1 工程概况
长营高速公路位于吉林省境内,是继四平至长春高速公路通车后第二批建成的高速公路之一。公路始于长春市人民大街南端,经乐山镇、伊通县城东侧,终至于营城子镇关地印子屯,全长68·735km;计算行车速度为100 km/h,四车道,全封闭、全立交,路基宽度为245 m。路面设计标准为BZZ-100KN,沥青混凝土路面设计总厚度为10cm,其中上面层厚4 cm下面层厚6 cm。下面层以抗疲劳为主,兼顾抗低温缩裂、抗车辙,采用密实式AC─25I型;上面层主要达到抗滑、抗车辙,采用紧密骨架密实式、空隙率3%~6%的AC─16V型(V型为国外间断级配的型号)。路线最小平曲线半径为2 500 m,最大纵坡2·6%。桥涵设计荷载为汽车———超20级,挂车———120。设计交通量为2万辆/昼夜。
2 施工技术操作
长营高速公路面层设计厚度仅10 cm,要达到《公路工程质量检验评定标准》中规定的平整度指标,施工难度很大。在施工过程中,针对影响平整度的各个因素,主要控制以下几个方面。
2·1 路基和基层
路面施工前,对路基进行全面检查,对后填筑的桥头、施工斜坡道、填料含水量偏高而易出现冻裂及沉降的路段,认真进行处理和检测,防止土基工后沉降对路面平整度产生影响。
沥青面层是以基层顶面作为工作面的,因此基层顶面的平整状况直接影响面层的平整度。一般可见,沥青面层层数越少,基层高程偏差对面层平整度影响越大;因此,对基层施工存在问题者,均采取适当的措施严格进行处理。如对高程局部超高部分予以人工凿除或用铣刨机进行铣刨,大面积超高进行调坡;对局部较大的坑槽及松散部位,清除松散材料并刨出立茬、形状方整的坑,用适当的材料进行找补等等。
2·2 摊铺操作
2·2·1 卸料
设专人指挥,运料卡车缓慢倒车,在后轮距摊铺机推辊20~30 cm处停车;迅速换入空档,停止使用制动器,待摊铺机匀速接近,平稳地推卡车前进。要杜绝卡车碰撞摊铺机,使摊铺机瞬时减速,而使摊铺层出现了一横向隆起带。摊铺机顶推卡车前进过程中,卡车不要使用制动,更不得使用紧急或强力制动;必要时适当地使用手制动器,以能控制卡车不致滑动溜车而脱离摊铺机为度。
卡车卸料要均匀平稳,要把车厢尾部插入摊铺机料斗内,防止把料卸到地面上。地面上的散料要及时清除,特别是散落在摊铺机行车经过地面上的;否则将会导致自动调平装置产生误调动作,破坏摊铺层的平整度。
2·2·2 摊铺温度控制
严格控制摊铺温度。摊铺温度低,沥青混合料的流动性差,初始压实度相对变小,将导致终压温度不足;摊铺温度高,沥青混合料的流动性强,初始压实度相对增大。因此摊铺过程中应尽可能保持温度一致,避免初压实度不同而导致路面的不平顺。
2·2·3 摊铺速度控制
摊铺速度应缓慢并均匀一致。因为摊铺机在摊铺沥青混合料时,其熨平板片处于一种相对平衡状态;摊铺速度的变化将会打破这种平衡,熨平板将上下运动,重新调整到新的位置,从而导致摊铺出的油面上下起伏变化。另外,摊铺机均有夯实功能,在熨平板振幅相同的条件下,速度慢,单位长度受到的夯击次数多,沥青混合料相对密实;反之,沥青混合料相对疏松。这样,经摊铺机初压实的沥青混合料的压实度就不相同,导致压路机因松铺系数不同,碾压出的路面不平整。
摊铺速度的确定,应根据拌和机的拌和能力和路面每延米沥青混合料的用量,按下式计算:
2·2·4 螺旋输送器工作状态
