試驗(yàn)、研究、分析，發(fā)現(xiàn)在推廣同步碎石封層技術(shù)過(guò)程中存在的問(wèn)題。同步碎石封層技術(shù)在公路維修養(yǎng)護(hù)中要大面積推廣使用，必須要注意在使用過(guò)程中其結(jié)構(gòu)組成選擇、材料選擇、施工溫度、設(shè)備和操作控制、使用范圍等因素。關(guān)鍵詞：同步碎石封層；施工要點(diǎn)；養(yǎng)護(hù)的作用一、同步碎石封層的簡(jiǎn)介1、同步碎石封層的概念所謂同步碎石封層，就是用專用設(shè)備即同步碎石封層車(chē)及粘結(jié)材料(改性瀝青或改性乳化瀝青)同步鋪灑在路面上，通過(guò)自然行車(chē)碾壓或輪胎壓路機(jī)碾壓形成單層瀝青碎石磨耗層，主要作為路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)使用，也可用于低等級(jí)公路的面層施工。同步碎石封層將粘結(jié)劑的噴灑與集料撒布兩道工序集中在一臺(tái)車(chē)上同時(shí)完成，可以使碎石顆粒立即與剛噴灑的粘結(jié)劑相接觸。此時(shí)，由于熱瀝青或乳化瀝青流動(dòng)性較好，能夠隨時(shí)更深地埋入粘結(jié)劑內(nèi).同步碎石封層技術(shù)縮短了粘結(jié)劑噴灑與集料撒布之間的間隔，增加了集料顆粒與粘結(jié)劑的裹覆面積，更易保證他們之間穩(wěn)定的比例關(guān)系，提高了作業(yè)效率，減少了設(shè)備的使用，降低了施工成本。瀝青路面經(jīng)過(guò)同步碎石封層處理后，使路面具有良好的抗滑性能和防滲水性能，能有效治愈路面貧油、掉粒、輕微網(wǎng)裂、車(chē)轍、沉陷等病害。2、同步碎石封層的類型1）根據(jù)石料選擇的粒徑劃分同步碎石封層采用開(kāi)級(jí)配抗滑磨耗層進(jìn)行路面養(yǎng)護(hù)，此種級(jí)配的石料中粗集料多，細(xì)集料少，其強(qiáng)度大小主要由石料本身的強(qiáng)度及材料間的相互嵌擠力所決定。根據(jù)原路面狀況及鋪筑后路面所要達(dá)到的路面性能的要求，同步碎石封層可選用不同的結(jié)構(gòu)類型。按石料的粒徑范圍大小可分細(xì)封層、粗封層、加粗封層3種類型。1)細(xì)封層(規(guī)格名稱S14)石料的級(jí)配范圍為3-5mm，石料的撒鋪量為4-6m3103m2，碾壓成型厚度為5mm的碎石封層。2)粗封層(規(guī)格名稱S12)石料的級(jí)配范圍為5-10mm，石料的撒鋪量為79m3103m2，碾壓成型厚度為10mm的碎石封層。3)加粗封層(規(guī)格名稱S10)石料的級(jí)配范圍為1015mm，石料的撒鋪量為12-14m3103m2，碾壓成型厚度為15mm的碎石封層。2）根據(jù)施工遍數(shù)來(lái)劃分根據(jù)鋪筑公路的交通量、環(huán)境溫度狀況、地理位置、施工季節(jié)及使用功能的不同.同步碎石封層鋪筑的遍數(shù)不同。法國(guó)賽格瑪公司根據(jù)多年的經(jīng)驗(yàn)也總結(jié)出幾種不同的施工結(jié)構(gòu)：1)單石單層同步結(jié)構(gòu)(MSG)單石單層同步結(jié)構(gòu)(MSG)是指同步碎石封層只進(jìn)行一次鋪筑，并且鋪筑過(guò)程中所選用的石料的粒徑為單一的一種粒徑。2)雙石單層同步結(jié)構(gòu)(MDG) 雙石單層同步結(jié)構(gòu)(MDG)是指同步碎石封層只進(jìn)行一次鋪筑，并且鋪筑過(guò)程中所選用的石料的粒徑為兩種粒徑的石料。3)雙層同步結(jié)構(gòu)(BIC)雙層同步結(jié)構(gòu)(BIC)指同步碎石封層只進(jìn)行二次鋪筑，每次鋪筑過(guò)程中所選用的石料的粒徑為單一的一種粒徑，并且二次鋪筑選用的石料的粒徑大小不同。