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(zé)任公司成都6100412.成都華川公路建設(shè)集團(tuán)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(shè)備性能特點(diǎn)、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(yīng)用及該施工工藝與傳統(tǒng)施工工藝的比較。

<關(guān)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(xiàn)標(biāo)識碼]B

0前言

我國高等級公路半剛性基(底基)層設(shè)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(shí)機(jī)械性能的限制,攤鋪機(jī)無法滿足大寬度大厚度一次性攤鋪,一般壓實(shí)機(jī)具也無法滿足20cm厚以上水穩(wěn)基(底基層)的壓實(shí)要求。長期以來,水穩(wěn)基(底基)層一直采用分層并機(jī)攤鋪,該施工工藝存在上下施工層粘結(jié)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(jī)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(jī)械設(shè)備改進(jìn)入手,實(shí)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(shè)中,都汶高速公路的水穩(wěn)施工進(jìn)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(diǎn)

1.1路面施工工藝發(fā)展趨勢

隨著我國高速公路建設(shè)投人的加大,如何提高施工效率、提高施工質(zhì)量、節(jié)約成本,開發(fā)適應(yīng)我國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)快速發(fā)展所需的新型攤鋪機(jī)械,實(shí)現(xiàn)大寬度大厚度抗離析一次成形施工作業(yè),國內(nèi)外均有公司進(jìn)行了這方面設(shè)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(nèi)陜西中大機(jī)械集團(tuán),均開發(fā)了這方面所需的設(shè)備。目前新一代攤鋪設(shè)備攤鋪?zhàn)畲髮挾葹?span style="border-width: 0px;padding: 0px">16m,最大攤鋪厚度可達(dá)60cm(壓實(shí)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(jī),其靜壓力為32t,最大激振力可達(dá)81t,從投人使用以來的在多條高速公路施工應(yīng)用中均取得了較好的效果,引領(lǐng)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(shè)備的特點(diǎn)

(1)功率大,攤鋪寬度大。超級攤鋪機(jī)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(jī)攤鋪施工。

(2)采用抗橫向、抗縱向、抗高度方向離析的設(shè)計。在布料時加強(qiáng)了二次拌和作用且穩(wěn)定平緩均勻地向兩側(cè)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(jié)構(gòu)。當(dāng)然基層大厚度攤鋪應(yīng)有配套的壓實(shí)設(shè)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(yīng)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(shè)計行車速度為80km/h,路基寬度為24.5m,主線路面結(jié)構(gòu)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(shè)計寬為12.56m,厚30cm。2007年都汶高速LM1合同段在進(jìn)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(shí)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(jìn)行了推廣應(yīng)用,并在。5.l2汶川特大地震后項目災(zāi)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(jī)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(jī)具及工藝不同,而原材料質(zhì)量控制、配合比設(shè)計、混合料拌和、運(yùn)輸、養(yǎng)生工序施工機(jī)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(jī)械設(shè)備配置(見表1)

表1攤鋪碾壓機(jī)械設(shè)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(diǎn),用白灰劃出底基層攤鋪設(shè)計邊線,設(shè)計邊線距中樁分別為0.145m及12.700m,設(shè)計攤鋪寬度為12.555m。據(jù)此邊線設(shè)置掛線鋼釬,然后測量各高程控制點(diǎn)實(shí)際高度,再根據(jù)設(shè)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(biāo)記,并據(jù)此張拉基準(zhǔn)鋼絲。

2.4混和料攤鋪

(1)高程基準(zhǔn)鋼絲設(shè)置

施工時采用雙基準(zhǔn)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(jī)半幅全厚一次進(jìn)行。首先按設(shè)計攤鋪寬度線放出攤鋪邊線,設(shè)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(shè)計寬度邊線45cm)處每10m整樁處設(shè)置承托鋼絲的掛線鋼釬,張拉好用于承托儀表的基準(zhǔn)鋼絲,并據(jù)掛線高程調(diào)整各樁位鋼絲高度,測量、調(diào)整鋼絲高度時必須準(zhǔn)確無誤,以保證攤鋪頂面高程、厚度和平整度。

(2)攤鋪機(jī)調(diào)試準(zhǔn)備

攤鋪前于路床表面適量噴灑結(jié)合水以濕潤路床,增強(qiáng)底基層與路床的粘結(jié)牢固性與整體性,攤鋪前認(rèn)真檢查攤鋪機(jī)各部分運(yùn)轉(zhuǎn)情況,調(diào)整好熨平板的初始工作仰角,將兩側(cè)的傳感器臂放在基準(zhǔn)鋼絲上,調(diào)整好傳感器與基準(zhǔn)鋼絲間關(guān)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(shí)厚度30cm+松鋪厚度12cm)的枕木,并調(diào)整好熨平板的橫坡度。