为避免粗细骨料离析,导致表面不平整,应使螺旋输送器始终处于满载状态。
2·2·5 熨平板工作要求
在摊铺机摊铺全过程中,熨平板必须经常加热,防止熨平板温度降低而导致沥青混合料表面拉裂,同时,必须使用振动夯板和振动夯锤振压,尽可能增加沥青混凝土的初始压实度,以免形成过大的轮迹或产生沥青混凝土的纵横向推移。
2·3 碾压工艺
2·3·1 压路机的配置
碾压的主要目的是使摊铺的沥青混合料达到要求的密实度,因此,要配备具备路够压实功能的压路机。此外,由于压路机的驱动形式、重量等技术参数不同,需要合理配置,以保证发挥机械本身效力及达到平整度的要求。长营路面施工对压路机配置及碾压遍数规定如下:
初压:关闭振动装置的双驱动压路机2台,静压1~2遍。
复压:轮胎式压路机2台,压实2~3遍;双驱动振动压路机2台,振压2~3遍。
终压:净重6~8t钢轮压路机或双驱动钢轮压路机静压2~3遍。
2·3·2 碾压温度控制
关于初压温度,现行规范提倡高温碾压(不低于110℃),其目的是利用高温下沥青混合料流动性强,易于碾压,同时为复压和终压留出时间,避免终压温度不足。但初压温度过高可能会导致沥青混合料推移,因此初压温度一般需通过试铺来确定,即初压时混合料没有明显推移时的温度即为初压合适的温度。注意初压时一定使驱动轮面向摊铺机。碾压过程中,应严格控制压路机的洒水量,以减少温度损耗。
2·3·3 碾压速度控制
碾压速度应保持均匀一致。速度突变影响压实效果,造成局部质量下降。一般初压、终压宜慢速进行(1·5~2·0 km/h),复压宜采用3·5 km/h的速度进行。碾压时尽量采用2台压路机并排碾压的方式。
2·3·4 碾压方法控制
初压时,应错轮碾压,但错轮宽度不宜太大,否则会使压路机大部分重量作用在未碾压的路面上,形成过大的轮迹或造成沥青混合料的推移。复压时错轮不合理就会出现漏压,可能达不到要求的密实度,也可能产生过大的轮迹。终压错轮不当,不能有效地消除轮迹,还会产生新的轮迹。另外初压和复压开始时的错轮,必须在已碾压完成的油面上进行,不得在正在碾压的油面上错轮。
2·3·5 振压过程控制
振压时,宜采用高频低幅的振动方式进行碾压,振幅应与运行速度相配合,以避免出现波浪。压路机倒车时应先关闭振动,向另一方向运动后再开始振动,以免产生鼓包。
2·4 接缝处理
2·4·1 纵向接缝
长营高速公路沥青混合料采用全幅摊铺,但在加减速车道及中央分隔带开口处等不可避免地存在纵向接缝。为保证纵向接缝平整度,一律采用热接缝,即相应配置2台摊铺机,一台摊铺过后,另一台以刚刚摊铺的沥青混合料为基准摊铺;局部的小三角区不能用摊铺机摊铺时,用人工摊铺,然后同时完成碾压。
2·4·2 横向接缝
横向接缝是不可避免的,而且皆为冷缝;因此,处理好横接缝是提高路面平整度的关键之一。
接缝有斜接缝和平接缝2种形式。由于斜接缝为斜面,松铺厚度不易掌握,所以平整度不易控制。本工程一律采用平接缝,操作方便,效果亦较好。
平缝采用切割机切割成形,切缝位置用3 m直尺检查确定。施工时必须做到将末端的楔状部分彻底清除,并用干拖布将多余的冷却水吸走,待完全干燥后方可切割。
