浅谈沥青砼路面平整度控制措施

杨爱敏　朱春阳　周海平

摘要 随着我国高速公路的迅猛发展,对沥青砼路面平整度要求越来越高,路面平整度的合格率既反映了行车舒适程度,又反映了施工队伍的水平。 近几年来就国内几条高速公路沥青砼路面工程,不同程度的出现了坑凹、接缝台阶、波浪、碾压车辙、桥涵与路面接茬不平、跳车等路面不平整现象,本人针对某些现象借此分析、浅谈沥青砼路面产生不平整的原因及处理措施

关键词 沥青砼路;路面平整度;路基

中图分类号U416.217 文献标识码 A文章编号1674-6708(2009)05-0048-04

1沥青砼路面不平整产生的主要原因

对沥青砼路面的施工,影响因素很多,单是路面平整度,就与施工人员素质、路基施工质量、桥头涵洞搭板处及桥梁伸缩缝的处理、路面底基层及基层的施工、路面施工机械的选用及路面材料的质量有关,而这些恰恰就是影响路面平整度的主要原因。

1.1路基不均匀沉降,造成已铺筑路面出现坑槽

路基是路面的基础,路基不均匀沉陷,必然会引起路面的不平整,分析其原因,不外乎:

1)路基填料控制不好,有些路基是由建筑垃圾、工业垃圾填筑的,有些路基是由于 土质原因,采用高液限粘土填筑的路段,不同程度的出现了路基不均匀沉降。

2)半挖半填路基的接合部处理不当、路基的压实度不足,部分路段出现了沉陷、沉陷和裂缝,是由于路基填料的含水量大,施工单位力量不够,未能按规范要求挖台阶施工,造成路基于填料接缝接合部产生裂缝和沉降,路基压实机具不足,使路基土壤的密实度偏低,土体透水性增强,造成水分集聚和侵蚀路基,使路基土软化而产生不均匀沉降。

3)特殊地基路段、路基防护排水不完善,有些部分路基修筑在软土地段,因软土的压缩性大,在自重的作用下产生沉降,部分路段是由于路基的防护、排水系统不完善,造成湿陷性黄土的不均匀沉陷、水流不畅,引起路基变形。

1.2桥梁涵洞两端搭板及桥梁伸缩缝的跳车,严重影响着路面整体平整度

桥梁、涵洞两端搭板处的路基病害,是一个比较普遍的现象,也是最常见的高速公路病害之一,主要表现在:

1)桥梁、涵洞的台背填土,由于压实机械的作业面狭小而是压实不到位,通车后,引起路基的压缩沉降;

2)台背填料与台身的刚度差别大,造成沉降不均匀;

3)在桥梁、涵洞搭板与路基结合处,常会产生细小缩裂缝,雨水渗入后,使路基产生病害,导致该处路基发生沉陷;

4)桥梁伸缩缝在选型和施工时考虑不周和处理不当,产生跳车现象。

1.3基层不平整对路面平整度的影响

在路面施工过程中,基层做的不平,无论怎样使面层摊铺平整,但压实后也因虚铺厚度不同,路面产生不平整。

1.4路面铺机械及工艺对平整度的影响很大

摊铺机是沥青砼路面面层施工的主要机具设备,其本身的性能及操作对摊铺平整度影响很大。摊铺机结构参数不稳定、行走装置打滑、摊铺机摊铺的速度快慢不匀、机械猛烈起步和紧急制动以及供料系统速度忽快忽慢都会造成面层的不平整和波浪。

1)摊铺机械性能好坏,决定着路面面层的平整度,近几年来,我国高速公路路面施工一般采用进口摊铺机。

2)摊铺机基准线的控制,也影响着路面平整度。目前使用的摊铺机大都有自动找平装置,摊铺是按照预先设定的基准来控制,但施工单位往往不够重视或由于高程的操平误差,形成基准控制不好、基准线因张拉力不足或支承间距太大而产生绕度,使面层出现波浪;挂线高程测量不准,量线失误或桩位移动,都会通过架设在钢丝线上的仪表反映在相应的摊铺路段上,造成路面高低起伏。

