东风互通区沥青砼路面施工技术科技成果.doc
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1、2003年度优秀成果 同三公路东风互通区沥青砼路面施工技术同三公路东风互通区沥青砼路面施工技术【内容提要】 结合原材料、施工设备的选择到配合比的选定及试验段的摊铺,介绍了路面施工的准备工作及面层的施工工艺,对施工中的一些关键问题提出了处理与预防措施,并对各种路用性能进行了检测。【关 键 词】 沥青砼 路面施工 配合比 试验段 平整度 碾压 等粘温度 温差离析1.前言随着黑龙江省交通事业的不断发展,交通量的迅速增大,越来越多的重型运输车的出现与大型车辆的严重超载使路面质量面临着严峻的考验,对路面质量的要求越来越高。这就要求我们不断引进国内外先进施工工艺,同时加强施工管理,以适应交通运输市场的需要
2、。同三公路投入运营近十年,由于当时级配及材料原因,加之本省特殊的气候条件,夏热冬寒,现路面出现问题较多,有纵向开裂、网裂、车辙、坑槽与翻浆,严重处有不均匀沉陷,纵向呈波浪起伏。如何在改扩建工程中克服以上病害,成为路面施工的重点。2.工程概况同三公路方正至哈尔滨段改扩建工程,是我省三十年路网“OK”型主骨架公路的重要组成部分。我单位负责施工的东风互通区是黑龙江省第一大互通区,是哈同公路的重要交通枢纽,为全苜蓿叶形互通区,中心里程桩为K568+464.923,其中主线长2607.4m,匝道长4992.7m,互通区内挖方133.3万m3,填方11万m3,大桥一座,中桥三座,涵洞10座。其中路面碎石垫
3、层85600 m2,基层84311m2,面层77911m2。整个互通区不但工程量大,而且社会环境复杂,工期紧,为全线施工的重点难点工程。其中路面基层的施工恰逢雨季,面层施工临近冬季,如何保质保量地完成任务,实现年底通车,成为全处工作的重点。3.施工前的准备工作3.1主要施工设备的选择施工设备主要由拌和设备、摊铺设备、压实设备组成、型号及数量见表1 主要施工设备一览表 表1序号机械名称型号数量(台)1沥青拌和站TSAP-300012沥青摊铺机Super2100-C1ABG42313压路机DD125英格索兰双轮双振2DD110英格索兰双轮双振1宝马双轮双振1洛阳6-8t双钢轮1瑞典丹纳帕克12t1
4、4洒水车GS600015沥青洒布车LS1500A16运输车斯太尔157装载车ZL15038锯缝机国产13.2原材料的选择3.2.1沥青沥青采用辽宁盘锦AH-110号石油沥青,沥青质量检验指标见表2 重交通量道路石油沥青技术要求 表2 沥 青 型 号项 目AH-110针入度(25,100g,5s)(0.1mm)100-120延度(15,5cm/min)不小于(cm)100软化点(环球法)()41-51闪点(coc)不小于()230含蜡量(蒸馏法)不大于(%)3密度(15)(g/cm3)1.0溶解度(三氯乙烯) 不小于()99.0薄膜加热试验(163,5h)质量损失不大于(%)1.2针入度比不小于
5、(%)48延度(25),不小于(%)753.2.2粗集料粗集料选定阿城大岭石场生产的碎石,所选骨料为辉岩石材,具有良好的抗压、抗磨耗性能。集料整体干燥、洁净、无风化、无杂质,其技术指标见表3 沥青面层用粗集料质量技术要求 表3指 标质量控制要求石料压碎值不大于(%)28洛杉矶磨耗损失不大于(%)30视密度不小于(%)2.50吸水率不大于(%)2.0对沥青的粘附性不小于4级坚固性不大于(%)12细长扁平颗粒含量不大于(%)15水洗法0.075mm颗粒含量不大于(%)1软石含量不大于(%)5石料磨光值不小于(BPN)42石料冲击值不大于(%)283.2.3细集料细集料指天然中砂与石屑。3.2.3.
