淺談水穩(wěn)層大寬度大厚度施工工藝

2010年第3期  西南公路XINANGONGL

淺談水穩(wěn)層大寬度大厚度施工工藝

郭守見,肖建華,

(1.  四川巴陜高速公路有限責任公司成都6100412.成都華川公路建設集團有限公司成都610041)

<摘要>介紹了路面基層及路面面層大寬度大厚度施工新工藝的發(fā)展趨勢、施工設備性能特點、該工藝在四川高速公路都汶高速公路路面施工中的推廣應用及該施工工藝與傳統(tǒng)施工工藝的比較。

<關鍵詞>水穩(wěn)基(底基)層;大寬度大厚度;施工工藝

<中圖分類號>u4z6217  [文獻標識碼]B

0前言

我國高等級公路半剛性基(底基)層設計厚度一般為數(shù)20cm～40cm,基層、底基層厚度共計50cm～60cm,由于受攤鋪及壓實機械性能的限制,攤鋪機無法滿足大寬度大厚度一次性攤鋪,一般壓實機具也無法滿足20cm厚以上水穩(wěn)基(底基層)的壓實要求。長期以來,水穩(wěn)基(底基)層一直采用分層并機攤鋪,該施工工藝存在上下施工層粘結不牢,平整度不理想,縱向接縫處理困難,施工離析,施工效率低下等問題。因此解決水穩(wěn)基(底基)層分層并機施工中存在問題已成為目前高等級公路施工的一大課題,以期從施工機械設備改進入手,實現(xiàn)半剛性水穩(wěn)基(底基)層大寬度大厚度一次攤鋪成形施工。在四川高速路的建設中,都汶高速公路的水穩(wěn)施工進行了這方面的嘗試,并取得了成功。

1大寬度大厚度路面施工的特點

1.1路面施工工藝發(fā)展趨勢

隨著我國高速公路建設投人的加大,如何提高施工效率、提高施工質量、節(jié)約成本,開發(fā)適應我國基礎設施建設快速發(fā)展所需的新型攤鋪機械,實現(xiàn)大寬度大厚度抗離析一次成形施工作業(yè),國內外均有公司進行了這方面設備的研究和制造。國外有意大利瑪連尼、比泰利(卡特匹勒)、ABG525、VOGELE2500,國內陜西中大機械集團,均開發(fā)了這方面所需的設備。目前新一代攤鋪設備攤鋪最大寬度為16m,最大攤鋪厚度可達60cm(壓實后為42～45cm),能滿足雙向六車道高速公路路面大寬度大厚度一次成形施工需要;以及與之匹配的振動壓路機,其靜壓力為32t,最大激振力可達81t,從投人使用以來的在多條高速公路施工應用中均取得了較好的效果,引領了現(xiàn)代路面施工工藝的發(fā)展新趨勢。

1.2大寬度大厚度路面施工攤鋪設備的特點

(1)功率大,攤鋪寬度大。超級攤鋪機功率為220kw以上,.攤鋪寬度為12～16m,主要用于12m以上大寬幅單機攤鋪施工。

(2)采用抗橫向、抗縱向、抗高度方向離析的設計。在布料時加強了二次拌和作用且穩(wěn)定平緩均勻地向兩側擠出物料,有效避免離析。

(3)攤鋪厚度增加。大厚度攤鋪可至400～600mm,對基層穩(wěn)定土一次成形有著重要意義,既提高生產(chǎn)率,減少施工麻煩降低成本,同時又保證穩(wěn)定層的整體板塊結構。當然基層大厚度攤鋪應有配套的壓實設備來保證。

