論同步碎石封層技術在公路養(yǎng)護中的作用111·.doc

淺談同步碎石封層在公路養(yǎng)護中的作用總段直屬專業(yè)化養(yǎng)護中心 李輝摘要:同步碎石封層技術是保山公路管理總段2012年引進推廣應用的一項公路施工、養(yǎng)護新技術。本文主要根據(jù)在保山市隆陽、騰沖、龍陵等三地試驗路段鋪筑及使用情況進行監(jiān)測、研究、試驗和分析。同步碎石封層具有良好防水性能、獨特的層間排水功能、高強的層間粘結力和抗剪力、良好的抗裂性和防止路面反射裂縫性、低成本和延長路面使用壽命以及施工進度快等諸多方面的優(yōu)點。通過對同步碎石封層試驗路段的試驗、研究、分析，發(fā)現(xiàn)在推廣同步碎石封層技術過程中存在的問題。同步碎石封層技術在公路維修養(yǎng)護中要大面積推廣使用，必須要注意在使用過程中其結構組成選擇、材料選擇、施工溫度、設備和操作控制、使用范圍等因素。關鍵詞：同步碎石封層；施工要點；養(yǎng)護的作用一、同步碎石封層的簡介1、同步碎石封層的概念所謂同步碎石封層，就是用專用設備即同步碎石封層車及粘結材料(改性瀝青或改性乳化瀝青)同步鋪灑在路面上，通過自然行車碾壓或輪胎壓路機碾壓形成單層瀝青碎石磨耗層，主要作為路面預防性養(yǎng)護使用，也可用于低等級公路的面層施工。同步碎石封層將粘結劑的噴灑與集料撒布兩道工序集中在一臺車上同時完成，可以使碎石顆粒立即與剛噴灑的粘結劑相接觸。此時，由于熱瀝青或乳化瀝青流動性較好，能夠隨時更深地埋入粘結劑內(nèi).同步碎石封層技術縮短了粘結劑噴灑與集料撒布之間的間隔，增加了集料顆粒與粘結劑的裹覆面積，更易保證他們之間穩(wěn)定的比例關系，提高了作業(yè)效率，減少了設備的使用，降低了施工成本。瀝青路面經(jīng)過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級配抗滑磨耗層進行路面養(yǎng)護，此種級配的石料中粗集料多，細集料少，其強度大小主要由石料本身的強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到的路面性能的要求，同步碎石封層可選用不同的結構類型。按石料的粒徑范圍大小可分細封層、粗封層、加粗封層3種類型。1)細封層(規(guī)格名稱S14)石料的級配范圍為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。法國賽格瑪公司根據(jù)多年的經(jīng)驗也總結出幾種不同的施工結構：1)單石單層同步結構(MSG)單石單層同步結構(MSG)是指同步碎石封層只進行一次鋪筑，并且鋪筑過程中所選用的石料的粒徑為單一的一種粒徑。2)雙石單層同步結構(MDG) 雙石單層同步結構(MDG)是指同步碎石封層只進行一次鋪筑，并且鋪筑過程中所選用的石料的粒徑為兩種粒徑的石料。3)雙層同步結構(BIC)雙層同步結構(BIC)指同步碎石封層只進行二次鋪筑，每次鋪筑過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”結構(G1G)“三明治”結構(G1G)指同步碎石封層只進行三次鋪筑，每次鋪筑過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。通過不同的情況下選擇不同的施工結構，從而保證應用同步碎石封層技術施工后的路面性能。對于公路預防性養(yǎng)護和鄉(xiāng)村公路罩面，多采用雙層同步結構或“三明治”結構，即下層的大粒徑骨料起到結構承重作用，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的施工設備同步碎石封層車，將高溫瀝青(噴灑時熱瀝青的溫度應達160以上)與潔凈干燥的石料幾乎同時噴灑在路面上，保證瀝青與石料在最短時間內(nèi)完成結合，并在外荷載作用下不斷形成強度。在強度形成過程中，石料與瀝青的結合溫度在120以上，這時瀝青具有足夠的粘結性，同時，由于流動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半月面，使石料被瀝青裹覆的面積達到將近70，從而保證瀝青與石料具有足夠的結合強度。所以，提高瀝青與石料的粘附，增強石料被瀝青裹覆的面積，是該技術的關鍵。二、同步碎石封層施工要點1、基本要求從瀝青路面的預防性養(yǎng)護的角度來看，與其他的技術相比，同步碎石封層技術并沒有對施工條件提出更高的要求，但是為了提高養(yǎng)護性能，充分發(fā)揮這種新技術的優(yōu)勢，還是需要有一定的條件。