關(guān)于瀝青路面設(shè)計與施工中的安全性研究

關(guān)于瀝青路面設(shè)計與施工中的安全性研究

基礎(chǔ):電力加熱可實現(xiàn)對基礎(chǔ)的至高需求“如果你想有光，你就有世界上的光?！鄙系墼趧?chuàng)世紀(jì)時充分地考慮了人的需求。和其他工程機械產(chǎn)品一樣,攤鋪機的發(fā)展趨勢與技術(shù)創(chuàng)新也被施工方和機器操作人員的需求驅(qū)動著。戴納派克攤鋪銑刨產(chǎn)品部經(jīng)理TomChastain先生告訴記者:“作為制造商,我們一直想弄清楚‘如果是我每天坐在上面工作長達8到10個小時,我會不會感到舒服?如果讓某個生手上去,這些操作對他來說是不是足夠簡單?’”而另一個攤鋪機制造商——寶馬格為了使操作人員獲得更好的視野,并能將操作姿勢調(diào)整到更舒適的位置,降低了其800系列攤鋪機的側(cè)面高度。出于對操作人員的考慮,攤鋪機制造商紛紛在人機工程學(xué)、視野、舒適度等方面進行了改進與創(chuàng)新。對于更關(guān)心設(shè)備的工作效率和成本的施工方,制造商開始使用電力加熱熨平板代替柴油加熱熨平板,不但省卻了柴油燃料,而且消除了排放的油煙造成的污染問題,既經(jīng)濟又環(huán)保。對熨平板的另一項改進是帶壓實功能的熨平板。這種高壓實熨平板在布料前對物料進行預(yù)壓實,消除了部分壓實差異。攤鋪機制造商們一致認(rèn)為,這種熨平板將可能成為未來攤鋪機的標(biāo)準(zhǔn),戴納派克、維特根、沃爾沃等廠家紛紛將其應(yīng)用到自己的產(chǎn)品中去。那么,我們到底需要什么樣的攤鋪機呢?寶馬格攤鋪銑刨產(chǎn)品美國市場銷售經(jīng)理JohnHood先生用了一個很形象的比喻回答了記者的提問:“人人都在尋找一種瑞士軍刀式的攤鋪機?！币迦藗儗備仚C的需求,必須先了解人們需要什么樣的路。路面的結(jié)構(gòu)與層間連接的矛盾早期破壞是路面服務(wù)能力和使用壽命的殺手,而這主要是由路面的結(jié)構(gòu)設(shè)計、施工工藝等方面的缺陷造成的。當(dāng)記者問到我國現(xiàn)行的瀝青路面設(shè)計和施工工藝之間存在的矛盾時,從事路面結(jié)構(gòu)與材料研究的河南高管局張紅春博士指出:“我國瀝青混凝土路面以彎沉為設(shè)計指標(biāo),應(yīng)用多層彈性理論以確定路面厚度,并對層底拉應(yīng)力進行驗算。該路面設(shè)計理論體系是以‘層間接觸條件為完全連續(xù)體系’這一假設(shè)為前提的。在這一假設(shè)下,用計算法設(shè)計的路面是安全的,能達到設(shè)計壽命。而在實際項目中,路面是分3層施工的。盡管采取了封層、黏層等措施,路面層間連接仍是薄弱環(huán)節(jié),不可能是完全的連續(xù)體系。路面施工往往在通車前,由于各分項工程交叉施工,導(dǎo)致層間污染非常嚴(yán)重,分層施工后層間連接無法形成嵌鎖,造成了路面層間滑動。由于設(shè)計與施工的不配套,盡管理論設(shè)計出的路面是完善的,但施工無法達到理想的設(shè)計要求,建成的路面與理論設(shè)計存在差距,發(fā)生早期破壞就不足為怪了?！睘r青混凝土路面分層施工的突出問題是層間黏接不能相互嵌鎖,造成層間不連續(xù),路面開裂后水進入層間,行車時的動水壓力和靜水壓力使瀝青與石料剝離,出現(xiàn)路面松散、坑槽。分層施工的第二個問題是由于攤鋪層太薄,溫度散熱快,攤鋪時容易出現(xiàn)溫度離析,無法碾壓至規(guī)定的壓實度。這將導(dǎo)致路面的空隙率太大,從而降低了防水性能和承載能力。關(guān)于路面的結(jié)構(gòu)設(shè)計與實際分層施工的不配套問題,張紅春博士認(rèn)為:瀝青路面不分層施工或盡量減少層數(shù)是擺在我們面前的現(xiàn)實課題。