开篇:~年受公司委托做为第一批新疆援建大军的其中一名,来到了新疆吐鲁番托克逊县G小和(小草湖至和硕段)项目进行高速公路改扩建工程,项目跨越天山山脉,起点海拔为0,途径天山米海拔段,吐鲁番盆地做为我国最热盆地之首、常年高温,年平均降雨量6mm,年平均蒸发量mm,且处于30里风区,12级及以上大风时常光顾,同时项目驻地为维吾尔族、哈萨克、塔吉克等少数民族聚居地,必须尊重民族习惯,搞好民族团结。可谓气候条件之恶略,施工环境之差,协调事务之多,给日常工作带来了诸多难处。在公司、项目大力支持与关怀下,参建人员很快适应环境并投入到一线工程施工管理当中去!
正文:
摘要:新疆维吾尔自治区G小草湖至和硕段一级公路于年9月建成通车,是连接自治区南北疆最重要公路通道。其中K3+~K38+段位于吐鲁番地区托克逊县境内,由于吐鲁番盆地常年高温、重载交通,且该路段为连续上坡路段经过8年时间的通行路面出现较为严重的车辙现象,设计采用就地热再生工艺进行路面车辙处理、修复。本文就沥青混凝土路面就地热再生原理、施工工艺、主要施工方法及其监控重点进行简单介绍。
关键词:沥青混凝土路面;热再生;监控重点
一、工程概况
G小草湖至托克逊段公路(K3+~K38+)是小草湖至和硕段公路的一部分,位于托克逊县境内,为整体式路基,一级公路,2年8月开工建设,年9月建成通车,设计车速km/h,路基宽度25.5m,行车道宽4×3.75m,中央分隔带宽2.0m,路缘带宽2×0.5m,硬路肩宽2×3m,土路肩宽2×0.75m。
原设计路面结构层为:4cm中粒式抗滑表层(AK16A)+6cm粗粒式沥青混凝土(AC-25I)+20(30)cm水泥稳定砂砾+天然砂砾。
经过现场调查,现有路面路况如下:
路基:现有公路路基整体稳定,强度高,使用状况良好。
路面:对现有公路进行弯沉检测,现有路面PSSI均为80分以上,公路状况评定等级为“优”和“良”,说明老路路面结构强度均较高。
现有公路路面病害:现有公路沥青路面病害大多集中在路面表面层,病害类型有横向裂缝、纵向裂缝、车辙、龟裂、网裂、松散等,其中,车辙病害是主要病害。根据《小草湖至和硕段公路改建工程路面完善设计》,本工程车辙病害处治路段总长15.km,现场调查发现,车辙只出现在行车道,左幅路面车辙路段多且严重。如图1-1和图1-2所示。
通过现场调查,确定需要养护维修的路段如表1-1所示。
表1-1车辙路段一览表
序号
起止桩号
长度(m)
宽度(m)
面积(㎡)
备注
1
K5+—K14+
9
4
左幅
2
K14+—K15+
1
4
4
左幅
3
K16+—K17+
4
2
左幅
4
K17+—K18+
4
0
左幅
5
K34+—K35+
4
3
左幅
6
K14+—K15+
4
右幅
7
K30+—K32+
1
4
6
右幅
合计
15
二、技术方案
1.试验分析
(1)原路面沥青混合料的抽提、筛分试验
现场取原路面材料进行室内试验,沥青混合料的抽提、筛分的试验结果如表2-1、图2-1所示。可以看出,沥青含量和级配均在规范允许范围内。
表2-1原路面沥青混合料抽提筛分试验结果
筛孔尺寸(mm):
19
16
13.2
9.5
4.75
2.36
1.18
0.6
0.3
0.15
0.
