改扩建工程水稳基层刚柔复合拼接施工工法.pdf

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1、改扩建工程水稳基层刚柔复合拼接施工工法改扩建工程水稳基层刚柔复合拼接施工工法1 前言前言 我国早期建设的高速公路、国省道等基础设施普遍采用的设计标准偏低，越来越难以适应快速增长的交通运输量和经济社会发展需求，改扩建工程可以在既有公路建设的基础上进行搭接拼宽，既可以利用现有路基路面结构、节约建设资金，同时能够边建设边通行，最大程度上减少了对交通通行的影响。因此，近年来很多省份相继对现有公路进行了改扩建。目前由于改扩建工程还缺乏相应的规范和技术标准，其施工质量还有待于进一步提高，尤其是新旧路面水泥稳定碎石基层的拼接，还难以做到严丝合缝、形成整体，在拼接处容易产生开裂、渗水甚至错台等现象。天津市公路

2、工程总公司在 G1811 黄石高速公路藁城至石家庄段改造工程第二合同段和唐津高速公路（津塘公路-荣乌高速）扩建工程施工中，组织开展了“改扩建工程水稳基层刚柔复合拼接施工技术”课题研究，研发了刚柔两种结合剂，刚性结合剂用于拼接界面，可以显著提高新旧基层的黏结力，柔性结合剂用于拼接接缝位置，能够承受一定变形能力，避免产生裂缝。重点研究了基层拼接宽度及两种结合剂在拼接施工中的使用方法、用量和工艺流程，总结形成了施工工法。可以显著提高改扩建工程中新旧水稳基层的拼接质量，保证路面结构受力的整体性，避免出现早期病害，延长使用寿命，具有较为显著的经济和社会效益。2 工法特点工法特点 2.0.1 刚性结合剂涂

3、刷于拼接台阶表面和侧面，改善了新旧水稳基层的结合界面，结合强度得以大幅度提高，能够使新旧水稳基层黏结成为一个整体，保证改扩建路面结构在行车荷载作用下的稳定性。2.0.2 柔性结合剂通过“柔性骨架”与“黏附助剂”材料的双重作用，一方面使其在高低温环境下的同时呈现橡胶弹性状态，另一方面提高其与周边基层材料的黏附性，从而保证新旧基层拼接处不会出现裂缝。2.0.3 通过在新旧基层拼接处顶面敷设聚酯纤维布，不仅可以提高沥青面层混合料的各项性能，避免早期病害发生，还可以与黏层油有机结合形成防水层，有效防止水分下渗并侵害基层和路基。3 适用范围适用范围 本工法可以广泛应用于高速公路、国省道道路、城市道路及其

4、他等级公路改扩建工程路面结构的拼接施工。4 工艺原理工艺原理 4.0.1 通过 ABAQUS 有限元软件分析了不同拼接宽度、荷载作用位置等工况下改扩建路面结构的力学响应，得出了拉应力、剪应力等的变化规律。研究显示在新旧水稳基层拼接处左右 25cm 的范围内为沥青面层受力的最不利位置，在施工时需要尽量避开轮迹带；考虑受力状态等因素，新旧水稳基层拼接施工中最优的搭接宽度为 2030cm。4.0.2 引入了“柔性骨架”材料增强了柔性结合剂自身强度，使之在高温和低温环境条件下都呈现类橡胶弹性状态，另一方面引入了“黏附助剂”材料增强了结合剂与基层材料之间的黏附问题，同时从平衡内聚力和黏附力的角度实现了材

5、料组配和施工工艺的协调。通过与刚性结合料的共同作用，使新旧基层拼接处既能保证黏结强度，又可以承受一定的变形，保证在环境因素和行车荷载作用下的耐久性。5 工艺流程及操作要点工艺流程及操作要点 5.1 工艺流程 施工工艺流程见图 5.1-1。图 5.1-1 施工工艺流程图 5.2 操作要点 5.2.1 施工准备（1）施工前对技术人员进行技术交底，检查施工机械设备是否按照要求到位且状态良好。（2）在原路面基层拼接铺筑前对原路面面层进行铣刨处理，为充分利用原路面各结构层材料，将各结构层分开铣刨，铣刨时不能影响保留结构层的使用性能；拼接缝处的结构面不出现集料松散、啃边等现象。施工准备 基层台阶开挖与检查