已铺部分与新铺层对接时,在垂直接口面上均匀地涂刷一层热沥青,以利结合。摊铺机进入现场后,在接缝处就位,使熨平板的前缘位于处理好的垂直切口后约10 cm;在熨平板下放入2块木板,其厚度Δh=h虚-h实;之后打开纵横向控制器电源,调整至指示灯闪灭。预热熨平板,使其温度达到混合料温度,混合料温度以摊铺上限为好。
机器全部结构参数的选择和调整都必须与上一次摊铺时相同。摊铺后立即用3 m直尺检查平整度,去高补低;然后用关闭振动双驱动压路机沿路横向碾压,碾压时压路机的滚筒大部分在已铺好的路面上,仅有10~15 cm的宽度压到新摊铺的混合料上;然后逐渐移动,跨过横向接缝。
3 工程管理措施
3·1 设立路面平整度奖
长营高速公路有完善的三级质量监督保证体系,业主、监督、施工单位三方面同心协力抓质量。针对长营高速公路沥青混凝土面层仅2层的特点,除采取相应的技术措施外,在工程管理的方面加大力度,设立了路面平整度奖。在保证稳定度、厚度、密实度等指标符合规范要求的前提下,路面平整度均方差不超过0·7 mm的,每公里单幅奖励5万元,超过1·2 mm的罚款。为调动操作人员的积极性,做到奖励到人、奖励到岗,规定平整度奖的8%按照岗位系数奖励给拌合机手、摊铺机手、压路机手。同时,还设立了“连续作业特别奖”和“桥头平整度奖”。“连续作业特别奖”使机修、材料供给等后勤工作和一线施工紧密联系在一起,保证了机械设备的完好运转,使工程进度、质量得到切实保障。“桥头平整度奖”的推出,使面层施工单位对桥头的处理加以重视,对桥头搭板尾端与基层的连接,以及搭板本身的纵坡影响进行预先处理,以设计高程为基准,凿高补低,为下面层施工打下良好的基础。
3·2 严格进行质量检查,加大检测频率
春季,在面层未具备施工条件(室外温度低)时,监理人员对全线的路面基层进行全面检查;尤其在标高控制上,采用了“五五法”进行检测。所谓“五五法”,即每5米1个断面,每个断面检测5点;全线共检测97820点,对不合格的部位,高点凿低,低部修补。经过认真检查和彻底修补之后,基层的标高和横坡等指标全部达到了《公路工程质量检验评定标准》的要求。
下面层铺筑过程中,施工单位质检人员与监理工程师一起用5 m直尺对平整度进行检测,同时还采用连续式平整度仪跟踪检测。及时发现问题,找出解决办法。下面层铺完后,对全线76座桥面标高逐个进行加密检测,共计检测4024点;对下面层平整度超过1·4 mm的,进行铣刨找平,达到标准后,再进行上面层施工。
上面层施工时,每道工序做到方案落实、责任到人。监理指令指导施工的关键部位、关键工序,以及工程缺陷部位的处理。强调质量跟踪连续检测,发现问题,必须进行“热处理”,精工细作。
4 平整度的最终检测
上面层施工完成后,即用连续式平整度仪全部进行检测。为准确了解路面全宽范围的平整度情况,对超车道、行车道和紧急停车带分别进行检测;仅上面层平整度一项,共检测4584点,平均均方差为0·66 mm,部分检测结果如表2。
5 结语
平整度是路面质量评定的一个重要指标。交通部《公路工程质量检验评定标准》(JTJ071-94)中规定:高速公路沥青混凝土面层平整度标准差σ=1·8 mm;长营高速公路的最终检测结果远远小于这个值。目前,国内外公路研究中,“强基薄面”课题引人注目;长营高速公路以10 cm厚面层,达到如此高的平整度水准,从施工角度给“强基薄面”理论的实施提供了强有力的证据。若将高速公路的沥青混凝面层厚度由一般的15 cm减至10cm,甚至更薄,将取得显著的经济效益。