3)摊铺机操作不熟练,最容易造成路面出现波浪、搓板。无论在施工中采用哪一种型号的摊铺机,若摊铺机操作手不熟练,导致摊铺机曲线前进、运料车在倒料时撞击摊铺机、摊铺机不连续行走或在行走过程中熨平板高低浮动等不规范作业,都会使路面形成波动或搓板;摊铺机的熨平板未充分预热,造成混合料粘结和熨不平;运输车因与摊铺机配合不好,卸料时,撒落在下层的混合料未及时清除,影响了履带的接地标高,连带了摊铺层的横坡及平整度。

1.5面层摊铺材料的质量对平整度影响

沥青砼路面的施工质量,也取决于主要材料的质量和沥青混合料的配合比设计及沥青混合料的拌和。

1)沥青混合料的配合比不合理有:油石比较大,已铺筑的路面会产生壅包和泛油;油石比较小,路面会出现松散;矿料的质量不好,集料的压碎值和石料的抗压强度太差和细长扁平颗粒含量过高,使路面混合料的稳定度降低,容易出现路面的各种病害。

2)沥青混合料的拌合不均匀有:当拌和设备出现意外情况,刚开炉或料温低,含水量大时,会出现料温不均匀现象;当筛分系统出现问题时,造成骨料级配发生较大变化;有时也会出现花白料,使路面难以摊铺成型;温度过高造成沥青老化,不能保证沥青混凝土摊铺质量;拌和能力过小,出现停工待料状况,使接头处温度降低,出现温度差,形成一个个坎;当运输设备不配套或司机技术较差时,会撞击摊铺机,使机身后移,形成台阶。

1.6碾压对平整度的影响

沥青面层铺筑后的碾压对平整度有着重要影响,选择碾压机具、碾压温度、速度、路线、次序等都关系着路面面层的平整度,主要表现在:

1)压路机型号的选择上,如果采用低频率、高振幅的压路机时,会产生“跳动”夯击现象而破坏路面平整度。压路机初压吨位过重也会使刚摊铺好的路面产生推挤变形;

2)碾压温度的控制上,初压温度过高压路机的轮迹明显,沥青料前后推移大,不稳定;复压温度过高会引起胶轮压路机粘结沥青细料,小碎片飞溅,影响表面级配;温度过低,则不易碾压密实和平整;

3)碾压速度的调整上,压路机碾压速度不均匀、急刹车和突然起动、随意停置和掉头转向、在已碾压成型的路面上停置而不关闭振动装置等都会引起路面推拥;在未冷却的路面上停机会出现压陷槽;

4)碾压路线的行走上,碾压行进路线不当,不注意错轮碾压,每次在同一横断面处折返,会引起路面不平;

5)碾压次数的确定上,碾压遍数不够,即压实不足,通车后形成车辙;碾压遍数太多,由于短时间集中重复碾压,会造成已成型路面的推移,形成龟裂波浪;

6)驱动轮和转向轮的前后问题上,如果是从动轮在前,由于从动轮本身无驱动力,靠后轮推动,因而混合料产生推移,倒退时在轮前留下波浪。

1.7接缝处理欠佳

接缝包括纵向接缝和横向接缝(工作缝)两种,接缝处理不好常容易产生的缺陷是接缝处下或凸起,以及由于接缝压实度不够和结合强度不足而产生裂纹甚至松散。

2提高路基及路面基层平整度的措施

2.1路堤填筑前原地面处理

路基的施工质量,是整个路线工程的关键,也是路基路面工程能否经受住时间、车辆运行荷载、雨季冬季的考验。要做好路基工程,必须扎扎实实地进行路基的填筑,尤其对原地面的处理和坡面基底的处理。

2.2路堤填料

路堤填料一般应采用砂砾及塑性指数和含水量符合规范的土,不使用淤泥、沼泽土、冻土、有机土、含草皮土、生活垃圾及含腐殖质的土。对于液限大于50,塑性指数大于26 的土,一般不宜作为路基填土。