2大寬度大厚度施工工藝在都汶高速公路水穩(wěn)施工中的推廣應用

2.1工程概述

國道317、213線都江堰至汶川公路工程項目高速路段為雙向四車道,設計行車速度為80km/h,路基寬度為24.5m,主線路面結構層為30cm厚水泥穩(wěn)定碎石底基層+20cm厚水泥穩(wěn)定碎石基層+6cm厚中粒式瀝青混凝土AC一20c下面層+6cm厚中粒式瀝青混凝土AC一20C中面層+4cm厚改性瀝青AK一13A抗滑表層。本高速路段起訖樁為Ko+000一K25+858.345長25.8km。

水穩(wěn)底基層半幅設計寬為12.56m,厚30cm。2007年都汶高速LM1合同段在進行水穩(wěn)底基層施工中較為成功地在四川首次嘗試了大寬度(主線半幅寬12.56m,玉堂方向分離雙車道匝道寬巧28m)大厚度(壓實厚30cm,松鋪系數(shù)為1.40,松鋪厚度為42cm)攤鋪及碾壓施工工藝,在試鋪筑成功后,在項目的后面施工中進行了推廣應用,并在。5.l2汶川特大地震后項目災后重建水穩(wěn)施工中也得到全部采用。鑒于大寬度大厚度施工與傳統(tǒng)并機分層攤鋪碾壓施工工藝相比較,不同之處在于攤鋪、碾壓工序施工機具及工藝不同,而原材料質量控制、配合比設計、混合料拌和、運輸、養(yǎng)生工序施工機具及工藝同傳統(tǒng)施工工藝要求,因此本文僅介紹都汶路底基層大寬度大厚度施工中攤鋪及碾壓工藝。

2.2攤鋪碾壓機械設備配置(見表1)

表1攤鋪碾壓機械設備配置表

2.3施工放樣

用全站儀按10m間距放出路線中樁,再沿橫斷面方向距中樁13.15m放出邊樁控制點,用白灰劃出底基層攤鋪設計邊線,設計邊線距中樁分別為0.145m及12.700m,設計攤鋪寬度為12.555m。據(jù)此邊線設置掛線鋼釬,然后測量各高程控制點實際高度,再根據(jù)設計高程和松鋪系數(shù)(經(jīng)測定為1.40)計算出松鋪高度,在鋼釬上作好高程控制標記,并據(jù)此張拉基準鋼絲。

2.4混和料攤鋪

(1)高程基準鋼絲設置

施工時采用雙基準鋼絲來控制攤鋪層頂面高程和厚度,底基層攤鋪采用一臺陜西中大DT1600攤鋪機半幅全厚一次進行。首先按設計攤鋪寬度線放出攤鋪邊線,設計寬度線距中樁分別為0.145m及12.700m,然后在距中樁0.3m和距中樁13.15m(距設計寬度邊線45cm)處每10m整樁處設置承托鋼絲的掛線鋼釬,張拉好用于承托儀表的基準鋼絲,并據(jù)掛線高程調整各樁位鋼絲高度,測量、調整鋼絲高度時必須準確無誤,以保證攤鋪頂面高程、厚度和平整度。

(2)攤鋪機調試準備

攤鋪前于路床表面適量噴灑結合水以濕潤路床,增強底基層與路床的粘結牢固性與整體性,攤鋪前認真檢查攤鋪機各部分運轉情況,調整好熨平板的初始工作仰角,將兩側的傳感器臂放在基準鋼絲上,調整好傳感器與基準鋼絲間關系,在熨平板下墊上厚約42cm即為水穩(wěn)碎石底基層松鋪厚度(松鋪厚度42cm=攤鋪壓實厚度30cm+松鋪厚度12cm)的枕木,并調整好熨平板的橫坡度。