6、拼接界面涂刷刚性结合剂拼接界面撒布细料清理、检查旧路 原路面面层铣刨施工机械、材料、人员准备拼接水稳层的摊铺、碾压拼接接缝处开槽、灌料洒布透层铺设聚酯纤维布封层施工 图 5.2-1 清扫路面基层 5.2.2 基层台阶开挖与检查（1）结合老路路况等因素，尽量缩短拼接宽度，减少老路挖除量，将台阶宽度设为 2030cm，同时避免将拼接缝置于重车道轮迹带上。（2）当基层厚度小于 20cm 时按照旧路基层厚度进行台阶开挖，当基层厚度大于 20cm 时要分为两层依次拼接铺筑形成新的基层，为保证台阶上基层厚度达标，下基层拼接的台阶一般不小于 25cm。（3）台阶开挖后认真检查，确保台阶立面（边线）顺直，台面

7、平顺，便于压实机械的边部压实，对局部凸出部位，须人工予以凿除;台阶立面和台面坚硬、密实、粗糙，对破损、裂缝、夹层、杂物等进行彻底的清理、剔除;台阶台面、竖向界面最好是有凹凸或沟槽的粗糙面，若因铣刨工艺等原因造成界面过于光滑，提前进行必要的凿毛处理。图 5.2-2 基层台阶示意图 5.2.3 拼接界面涂刷刚性结合剂（1）基层（下基层、上基层，采用连续铺筑，一次成型）施工前 1 天约 24h，用土工布（麻袋等）保水性材料将老基层台阶予以覆盖并保持湿润状态，直至洒布刚性结合剂。（2）水稳基层摊铺前在台阶的台面和立面上涂覆 RB-1 型刚性结合剂，涂刷厚度为 23 mm，涂刷量一般为 4.55.5kg

8、/m2，需保证涂刷均匀。图 5.2-3 涂刷刚性结合剂 5.2.4 拼接界面撒布细料 洒布刚性结合剂后即可用人工在台面和立面部位撒布细集料（过 1cm 筛，将粗集料剔除），撒布过程中注意减少空隙。在混合料摊铺过程中，不断用人工清除堆积在接缝部位散落的集料，防止拼接缝位置空隙率过大、碾压不密实现象的出现。5.2.5 拼接水稳层的摊铺、碾压（1）新的水泥稳定碎石结构层摊铺时，应该根据开挖的台阶厚度，分层进行铺筑。图 5.2-4 拼接水稳结构层的摊铺（2）水稳底基层或水稳基层下层拼接时，需要对老路台阶进行保护(避免振碎老路面），对台阶部位的压实采用静压方式，水稳基层上层拼接时可采用振动方式。在碾压过

9、程中及碾压后要加强对老路面基层台阶处的检查，若发现有碾压破损、裂纹等现象，须挖除回填新料。（3）水稳底基层、水稳基层拼接压实时，压路机不得跨过拼缝，避免影响拼接部位压实效果。图 5.2-5 拼接水稳结构层的碾压 5.2.6 拼接接缝处开槽、灌料（1）结构层摊铺压实后，用风镐等工具在拼缝部位开槽，其形状为倒梯形，以方便拼缝部位灌浆，槽深约 2cm。（2）倒梯形槽开好后，将 FB-1 型柔性结合剂灌入倒梯形槽并用钢钎等工具沿缝隙前后扰动（间隔约 20cm），以便于柔性结合剂下渗。灌浆的标准为开槽底部的柔性结合剂不再下沉为宜。图 5.2-6 柔性结合剂（3）拼接部位填充完毕后，应对拼缝予以整修，确保