4)“三明治”結(jié)構(gòu)(G1G)“三明治”結(jié)構(gòu)(G1G)指同步碎石封層只進(jìn)行三次鋪筑，每次鋪筑過(guò)程中所選用的石料的粒徑為單一的一種粒徑，并且最上層和最下層鋪筑選用的石料的粒徑為細(xì)封層，中間層鋪筑選用的石料的粒徑為粗封層或加粗封層。通過(guò)不同的情況下選擇不同的施工結(jié)構(gòu)，從而保證應(yīng)用同步碎石封層技術(shù)施工后的路面性能。對(duì)于公路預(yù)防性養(yǎng)護(hù)和鄉(xiāng)村公路罩面，多采用雙層同步結(jié)構(gòu)或“三明治”結(jié)構(gòu)，即下層的大粒徑骨料起到結(jié)構(gòu)承重作用，上層的較小粒徑骨料起到耐磨耗作用。3、同步碎石封層的工作原理同步碎石封層的工作原理是利用專門(mén)的施工設(shè)備同步碎石封層車(chē)，將高溫瀝青(噴灑時(shí)熱瀝青的溫度應(yīng)達(dá)160以上)與潔凈干燥的石料幾乎同時(shí)噴灑在路面上，保證瀝青與石料在最短時(shí)間內(nèi)完成結(jié)合，并在外荷載作用下不斷形成強(qiáng)度。在強(qiáng)度形成過(guò)程中，石料與瀝青的結(jié)合溫度在120以上，這時(shí)瀝青具有足夠的粘結(jié)性，同時(shí)，由于流動(dòng)瀝青的表面張力的作用，使熱瀝青沿石料表面向上爬升，爬升高度約占石料高度的23，并且在石料的表面形成一個(gè)半月面，使石料被瀝青裹覆的面積達(dá)到將近70，從而保證瀝青與石料具有足夠的結(jié)合強(qiáng)度。所以，提高瀝青與石料的粘附，增強(qiáng)石料被瀝青裹覆的面積，是該技術(shù)的關(guān)鍵。二、同步碎石封層施工要點(diǎn)1、基本要求從瀝青路面的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的角度來(lái)看，與其他的技術(shù)相比，同步碎石封層技術(shù)并沒(méi)有對(duì)施工條件提出更高的要求，但是為了提高養(yǎng)護(hù)性能，充分發(fā)揮這種新技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，還是需要有一定的條件。首先，要對(duì)公路表面損傷進(jìn)行診斷，明確將要進(jìn)行修補(bǔ)的要害問(wèn)題：充分考慮瀝青結(jié)合料和骨料的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，比如其潤(rùn)濕性、粘合性、耐磨性、抗壓性等；在技術(shù)規(guī)范所允許的范圍內(nèi)進(jìn)行攤鋪操作；正確合理地選擇材料，確定級(jí)配，正確操作設(shè)備。2、同步碎石封層施工工藝A、施工準(zhǔn)備：(1)施工設(shè)備準(zhǔn)備。同步碎石封層技術(shù)的主要設(shè)備是同步碎石車(chē)及與同步碎石車(chē)配套的設(shè)備。配套設(shè)備如：50型以上的裝載機(jī)一臺(tái)、石料加工清洗設(shè)備一臺(tái)、816t膠輪壓路機(jī)23臺(tái)、8t以上水車(chē)一輛、路面除塵設(shè)備一臺(tái)、小型銑刨設(shè)備一臺(tái)、25t熱瀝青加(保)溫車(chē)一輛、瀝青運(yùn)輸車(chē)若干輛等設(shè)備。(2)路況調(diào)查。同步碎石封層施工前，應(yīng)對(duì)原路面進(jìn)行路況調(diào)查及病害處理，病害處理方法可參照公路養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范。(3)清潔路面。封層前應(yīng)清除路面上松散材料、雜物及塵土，防止噴灑的瀝青被粉塵包裹而形成隔離層。(4)確定施工幅度。根據(jù)路面的寬度和施工設(shè)備性能，合理確定碎石封層的施工幅數(shù)及每幅施工寬度。