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同步碎石在预防性养护中的运用

时间:2011-07-07       作者:李焱滨      来源:大理段      点击:

   同步碎石作为一种新型的养护技术,利用粘结剂的喷洒与集料撒布两道工序集中在一台车上同时完成,使撒布出的碎石颗粒能够与喷洒的粘结剂迅速相接触,缩短了粘结剂喷洒与集料撒布之间的时间间隔,以其高效、快速、强度高、表面粗糙、防滑、不透水、耐久性好等优点被越来越多的同行认可并广泛使用。笔者有幸参与了国道G320线K3148+000~K3150+000、 K3153+000~K3155+000、K3156+000~K3159+300、K3186+500~K3188+000地段8.8公里试验性施工的全过程,通过施工后近三个月的观察,结合多方资料的学习和探讨,就同步碎石在预防性养护中的运用做如下探讨:

一、机械设备及性能

在本次施工过程中我们采用了西安达刚 DGL5255TBS碎石同步封层车(如下图)

 

其性能特点:

1.沥青、碎石同步洒(撒)布,确保碎石和沥青的有效黏附;

  2.各种洒(撒)布要求均可在驾驶室内完成,降低了劳动强度,节约了人力成本;

  3.智能控制沥青洒布量与碎石撒布量,洒(撒)布量由车速进行闭环控制,洒(撒)布量不受车速影响,洒布精度高。

  4.具有先进的加热系统及循环系统,确保管道和喷嘴畅通无阻,无需柴油清洗,节能环保;

  5.具有独特结构的复合料仓,有效解决高架桥下及隧道内施工高度受限问题,能满足各种路段施工要求;

  6.整车配重设计合理,确保上坡施工中重心相对稳定,施工过程安全、平稳、可靠;

  7.独特的喷杆设计及喷嘴排列,有效解决了沥青喷洒两边单层无重叠问题,提高了封层质量;

  8.独特的沥青管路设计,使得每个喷嘴喷洒压力一致,确保洒布更均匀;

  9.性能完善的沥青系统,不但可洒普通热沥青、重交沥青、乳化沥青、还可喷洒改性沥青

技术参数:

 

     XP261型全胶轮压路机一台(条件允许的情况下应配备两台)、光轮压路机6~8T一台,50装载机一台,用于封层车补料,沥青采用中心机化站统一加温。

 

二、粘结料及集料的选择

    粘结料的使用在同步碎石封层中没有太多的要求,可以使用不同的沥青结合料,如乳化沥青、改性沥青、热沥青等。

    集料的选择上采用间断级配,同步碎石封层中石料的粒径范围要求比较严格,除满足《沥青路面施工技术规范》对石料的针片状、酸、碱性、压碎值要求外,针对石料加工的难易程度及路面防滑性能的要求不同,可按以下5个范围选择:①、2~4mm,②4~6mm,③6~10mm,④8~12mm,⑤10~14mm,较常用的是4~6mm、6~10mm两种,而我们这次施工地段多是山岭重丘区三级公路,路面等级相对低,故选择8~12mm和10~14mm两种粒径,以增加其抗滑性和耐久性。集料不允许含杂质和石粉,在使用前必须进行严格的水洗风干,保证其干燥度。

三、施工流程及工艺

   在施工过程中我们严格遵循以下步骤施工:

调查路况→原路面病害处理→原路面清扫→

施工放样→交通管制→同步碎石车封层作业→

压路机碾压→检查封层路段并处理→开放交通

1、调查路况:由于封层车按流水作业方式操作,沥青及集料均为每平方平均洒布,原有路面平整度要求及高,所以对于原有路面沉陷、车辙、坑槽、龟网裂、拥包较大地段先期要进行认真调查和统计。

2、原路面病害处理:对于调查结果按照病害具体情况归纳,针对不同病害采取不同的处治方式,例如对沉陷、车辙、坑槽采用层铺法补强,使之与原有路面标高一致,平整度达到要求;对于龟网裂较大地段采用挖出后补强;对于拥包进行挖除等方法。