10、表面顺接，必要时用胶轮压路机或橡皮锤等进行处理表面“光面”处理。拼缝压实修整、清理完毕，表面应平顺，无离析现象、无破损部位。图 5.2-6 拼接缝开槽和灌注示意图 5.2.7 洒布透层（1）待基层各项指标检测合格且表面稍干后进行透层油洒布，采用全智能洒布车进行沥青洒布并一次喷洒均匀，洒布温度控制在不高于 180，洒布量为1.2kg/。（2）均匀洒布透层油，有花白遗漏应人工补洒，喷洒过量的立即撒布石屑或砂吸油，必要时作适当的辗压。透层油洒布后不能在表面形成能被运料车和摊铺机粘起的油皮，透层油达不到渗透厚度要求时，应更换透层油稠度或品种。5.2.8 铺设聚酯纤维布（1）为加固基层拼接缝，延缓新老基

11、层接缝顶面反射裂缝的产生和扩大，在新老基层拼接处顶面 200 cm 范围内铺设聚酯纤维布。（2）在喷洒透层沥青后，进行聚酯纤维布的铺设，方向应与行车方向一致，沿接缝对称铺设，聚酯纤维布的边缘距接缝中心 100cm。铺设后及时用滚筒碾压，使得聚酯纤维布与基层紧紧结合在一起。图 5.2-7 铺筑纤维布示意图 5.2.9 封层施工（1）向基层表面均匀喷洒 A 级 70 号普通道路石油沥青，为保证雾状喷洒形成均匀、等厚度的沥青膜，保持沥青在 160170的温度。在喷洒沥青同时，应立即均匀洒布碎石。（2）用轻型轮胎压路机紧跟碾压 23 遍，碾压完毕后，立即封闭交通，禁止行人和车辆进入，以防止快速行车造成

12、封层破坏。6 材料与设备材料与设备 6.1 材料性能（1）柔性结合剂 所用柔性结合剂的型号为 FB-1 型，用于新旧基层拼接接缝处的灌注、填充，其各项指标如下表所示。FB-1 型柔性结合剂指标要求型柔性结合剂指标要求 表 6.1-1 测试指标 技术要求 初始流动度/s 5090 可工作时间/min 30 开放交通时间/h 10 体积膨胀率/%2 分离度/%0.31.0 抗压强度/MPa 7d 1 28d 2 抗折强度/MPa 7d 1 28d 2 拉伸粘结力/KN 7d 0.2 28d 0.3 剪切粘结力/KN 7d 2 28d 4（2）刚性结合剂 所用刚性结合剂为 RB-1 型，将 RB-1

13、 型刚性结合剂涂刷于拼接台阶表面和侧面，提高新旧基层的结合强度，其各项指标如下表所示。RB-1 型刚性结合剂指标要求型刚性结合剂指标要求 表 6.1-2 测试指标 技术要求 初始流动度/s 100140 可工作时间/min 60 开放交通时间/h 5 体积膨胀率/%2 分离度/%0.31.0 抗压强度/MPa 7d 25 28d 40 抗折强度/MPa 7d 5 28d 8（3）聚酯纤维布 所用聚酯纤维布各指标应满足表 6.1-3 中的要求。聚酯纤维布技术指标要求聚酯纤维布技术指标要求 表 6.1-3 测试指标 技术要求 纵、横向抗拉强度（kN/m）50 耐热性能要求（）230 纵、横向断裂伸

14、长率（%）5 6.2 机械设备 主要机械设备主要机械设备 表 6.2-1 机械或设备名称 单位 数量 用途 森林防火鼓风机 台 2 清扫 清扫机 台 1 清扫 挖掘机 台 1 布料 装载机 台 1 布料 30t 以上自卸卡车 辆 20 运输 双钢轮振动压路机 台 1 碾压 单钢轮振动压路机 台 2 碾压 风镐 台 10 开槽 透层、封层专用洒布车 台 2 透层、封层洒布 7 质量控制质量控制 7.1 质量标准 本工法执行的质量控制标准为：（1）公路沥青路面设计规范（JTG D50-2017）；（2）公路路基施工技术规范（JTG/T 3610-2019）；（3）公路工程质量检验评定标准（JTG