(3)混合料攤鋪

由于拌和機產(chǎn)量約為500t/h,攤鋪機速度控制為1.2～1.5m/min,使拌和與攤鋪能力基本匹配,調整好夯錘振級并保持穩(wěn)定,保持螺旋布料器有三分之二埋入混合料中,確保感應器在鋼絲上的滑動不受任何阻礙。攤鋪開始后用拉線、鋼尺、鋼釬檢查攤鋪頂面高程及松鋪厚度,若有誤差立即緩慢調整,當攤鋪頂面高程在容許誤差范圍內時則不再隨意調整。攤鋪過程中應保持攤鋪速度、攤鋪厚度、松鋪系數(shù)、頂面橫坡、平整度、振動頻率等穩(wěn)定,不得視其來料多少隨意改變攤鋪速度及振夯大小,如因攤鋪需要改變厚度或高程時,可以緩慢調節(jié)厚度旋鈕,電腦將在一定時間內自動完成。攤鋪過程中,安排專人清除卸料時散落在履帶前的混合料,在攤鋪機后面設專人消除少量的粗細集料離析現(xiàn)象,如發(fā)現(xiàn)粗集料“窩”,應立即將其鏟除,并用新拌混合料填補或安排專人采用細料將其均勻灑布覆蓋,再進行碾壓。

2.5混合料碾壓

(l)碾壓工藝:第一遍18t單鋼輪振動壓路機前進時靜壓,后退時弱振(高頻低幅)。第二遍22t單鋼輪振動壓路機弱振1遍(高頻低幅)。第三遍22t單鋼輪振動壓路機強振l遍(高幅低頻)。第四遍32t單鋼輪振動壓路機強振1遍(高幅低頻)。第五遍32t單鋼輪振動壓路機強振1遍(高幅低頻)。第六遍32t單鋼輪振動壓路機弱振l遍(高頻低幅)。第七遍犯t單鋼輪振動壓路機強振l遍(高幅低頻)。第八遍22t單鋼輪振動壓路機弱振1遍(高頻低幅)。第九遍膠輪壓路機碾壓1～2遍,直至無輪跡為止。

(2)碾壓注意事項:碾壓時在直線段由兩側路肩開始向路中心碾壓,在彎道超高段則由內側開始向外側碾壓,當?shù)谝慌_壓路機碾壓至路幅的1/3寬時,第二臺壓路機開始碾壓,如此循環(huán)形成流水作業(yè);在每一作業(yè)段結束處畫一條橫貫全斷面的斜線,并在路旁放一個標明碾壓狀態(tài)的標識牌,壓路機折回處應成階梯狀;碾壓時,壓路機鋼輪應重疊至少1/3輪寬,且后輪必須超過與前段的接縫;兩側多壓1～2遍;復壓完成后膠輪壓路機開始全幅碾壓直至無輪跡為止。碾壓過程中嚴禁壓路機在已完成的或正在碾壓的路段上“調頭”和急剎車;碾壓過程中,表面應始終保持濕潤,如表層水分蒸發(fā)過快,則及時補灑少量的水分,嚴禁灑大水碾壓;碾壓過程中,應設專人鏟除少量離析粗集料,并填補新料攤平,先用鋼輪壓路機補壓,再用膠輪壓路機碾壓收光;碾壓完畢后及時進行壓實度檢測,若壓實度不合格,應及時補壓直至壓實度合格為止。

2.6檢測結果

都汶高速公路LM１合同段路面工程水泥穩(wěn)定碎石底基層采用大寬度大厚度攤鋪工藝施工樁號為Ks+000一K13+100段,里程長6.1km,扣除橋涵后凈長5.7km,施工完畢后,按照《公路工程質量檢驗評定標準》JTGFO80/l一2004對壓實度、平整度、高程、寬度、厚度、橫坡、強度等項目逐項檢查,各項技術指標檢測結果統(tǒng)計如表2所示。