減少攤鋪層數(shù)可有效地避免上述問題,但是這樣必然增大攤鋪厚度,而由于機械水平的限制,我國《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTGF40—2004)規(guī)定“瀝青混凝土路面的壓實層最大厚度不宜大于100mm”,這使得分層施工陷入兩難的境地——明知不可為,卻不得不為。雙向收費的瀝青專站臺鋪研究表明,壓實的最大障礙是層間攤鋪時的熱量流失,而這將嚴(yán)重影響壓實的效果。壓實度不足,將導(dǎo)致路面空隙率變大,從而減弱瀝青路面面層的防水性能。多孔面層無法阻止水分滲入,在凍融時期將造成路面性能的惡化,從而出現(xiàn)早期病害,影響路面的質(zhì)量和使用壽命。1993年,德國Erfurt應(yīng)用科學(xué)大學(xué)的ElkRichter教授獲得雙層攤鋪技術(shù)的專利。在對這項技術(shù)的最初研究中,ElkRichter教授和他的研究小組確立的首要目標(biāo)是在攤鋪時通過充分利用底層瀝青混合料所釋放的熱量來提高壓實度。此外,他們希望這種技術(shù)還能達到以下目標(biāo)。(1)使用常規(guī)的壓實方法和工藝,可以獲得極好的壓實度。通過利用黏接層散發(fā)的熱量,得到更長的壓實時間。(2)瀝青的結(jié)構(gòu)特性有所增強。研究表明,壓實度增大1%可以使瀝青的機械特性增強15%。(3)建成的路面磨耗層只有2cm厚,壓實要充分,防水性能佳。(4)降低在寒冷天氣時進行攤鋪從而造成質(zhì)量損失的風(fēng)險。(5)增強磨耗層與黏接層的黏結(jié)力。(6)縮短施工周期。在初期試驗中,研究小組直接使用一臺攤鋪機緊跟另一臺的方式進行攤鋪,結(jié)果出現(xiàn)很多問題。于是,項目合作人HermannKirchner先生決定建立一個可以同步進行雙層攤鋪的機器原型。這一模塊可以安裝到普通攤鋪機上,使其擁有同時存儲和運送兩種混合料的功能;它也可以輕松地卸下,使該攤鋪機以傳統(tǒng)的方式工作。隨后在德國包括高速公路等多種類型的路面上的測試表明,這種雙層攤鋪技術(shù)比傳統(tǒng)方法的壓實度提高了3%。ElkRichter和他的研究小組提出的雙層攤鋪技術(shù)及機器的雛形逐漸在世界范圍內(nèi)引發(fā)了一場路面施工技術(shù)的革命。納米平臺的創(chuàng)新應(yīng)用—改變游戲的玩法如果說ElkRichter是這場瀝青路面攤鋪技術(shù)革命的設(shè)計師,那么戴納派克公司則是革命的先行者、技術(shù)的踐行者。截止到2007年底,戴納派克成功地在德國、中國、波蘭、俄羅斯等地使用雙層攤鋪機攤鋪了累計5×106m2的瀝青路面。在德國,戴納派克已經(jīng)提供3臺F300CS大型攤鋪機用于雙層攤鋪作業(yè)。戴納派克AM300攤鋪系統(tǒng)是在傳統(tǒng)攤鋪機F300CS的基礎(chǔ)上開發(fā)的新技術(shù),開創(chuàng)了業(yè)界雙層攤鋪的先河。AM300的各項參數(shù)均按照傳統(tǒng)攤鋪機的要求設(shè)計;模塊化的設(shè)計使其可以輕松卸載而無須借助起重機,從而實現(xiàn)傳統(tǒng)攤鋪和雙層攤鋪之間的輕松轉(zhuǎn)換,通過靈巧的“變形”改變了游戲的玩法。良好的壓實效果對于路面質(zhì)量來說很重要,但是需要留給壓路機充足的時間來完成壓實作業(yè),而這正是傳統(tǒng)攤鋪工藝的弊端所在。“我們同時攤鋪磨耗層和黏接層瀝青,將兩層做成一個12cm厚的聯(lián)合瀝青層?！贝骷{派克攤鋪技術(shù)專家RolandEgervari在進行技術(shù)介紹時說,“由于聯(lián)合瀝青層比原來的磨耗層要厚得多,這使得壓實時間延長了7倍?！碧貏e是在寒冷天氣下施工時,氣溫下降速度快,使用雙層攤鋪技術(shù),增加的層厚減緩了熱量的散失速度,從而贏得了足夠的壓實時間。由于磨耗層、黏接層一次攤鋪,將不再需要鋪灑黏層油;將磨耗層厚度降低為2cm,更是節(jié)省了大量的瀝青和石料,經(jīng)濟效益和環(huán)保效果十分顯著。