3、原路面清扫:公路属露天开放式环境,为保证沥青接合料与原路面的充分结合,对路面的浮物及浮尘应彻底清扫干净,施工时可用1~2台森林吹风机配合作业。如铺筑2~3层时,在上一层铺筑时必须用吹风机吹去下层残留的灰尘。

4、施工放样:用经纬仪放出公路中线和边线如已经做过大修的路面沿路缘量出中线位置,用醒目标志插杠挂线,以便封层车作业时按线施工,作业面顺畅、舒适、美观。

5、交通管制:国道施工,行车量大,无法实现全封闭施工,故采用半幅作业,施工地段起止点需要安全员实行交通管制,防止路过车辆擅自闯入作业面,对新铺路面造成损坏。

6、同步碎石车封层作业:在封层车上按规范用油量(表1)设定沥青、集料用量、路面铺筑宽度,控制封层车以5km/h的工作速度匀速缓慢行驶,保证连续作业,一次用完集料。试验路段沥青用量与集料用量要严格按表1比例进行设定。现场派专人用对讲机指挥机驾人员,调整封层车行驶轨迹,尽量走直线,保证接缝处衔接平随,不漏洒。由于 DGL5255TBS碎石同步封层车沥青罐容积与集料斗容积不匹配,中途需要50装载机补料,按经验每一车油要进行3~4次补料工作。

7、压路机碾压:封层撒布完成后,立即用光轮压路机稳压2遍,再用胶轮压路机碾压3~4遍以便在沥青温度降低以前完成碾压定位工序。

8、检查封层路段并处理:在压路机碾压过程中,要及时对封层后的地段进行检查,如有漏洒、局部脱落、接头露油、粘结不好路段,应及时处理,重新安排补洒。

9、开放交通:碾压结束后即可开放交通,但要进行交通管制,限速行驶。严禁过往车辆频繁刹车、调头。经过一段时间的行车碾压后,对于散落在路面两侧的石料应及时清扫回收。

四、施工总结

同步碎石封层用于预防性养护在我段尚属首例,本着在实践中学习的工作态度,施工前我们查阅了大量资料,寻求相关理论数据,最终采取试验性方式施工,以达到掌握和记录第一手适合于我段管养里程的有利数据,为今后预防性养护中同类施工高效,快捷的完成任务打下牢固基础。

对于同步碎石封层施工首先要有效控制温度,包括气温和油温。在施工地段气温不得低于25℃,路表温度不宜低于30℃。通过现场Raytek测温枪测试,K3148+000~K3150+000地段气温18℃、路表温度28℃,气候:阴间多云、 K3153+000~K3155+000地段气温23℃、路表温度32℃,气候:阴、K3156+000~K3159+300地段气温24℃、路表温度32℃气候:晴、K3186+500~K3188+000地段气温23℃、路表温度35℃,气候:晴;本次施工我们采用热沥青中心机化站集中加温,沥青到站温度100℃左右,中心机化站加温至170℃180℃,同步碎石封层运输到工地后控制在150℃160℃,有效控制油温是同步碎石封层的关键,油温过低,洒布不均匀,油温过高,容易使沥青老化。

其次,石料施工前的除尘去粉尤为重要。在集料选择上,采用的是间断级配,粉料的存在严重影响沥青与石料的粘合,所以用什么方式进行除尘去粉是施工前必须做的工序。施工中一般采用水洗风干法,宜在石场实施,另外笔者在查阅资料时了解到山东省菏泽市公路管理局刘伟等在《浅谈同步碎石封层技术及施工工艺》中提出的搅拌筛分,加油除尘的方法也特别好,只是造价偏高,引用如下共勉“考虑到石料含尘和表面杂质的存在,为了使石料和沥青能够良好的结合,施工前一般要对石料进行加温和除尘处理。即利用沥青搅拌站对石料进行预处理将会收到良好的效果:首先利用利用沥青搅拌站将石料加温至1500C左右,进行筛分和除尘,然后加入3‰5‰左右的沥青在搅拌缸中搅拌均匀。预处理工序不但清除了石料表面的杂质和水份,而且通过筛分进一步优化了石料规格和级配,同时通过喷洒沥青并进行搅拌,使石料表面均匀覆盖了一层沥青薄膜,使其更容易与粘结料进行结合,大大提高了封层的质量及效果。”从环境保护和节能减排的角度出发,两种方法都能达到目的。