15、F80/1-2017）。7.2 质量控制措施（1）控制基层台阶宽度为 2030cm，同时应避免将拼接缝置于重车道轮迹带上；（2）台阶开挖后需要对相应台阶进行检查处理，保证台面满足要求；（3）摊铺基层材料时严格控制厚度、标高和横坡；（4）涂刷刚性结合剂、喷洒透层油和黏层油时应严格按照用量进行涂刷或喷洒，并保证撒布均匀。（5）应使混合料处于或稍大于最佳含水量时碾压至规定的压实度；（6）在施工时对压实机具的选择、压实工艺的控制、混合料含水量的控制都应按规范及施工要求进行；（7）施工前，应对刚性结合剂、柔性结合剂进行检验，使其性能满足要求。8 安全措施安全措施（1）安全生产是施工项目重要的控制目标之一

16、，也是衡量企业的施工管理水平的重要标志，为确保施工安全，需开展安全标准化工地建设，建立健全各项安全规章制度，做到依法办事。（2）加强安全教育，提高广大职工的安全意识和防范安全事故的能力；及时开展安全生产大检查，消除事故隐患。（3）建立高效、精干的安全组织机构，制订切实可行的安全技术措施，在施工中严格执行。（4）从技术上人手，针对实际情况，及时解决施工中的安全问题，以达到安全目标的实现，创建安全标准化工地。9 环保措施环保措施（1）认真贯彻执行中华人民共和国环境保护法、公路环境保护设计规范等国家和行业有关环境保护、文明施工的规定。（2）加强对施工现场的管理，经常清理施工现场，做到材料堆放整齐，机

17、械设备有序停放，施工地段应有明显的施工标志。（3）施工产生的施工垃圾和生活垃圾集中堆放，并制订专人清理，做到工完料清。（4）加强对机械的维修保养，遇到漏油、漏水的机械必须维修好以后方可继续施工，对废油、废水和废渣按环保部门相关规定妥善处理。（5）将环境措施的相关方案和要求向全体施工人员详细交底。（6）在施工过程中需注意施工便道的养护，天气干燥时及时洒水保养，防止尘土对周围环境的污染。10 效益分析效益分析（1）改扩建工程中水稳基层的拼接能够充分利用旧路面基层，相比新建路面施工缩短了施工时间，节省了大量的资金投入。相比传统的基层拼接技术，刚柔复合拼接具有更优的拼接质量，保证了路面的整体使用性能和

18、耐久性，从全寿命周期计算来看，建设和养护成本更低，具有显著的经济效益。（2）相比基层的翻修重铺，水稳基层刚柔复合拼接施工技术减少了废料堆弃场地，节约了宝贵的土地资源；同时减少了基层材料废弃对周边场地的污染，减轻了环境压力，保护了生态环境；另外可节约大量砂石材料，减少开采石料对环境造成的破坏，维护了自然景观和生态环境。综上所述，改扩建工程水稳基层刚柔复合拼接施工技术具有显著的经济、社会效益和环境效益。11 工程实例工程实例（1）G1811 黄石高速藁城至石家庄段路段现状为双向四车道高速公路，路基宽度 27m。本标段起止桩号：K288+358.692K297+101.679，总长度为8.743km。（2）唐津高速公路（津塘公路-荣乌高速）扩建工程接唐津高速公路团泊南互通式立交起点，第四合同段修筑范围为 K1095+978K1107+106，标段全长11.128km，由天津市公路工程总公司负责施工。为保证路面拼接的施工质量，确保新老基层形成整体，减少拼接裂缝的反射以及对路面结构层承载力的影响，天津市公路工程总公司通过室内试验、理论研究和实体工程铺筑等方式，研发了刚柔两种结合剂，刚性结合剂用于拼接界面，可以显著提高新旧基层的黏结力，柔性结合剂用于拼接接缝位置，能够承受一定变形能力，避免产生裂缝。提高了水稳基层拼接部分的质量，值得推广和应用。