雙層攤鋪技術(shù)加強了層間互鎖和黏結(jié)力,使得磨耗層的使用壽命接近黏接層,節(jié)省了昂貴的大修成本。據(jù)統(tǒng)計,路面基層的平均使用壽命為40～50年,黏接層為15～25年,磨耗層則只有10-15年。這意味著在黏接層的服務(wù)周期內(nèi),至少需要對磨耗層進行一次大修。阿特拉斯·科普柯路面設(shè)備部副總裁JohanArnberg稱:“應(yīng)用雙層攤鋪技術(shù),我們可以使黏接層和磨耗層的大修周期一致起來。”通過延長道路的大修時間,可以節(jié)省大量的大修成本,并避免了由此引起的交通不便。雙層收費,不可能就規(guī)范進行施工1997年,專門的雙層攤鋪機誕生并應(yīng)用于實際工程中。德國將雙層攤鋪技術(shù)列為ZTV瀝青StB07的施工標(biāo)準(zhǔn)。截止到2007年底,成功應(yīng)用該技術(shù)攤鋪的路面已達4×106m2。目前,瑞典、荷蘭也已掌握了雙層攤鋪技術(shù),俄羅斯、澳大利亞、美洲等地相繼有了實際應(yīng)用。2005年,雙層攤鋪機的制造商向中國介紹雙層攤鋪技術(shù),但是它在中國的推廣應(yīng)用并不順利。由于該項技術(shù)是對傳統(tǒng)瀝青路面施工工藝的一次革新,與現(xiàn)行公路施工技術(shù)規(guī)范、質(zhì)量檢驗評定標(biāo)準(zhǔn)等施工控制和質(zhì)量檢驗體系不匹配,無論是業(yè)主還是施工單位,都不敢輕舉妄動。河北省公路局對雙層攤鋪機的設(shè)備和技術(shù)進行了長達5年的調(diào)研,經(jīng)過反復(fù)談判后才將戴納派克雙層攤鋪機購進,并開始用于石黃高速的施工。2009年7月20日,石黃高速石辛段罩面工程面層攤鋪計劃開始。由于該工程是河北省乃至整個亞洲采用雙層攤鋪技術(shù)的第一個養(yǎng)護項目,因此吸引了大量業(yè)內(nèi)人士前往現(xiàn)場參觀。使用雙層攤鋪機鋪設(shè)的路面光滑、平坦、均勻,大家紛紛對其施工效果表示贊賞。在談到設(shè)備的實際施工效率時,業(yè)主單位代表——河北石黃高速公路管理處副處長李進忠告訴記者:“普通的單層攤鋪機一天可以攤鋪1.8～2km,我們現(xiàn)在使用雙層攤鋪機可以達到3km。原則上40km路面大約只需要10天即可完成攤鋪?！?0余年的施工應(yīng)用充分體現(xiàn)了雙層攤鋪機在降低施工成本、維修成本和提高道路質(zhì)量等方面的價值;德國將雙層攤鋪技術(shù)作為施工標(biāo)準(zhǔn)的做法也表明該技術(shù)是足夠安全、成熟的。然而,昂貴的價格仍使客戶頗為躊躇。李進忠的話代表了果敢者的想法:“折合人民幣近2000萬元(包括雙層攤鋪機和專用轉(zhuǎn)運車)的價格,這能買多少臺普通的攤鋪機啊?好多人不理解。我并不在意設(shè)備花了多少錢,我們又能賺多少錢。在我看來,關(guān)鍵在于技術(shù)?！敝劣陔p層攤鋪技術(shù)與我國現(xiàn)行施工規(guī)范和質(zhì)量檢驗標(biāo)準(zhǔn)等方面的不符問題,我們應(yīng)先意識到該技術(shù)能解決傳統(tǒng)的分層攤鋪技術(shù)造成的層間黏結(jié)力不足、壓實度不夠等難題。正確的做法應(yīng)是制定相應(yīng)的規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn),而不是削足適履,讓雙層攤鋪機去適應(yīng)現(xiàn)行規(guī)范。此外,我們還應(yīng)該進行一些基礎(chǔ)性的研究,例如對雙層攤鋪在低溫環(huán)境下路面施工中的應(yīng)用進行研究,掌握不同層厚所對應(yīng)的最低環(huán)境溫度以及在低溫條件下施工的技術(shù)要求、組織管理、質(zhì)量監(jiān)控方法等;對在路面結(jié)構(gòu)層的設(shè)計