高速公路透層及下封層的防水功能和施工技術(shù).doc

高速公路透層及下封層的防水功能和施工技術(shù)張紹春1蘆玉江2(1.寧夏路橋工程股份有限公司,寧夏銀川750004; 2.河南省高速公路管理局,河南鄭州450000摘要:對黑色瀝青路面早期破壞的原因進(jìn)行了分析,介紹了封層,下封層所使用的材料及施工工藝,強調(diào)了現(xiàn)代智能型瀝青灑布車的特點及其作用.指出使用智能型瀝青灑布設(shè)備,重視透層,下封層材料及其灑布施工工藝是提高瀝青路面修建質(zhì)量的一個重要環(huán)節(jié).關(guān)鍵詞:封層;下封層;智能型瀝青灑布車中圖分類號:U412.366文獻(xiàn)標(biāo)識碼:B文章編號:1000-033X(2004)06-0027-02Waterproof functions and construction of prime coat andsub-seal coat of expresswayMANG Shao-chun, LU Yu一iang(t.Ningxia Road&Bridge Co. Ltd., Yinchuan 750004, China; 2.Expressway of Henan ProvinceAdministrations, Zhengzhou 450000, China)Abstract: This paper analyzes the reasons for early destroy of bituminous pavement, introduces the materialsand construction technology of seal coat and sub-seal coat, emphasizes the characteristics and functions ofmodern intelligent spreadei in construction. It is an important link for bituminous pavement quality to useintelligent spreaders and pay attention to seal layer and sub-seal coat materials.Key words: seal coat; sub-seal coat; intelligent asphalt spreader高等級公路90%以上是黑色瀝青路面,每年數(shù)千億的公路建設(shè)投資,約30%用于路面建設(shè).可見,修建好瀝青路面,延長其使用壽命,具有特別重大的經(jīng)濟(jì)意義.然而,本來設(shè)計壽命巧年的瀝青路面,3-5年即發(fā)生大面積坑槽,裂紋,車轍和擁包等破壞,給公路施工部門早期增加了養(yǎng)護(hù)工作量,使國家受到較大的經(jīng)濟(jì)損失.本文從水害出發(fā)分析了瀝青路面的早期破壞,并從高速公路透層,下封層施工技術(shù)的改進(jìn)著手來減少水害,以提高瀝青路面的施工質(zhì)量.1路面防水與透層和下封層針對瀝青路面早期破壞的專業(yè)調(diào)查,普遍認(rèn)為引起路面早期破壞有設(shè)計,使用,材料和施工等多方面的原因,但水毀是路面早期破壞的重要原因之一.為了提高瀝青路面的抗水毀能力,路面在設(shè)計上己采取了各種防水措施,JTJ 032-94公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范在施工工藝,材料,試驗和驗收等方面,都提出了規(guī)范要求,為提高路面的抗水能力和整體的結(jié)構(gòu)強度,明確提出了灑布透層,下封層的工藝要求.