從檢測統(tǒng)計數(shù)據(jù)分析可得出結論,采用大寬度大厚度施工各項技術指標均能達到技術規(guī)范質量標準要求。

3大寬度大厚度工藝與傳統(tǒng)并機分層工藝比較

水穩(wěn)層作為高等級路面基(底基)層時,其厚度一般都大于20cm,按現(xiàn)行施工技術規(guī)范《公路路面基層施工技術規(guī)范(JTJ034一2000)》基層應并機分層施工,下基層成型、碾壓完畢后至少需要養(yǎng)生7天后再鋪筑上一層;大寬度(9m以上)油面施工兩臺攤鋪機一前一后相隔約10～20m同步前進攤鋪混合料。隨著大寬度大厚度施工機械及施工工藝的出現(xiàn),則可單機整幅全厚一次攤鋪碾壓完成,大寬度大厚度施工與傳統(tǒng)并機分層施工工藝相比較具有如下優(yōu)越性。

(1)提高基(底基)層整體性。在路面設計中基(底基)層作為整體考慮,傳統(tǒng)分層施工方法存在下層光面,上層大料滾落造成層間結合不緊密,容易使上下層間分離,使上基層底面的彎拉應力增大,對路面基(底基)層整體性能及結構的使用壽命產(chǎn)生不良影響。采用大寬度大厚度施工,因其是全厚整層一次性施工,有效地解決了層間分離、結合不緊密的問題,提高了整體性。

(2)提高生產(chǎn)效率。傳統(tǒng)并機聯(lián)鋪施工兩臺攤鋪機需要熟練配合,一臺攤鋪機在卸料車上料時勢必對另一臺攤鋪機產(chǎn)生影響;一臺攤鋪發(fā)生故障整個攤鋪就要停止,而兩臺攤鋪機的故障概率要高于一臺,一般大寬度全厚式攤鋪生產(chǎn)率要比雙機聯(lián)鋪高30～40%。

(3)提高基(底基)層平整度。并機聯(lián)鋪兩臺攤鋪機的松鋪系數(shù)不可能完全一致,極易產(chǎn)生中間接縫處一邊高一邊低,在施工中接縫處平整度也難于控制,由此造成路面平整度差,影響了路面質量、平整度和外觀,而單機全幅攤鋪完全避免了此問題。

(4)縮短施工工期。分層施工時,下層施工完畢后需要較長的養(yǎng)生時間,增加了工期,分層施工時下基層成型碾壓完畢后,至少需要7天才能鋪筑上一層,而大厚度攤鋪除省去7天養(yǎng)生期外還節(jié)約了備料、支模、清掃、噴灑水泥漿等施工準備時間。

(5)避免基(底基)層產(chǎn)生早期損壞。即使下基層養(yǎng)生期結束后,在上基層鋪筑過程中,下基層強度尚未充分形成,在上基層施工中由于大噸位振動壓路機和工程運輸車輛的碾壓極易造成下基層結構的早期損壞,導致下部結構散裂、微觀裂隙發(fā)育、強度形成不夠充分,而全厚式攤鋪則因其一次性進行,完全避免了基層的早期損壞。

(6)避免傳統(tǒng)攤鋪機設計上產(chǎn)生的離析和并機聯(lián)鋪拼縫離析。大寬度大厚度超級攤鋪機針對抗橫向、抗縱向、抗高度方向的離析進行了專門的設計,從而避免或減少傳統(tǒng)攤鋪機施工時產(chǎn)生的離析;傳統(tǒng)并機攤鋪作業(yè)時,雙機并幅攤鋪的主要問題在于施工成本高,中間接縫的帶狀離析和高度向離析難以克服,同時在工作中斷時產(chǎn)生片狀離析,拼縫處一般是車道處(汽車輪碾壓處),嚴重影響了路面質量,單機全幅攤鋪則避免了拼縫處離析問題。