通过率(%):
.0
93.1
85.5
72.0
43.1
27.0
21.1
14.9
10.6
7.5
5.6
AC-16
上限值:
92
80
62
48
36
26
18
14
8
下限值:
90
76
60
34
20
13
9
7
5
4
油石比:
4.6%
沥青含量:
4.4%
图2-1原路面沥青混合料抽提筛分曲线图
(2)取芯分析
在左幅ZK11+和ZK18+两个横断面处分别取芯,每个横断面的波峰和波谷处各取一个,如图2-2和图2-3所示。
图2-2ZK11+处芯样图2-3ZK18+处芯样
从以上两处芯样来看,芯样均完整取出,沥青层层间粘结状况良好,取芯后用手触摸芯孔底部,发现基层无松散现象,说明路面基层完好。从芯样可以看出,车辙变形主要发生在上面层,说明下面层基本稳定。
现场调查发现,大多数路段的车辙深度小于4cm,很多车辙路面波峰处基本没有隆起的现象,说明车辙是在路面后期使用过程中经二次压密形成的。
综合以上分析,初步判断车辙产生的原因主要是重车荷载的作用,此外,持续高温也是一个重要原因。
(3)沥青回收试验、再生剂及热沥青添加试验
回收原路面材料的沥青,并对回收沥青掺加3%和5%再生剂后的三大指标试验,结果如表2-2所示。
表2-2回收沥青的再生剂添加量试验结果
试验项目
回收沥青中再生剂掺量(%)
试验方法
0
3
5
针入度(0.1mm)
50.6
68.2
83.3
T-2
软化点(℃)
56.5
49.6
47.3
T-2
延度(mm)
29.2
46.3
62.4
T-
可以看出,原路面混合料级配在规范范围内,添加3%再生剂后,原路面沥青性能恢复较好,因此再生剂添加比例确定为原路面材料沥青含量的3%。
本项目采用RA-1型沥青路面再生剂,其主要成分是芳香分。再生剂喷洒采用自动控制盘式洒布设备进行洒布,确保再生剂洒布均匀、一致。开工前对喷洒系统进行检查和标定,喷洒要均匀,用量准确。再生剂用量检验方法可采用实际用量计算法(即再生剂消耗量/实际施工面积)。
2.技术方案
针对行车道新增的车辙路段,采用整形就地热再生工艺进行处理,热再生施工后路面维持现状标高不变。
所谓整形再生,就是采用就地热再生机组加热路面、添加再生剂,耙松、拌和、再生混合料熨平,同时将少量新沥青混合料直接摊铺于再生混合料之上,两层一次压实成型。工艺如图2-4所示。
对于车辙小于4cm的路段,热再生上面层4cm,喷洒再生剂,添加少量新料,两层一次碾压成型;对于车辙深度大于4cm的路段,需要进行两次热再生施工:第一次加热、耙松,整平,不加新料,碾压;第二次加热、耙松,添加新料,一次碾压成型。
本工程ZK10+—ZK11+段路面车辙大于4cm,需要做两次热再生,该段落长m,宽4m,面积2㎡。其余路段只做一次热再生。
一次热再生施工工艺流程为:
路面清洁→路面加热→喷洒再生剂→耙松→初次整平→补充添加新料→整平→碾压→路面冷却→开放交通。
二次热再生施工工艺流程为:
路面清洁→路面加热→喷洒再生剂→耙松→初次整平→路面加热→喷洒再生剂→耙松→再次整平→补充添加新料→整平→碾压→路面冷却→开放交通。
整形就地热再生的施工工艺示意图见图2-5。
热再生施工中添加新料为SBS改性沥青AC-16型沥青混凝土,新料中添加4‰的抗车辙剂。
施工时需要根据原路面沥青老化程度进行试验,试验结果表明,本工程项目再生剂添加比例为原路面上面层材料沥青含量的3%为最佳掺配量。
3.工艺特点
就地热再生工艺具有以下特点:
1、施工工艺简单,迅速方便快捷,施工后的路面即可作为新路面使用。
2、施工时只占用一个车道,对交通干扰较少,无环境污染。
3、实现%旧路面材料原价值再利用,符合资源循环利用的原则。
4、充分利用沥青老化后的性能变化,沥青老化后针入度降低、粘度升高、软化点升高,这些性能的变化对提高混合料的抗车辙能力都是非常有益的。
5、充分利用使用阶段的荷载对路面的压实功,受车轮反复碾压,路面车辙波谷的实际空隙率要比波峰低1-2%,说明波谷处更密实。热再生施工减少对这部分路面的扰动,保证波谷处的密实度。
6、沥青面层之间为热粘结,使之成为一个整体,提高了路面维修质量,施工接缝为热接缝,避免了冷接缝由于雨水深入而发生的路面破坏。
一、施工方法及监控重点
1.施工准备阶段
为保证施工顺利进行,施工需完成以下准备工作:
(1)施工前必须提前检查作业面。路面泥土、杂物及影响施工正常进行的障碍物必须强制、彻底清除干净。
(2)对于当日施工区段内路面上的减速带线、方向线等比较密集的热熔标线,必须在施工开始前预先清理干净,方可开始就地热再生施工。
(3)施工前,所有设备加热墙的加热能力必须进行调整,确保加热墙砖面达到最佳的亮红色、无明火、所有分区火力均匀。
(4)设备进场前各设备操作手必须对设备进行再次检查,以确保设备已处于可正常工作状态,所有设备油和水必须在施工开始前添加完毕。