6、1中砂中砂采用松花江产中砂,级配符合区砂要求,其细度模数MX=2.5,表观密度r=2.506g/cm3,含泥量Q=1.1%,其技术指标见表4 沥青面层用细集料质量技术要求 表4视密度(kg/m3)坚固性(%)砂当量(%)2.5012602.5065.0满足要求天然中砂筛析试验结果见表5 筛析试验结果 表5 筛孔(mm)9.54.752.361.180.60.30.150.075通过率(%)98.695.786.677.656.522.82.10.6规范要求(%)100901007510050903059830010053.2.3.2石屑石屑采用阿城大岭石场生产的石屑,表观密度r=2.774g/
7、cm3,规格及筛析见表6 筛析试验结果 表6筛孔(mm)9.54.752.361.180.60.30.150.075通过率(%)10099.649.213.53.32.01.50.8规范要求(%)1008510040700153.2.4填料矿粉矿粉(0.074mm)为石灰岩磨制而成,其性能指标见表7 矿粉试验结果 表7指标规范要求试验结果视密度(g/cm3)2.5002.753含水量(%)10.1粒度范围通过率(%)0.6mm 1001000.3mm 99.50.15 9010093.70.075mm 7510075.4亲水系数10.969外观无团粒结块合格3.3配合比的组成设计3.3.1目标
8、配合比的设计目标配合比的设计见图1图1 沥青混合料目标配合比设计操作框图48h后浸水(60)30min-45min符合不符合混合料类型材料选定和试验矿料配合比计算制作马歇尔试件马歇尔试验与标准对比决定沥青用量OAC2OACOAC1残留稳定度饱和度个数锤击次数拌和温度制件温度密度max稳定度max空隙率流值沥青用量范围3.3.2生产配合比的设计生产配合比的设计见图2图2 生产配合比设计流程图试验室确定的目标配合比料场集料校核颗粒组成热料仓集料筛分热料仓集料配合比设计马歇尔试验确定最佳期沥青用量生产配合比试验时矿料按目标配合比设计的比例取样进行基本指标试验,使其合成级配在级配范围内并大体接近中值。
9、下面层采用AC-25黑龙江调整型级配,即对四个热料仓中的矿料分别进行筛分试验,并进行矿料组成级配重新计算,得出四个热料仓的生产配合比见表8 热料仓生产配合比 表8热料仓编号4#料仓3#料仓2#料仓1#料仓矿粉生产配合比(%)182818306根据热料仓生产配合比进行马歇尔试验得出下面层最佳沥青用量为4.5%,同样道理得出 中面层与上面层的最佳沥青用量分别为4.5%、5.0%,沥青混合料生产配合比见表9 沥青混合料配合比 表9材料项 目碎石(10-30)碎石(10-20)碎石(5-10)石屑中砂矿粉沥青用量AC-25下面层28%18%18%16%14%6%4.5%AC-20中面层10%42%8%
10、20%14%6%4.5%AC-16上面层43%20%24%8%5%5.0%3.4试验段施工(生产配合比验证)面层试拌试铺即生产配合比的验证见图3图3 生产配合比验证流程图按生产配合比试拌沥青混合料拌和温度拌和时间铺筑试验段机械设备摊铺速度碾压方式遍数观察和检验混合料马歇尔试验验抽提和筛分现场评定质量与 标 准 对 照确定生产配合比和沥青用量通过面层试验段可得如下参数见表10面层试验段测定参数、系数表 表10序号试验内容参数、系数1机械配置见表12试拌上料速度(s)碎石1-3cm51-2cm2.30.5-1cm2石屑1.8砂1.5拌和时间(s)干拌5湿拌4.5拌和温度见附表3透层沥青标号PC-2