同時(shí)，選定標(biāo)尺，確定參照物，使司機(jī)能夠按參照物行走，這樣既能保持封層的線形，又可以保證在下一幅施工時(shí)前后兩幅的順利接縫。確定施工幅寬時(shí)，應(yīng)盡量減少施工幅數(shù)，減少縱接縫的數(shù)量。(5)根據(jù)工程量的大小及工程進(jìn)展情況分批備料，且每批石料不得混雜堆放。施工前對(duì)石料進(jìn)行篩分，以防止超粒徑的石料堵塞卸料孔。如果石料粉塵超標(biāo)，則要事先清洗、涼曬，以保證石料的清潔、干燥。(6)檢查、預(yù)熱設(shè)備。檢查車(chē)體有無(wú)損傷，輪胎及外部螺絲有無(wú)松動(dòng)。檢查發(fā)動(dòng)機(jī)的各工作系統(tǒng)是否正常。按下發(fā)動(dòng)機(jī)預(yù)熱鈕，待發(fā)動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)后，松開(kāi)啟動(dòng)及預(yù)熱鈕，等氣壓達(dá)到4mpa后，打開(kāi)液壓開(kāi)關(guān)和燃燒開(kāi)關(guān)，加熱瀝青罐、瀝青泵及噴灑桿。(7)提前封閉交通，設(shè)置安全導(dǎo)帽、指標(biāo)牌及限速牌等交通標(biāo)志。B、施工工藝過(guò)程：(1)鏟裝石料。裝入料斗的石料應(yīng)與料斗左右擋板的高度持平，防止因料過(guò)多而灑落在地上。(2)抽取瀝青。瀝青泵溫度達(dá)到要求時(shí)開(kāi)始抽取瀝青，并注意瀝青罐標(biāo)尺的變化，防止抽油冒罐，裝入罐的瀝青最多為6000L。在抽取瀝青時(shí)，應(yīng)檢查油管及其接頭是否密封良好，嚴(yán)禁瀝青飛濺。(3)打開(kāi)氣動(dòng)閥門(mén)，使其處于管路循環(huán)狀態(tài)，噴灑桿瀝青溫度與瀝青罐內(nèi)溫度保持一致。在瀝青結(jié)合料穩(wěn)控器上標(biāo)定用量、行駛速度及泵轉(zhuǎn)速。行車(chē)速度一般設(shè)定為96-116mmin，瀝青泵轉(zhuǎn)速一般設(shè)定200轉(zhuǎn)/ min。(4)使發(fā)動(dòng)機(jī)處于高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，打開(kāi)石料撒布器，打開(kāi)噴灑桿，設(shè)定瀝青、石料噴灑高度及用量，打開(kāi)石料口，2s后打開(kāi)瀝青開(kāi)關(guān)，在攤鋪過(guò)程中，隨時(shí)調(diào)整左右噴灑桿，保證接縫的完整性。(5)灑布時(shí)應(yīng)符合下列要求：封層過(guò)程中，封層車(chē)要行駛平穩(wěn)、勻速：瀝青的灑布溫度控制在165170，從左向右進(jìn)行封層施工時(shí)，施工第一幅時(shí)，應(yīng)在左側(cè)石料灑布器上加上夾板，防止石料飛濺，施工最后一副時(shí)，與左側(cè)采用同樣方法；灑布中間路幅時(shí)，要保持右側(cè)瀝青噴灑寬度比石料的噴灑寬度多810mm。 (6)當(dāng)發(fā)現(xiàn)灑布瀝青后。發(fā)現(xiàn)有空白時(shí)，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行人工補(bǔ)灑；當(dāng)有瀝青聚集時(shí)應(yīng)刮除多余瀝青，防止因?yàn)r青結(jié)合料的不均勻噴灑導(dǎo)致的剝離、斑紋、泛油。(7)當(dāng)發(fā)現(xiàn)有油條時(shí)，應(yīng)及時(shí)關(guān)閉噴油嘴和料門(mén)，檢查噴油嘴的壓力是否符合要求，料門(mén)是否被大粒徑石料堵塞；當(dāng)發(fā)現(xiàn)有泛油時(shí)，應(yīng)在泛油處補(bǔ)撒嵌縫料。