(3)混合料攤鋪

由于拌和機(jī)產(chǎn)量約為500t/h,攤鋪機(jī)速度控制為1.2～1.5m/min,使拌和與攤鋪能力基本匹配,調(diào)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(yīng)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(diào)整,當(dāng)攤鋪頂面高程在容許誤差范圍內(nèi)時則不再隨意調(diào)整。攤鋪過程中應(yīng)保持?jǐn)備佀俣?、攤鋪厚度、松鋪系?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(diào)節(jié)厚度旋鈕,電腦將在一定時間內(nèi)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(jī)后面設(shè)專人消除少量的粗細(xì)集料離析現(xiàn)象,如發(fā)現(xiàn)粗集料“窩”,應(yīng)立即將其鏟除,并用新拌混合料填補(bǔ)或安排專人采用細(xì)料將其均勻?yàn)⒉几采w,再進(jìn)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(jī)前進(jìn)時靜壓,后退時弱振(高頻低幅)。第二遍22t單鋼輪振動壓路機(jī)弱振1遍(高頻低幅)。第三遍22t單鋼輪振動壓路機(jī)強(qiáng)振l遍(高幅低頻)。第四遍32t單鋼輪振動壓路機(jī)強(qiáng)振1遍(高幅低頻)。第五遍32t單鋼輪振動壓路機(jī)強(qiáng)振1遍(高幅低頻)。第六遍32t單鋼輪振動壓路機(jī)弱振l遍(高頻低幅)。第七遍犯t單鋼輪振動壓路機(jī)強(qiáng)振l遍(高幅低頻)。第八遍22t單鋼輪振動壓路機(jī)弱振1遍(高頻低幅)。第九遍膠輪壓路機(jī)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(cè)路肩開始向路中心碾壓,在彎道超高段則由內(nèi)側(cè)開始向外側(cè)碾壓,當(dāng)?shù)谝慌_壓路機(jī)碾壓至路幅的1/3寬時,第二臺壓路機(jī)開始碾壓,如此循環(huán)形成流水作業(yè);在每一作業(yè)段結(jié)束處畫一條橫貫全斷面的斜線,并在路旁放一個標(biāo)明碾壓狀態(tài)的標(biāo)識牌,壓路機(jī)折回處應(yīng)成階梯狀;碾壓時,壓路機(jī)鋼輪應(yīng)重疊至少1/3輪寬,且后輪必須超過與前段的接縫;兩側(cè)多壓1～2遍;復(fù)壓完成后膠輪壓路機(jī)開始全幅碾壓直至無輪跡為止。碾壓過程中嚴(yán)禁壓路機(jī)在已完成的或正在碾壓的路段上“調(diào)頭”和急剎車;碾壓過程中,表面應(yīng)始終保持濕潤,如表層水分蒸發(fā)過快,則及時補(bǔ)灑少量的水分,嚴(yán)禁灑大水碾壓;碾壓過程中,應(yīng)設(shè)專人鏟除少量離析粗集料,并填補(bǔ)新料攤平,先用鋼輪壓路機(jī)補(bǔ)壓,再用膠輪壓路機(jī)碾壓收光;碾壓完畢后及時進(jìn)行壓實(shí)度檢測,若壓實(shí)度不合格,應(yīng)及時補(bǔ)壓直至壓實(shí)度合格為止。

2.6檢測結(jié)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(zhì)量檢驗(yàn)評定標(biāo)準(zhǔn)》JTGFO80/l一2004對壓實(shí)度、平整度、高程、寬度、厚度、橫坡、強(qiáng)度等項目逐項檢查,各項技術(shù)指標(biāo)檢測結(jié)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(jié)論,采用大寬度大厚度施工各項技術(shù)指標(biāo)均能達(dá)到技術(shù)規(guī)范質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求。

3大寬度大厚度工藝與傳統(tǒng)并機(jī)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(shù)規(guī)范《公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范(JTJ034一2000)》基層應(yīng)并機(jī)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(jī)一前一后相隔約10～20m同步前進(jìn)攤鋪混合料。隨著大寬度大厚度施工機(jī)械及施工工藝的出現(xiàn),則可單機(jī)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(jī)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(shè)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(jié)合不緊密,容易使上下層間分離,使上基層底面的彎拉應(yīng)力增大,對路面基(底基)層整體性能及結(jié)構(gòu)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(jié)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(jī)聯(lián)鋪施工兩臺攤鋪機(jī)需要熟練配合,一臺攤鋪機(jī)在卸料車上料時勢必對另一臺攤鋪機(jī)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(jī)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(jī)聯(lián)鋪高30～40%。