所謂透層,其關(guān)鍵是透,要求滲透到水穩(wěn)層表面以下3-5 mm.其作用表現(xiàn)為:提高水穩(wěn)層表面材料粘韌性,可起到有機結(jié)合料與無機結(jié)合料結(jié)構(gòu)層間的過渡偶合作用.透層油的滲透作用可封閉水穩(wěn)層表面的開口間隙,從而形成一個透層深度上的防水層,提高防御動,靜水的破壞能力.特別是透層與下封層的結(jié)合,可有效地避免水患對道路造成的破壞.下封層是在透層之上灑布一層熱瀝青或改性瀝青,可形成較厚的瀝青膜而起到防水作用.下封層瀝青與預(yù)撒石屑同下面層(AC-20)底面相互滲嵌,結(jié)成整體,提高路面強度.可見,做好透層,下封層的施工,將會有效地提高路面的抗水毀能力,延長路面的使用壽命.2透層與下封層材料透層材料一般稱為透層油,多用滲透性較強的煤油和瀝青的混合液,質(zhì)量比多為50500混合液常用配制方式是,常溫下在400 kg煤油,加入等量的150cc-170的瀝青,人工攪拌20 min,再用瀝青泵自循環(huán)5min即可;也有用膠體磨粉碎,后者質(zhì)量更好.施工方法RFLt淺弓麟2004.6是,水穩(wěn)層養(yǎng)生4d后施工,表面應(yīng)清除干凈無浮塵,透層油灑布溫度8090 - 12090,灑布量0.91.1 kg/m2,滲入深度約3-5 mmo透層材料也有用乳化瀝青,除常溫灑布外施工方法與煤油瀝青相同,使用效果亦良好.下封層材料一般稱為封層油,用重交瀝青或改性瀝青,此外還應(yīng)撒布石屑或預(yù)拌碎石.預(yù)拌碎石粒徑:5-15 mm石灰?guī)r碎石,針片狀15%;或4.759.5 mm玄武巖(或輝綠巖).配制方法是:碎石加熱溫度1609C-18090,摻入碎石重量0.5%-0.7%,溫度160一170的瀝青,攪拌約2 min即可.其效果是集料被瀝青裹覆,不結(jié)團(tuán),基本無花料.下封層施工是在透層工作面之上灑布,故透層工作面必須干凈.下封層瀝青灑布用量1.52.0 kg/m2,灑布溫度視材料不同而異,重交瀝青16090-17090,改性瀝青應(yīng)為17590-18090;撒布預(yù)拌碎石用量10-12 kg/m2(碎石堆積比重1.5)a下封層的效果應(yīng)進(jìn)行試驗,其表面封水性做滲水試驗;表面粘結(jié)性,用小汽車以60 km/h做制動試驗,下封層不得脫皮;取巖芯檢查,下面層,下封層+透層和水穩(wěn)層應(yīng)結(jié)合良好,下封層中形成較厚瀝青膜以起防水作用,下面層底面和下封層(包括預(yù)拌碎石)互相滲嵌結(jié)成整體,巖芯取樣一般應(yīng)能帶起2-5 mm水穩(wěn)層.3透層油和封層油噴灑的新型機械透層油和封層油的噴灑在大規(guī)模公路施工中,必須采用機械化施工,這不僅是生產(chǎn)率問題,而且是施工質(zhì)量的保證.透層油和封層油的噴灑,此前所用的都是傳統(tǒng)的瀝青灑布車,這種灑布車技術(shù)陳舊,除了操作麻煩之外,主要不足之處是噴灑量不準(zhǔn),灑布不均,按照公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范的要求,過量噴灑或噴,灑不足的現(xiàn)象嚴(yán)重存在,這將會造成路面泛油或透水.特別是這種瀝青灑布車的噴灑起步和結(jié)束過程,灑布效果更差,甚至露白,嚴(yán)重影響路面的施工質(zhì)量.