长营高速公路位于吉林省境内,是继四平至长春高速公路通车后第二批建成的高速公路之一。公路始于长春市人民大街南端,经乐山镇、伊通县城东侧,终至于营城子镇关地印子屯,全长68·735km;计算行车速度为100 km/h,四车道,全封闭、全立交,路基宽度为245 m。路面设计标准为BZZ-100KN,沥青混凝土路面设计总厚度为10cm,其中上面层厚4 cm下面层厚6 cm。下面层以抗疲劳为主,兼顾抗低温缩裂、抗车辙,采用密实式AC─25I型;上面层主要达到抗滑、抗车辙,采用紧密骨架密实式、空隙率3%~6%的AC─16V型(V型为国外间断级配的型号)。路线最小平曲线半径为2 500 m,最大纵坡2·6%。桥涵设计荷载为汽车———超20级,挂车———120。设计交通量为2万辆/昼夜。
2 施工技术操作
长营高速公路面层设计厚度仅10 cm,要达到《公路工程质量检验评定标准》中规定的平整度指标,施工难度很大。在施工过程中,针对影响平整度的各个因素,主要控制以下几个方面。
2·1 路基和基层
路面施工前,对路基进行全面检查,对后填筑的桥头、施工斜坡道、填料含水量偏高而易出现冻裂及沉降的路段,认真进行处理和检测,防止土基工后沉降对路面平整度产生影响。
沥青面层是以基层顶面作为工作面的,因此基层顶面的平整状况直接影响面层的平整度。一般可见,沥青面层层数越少,基层高程偏差对面层平整度影响越大;因此,对基层施工存在问题者,均采取适当的措施严格进行处理。如对高程局部超高部分予以人工凿除或用铣刨机进行铣刨,大面积超高进行调坡;对局部较大的坑槽及松散部位,清除松散材料并刨出立茬、形状方整的坑,用适当的材料进行找补等等。
2·2 摊铺操作
2·2·1 卸料
设专人指挥,运料卡车缓慢倒车,在后轮距摊铺机推辊20~30 cm处停车;迅速换入空档,停止使用制动器,待摊铺机匀速接近,平稳地推卡车前进。要杜绝卡车碰撞摊铺机,使摊铺机瞬时减速,而使摊铺层出现了一横向隆起带。摊铺机顶推卡车前进过程中,卡车不要使用制动,更不得使用紧急或强力制动;必要时适当地使用手制动器,以能控制卡车不致滑动溜车而脱离摊铺机为度。
卡车卸料要均匀平稳,要把车厢尾部插入摊铺机料斗内,防止把料卸到地面上。地面上的散料要及时清除,特别是散落在摊铺机行车经过地面上的;否则将会导致自动调平装置产生误调动作,破坏摊铺层的平整度。
2·2·2 摊铺温度控制
严格控制摊铺温度。摊铺温度低,沥青混合料的流动性差,初始压实度相对变小,将导致终压温度不足;摊铺温度高,沥青混合料的流动性强,初始压实度相对增大。因此摊铺过程中应尽可能保持温度一致,避免初压实度不同而导致路面的不平顺。
2·2·3 摊铺速度控制
摊铺速度应缓慢并均匀一致。因为摊铺机在摊铺沥青混合料时,其熨平板片处于一种相对平衡状态;摊铺速度的变化将会打破这种平衡,熨平板将上下运动,重新调整到新的位置,从而导致摊铺出的油面上下起伏变化。另外,摊铺机均有夯实功能,在熨平板振幅相同的条件下,速度慢,单位长度受到的夯击次数多,沥青混合料相对密实;反之,沥青混合料相对疏松。这样,经摊铺机初压实的沥青混合料的压实度就不相同,导致压路机因松铺系数不同,碾压出的路面不平整。
摊铺速度的确定,应根据拌和机的拌和能力和路面每延米沥青混合料的用量,按下式计算:
2·2·4 螺旋输送器工作状态