11、用量kg/0.56喷洒温度常温喷洒方式洒布车石屑厚度(mm)34试铺摊铺温度()见附表速度(m/min)2.5宽度(m)7.7长度(m)440振动锤振动频率(HZ)1500运行板振动频率(HZ)1200碾压初压温度()见附表速度(m/min)30遍数(遍)2复压温度()见附表速度(m/min)45遍数(遍)3终压温度()见附表速度(m/min)70遍数(遍)25压实度98%6松铺系数1.197接缝方式平接缝8生产配合比:4#:3#:2#:1#:矿粉:沥青18%:26%:18%:32%:6%:4.5%4.路面施工工艺互通区沥青砼路面结构形式为上面层AC-16改性沥青砼5cm;中面层AC-20中粒
12、式沥青砼5cm;下面层AC-25粗粒式沥青砼7cm。面层主要施工工艺见图4图4 沥青砼面层施工工艺框图基层验收安装路边石洒布透层沥青或粘层沥青施工放样混合料拌和混合料运输混合料摊铺初压、振压振动压路机复压终压验收空隙率现场机具就位预热检测压实度、厚度4.1基层验收在沥青砼摊铺前,首先进行基层验收,验收内容包括:弯沉值、压实度、平整度、宽度、厚度、纵断高程、横坡及纵坡,各项内容均要符合规范要求,同时要加大检查力度,看基层是否有温缩裂缝和干缩裂缝,以防引起面层的反射裂缝或对应裂缝。尤其是平整度和压实度,必须合格,因为平整度具有波浪形传递性。基层不平整,导致面层由于承受水平冲击力而形成搓板或裂缝,从
13、而破坏路面,影响交通;基层压实度不合格,则容易导致基层破坏、开裂、不均匀沉降,最终导致面层开裂、车辙、沉陷或坑槽,从而影响路面使用质量。4.2安装路边石根据基层验收时放出的中线及边线,确定好路边石安装中心位置,在两侧7cm范围内,凿出2-4cm深的槽口,并清扫干净,内用10#砂浆铺平槽底2-3.5cm,安装路边石,缝宽1cm,顶面标高低于设计高程2-3mm,这样可使其与沥青面层衔接流畅美观,便于排水。幅外侧在顶面10cm以下打斜坡用10#砂浆固定。4.3透层施工透层施工有利于增强基层和面层之间的粘结,使其成为一个整体,保证面层和基层具有良好的结合界面,同时,有利于层间水的排出,可停止层间水渗入
14、基层,引起基层破坏。4.3.1透层施工程序透层施工工艺流程:基层表面准备工作 洒布沥青 撒布石屑 钢轮压路机稳压4.3.2施工要求和注意事项4.3.2.1沥青洒布a.浇洒透层前,路面应清扫干净,用扫帚将基层表面的所有杂物扫出路基以外,并辅以铁锹铲除清扫不掉的硬块,最后用鼓风机沿路纵向向前将浮尘吹干净。喷洒沥青时注意对周围构造物的保护,以免被污染。b.透层喷洒乳化沥青前,应将表面过分干燥的基层表面进行洒水湿润。c.透层沥青喷洒采用沥青洒布车。d.沥青洒布应均匀,洒布后不致流淌,不在表面形成油膜。e.洒布透层沥青后,严禁车辆行人通过。4.3.2.2撒布石屑撒布石屑用撒布车按2-4m3/1000m2
15、进行撒布,前后幅石屑撒布应留有20cm的搭接边缘。石屑可少量露黑,可有潮迹。4.3.2.3碾压撒布石屑后用6-8t钢筒式压路机静力稳压1-2遍,压路机应行驶平稳。4.3.2.4养护碾压完毕后,施工车辆最少在12h后才可上路,并保证低速行驶,不得急刹车或调头。4.4施工放样透层施工完毕,进行面层施工前的施工放样,施工放样包括标高测定与平面控制两项内容。标高测定的目的是确定基层表面高程与原设计高程相差的确切数值,以便在挂线时纠正到设计值或保证施工层厚度;平面控制是定出摊铺路面的边线以保证路面宽度。下面层施工采用摊铺机自动找平系统走钢丝绳的方法。因此,首先放出中线、边线,每10m设一根控制桩,然后根