首先，要對公路表面損傷進行診斷，明確將要進行修補的要害問題：充分考慮瀝青結合料和骨料的質(zhì)量標準，比如其潤濕性、粘合性、耐磨性、抗壓性等；在技術規(guī)范所允許的范圍內(nèi)進行攤鋪操作；正確合理地選擇材料，確定級配，正確操作設備。2、同步碎石封層施工工藝A、施工準備：(1)施工設備準備。同步碎石封層技術的主要設備是同步碎石車及與同步碎石車配套的設備。配套設備如：50型以上的裝載機一臺、石料加工清洗設備一臺、816t膠輪壓路機23臺、8t以上水車一輛、路面除塵設備一臺、小型銑刨設備一臺、25t熱瀝青加(保)溫車一輛、瀝青運輸車若干輛等設備。(2)路況調(diào)查。同步碎石封層施工前，應對原路面進行路況調(diào)查及病害處理，病害處理方法可參照公路養(yǎng)護技術規(guī)范。(3)清潔路面。封層前應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，選定標尺，確定參照物，使司機能夠按參照物行走，這樣既能保持封層的線形，又可以保證在下一幅施工時前后兩幅的順利接縫。確定施工幅寬時，應盡量減少施工幅數(shù)，減少縱接縫的數(shù)量。(5)根據(jù)工程量的大小及工程進展情況分批備料，且每批石料不得混雜堆放。施工前對石料進行篩分，以防止超粒徑的石料堵塞卸料孔。如果石料粉塵超標，則要事先清洗、涼曬，以保證石料的清潔、干燥。(6)檢查、預熱設備。檢查車體有無損傷，輪胎及外部螺絲有無松動。檢查發(fā)動機的各工作系統(tǒng)是否正常。按下發(fā)動機預熱鈕，待發(fā)動機正常運轉(zhuǎn)后，松開啟動及預熱鈕，等氣壓達到4mpa后，打開液壓開關和燃燒開關，加熱瀝青罐、瀝青泵及噴灑桿。(7)提前封閉交通，設置安全導帽、指標牌及限速牌等交通標志。B、施工工藝過程：(1)鏟裝石料。裝入料斗的石料應與料斗左右擋板的高度持平，防止因料過多而灑落在地上。(2)抽取瀝青。瀝青泵溫度達到要求時開始抽取瀝青，并注意瀝青罐標尺的變化，防止抽油冒罐，裝入罐的瀝青最多為6000L。在抽取瀝青時，應檢查油管及其接頭是否密封良好，嚴禁瀝青飛濺。(3)打開氣動閥門，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。在瀝青結合料穩(wěn)控器上標定用量、行駛速度及泵轉(zhuǎn)速。行車速度一般設定為96-116mmin，瀝青泵轉(zhuǎn)速一般設定200轉(zhuǎn)/ min。(4)使發(fā)動機處于高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，打開石料撒布器，打開噴灑桿，設定瀝青、石料噴灑高度及用量，打開石料口，2s后打開瀝青開關，在攤鋪過程中，隨時調(diào)整左右噴灑桿，保證接縫的完整性。(5)灑布時應符合下列要求：封層過程中，封層車要行駛平穩(wěn)、勻速：瀝青的灑布溫度控制在165170，從左向右進行封層施工時，施工第一幅時，應在左側(cè)石料灑布器上加上夾板，防止石料飛濺，施工最后一副時，與左側(cè)采用同樣方法；灑布中間路幅時，要保持右側(cè)瀝青噴灑寬度比石料的噴灑寬度多810mm。 (6)當發(fā)現(xiàn)灑布瀝青后。發(fā)現(xiàn)有空白時，應及時進行人工補灑；當有瀝青聚集時應刮除多余瀝青，防止因瀝青結合料的不均勻噴灑導致的剝離、斑紋、泛油。(7)當發(fā)現(xiàn)有油條時，應及時關閉噴油嘴和料門，檢查噴油嘴的壓力是否符合要求，料門是否被大粒徑石料堵塞；當發(fā)現(xiàn)有泛油時，應在泛油處補撒嵌縫料。嵌縫料應與最后一層石料規(guī)格相同或略低于最后一層，并應掃勻。當有過多的浮動石料時，應掃出路面，并不得搓動已粘著在位的石料。(8)當車內(nèi)任何一種材料用完時。應立即關閉所有輸送材料的閥門，并將封層車按前進方向駛出施工作業(yè)段。(9)壓實及成型。用改性瀝青作為結合料進行封層時，當封層車前進約10m左右時，用913t壓路機碾壓。相鄰兩幅初壓完成后。即可進行錯輪碾壓，全幅碾壓編數(shù)不少于5遍，碾壓時，應遵循先兩邊后中間、先慢后快的原則，碾壓時每次輪跡應重疊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)施工結束，清潔封層車。(11)接縫處理，在施工縫及構造物兩端的連接處操作應仔細，接縫應緊密、平順。橫縫處理，在施工初始前的新舊路面及前后兩側(cè)噴灑時產(chǎn)生的接縫應搭接良好。橫縫可采用對接法處理方式。在每段接縫處，用油氈紙橫鋪在每起灑點前及終點后，其長度11.5m。澆灑第二層瀝青時的搭接縫要錯開?？v縫的處理。施工下一幅時，封層左側(cè)石料的灑布應與上一幅右側(cè)的石料對齊，保證縱縫對接良好。