K3186+500K3188+000地段施工中

K3186+500K3188+000地段施工中

K3186+500K3188+000地段封层车作业

K3156+000K3159+300全胶胎压路机作业

K3153+000K3155+000段施工中

K3148+000K3150+000机械紧密配合

K3156+000K3159+300完工后路面

 

最后,如何设定沥青和集料每平方米的用量是封层使用效果及整个工程评定合格的关键。在此项工程中因为路面等级低,路况较差,所以采取双层铺洒,同时遵循下粗上细各层石料粒径互相搭配产生嵌挤作用的原则,分层施工。第一天的施工中由于对同步碎石封层车机械性能及操作不熟悉,开始的试验段K3186+500~K3188+000用料上我们采用表1所列‘双层、厚度2cm’的高限值即第一层:粒径规格S9,集料用量18m3/1000m2,沥青用量1.8kg/ m2,第二层:粒径规格S12,集料用量8m3/1000m2,沥青用量1.3kg/ m2。施工结束后凭经验通过现场评定,认为沥青用量过大,及时进行了调整,在K3187+000K3188+000地段采取第一层:粒径规格S9,集料用量16m3/1000m2,沥青用量1.6kg/ m2,第二层:粒径规格S12,集料用量8m3/1000m2,沥青用量1.2kg/ m2。考虑气候因素,在K3156+000~K3159+300、K3153+000~K3155+000、K3148+000~K3150+000地段采用粒径规格S9,集料用量15m3/1000m2,沥青用量1.5kg/ m2,第二层:粒径规格S12,集料用量8m3/1000m2,沥青用量1.2kg/ m2。根据施工区间本地区气温情况,K3186+500~K3188+000段4月2日施工,4月8日观察,发现上坡地段开始泛油,4月12日后全部泛油,开始进行初期养护。对该地段的结论是:抗裂性能、防滑性能、防渗水功能得到明显改善,网裂、车辙等病害得到有效遏制,达到了预防性养护的目的,但沥青用量过大,造成泛油严重,初期养护困难;K3148+000~K3150+000、 K3153+000~K3155+000、K3156+000~K3159+300地段于4月5日开始施工,由于气候及地理因素(属清明节期间,时有小雨且在山区施工,气候变化快)直至5月中旬才开始正常泛油,同K3186+500~K3188+000段比较,我们得出的结论是:各项指标均达到预防性养护的目的,并且集料及沥青用量合适,今后在同步碎石施工中机械设备不变的情况下可以采用第一层粒径规格S9,集料用量15m3/1000m2,沥青用量1.5kg/ m2,第二层:粒径规格S12,集料用量9m3/1000m2,沥青用量1.2kg/ m2。如果气温在25℃以上,地表温度超过40℃,可以采用第一层粒径规格S9,集料用量14m3/1000m2,沥青用量1.41.3kg/ m2,第二层:粒径规格S12,集料用量10m3/1000m2,沥青用量1.11.0kg/ m2

通过这次施工实践表明同步碎石封层技术施工工期短,工效高,与沥青混凝土相比成本低,大大降低了养护成本,应用前景非常广阔,有较高的推广价值,笔者认为是今后二级公路预防性养护的首选工艺。

 

DGL5255TBS型同步封层车是利用电子设备实现对沥青及集料在驾驶室全电脑数字控制,封层车施工前,可预先设定沥青、集料用量,显示屏上可清晰显示出每平方米沥青及集料用量。