16、据设计标高、摊铺厚度及试验段测得的松铺系数,放出挂线标高,挂好钢线,两端用紧线器拉紧,紧线拉力达10KN以上,并可视情况加密钢纤,以防钢线因桩距过长下垂,影响面层平整度。4.5沥青混合料的拌和4.5.1工艺流程沥青混合料的拌和采用SPECO公司生产的TSAP-3000型沥青拌和站,采用延时的方法控制加料,装载机将各种规格矿料投入料斗内,矿粉单设储料仓,上述两部分冷料按配合比要求分别通过两条悬挂计量皮带连续输送给传送带,由此进入干燥式拌和滚筒,冷料供料机里的流量由变速电机转速控制,矿料在筒内连续旋转前进,根据中心控制室电子计算机发出矿料质量指令,沥青自动供给,并在滚筒内与矿料拌和,从而获得满足要
17、求的沥青混合料。控制室装有各种仪表和信号装置,可监视整套设备运转情况,反映出矿料、矿粉、沥青用量的变化,实现生产过程全自动控制。4.5.2计量控制沥青拌和站控制室先根据试验室确定的混合料生产配合比,测定各配合比相对应要求转速及与要求转速相对应的各冷料斗对应的流量。工地试验室每天早晨测定一次各规格冷料的含水量,如果超过限值,控制室可通过调速旋钮对供料机流量进行调整,将有关数据输入计算机,沥青用量则根据有关讯号自动跟踪。经测定冷骨料从汇积计量皮带到达拌和滚筒沥青喷洒部位的迟延时间为5秒。4.5.3拌和温度控制拌和时沥青加热温度控制在150-160范围内,矿料温度比沥青加热温度高10-20,沥青混合
18、料出厂温度在155-165范围内,超过180的沥青混合料废弃,混合料贮料仓的贮存温度在贮存过程中温度降低不超过10。4.5.4拌和注意事项4.5.4.1堆料场贮存的集料数量为平日用量的5倍以上,矿料为日平均用量的2倍以上,并加遮盖以防雨水。沥青贮存量为日平均用量的2倍以上。4.5.4.2拌和时间每罐控制在35-50s,其中干拌时间不小于5s,以沥青混合料拌和均匀,所有矿料颗粒全部裹覆沥青结合料为度。4.5.4.3严格控制各种材料用量及其加热温度,拌和后的沥青混合料应均匀一致,无花白,无离析和结团成块等现象。4.5.4.4每天提前一定时间拌和,使混合料贮于拌和站的贮料仓中,以防由于拌和设备出现故
19、障导致摊铺机停机。4.5.4.5每班进行取样和测试,并做好记录。4.5.4.6每班拌和结束时,清洁拌和设备,放空管道中的沥青。4.6沥青混合料的运输沥青混合料的运输采用自卸车,车厢底板紧密、清洁、光滑。为防止卸车困难,在车底部涂刷适量油水(1:3)混合液,在放料装车过程中,每车分多次装车,每装一次移动一次位置,以防混合料离析,在运输中必须加盖篷布,以防混合料表面硬化结块或遭雨淋。4.6.1自卸车数量的确定为防止因运输车辆不足而造成拌和站时开时停,影响混合料质量,在生产中自卸车数量可按下式计算:n=(t1+ t2+ t3)/T式中:重载运程时间,min; t1空载运程时间,min; t2在工地卸
20、料和等待的总时间,min; t3储备系数,视交通情况而定,一般取1.11.2; T拌制一车混合料所需的时间,min。T=60G0/G式中:G0拌和设备生产能力,t/h; G车辆的载重能力,t/h。根据公式结合现场实际情况,采用15台车型一致的斯太尔自卸车,能够满足拌和站连续生产及摊铺速度的要求。4.6.2运输温度的控制混合料运输到施工现场温度控制在145-155范围内。4.7沥青混合料的摊铺4.7.1摊铺方式考虑到采用一台摊铺机全幅宽度摊铺容易造成矿料离析,振捣力小,压实不均匀并且熨平板加得太长,变形大,所以摊铺采用中、下面层使用2台摊铺机阶梯式摊铺,两侧用钢丝控制标高,中间用横坡仪或横坡传感
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