(12)初期養(yǎng)護及開發(fā)交通，瀝青及改性瀝青封層結束后即可限速開放交通。在通車2h之內(nèi)應設專人控制行車，使車速不許超過30kmh。三、同步碎石封層在養(yǎng)護中的作用1、具有良好的防水性。對公路的耐久性而言，公路的防水性能是必不可少的因素。同步碎石封層技術無瀝青與骨料的攪拌過程，故可以形成連續(xù)的瀝青薄膜，同時。流動性良好的瀝青結合料順利滲入表面細微裂縫深處，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、雨季長的氣候特點。2、具有獨特的層間排水功能。采用同步碎石封層技術的路面，表面無瀝青，只有裸露的骨料，具有足夠的構造深度，因此，封層表面堅固、平整、粗糙，從而不僅大大提高了路面的層間粘結力，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之一。而對結構來講，如果沒有滲入水的排除通道，滯留水會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，施工同步碎石下封層也是一種薄層瀝青路面，可作為薄層路面結構層使用，可作為路面結構的應力吸收層，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)生破壞的時間。4、同步碎石封層具有降低工程成本、延長使用壽命同步碎石封層對骨料的種類沒有特殊要求，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，從而降低骨料的運輸成本。在特定地區(qū)施工，我們可以根據(jù)當?shù)氐牡刭|(zhì)情況，采用相應的石料作為骨料，從而降低了公路的成本。而稀漿封層是采用多級配的骨料，對骨料的要求比較嚴格，往往要從外地運輸，這就增加了成本。同時，同步碎石封層具有薄層工藝優(yōu)勢，有效降低綜合成本。同步碎石封層技術是一種薄層的路面技術，國外對熱拌瀝青混凝土、稀漿封層微表處、同步碎石封層等路面養(yǎng)護技術的質(zhì)量成本進行研究和對比，在達到同等質(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，見表1。表1不同養(yǎng)護技術瀝青最少用量養(yǎng)護技術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路面使用壽命。實際調(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，而澳大利亞有關機構研究表明，同步碎石封層技術能使損壞比較嚴重的道路壽命增加10-15年。5、同步碎石封層具有施工進度快同步碎石封層技術具有施工簡單、質(zhì)量易控制。稀漿封層的施工對集料要求嚴格。需經(jīng)破乳、凝結、固化三個階段。稀漿封層技術在施工中，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，同時稀漿封層使用的瀝青必須是乳化瀝青，同時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，以及破乳時間長短等問題來決定施工的質(zhì)量問題。因此，稀漿封層的施工質(zhì)量受到許多因素的影響，在實際操作中不易控制。同步碎石封層只是單層封層技術，只要將瀝青和碎石的用量設定好，即可大面積施工，質(zhì)量控制簡單易行。同步碎石封層具有施工迅速、無需養(yǎng)護的功能，應用同步碎石封層技術進行施工，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間浪費和質(zhì)量隱患，日施工可達到20000多m2；完成封層后，即可使用膠輪壓路機進行碾壓，由于同步碎石封層表面無瀝青覆蓋，碾壓后即可開放交通，這種不間斷交通的施工方式，可很好的適應公路養(yǎng)護施工不間斷交通的要求。而稀漿封層的路面需要在養(yǎng)護后才能開放交通。三、小結(1)同步碎石封層與其它技術如稀漿封層或超薄技術相比，同步碎石封層技術更適合于非剛性路面。同時它具有較強的防水性，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。這非常適合我們云南地區(qū)降水多和雨季長的氣候特點。(2)我們云南地區(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適用范圍寬，可用于高等級公路，也適用城市道路、鄉(xiāng)村公路，而且適應于各種不同的氣候、交通能力等情況。(3)同步碎石封層技術被公認為世界上能耗最低的路面養(yǎng)護技術。它也是世界上成