隨著國際技術(shù)交流的進(jìn)一步加強,以及電子信息技術(shù)的進(jìn)步和普及,為瀝青灑布車的技術(shù)進(jìn)步提供了技術(shù)和物質(zhì)的保證.新型瀝青灑布車的誕生,是瀝青灑布車的一次革命,從根本上改變了傳統(tǒng)瀝青灑布車的設(shè)計理念,其主要特點如下.(1)用導(dǎo)熱油作為傳熱介質(zhì)加熱升溫瀝青,改變了傳統(tǒng)的用火管加熱使瀝青易于老化的弊端.自動點火柴油燃燒器被采用,可以按照需要人工設(shè)定溫度,自動加熱瀝青,升溫速度快,可滿足現(xiàn)代改性瀝青噴灑溫度)175的需求.用導(dǎo)熱油作為傳熱介質(zhì),還可以加熱,保溫瀝青整個系統(tǒng)直到每一個噴嘴,改變了傳統(tǒng)的操作,即噴灑前用噴燈烘烤噴嘴,灑布后用柴油浸泡沖洗的麻煩操作.(2)最大灑布寬度6m,共設(shè)置48個噴嘴,每個噴嘴可以獨立控制,其優(yōu)點不僅是噴灑過程啟動迅速,關(guān)閉徹底,而且可在最大灑布寬度6m之內(nèi)任意設(shè)定灑布寬度.獨特的噴嘴設(shè)計,使得單孔瀝青噴灑角度滿足三重疊灑布的要求.(3)微型工控機的應(yīng)用,使瀝青灑布車的以下功能得以實現(xiàn).1)灑布參數(shù),如灑布寬度W,灑布密度刀根據(jù)路面施工要求可人工設(shè)定,鍵盤輸入,計算機除按設(shè)定參數(shù)執(zhí)行外,為司機提供參考車速V,甚至變速箱應(yīng)掛檔次.2)適時控制,可滿足瀝青流量與行車速度的匹配關(guān)系,即:_4,.u=VW式中;D一設(shè)定灑布密度,kg/m2;QL一瀝青泵流量,kg/min;V一動態(tài)車速,n-/min ;W一灑布寬度,mo(1)為保持灑布密度不變,自動控制系統(tǒng)保證瀝青泵流量隨車速的變化適時按比例調(diào)整.3)工控機加單噴嘴獨立控制技術(shù)的采用,可在工作現(xiàn)場實現(xiàn)梯形面噴灑,即噴灑過程可逐個增加或減少噴嘴,即加,減灑布寬度,以滿足特殊工作面的要求.4)液晶顯示屏可適時顯示動態(tài)參數(shù),如車速V,瀝青泵轉(zhuǎn)速NL,灑布距離乙,以及瀝青溫度和液位顯示等.(5)將壓縮空氣引入操作系統(tǒng),不僅作為動力通過電磁閥去控制瀝青閥門和噴嘴,還可用于瀝青管路的吹掃.即在噴灑工作結(jié)束后,可將管道內(nèi)剩余瀝青壓回儲罐,并將全部噴嘴吹掃干凈,以利下次啟用.4結(jié)語 新型瀝青灑布車在中國已研制成功并批量生產(chǎn),無疑將在我國公路建設(shè)中發(fā)揮重要作用.新型瀝青灑布車在灑布透層油和封層油中的作用,對提高路面修建質(zhì)量的作用也將逐漸被公路施工部門所認(rèn)同.因此,使用智能型瀝青灑布設(shè)備,重視透層,下封層材料及其灑布施工工藝,是提高瀝青路面修建質(zhì)量的一個重要環(huán)節(jié).西安市華清路拓寬改造工程C標(biāo)SMA瀝青砼路面施工要點劉玉西安市第一市政工程公司西安市華清路位于西安市城區(qū)東大門處，東接西臨高速公路，是市區(qū)東部的一個重要門戶。西安市作為西北地區(qū)一座重要城市，又是國家西部大開發(fā)計劃的重中之重。隨著經(jīng)濟(jì)持續(xù)、飛速的發(fā)展，交通流量也增長迅速。為了滿足日益增長的交通需求，西安干線路網(wǎng)日益完善，新的干線陸續(xù)建成，原有干線也逐步改造升級。