2.3填土路基压实

路基施工时,应严格按现行《公路路基施工技术规范》要求进行,并应通过试验路段来确定不同机具压实不同填料的最佳含水量、适宜的松铺厚度和相应的碾压遍数、最佳的机械配套和施工组织,还要有一定素质的施工队伍来重视。

2.4特殊地基处理

软土地基具有极大的破坏性,虽然在对其认定上尚无完全一致的结论,但从广义上讲,只要外在荷载在土基上有可能出现有害的过大变形和强度不够等问题时,我们都应该视为软基而认真对待,并进行必要的处理。

2.5完善排水设施

为了保持路基能经常处于干燥、坚固和稳定状态,必将影响路基稳定的地面水予以拦截,并排除到路基范围之外,防止漫流、聚积和下渗。同时,对于影响路基稳定的地下水,应予以截断、疏干、降低水位,并引导到路基范围以外,使全线的沟渠、管道、桥涵构成完整的排水体系。对于黄土地区的排水设施应注意防冲、防渗以及水土保持问题。

2.6桥头、涵洞两端搭板处及伸缩缝的防治措施

桥头、涵洞两端搭板引起的跳车现象,成为各个高速公路路线上一个主要克服和攻关项目,要对其彻底进行治理好,要从以下几点着手:

1)地基加固处理,为消除桥台和台后填方段的差异沉降变形,需对地基进行加固,尤其是特殊路基,如软土地基、湿陷性黄土地基、河流相冲击洪积物地基等需进行特殊处理:软土属高压缩、大变形地基,对该地基首先采用插塑料板、袋装沙井的超载预压等方法进行排水加固,然后根据填方路提的压力计算,采用喷粉桩、挤密桩等进行加固处理。

2)桥头设计过渡段,即在一定长度范围内铺设过渡性路面或设置搭板,可以使在柔性结构路段产生的较大沉降通过过渡段至桥涵结构物上,车辆行驶就不至于产生跳车。

3)台背填料的选择,在挖方地段的台背回填部位,因场地特别窄小,可选用当地的石渣、砂砾等优质填料;在高填方的拱涵及涵洞与侧墙的相接部位,尽量选用内摩差角大的填料进行填筑,而且施工是应注意填料土压的平衡,不发生偏移,以免造成工程事故。

2.7路面基层施工注意

1)严格按照《公路路面基层施工技术规范》 (JTJ034-93)要求进行底基层和基层施工,路面各层均应采用集中场拌和摊铺施工方法,以确保标高、横坡、强度、平整度达到设计要求。当采用摊铺机进行基层施工时,为了消除中间高两侧低的现象,可适当调整摊铺机两侧的横向斜杆,使熨平板呈中间低两头翘状态。

2)加强基层养护,在基层施工完成后,采用土工布洒水进行养护,并应严格控制行车。应封闭交通,只准洒水车在上面行驶。

3)严格控制基层平整,面层铺筑前用3m直尺对基层进行平整度检测,平整度差且大于8mm的路段应进行整平。面层摊铺前认真清扫基层表面,确保基层表面整洁,没有松散浮料和杂质。如有泥土还应用压力水冲洗干净。如基层表面局部透层沥青或下封层脱落,则应将脱落处基层表面清洗干净后补洒透层沥青或补做下封层。认真抄平放线,确保基层标高和基准线标高准确无误。基层标高超过允许范围时,高处必须铲平,低处可用下面层补平。面层铺筑前受到其他工序污染,如表面滴落水泥成硬渣时,应予及时清除,以确保面层平整度。

2.8沥青砼路面机械摊铺工艺及控制

1)摊铺机基准线的控制,摊铺机在进行自动找平时,需要有一个准确的基准面(线),其基本原则是:当以控制高度为主时,以走钢丝为宜;当控制厚度为主时,则采取浮动基准梁法。一般是底面层用走钢丝,中面层和表面层用浮动基准梁法。 摊铺底面层——基准钢丝绳(走钢丝)法,是在路面两侧安装基准钢丝绳,但注意:支持钢丝绳的支柱钢筋的间距不能过大,一般为5m~10m;用两台精密水准仪测量控制钢筋的高程,钢筋宜较设计高程高1mm~2mm,并保证钢筋的高程在铺筑过程中始终准确;一般使用Φ2mm~Φ3mm的高强度钢绞线,用紧线器拉紧安放在支柱的调整横杆上,每两根钢支柱间钢丝绳的挠度不大于2mm,张紧钢丝绳的拉力一般在800N左右;基准线应尽量靠近熨平板,以减少厚度增量值;为保证连续作业,每侧钢丝绳至沙应具备有三根200mm~250mm长的钢绞线,在未走完本段钢丝之前,下段钢丝已经架设完成。