嵌縫料應(yīng)與最后一層石料規(guī)格相同或略低于最后一層，并應(yīng)掃勻。當(dāng)有過(guò)多的浮動(dòng)石料時(shí)，應(yīng)掃出路面，并不得搓動(dòng)已粘著在位的石料。(8)當(dāng)車(chē)內(nèi)任何一種材料用完時(shí)。應(yīng)立即關(guān)閉所有輸送材料的閥門(mén)，并將封層車(chē)按前進(jìn)方向駛出施工作業(yè)段。(9)壓實(shí)及成型。用改性瀝青作為結(jié)合料進(jìn)行封層時(shí)，當(dāng)封層車(chē)前進(jìn)約10m左右時(shí)，用913t壓路機(jī)碾壓。相鄰兩幅初壓完成后。即可進(jìn)行錯(cuò)輪碾壓，全幅碾壓編數(shù)不少于5遍，碾壓時(shí)，應(yīng)遵循先兩邊后中間、先慢后快的原則，碾壓時(shí)每次輪跡應(yīng)重疊30cm，碾壓速度控制在70mmin，且每次折回的位置避免在同一橫斷面上。(10)施工結(jié)束，清潔封層車(chē)。(11)接縫處理，在施工縫及構(gòu)造物兩端的連接處操作應(yīng)仔細(xì)，接縫應(yīng)緊密、平順。橫縫處理，在施工初始前的新舊路面及前后兩側(cè)噴灑時(shí)產(chǎn)生的接縫應(yīng)搭接良好。橫縫可采用對(duì)接法處理方式。在每段接縫處，用油氈紙橫鋪在每起灑點(diǎn)前及終點(diǎn)后，其長(zhǎng)度11.5m。澆灑第二層瀝青時(shí)的搭接縫要錯(cuò)開(kāi)?？v縫的處理。施工下一幅時(shí)，封層左側(cè)石料的灑布應(yīng)與上一幅右側(cè)的石料對(duì)齊，保證縱縫對(duì)接良好。(12)初期養(yǎng)護(hù)及開(kāi)發(fā)交通，瀝青及改性瀝青封層結(jié)束后即可限速開(kāi)放交通。在通車(chē)2h之內(nèi)應(yīng)設(shè)專人控制行車(chē)，使車(chē)速不許超過(guò)30kmh。三、同步碎石封層在養(yǎng)護(hù)中的作用1、具有良好的防水性。對(duì)公路的耐久性而言，公路的防水性能是必不可少的因素。同步碎石封層技術(shù)無(wú)瀝青與骨料的攪拌過(guò)程，故可以形成連續(xù)的瀝青薄膜，同時(shí)。流動(dòng)性良好的瀝青結(jié)合料順利滲入表面細(xì)微裂縫深處，這保證了封層具有優(yōu)良的整體防水性能。這非常適合我們南方地區(qū)降水多、雨季長(zhǎng)的氣候特點(diǎn)。2、具有獨(dú)特的層間排水功能。采用同步碎石封層技術(shù)的路面，表面無(wú)瀝青，只有裸露的骨料，具有足夠的構(gòu)造深度，因此，封層表面堅(jiān)固、平整、粗糙，從而不僅大大提高了路面的層間粘結(jié)力，而且，提供了順暢的降水或滲入水的排除通道。這是區(qū)別于其他類型封層的主要特點(diǎn)之一。而對(duì)結(jié)構(gòu)來(lái)講，如果沒(méi)有滲入水的排除通道，滯留水會(huì)造成面層的迅速破壞。3、同步碎石封層具有提高瀝青路面的抗裂性能、有效減少路面反射裂縫同步碎石封層。其整體力學(xué)特征是柔性的，提供了良好的抗變形能力，能大幅度提高半剛性基層瀝青路面的抗裂性能，有效減少路面反射裂縫。同時(shí)，施工同步碎石下封層也是一種薄層瀝青路面，可作為薄層路面結(jié)構(gòu)層使用，可作為路面結(jié)構(gòu)的應(yīng)力吸收層，吸收部分基層產(chǎn)生的反射裂縫，延緩瀝青混合料路面產(chǎn)生破壞的時(shí)間。4、同步碎石封層具有降低工程成本、延長(zhǎng)使用壽命同步碎石封層對(duì)骨料的種類沒(méi)有特殊要求，可降低施工成本。與稀漿封層微表處相比，施工同步封層可在施工所在地就近選擇骨料，可以采用石灰?guī)r、玄武巖、花崗巖等，從而降低骨料的運(yùn)輸成本。