(3)提高基(底基)層平整度。并機(jī)聯(lián)鋪兩臺攤鋪機(jī)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(zhì)量、平整度和外觀,而單機(jī)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(zhǔn)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(jié)束后,在上基層鋪筑過程中,下基層強(qiáng)度尚未充分形成,在上基層施工中由于大噸位振動壓路機(jī)和工程運(yùn)輸車輛的碾壓極易造成下基層結(jié)構(gòu)的早期損壞,導(dǎo)致下部結(jié)構(gòu)散裂、微觀裂隙發(fā)育、強(qiáng)度形成不夠充分,而全厚式攤鋪則因其一次性進(jìn)行,完全避免了基層的早期損壞。

(6)避免傳統(tǒng)攤鋪機(jī)設(shè)計上產(chǎn)生的離析和并機(jī)聯(lián)鋪拼縫離析。大寬度大厚度超級攤鋪機(jī)針對抗橫向、抗縱向、抗高度方向的離析進(jìn)行了專門的設(shè)計,從而避免或減少傳統(tǒng)攤鋪機(jī)施工時產(chǎn)生的離析;傳統(tǒng)并機(jī)攤鋪?zhàn)鳂I(yè)時,雙機(jī)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(yán)重影響了路面質(zhì)量,單機(jī)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(fù)進(jìn)行兩次,增加了人力、物力投人,導(dǎo)致工程造價的增加,雙機(jī)聯(lián)鋪同時需2臺攤鋪機(jī)及2組施工人員,而大寬度大厚度單機(jī)攤鋪僅需1臺攤鋪機(jī)及l組配套施工人員,且工藝簡便,單機(jī)大厚度攤鋪施工總時間僅為雙機(jī)分層攤鋪時的40%,設(shè)備和施工人員大大減少,減少設(shè)備租賃費(fèi)及人工費(fèi),提高了施工效率,經(jīng)濟(jì)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?yàn)闄z測時采用灌砂法,其結(jié)果是平均值,所以合格。而實(shí)際上,上部壓實(shí)度超百,下部壓實(shí)度不夠,所以出現(xiàn)此現(xiàn)象,因此在沒有更為科學(xué)成熟壓實(shí)度檢測方法時則應(yīng)加強(qiáng)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(yīng)用總體說來是成功的,施工完畢后進(jìn)行各項指標(biāo)檢測偏差均在設(shè)計允許范圍內(nèi),但也存在如下需改進(jìn)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(jī)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(yàn),由于一次攤鋪成型沒有二次補(bǔ)救的機(jī)會,因此高程和厚度控制必須要準(zhǔn)確,松鋪系數(shù)也要通過試驗(yàn)經(jīng)過多次施工總結(jié)才能準(zhǔn)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(jī),激振力可達(dá)81t,側(cè)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(shí);采用鋼模時也會引起模板側(cè)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(shí)度檢測難度。壓實(shí)度檢測是水穩(wěn)基(底基)層施工質(zhì)量控制的有效手段,也是反映施工質(zhì)量的重要指標(biāo)之一,在檢測時壓實(shí)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?yàn)闄z測時采用灌砂法,其結(jié)果是平均值,所以合格"而實(shí)際上,上部壓實(shí)度超百,下部壓實(shí)度不夠,所以出現(xiàn)此現(xiàn)象,因此在沒有更為科學(xué)成熟壓實(shí)度檢測方法時則應(yīng)加強(qiáng)過程控制,尤其要控制其碾壓遍數(shù)和注意碾壓方法。

5結(jié)束語

(1)當(dāng)代超級攤鋪機(jī)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(cè)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(jié)構(gòu)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(jī)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(yùn)行良好,未出現(xiàn)由于施工質(zhì)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(yùn)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(nèi)得到了一定的應(yīng)用及推廣,但在技術(shù)上還不是很成熟,上面提到的存在的問題,還有待從施工設(shè)備和工藝上進(jìn)一步改進(jìn)。

(4)目前水穩(wěn)基(底基)層施工究竟采用傳統(tǒng)并機(jī)分層攤鋪工藝還是采用單機(jī)大寬度全厚式攤鋪工藝,則應(yīng)根據(jù)路面等級、水穩(wěn)層設(shè)計寬度及厚度、質(zhì)量要求、混合料結(jié)構(gòu)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(diǎn)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(shù)規(guī)范的修訂積累經(jīng)驗(yàn)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(shè)備、新工藝的發(fā)展方向和趨勢。

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