2)摊铺机的摊铺进度控制,摊铺机应该匀速,不停顿地连续摊铺,严禁时快时慢。因摊铺速度的变化必然导致摊铺厚度变化。为了保证厚度不变,就要调节厚度调节器以及捣固器和熨平板的激振力与振捣梁行程,但人工调节是凭经验进行调节,在速度变化处会引起摊铺后预压密实度的变化,从而导致最终压实厚度的差异,影响路面平整度。 在摊铺过程中,应尽量避免停机,应将每天必须停机中断摊铺点放在构造物一端收缩缝的位置。在中途万一出现停机,应将摊铺机熨平板锁紧不使下沉;停顿时间在气温10℃以上时不要超过10min。停顿时间超过30min或混合料温度低于100℃时,要按照处理冷接缝的方法重新接缝。

3)摊铺机操作控制措施,选用熟练的摊铺机操作手,并进行上岗前培训;在摊铺过程中,运料车应在摊铺机10m～30m处停住,并挂空档,依靠摊铺机推动缓慢前进,并应有专人指挥卸料车进行卸料;确保摊铺机供料系统的工作具有连续性,即保证脚轮(输送轮)内的料位高度稳定、均匀、连续,料位高度保持在中心轴以上叶片的2/3为宜。如中断摊铺时间短,仅受料斗内的混合料已经冷硬,则应先将受料内已冷硬的混合料铲干净,然后重新喂料;派专人负责及时清扫洒落的粒料;摊铺前,熨平板必须清理干净,调整好熨平板的高度和横坡后,预热熨平板。熨平板的预热温度应接近沥青混合料的温度,一般可加热到85~90℃。

2.9碾压质量控制

沥青混凝土面层的碾压通常分为三个阶段进行,即初压、复压和终压。

1)初压,第一阶段初压习惯上常称作稳压阶段。由于沥青混合料在摊铺机的熨平板前已经初步夯击压实,而且刚摊铺成的混合料的温度较高(常在140℃左右),因此只要用较小的压实就可以达到较好的稳定压实效果。通常用6~8t的双轮振动压路机以2km/h左右速度进行碾压2~3遍。碾压机驱动轮在前静压匀速前进,后退时沿前进碾压时的轮迹行驶进行振动碾压。也可以用组合式钢轮—轮胎(4个等间距的宽轮胎)压路机(钢轮接近摊铺机)进行初压。前进时静压匀速碾压,后退时沿前进碾压时的轮迹行驶并振动碾压。

2)复压,第二阶段复压是主要压实阶段。在此阶段至少要达到规定的压实度,因此,复压应该在较高温度下并紧跟在初压后面进行。复压期间的温度不应低于100~110℃,通常用双轮振动压路机(用振动压实)或重型静力双轮压路机和16t以上的轮胎压路机同进先后进行碾压,也可以用组合式钢-轮胎压路机与振动压路机和轮胎压路机一起进行碾压。碾压遍数参照铺筑试验段时所得的碾压遍数确定,通常不少于8遍,碾压方式与初压相同。

3)终压,第三阶段终压是消除缺陷和保证面层有较好平整度的最后一步。由于终压要消除复压过程中表面遗留的不平整,因此,沥青混合料也需要有较高的温度。终压常使用静力双轮压路机并应紧接在复压后进行。终压结束时的温度不应低于沥青面层施工规范中规定的70℃,应尽可能在较高温度下结束终压。