在特定地區(qū)施工，我們可以根據(jù)當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)情況，采用相應(yīng)的石料作為骨料，從而降低了公路的成本。而稀漿封層是采用多級(jí)配的骨料，對(duì)骨料的要求比較嚴(yán)格，往往要從外地運(yùn)輸，這就增加了成本。同時(shí)，同步碎石封層具有薄層工藝優(yōu)勢(shì)，有效降低綜合成本。同步碎石封層技術(shù)是一種薄層的路面技術(shù)，國(guó)外對(duì)熱拌瀝青混凝土、稀漿封層微表處、同步碎石封層等路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)的質(zhì)量成本進(jìn)行研究和對(duì)比，在達(dá)到同等質(zhì)量的情況下，同步碎石封層的成本為稀漿封層微表處成本的三分之一左右，見(jiàn)表1。表1不同養(yǎng)護(hù)技術(shù)瀝青最少用量養(yǎng)護(hù)技術(shù)同步碎石封層微表處處理熱伴合攤鋪5cm瀝青用量kg/M2135同步碎石封層具有顯著延長(zhǎng)路面使用壽命。實(shí)際調(diào)查表明，使用稀漿封層鋪筑的路面一般使用年限為3-5年，而澳大利亞有關(guān)機(jī)構(gòu)研究表明，同步碎石封層技術(shù)能使損壞比較嚴(yán)重的道路壽命增加10-15年。5、同步碎石封層具有施工進(jìn)度快同步碎石封層技術(shù)具有施工簡(jiǎn)單、質(zhì)量易控制。稀漿封層的施工對(duì)集料要求嚴(yán)格。需經(jīng)破乳、凝結(jié)、固化三個(gè)階段。稀漿封層技術(shù)在施工中，往往受施工環(huán)境的影響，如氣溫低于5不能施工，在510氣溫下很難保證施工質(zhì)量，同時(shí)稀漿封層使用的瀝青必須是乳化瀝青，同時(shí)在乳化劑等的選擇上都能影響到路面的最終效果。稀漿封層涉及到瀝青水的含量，以及破乳時(shí)間長(zhǎng)短等問(wèn)題來(lái)決定施工的質(zhì)量問(wèn)題。因此，稀漿封層的施工質(zhì)量受到許多因素的影響，在實(shí)際操作中不易控制。同步碎石封層只是單層封層技術(shù)，只要將瀝青和碎石的用量設(shè)定好，即可大面積施工，質(zhì)量控制簡(jiǎn)單易行。同步碎石封層具有施工迅速、無(wú)需養(yǎng)護(hù)的功能，應(yīng)用同步碎石封層技術(shù)進(jìn)行施工，一次成型，施工中克服了各工序間的耽擱與等待等因素造成的時(shí)間浪費(fèi)和質(zhì)量隱患，日施工可達(dá)到20000多m2；完成封層后，即可使用膠輪壓路機(jī)進(jìn)行碾壓，由于同步碎石封層表面無(wú)瀝青覆蓋，碾壓后即可開(kāi)放交通，這種不間斷交通的施工方式，可很好的適應(yīng)公路養(yǎng)護(hù)施工不間斷交通的要求。而稀漿封層的路面需要在養(yǎng)護(hù)后才能開(kāi)放交通。三、小結(jié)(1)同步碎石封層與其它技術(shù)如稀漿封層或超薄技術(shù)相比，同步碎石封層技術(shù)更適合于非剛性路面。同時(shí)它具有較強(qiáng)的防水性，極高的防滑性，較好的粗糙度，并且有處理層間裂縫的良好性能。這非常適合我們?cè)颇系貐^(qū)降水多和雨季長(zhǎng)的氣候特點(diǎn)。(2)我們?cè)颇系貐^(qū)地域遼闊，山高坡陡，公路狀況差異大，而同步碎石封層技術(shù)適用范圍寬，可用于高等級(jí)公路，也適用城市道路、鄉(xiāng)村公路，而且適應(yīng)于各種不同的氣候、交通能力等情況。(3)同步碎石封層技術(shù)被公認(rèn)為世界上能耗最低的路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)。它也是世界上成