(7)降低工程造價。傳統(tǒng)分層施工同樣的基層施工工序需要重復進行兩次,增加了人力、物力投人,導致工程造價的增加,雙機聯(lián)鋪同時需2臺攤鋪機及2組施工人員,而大寬度大厚度單機攤鋪僅需1臺攤鋪機及l組配套施工人員,且工藝簡便,單機大厚度攤鋪施工總時間僅為雙機分層攤鋪時的40%,設備和施工人員大大減少,減少設備租賃費及人工費,提高了施工效率,經(jīng)濟效益明顯。但取芯時有缺陷,部分芯樣下部空隙偏大且底部松散,這是因為檢測時采用灌砂法,其結果是平均值,所以合格。而實際上,上部壓實度超百,下部壓實度不夠,所以出現(xiàn)此現(xiàn)象,因此在沒有更為科學成熟壓實度檢測方法時則應加強過程控制,尤其要控制其碾壓遍數(shù)和注意碾壓方法。

4存在的問題

大寬度大厚度施工在都汶路的推廣及應用總體說來是成功的,施工完畢后進行各項指標檢測偏差均在設計允許范圍內,但也存在如下需改進行問題:

(l)松鋪系數(shù)的控制。水穩(wěn)基(底基)層全厚攤鋪時,因攤鋪厚度增大,攤鋪機夯錘力量沒有增加,松鋪系數(shù)要增大,但具體增大多少合適目前還沒有成熟的經(jīng)驗,由于一次攤鋪成型沒有二次補救的機會,因此高程和厚度控制必須要準確,松鋪系數(shù)也要通過試驗經(jīng)過多次施工總結才能準確確定。

(2)邊部控制較為困難。由于大厚度施工攤鋪厚度較大,加上采用32t超大噸位壓路機,激振力可達81t,側向力也很大,因此邊部容易壓塌,線型也較難控制,不易壓到位或壓實;采用鋼模時也會引起模板側向變形,而且會造成模板上下跳動,模板固定較難。

(3)增加壓實度檢測難度。壓實度檢測是水穩(wěn)基(底基)層施工質量控制的有效手段,也是反映施工質量的重要指標之一,在檢測時壓實度合格, 但取芯時有缺陷,部分芯樣下部空隙偏大且底部松散,這是因為檢測時采用灌砂法,其結果是平均值,所以合格"而實際上,上部壓實度超百,下部壓實度不夠,所以出現(xiàn)此現(xiàn)象,因此在沒有更為科學成熟壓實度檢測方法時則應加強過程控制,尤其要控制其碾壓遍數(shù)和注意碾壓方法。

5結束語

(1)當代超級攤鋪機大寬度、大厚度一次攤鋪平整度好,生產(chǎn)效率高,成本低,離析帶少(支撐帶少且無接縫),兩外側即使有離析也處于道路非承重帶上,基層大厚度攤鋪板塊整體結構好,因而這是一種適合中國快速發(fā)展施工要求的有發(fā)展前景的機種和施工工藝。

(2)都汶高速都映段通車已一年多,地震前后采用大寬度大厚度施工工藝施工的水穩(wěn)層以及路面,目前運行良好,未出現(xiàn)由于施工質量而產(chǎn)生的破壞。大寬度大厚度施工工藝在都墳路得到成功運用后,也推廣到了四川其他高速公路項目的施工中。

(3)大寬度大厚度施工雖然目前在國內得到了一定的應用及推廣,但在技術上還不是很成熟,上面提到的存在的問題,還有待從施工設備和工藝上進一步改進。

(4)目前水穩(wěn)基(底基)層施工究竟采用傳統(tǒng)并機分層攤鋪工藝還是采用單機大寬度全厚式攤鋪工藝,則應根據(jù)路面等級、水穩(wěn)層設計寬度及厚度、質量要求、混合料結構狀態(tài)等因素綜合確定。但大寬度大厚度施工具有其諸多優(yōu)點和發(fā)展?jié)摿?span style="border-width: 0px;padding: 0px">,值得大力發(fā)展和推廣,并為現(xiàn)有路面基層和路面面層施工技術規(guī)范的修訂積累經(jīng)驗和數(shù)據(jù)。該施工工藝必將成為路面基層和路面面層施工新設備、新工藝的發(fā)展方向和趨勢。

參考文獻

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