为避免粗细骨料离析,导致表面不平整,应使螺旋输送器始终处于满载状态。
2·2·5 熨平板工作要求
在摊铺机摊铺全过程中,熨平板必须经常加热,防止熨平板温度降低而导致沥青混合料表面拉裂,同时,必须使用振动夯板和振动夯锤振压,尽可能增加沥青混凝土的初始压实度,以免形成过大的轮迹或产生沥青混凝土的纵横向推移。
2·3 碾压工艺
2·3·1 压路机的配置
碾压的主要目的是使摊铺的沥青混合料达到要求的密实度,因此,要配备具备路够压实功能的压路机。此外,由于压路机的驱动形式、重量等技术参数不同,需要合理配置,以保证发挥机械本身效力及达到平整度的要求。长营路面施工对压路机配置及碾压遍数规定如下:
初压:关闭振动装置的双驱动压路机2台,静压1~2遍。
复压:轮胎式压路机2台,压实2~3遍;双驱动振动压路机2台,振压2~3遍。
终压:净重6~8t钢轮压路机或双驱动钢轮压路机静压2~3遍。
2·3·2 碾压温度控制
关于初压温度,现行规范提倡高温碾压(不低于110℃),其目的是利用高温下沥青混合料流动性强,易于碾压,同时为复压和终压留出时间,避免终压温度不足。但初压温度过高可能会导致沥青混合料推移,因此初压温度一般需通过试铺来确定,即初压时混合料没有明显推移时的温度即为初压合适的温度。注意初压时一定使驱动轮面向摊铺机。碾压过程中,应严格控制压路机的洒水量,以减少温度损耗。
2·3·3 碾压速度控制
碾压速度应保持均匀一致。速度突变影响压实效果,造成局部质量下降。一般初压、终压宜慢速进行(1·5~2·0 km/h),复压宜采用3·5 km/h的速度进行。碾压时尽量采用2台压路机并排碾压的方式。
2·3·4 碾压方法控制
初压时,应错轮碾压,但错轮宽度不宜太大,否则会使压路机大部分重量作用在未碾压的路面上,形成过大的轮迹或造成沥青混合料的推移。复压时错轮不合理就会出现漏压,可能达不到要求的密实度,也可能产生过大的轮迹。终压错轮不当,不能有效地消除轮迹,还会产生新的轮迹。另外初压和复压开始时的错轮,必须在已碾压完成的油面上进行,不得在正在碾压的油面上错轮。
2·3·5 振压过程控制
振压时,宜采用高频低幅的振动方式进行碾压,振幅应与运行速度相配合,以避免出现波浪。压路机倒车时应先关闭振动,向另一方向运动后再开始振动,以免产生鼓包。
2·4 接缝处理
2·4·1 纵向接缝
长营高速公路沥青混合料采用全幅摊铺,但在加减速车道及中央分隔带开口处等不可避免地存在纵向接缝。为保证纵向接缝平整度,一律采用热接缝,即相应配置2台摊铺机,一台摊铺过后,另一台以刚刚摊铺的沥青混合料为基准摊铺;局部的小三角区不能用摊铺机摊铺时,用人工摊铺,然后同时完成碾压。
2·4·2 横向接缝
横向接缝是不可避免的,而且皆为冷缝;因此,处理好横接缝是提高路面平整度的关键之一。
接缝有斜接缝和平接缝2种形式。由于斜接缝为斜面,松铺厚度不易掌握,所以平整度不易控制。本工程一律采用平接缝,操作方便,效果亦较好。
平缝采用切割机切割成形,切缝位置用3 m直尺检查确定。施工时必须做到将末端的楔状部分彻底清除,并用干拖布将多余的冷却水吸走,待完全干燥后方可切割。
已铺部分与新铺层对接时,在垂直接口面上均匀地涂刷一层热沥青,以利结合。摊铺机进入现场后,在接缝处就位,使熨平板的前缘位于处理好的垂直切口后约10 cm;在熨平板下放入2块木板,其厚度Δh=h虚-h实;之后打开纵横向控制器电源,调整至指示灯闪灭。预热熨平板,使其温度达到混合料温度,混合料温度以摊铺上限为好。