華清路拓寬改造工程C標(biāo)就是一個原有干線的勢在必行的升級改造工程。工程主要施工范圍位于西安市灞橋區(qū)十里鋪街道內(nèi)，原有道路兩側(cè)均有大量建筑物，短期內(nèi)很難全部拆遷完畢。故此次施工主要為原有舊路的翻修改造及地下管線的改排。它的建成不僅使經(jīng)由西臨高速公路可以更方便通暢的進(jìn)入市區(qū)，而且也可使沿線地區(qū)的經(jīng)濟(jì)得到發(fā)展。在現(xiàn)代市政道路施工中，路面平整度是衡量高級路面質(zhì)量好壞的重要指標(biāo)。路面不平順，會增大行車阻力，并使車輛產(chǎn)生附加振動，直接影響行車的安全性、舒適性，同時會加劇汽車零部件及輪胎的損壞，并增大油料的消耗；附加振動以及不平整的路面所滯積的雨水，也將加速路面的破壞。隨著社會的發(fā)展需要，高等級路面建設(shè)幅度的擴大，人們對路面行車的安全性、舒適性以及路面的耐久性都提出了更高的要求。國家的一些評定標(biāo)準(zhǔn)中也相應(yīng)對路面平整度指標(biāo)進(jìn)行修訂，采用了更高更嚴(yán)格的指標(biāo)。下面結(jié)合華清路拓寬改造工程C標(biāo)的施工，談?wù)勅绾螌MA路面的平整度進(jìn)行控制。該段工程東連西臨高速公路，是進(jìn)出西安市區(qū)的東通道，全長0.82公里，由于未考慮拆遷，道路基本依舊道路寬度和斷面修建，總寬41米。本路段交通量大、重載多，特別是西安夏季炎熱，為防止瀝青砼路面在重載作用下產(chǎn)生車轍、推擁和波浪等病害，充分利用SMA具有較好的高溫穩(wěn)定性和低溫抗裂性，能保持較好抗滑能力和平整度、減少噪音、提高路面能風(fēng)度等優(yōu)點，本工程道路上面層采用3cm 細(xì)粒式瀝青加強纖維瀝青混凝土（SMA-13）結(jié)構(gòu)。3cmSMA-135cmAC16-7cmAC25-30cm二灰礫石30cm1：6灰土 二、影響SMA路面平整度的因素分析 SMA是一種由瀝青、纖維穩(wěn)定劑、礦粉及少量的細(xì)集料組成的瀝青馬蹄脂，填充間斷級配的粗集料骨架間隙而形成的眼擠型密實結(jié)構(gòu)混合料。SMA路面是一種新型的路面結(jié)構(gòu)，具有如下特性： 1.造價高，對路基與路面的施工質(zhì)量要求較高； 2. SMA混合料具有粗集料多，礦粉多，細(xì)集料少，摻纖維穩(wěn)定劑，材料要求高的特點，特別是對粗集料的堅韌性、顆粒形狀和棱角性的要求很高； 3.必須在高溫狀態(tài)下碾壓才能達(dá)到密實效果，且不產(chǎn)生推擁，這是SMA的一個重要特征； 5. SMA混合料致冷后非常堅硬，強度高。 SMA的特性決定了其施工與普通瀝青砼相比具有特殊性，故應(yīng)加強施工中每一環(huán)節(jié)的檢測控制與管理，從其特性入手，對其特殊的施工工藝進(jìn)行分析，影響路面平整的主要因素有： 1.路基與下承層的施工質(zhì)量。路基填筑不均勻或路基、下承層結(jié)構(gòu)密實度和強度不足，整體穩(wěn)定性差，易產(chǎn)生不均勻沉降，路面平整度差：對于下承層的平整度以及高程誤差，都會通過結(jié)構(gòu)層自下而上層層積累，影響到SMA路面的平整度。 2.原材料及混合料的質(zhì)量。只有保證原材料和混合料的質(zhì)量，才能保證SMA面層的完整性和強度，路面平整性才有保障。 3.施工工藝及機械配置。本工程的SMA-13，拌和時間長，生產(chǎn)率降低，混合料粘度大，施工溫度要求高，混合科冷卻結(jié)硬后強度高，要保證其密實度和平整度以及充分發(fā)揮SMA粗集料的嵌擠作用，只有通過采用合理的施工工藝及機械配置才能實現(xiàn)。 