4)为保证各阶段的碾压作业始终在混合料处于稳定的状态下进行,碾压作业应按下述规则进行:由下而上(沿纵坡和横坡);先静压后振动碾压;初压和终压使用双轮压路机,初压可使用组合式钢轮-轮胎压路机,复压使用振动压路机和轮胎压路机;碾 压时驱动轮在前,从动轮在后;后退时沿前进碾压的轮迹行驶;压路机的碾压作业长度应与摊铺机的摊铺速度相平衡,随摊铺机向前推进;压路机折回去 在同一断面上,而是呈阶梯形;当天碾压完成尚未冷却的沥青混凝土层面上不应停放一切施工设备(包括临时停放压路机),以免产生形变;压实成型的沥青面层完全冷却后才能开放交通。

5)横向接缝的碾压,横向接缝的碾压是工序中重要一环。碾压时,应先用双轮压路机进行横向(即垂直于路面中心线)碾压,需要时,摊铺层的外侧应放置供压路机行驶的垫木。碾压时压路机应主要位于已压实的混合料层上,伸入新铺混合料的宽度不超过20cm。接着每碾压一遍向新铺混合料移动约20cm,直到压路机全部在新铺面层上碾压为止。然后进行正常的纵向碾压。在相邻摊铺层已经成型必须施做冷纵向接缝时,可先用钢轮压路机沿纵向碾压一遍,在新铺层上的碾压宽度为15cm~20cm,然后再沿横向接缝进行横向碾压。横向碾压结束后进行正常的纵向碾压。

6)纵向接缝的碾压,纵向接缝的碾压,压路机先在已压实路面上行走,同时碾压新铺混合料10cm~15cm,然后碾压新铺混合料,同时跨过已压实路面10cm~15cm,将接缝碾压密实。

2.10接缝处理对策

1)纵向接缝,两条摊铺带相接处,必须有一部分搭接,才能保证该处与其他部分具有相同的厚度。搭接的宽度应前后一致。搭接施工有冷接茬和热接茬两种。

冷接茬在施工是指新摊铺层与经过压实后的已铺层进行搭势头。半幅施工不能采用热接缝时宜加设档板或采用切刀切齐。铺另半幅前必须将缝边缘清扫干净,并涂洒少量粘层沥表。摊铺时应重叠在已铺层5cm~10cm,摊铺后用人工将摊铺在前半幅上面的混合料铲走,然后进行碾压。应注意新摊铺带必须与前一条摊铺带动的松铺厚度要同。

热接在施工一般是在使用两台以上摊铺机梯队作业时采用的。此时两条毗邻摊铺带的混合料都还处于压实前的热状态,所以纵向接茬易于处理,且连接强度较好。施工时应将已铺混合料部分留下10cm~20cm宽,暂不碾压,作为后摊铺部分的高程基准面,待后摊铺部分完成后,一起跨缝碾压。

不管采用冷接法或热接法,摊铺带的边缘都必须齐整,这就要求机械在直线上或弯道上行驶始终保持正确位置。为此,可沿摊铺带一侧敷设一根导向线,并在机械上安置一根带链条的悬杆,驾驶员只要注视所悬链条对准导向线行驶即可。

2)横向接缝,相邻两幅及上下层的横向接缝均应错位1m以上。横向接缝有斜接缝和平接缝两种。高速公路在面层施工中应采用垂直的平接缝。铺筑接缝时,可以已压实部分上面铺一些热混合料使之预热软化,以加强新旧混合料的粘结。但在开始碾压前应将预热用的混合料铲除。

对于横向接缝,应于接缝处起继续摊铺混合料前,用3m直尺检查已铺路面端部平整度,不符合要求时应予清除。在摊铺新混合料时应调整好预留高度,接缝摊铺层施工结束后再用3m直尺检查平整度,当有不符合要求者应趁混合料尚未冷却时立即处理,以保证横向接缝处的路面平整度。

路面平整度要达到行车舒适这一要求,要从路基施工准备阶段就开始重视,所有参加公路建设工程的施工单位,都有义不容辞的责任,都必须强化施工管理,完善施工工艺和施工方法,提高施工质量,才能从源头上、根本上解决问题,社会效益和社会质量得到保证。

参考文献

[1]路面工程[M].

[2]路基工程[M].

[3]公路与桥梁工程病害防治及检测修复实用技术大全[M].