机器全部结构参数的选择和调整都必须与上一次摊铺时相同。摊铺后立即用3 m直尺检查平整度,去高补低;然后用关闭振动双驱动压路机沿路横向碾压,碾压时压路机的滚筒大部分在已铺好的路面上,仅有10~15 cm的宽度压到新摊铺的混合料上;然后逐渐移动,跨过横向接缝。
3 工程管理措施
3·1 设立路面平整度奖
长营高速公路有完善的三级质量监督保证体系,业主、监督、施工单位三方面同心协力抓质量。针对长营高速公路沥青混凝土面层仅2层的特点,除采取相应的技术措施外,在工程管理的方面加大力度,设立了路面平整度奖。在保证稳定度、厚度、密实度等指标符合规范要求的前提下,路面平整度均方差不超过0·7 mm的,每公里单幅奖励5万元,超过1·2 mm的罚款。为调动操作人员的积极性,做到奖励到人、奖励到岗,规定平整度奖的8%按照岗位系数奖励给拌合机手、摊铺机手、压路机手。同时,还设立了“连续作业特别奖”和“桥头平整度奖”。“连续作业特别奖”使机修、材料供给等后勤工作和一线施工紧密联系在一起,保证了机械设备的完好运转,使工程进度、质量得到切实保障。“桥头平整度奖”的推出,使面层施工单位对桥头的处理加以重视,对桥头搭板尾端与基层的连接,以及搭板本身的纵坡影响进行预先处理,以设计高程为基准,凿高补低,为下面层施工打下良好的基础。
3·2 严格进行质量检查,加大检测频率
春季,在面层未具备施工条件(室外温度低)时,监理人员对全线的路面基层进行全面检查;尤其在标高控制上,采用了“五五法”进行检测。所谓“五五法”,即每5米1个断面,每个断面检测5点;全线共检测97820点,对不合格的部位,高点凿低,低部修补。经过认真检查和彻底修补之后,基层的标高和横坡等指标全部达到了《公路工程质量检验评定标准》的要求。
下面层铺筑过程中,施工单位质检人员与监理工程师一起用5 m直尺对平整度进行检测,同时还采用连续式平整度仪跟踪检测。及时发现问题,找出解决办法。下面层铺完后,对全线76座桥面标高逐个进行加密检测,共计检测4024点;对下面层平整度超过1·4 mm的,进行铣刨找平,达到标准后,再进行上面层施工。
上面层施工时,每道工序做到方案落实、责任到人。监理指令指导施工的关键部位、关键工序,以及工程缺陷部位的处理。强调质量跟踪连续检测,发现问题,必须进行“热处理”,精工细作。
4 平整度的最终检测
上面层施工完成后,即用连续式平整度仪全部进行检测。为准确了解路面全宽范围的平整度情况,对超车道、行车道和紧急停车带分别进行检测;仅上面层平整度一项,共检测4584点,平均均方差为0·66 mm,部分检测结果如表2。
5 结语
平整度是路面质量评定的一个重要指标。交通部《公路工程质量检验评定标准》(JTJ071-94)中规定:高速公路沥青混凝土面层平整度标准差σ=1·8 mm;长营高速公路的最终检测结果远远小于这个值。目前,国内外公路研究中,“强基薄面”课题引人注目;长营高速公路以10 cm厚面层,达到如此高的平整度水准,从施工角度给“强基薄面”理论的实施提供了强有力的证据。若将高速公路的沥青混凝面层厚度由一般的15 cm减至10cm,甚至更薄,将取得显著的经济效益。