4.施工人員的素質(zhì)與責(zé)任心。只有通過施工人員對施工中每一環(huán)節(jié)加強檢測控制與管理力度，充分調(diào)動其主觀能動性，才能發(fā)揮先進(jìn)的施工工藝、合理的機械配置和先進(jìn)的機械設(shè)備這一組合的最佳效果。 三、SMA路面平整度的控制措施 從影響平整度的主要因素出發(fā)，從路基與路面下承層的施工質(zhì)量，原材料及混合料的質(zhì)量，施工工藝和機械配置以及施工人員素質(zhì)等方面采取相應(yīng)的控制措施，重點應(yīng)抓施工工藝和機械配置方面。 1.加強路基與路面下承層的施工質(zhì)量控制 對于路基，應(yīng)從確保路基填土的均勻性以及路基結(jié)構(gòu)整體的密實度和強度；采取合適的回填與軟基處理方案并減少其過渡段的工后沉降差；采取相關(guān)措施，減少水對路基產(chǎn)生的病害，確保路基穩(wěn)定。 SMA造價較高，一般只使用于上面層結(jié)構(gòu)，若在（承層施工中不重視平整度及高程誤差控制，想通過3cm厚上面層的施工來對下承層的不足進(jìn)行彌補，并取得好的平整性是不可能的。本工程主車道全幅寬41m，在下承層施工中，均采用攤鋪機全幅式攤鋪，保證攤鋪混合料性能的穩(wěn)定性和控制攤鋪速度的均勻性，并采用不同的找平方式，對不同下承層的攤鋪進(jìn)行控制，使下承層的平整度控制在較好的水平上。 2.原材料及混合料質(zhì)量的控制 每一批進(jìn)場的原材料都應(yīng)按相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行試驗，并加強施工中試驗自檢和抽檢力度，保證后材料質(zhì)量的穩(wěn)定。 SMA混合料質(zhì)量直接影響到瀝青面層的施工質(zhì)量和使用品質(zhì)，一旦出現(xiàn)不合格的花料、焦料、過油料鋪筑到路面上都應(yīng)立即徹底鏟除重鋪，經(jīng)人工修補后的路面是不可能有良好的平整度?；旌狭仙a(chǎn)要嚴(yán)格把關(guān)，不合格混合料嚴(yán)禁使用。通過抽提試驗和馬歇爾試驗對礦料級配、瀝青用量、混合料的密度和空隙率VV、VMA、VCA等指標(biāo)進(jìn)行調(diào)控，同時檢測其穩(wěn)定度和流值；通過溫度檢測，對SMA生產(chǎn)的集料加熱溫度190200進(jìn)行控制，做到不合格材料嚴(yán)禁進(jìn)場，確?；旌狭系馁|(zhì)里。 3.加強施工工藝和機械配置的控制 先進(jìn)成熟的施工工藝、先進(jìn)的機械設(shè)備和合理的機械配置，是保證SMA路面平整的關(guān)鍵。 I）攤鋪 本工程采用攤鋪機全幅一次性攤鋪，應(yīng)做到緩慢、均勻、連續(xù)不間斷地攤鋪，禁止隨意變換速度或中途停頓。 .運料車與攤鋪機恰到好處地配合是保證平整度的一個重要方面，必須防止料車撞擊攤鋪機或?qū)⒘蠟⒌街忻鎸由稀＿\料車應(yīng)在攤銷機前1020m處停住并掛空檔，卸料過程中由攤鋪機推動汽車同步前進(jìn)，卸料完畢后，即駛離攤鋪機。由于SMA生產(chǎn)時拌和機生產(chǎn)率降低，為保證其勻速、不間斷地連續(xù)攤鋪，攤鋪速度一般不超過3mmin4mmin，甚至可放慢到lmmin2mmin，這就要求機手應(yīng)具有較高的操作水平，以保證攤鋪機勻速、連續(xù)工作，既能保證壓實度又提高平整度。 .攤鋪機刮料輸送器通過閘門后供料和螺旋攤鋪器向兩側(cè)布料，兩者的工作速度要相匹配。在發(fā)生暫時性斷料時，攤銷機應(yīng)保持繼續(xù)運轉(zhuǎn)，停止振搗，并接通熨平板加熱器，保證SMA的攤鋪與碾壓符合高溫條件要求，這是控制平整度的又一關(guān)鍵所在。 .提高攤鋪過程中的預(yù)壓密實度。SMA混合料在高溫狀態(tài)下主要靠粗集料的敬擠作用，可適當(dāng)提高夯錘的振搗頻率，在攤鋪機夯錘振搗與熨平板的共同作用下，一般可達(dá)到85以上的預(yù)壓效果。這樣，剩余的壓實系數(shù)極小，所以初壓的痕跡也極小，進(jìn)而保證了路面的最終乎整度。 2）碾壓 SMA路面最好采用剛性碾碾壓，并在碾壓過程中嚴(yán)格控制好碾壓溫度。本工程采用INGERSOLLRAND振動壓路機，其振動力大、幅度寬，初壓（溫度不低于150）、復(fù)壓（溫度不低于130）和終壓（溫度不低于120）都采用此種壓路機，碾壓34遍，一氣呵成。按照以下原則碾壓，充分解決了密安度與平整度的矛盾，實際效果比采用CC25振動壓路機與YL20型輪胎壓路機組合碾壓要好。 .按照“緊跟、慢壓、高頻、低幅”碾壓八字方針進(jìn)行碾壓，這是與一般瀝青混合料碾壓方式最大的區(qū)別。壓路機必須緊跟在攤鋪機后面，只有在高溫條件下碾壓才能取得最好效果，碾壓終了溫度應(yīng)不低于120；慢壓是針對目前碾壓速度普遍過快的現(xiàn)象來說，一般要求的碾壓速度不能超出4km/hskmh；高頻和低幅方式對提高SMA的壓實度，防止石料損傷，保持石料有良好的棱角性和嵌擠作用具有重要的意義，大振幅很容易造成碾壓過度，使石料壓碎或者馬蹄服上浮，產(chǎn)生“過碾壓彈簧”現(xiàn)象。所以碾壓八字方針也是保證SMA路面平整的重要環(huán)節(jié)。 .碾壓應(yīng)均衡地進(jìn)行，倒退時關(guān)閉振動，方向要漸漸地改變，不許擰著彎行走，一般可采用歐式碾壓，對每一道碾壓起點或終點可稍微扭彎碾壓；消除碾壓接頭輪跡。 .壓路機不允許在新鋪混合料上轉(zhuǎn)向、調(diào)頭、左右移動位置、突然剎車或停機休息；其他機械化不能在未冷卻結(jié)硬的路面上停留。原則上所有機械，尤其是壓路機從開始碾壓進(jìn)入角色后便不能停機，直至該段路面施工結(jié)束，否則容易產(chǎn)生局部波浪。 .碾壓應(yīng)縱向進(jìn)行，并由攤鋪路幅的低邊向高邊低速行進(jìn)碾壓，相鄰碾壓重疊至少50cm：初壓時始終讓從動輪在后，避免由于溫度高輪前易留下波浪，影響平整度；終壓用光輪壓路機以消除輪跡。本工程采用雙驅(qū)雙振ingersollrand壓路機，既可保證碾壓后不存在波浪，又能消除輪跡。 3）接縫處理 接縫是影響乎整度的一個重要因素。應(yīng)盡量減少接縫，特別是縱向接縫，本工程采用ABG攤鋪機全幅施工，不存在縱向接縫，所以應(yīng)保持勻速、不間斷連續(xù)攤鋪以減少橫向接縫。 SMA路面橫向接縫的處理，對平整度影響很大。接縫跳車現(xiàn)象仍然是SMA路面的薄弱環(huán)節(jié)。 SMA路面接縫處理要比普通瀝青混合料難一些，由于冷卻后的SMA混合料非常堅硬，應(yīng)想方設(shè)法防止出現(xiàn)冷接縫處理。為提高平整度，一般采用切割成垂直面的方法，可在SMA路面完工后，稍停一停，在其尚未冷卻之前，就切割好。具體做法為：將3m直尺沿路線縱向靠在已施工段的端都，伸出端部的直尺呈懸臂狀；以已施工路面與直尺脫離點定出接縫位置，用鋸縫機割齊后鏟除廢料，并用水將接縫處