(5)设备保温板在施工前必须安装到位不得出现空洞、漏风现象。对加热墙保温设施、加热设备等,在每天施工前要进行检查。
(6)摊铺机熨平板须根据施工当时的环境温度而提前20~30分钟开始预热,预热必须要采用“自动加热”方式。若施工过程加热系统出现故障,需要采用“手动加热”方式加热时,一定要控制好热量,防止因长时间加热导致熨平板底板局部过热而变形,预热过程中必须设专人看管。
(7)施工作业现场按照交警、业主等部门的安全施工有关规定,设置醒目有效的标志车灯、标志和警示锥筒。施工现场作业人员必须要穿安全标志服及劳保鞋。
(8)施工前应定位行走基准线,确保接缝顺直。
2.新添改性沥青混合料质量控制
新添SBS改性沥青混合料为较成熟的技术,其原材料、拌合、运输、碾压及验收应符合《公路沥青路面施工技术规程》(JTGF40-)的规定,此处不再赘述。
3.HM16加热工作
加热工作采用3台HM16进行加热,各台HM-16间的距离要适当,最大间距不要超过2米,速度要均匀,避免加热后的路面长时间裸露在外。
(1)要求第一台HM-16加热王施工速度要均匀,避免加热后的路面长时间裸露在空气中,尤其是风力较大时应特别注意。
(2)各加热墙距离路面的距离要适宜,各分区火力大小要均匀,确保控制路面不过热、不烧焦。
(3)所有设备操作人员每10分钟必须检查一次加热墙的工作状态,严禁出现加热墙不着或加热强度过大烧焦路面现象。
(4)起步断面必须定点加热至少30-40秒,结束断面必须定点加热30秒,使热量能更多地向路面深层渗透。
(5)施工起点设备起步时,最后一台HM-16之前的加热设备的间距应该适当拉大、行走速度应该适当降低。
(6)每间隔米须检查每台HM-16后的加热温度(第一台HM-16后不得低于℃,第二台HM-16后不得低于℃,第三台HM-16后不得低于℃)。如达不到以上要求必须其立即进行整改。
4.再生作业
再生作业采用RM6公路王对路面喷洒再生剂、耙松和初步整平。
再生剂的喷洒量为原路面沥青混合料沥青含量的3%,喷洒采用自动控制盘式洒布设备进行洒布,确保再生剂洒布均匀、一致。
耙松装置为液压气动复合式疏松耙,依靠机械结构实现在已经过充分加热、均匀喷洒再生剂的路面以匀速将原路面均匀耙松,以这种方式耙松路面不会打碎集石料,从而不会改变原路面混合料的级配。
(1)所有耙齿必须完好,长度不小于10cm,直径不小于12mm(刀型齿例外)。
(2)耙松、集料原则上不得超过现有沥青路面上面层厚度,对于车辙深度大于4cm的部位,要求一次再生时对其表面拉毛。
(3)要控制好耙松宽度和深度,尽量保证深浅一致,避免漏白、突变、耙松不到位现象。
(4)施工过程中每间隔m对耙松深度、宽度、顺直度进行测量,必要时作相应调整。
(5)熨平板后再生料应无耙齿印,表面相对平整,如有明显沉陷和拥包应辅以人工用再生料找平。
5.HM7加热作业
再生作业后为保证路面温度,采用HM-7系列加热王再次对再生沥青混合料进行加热。
(1)加热墙火力应相应调小,确保砖面发暗红色,严禁是蓝色火苗状态。
(2)合理调节加热墙与地面高度,确保耙松后的路面不被烤焦。
(3)要求HM-7与运输料车之间不停的循环加热确保粘结层温度,如果过程中发现烟雾较大,可适当抬高加热墙,严禁关闭。
(4)加热墙尾部与料车头部要保持1m左右的距离,且加热墙四周要围一圈防火布,避免对自卸车造成损坏。
(5)严禁发生HM-7压料车导致摊铺机停顿,料车指挥员应时刻注意料车与HM-7之间的距离。
6.摊铺作业
摊铺作业的控制包括自卸料车运输和摊铺机摊铺的控制:
(1)混合料运输
1)料车装料前,必须清除车内泥沙及杂物并喷洒油+水(1:3)混合剂于车内,以保证混合料不与车槽及底板粘结在一起。
2)料车必须全程覆盖棉被施工,施工过程中不得掀开棉被。
3)倒车时,距离摊铺机10cm-30cm处停止,空挡等候,然后由摊铺机推推动料车缓缓卸料,避免撞击摊铺机。
4)运料车进入摊铺现场时,轮胎上不得沾有泥土等可能污染路面的赃物,否则宜设水池洗净轮胎后进入工程现场。
(2)摊铺
1)摊铺机必须使用浮动梁(针对PF5为9m)。
2)摊铺机就位后、施工前必须调整熨平板拱度,施工开始后的20m之内要用3m直尺检测横向拱度。
3)施工过程中,应尽量减少人员上、下摊铺机熨平板,会影响摊铺平整度。
4)摊铺机的螺旋布料器应相应于摊铺速度调整到保持一个稳定的速度均衡地转动,两侧应保持有不少于送料器2/3高度的混合料,以减少在摊铺过程中混合料的离析。
5)摊铺机开工前应提前0.5h预热熨平板不低于℃,在铺筑过程中熨平板加宽连接应仔细调节至摊铺的混合料没有明显的离析痕迹。
6)摊铺机必须缓慢、均匀、连续不间断地往前摊铺,摊铺速度以2.5~3.5m/min为宜,不得随意变换速度或中途停顿,以提高平整度,减少混合料的离析。
7)摊铺新料温度,改性沥青不得低于℃。(质检员在施工过程中须每间隔米进行一次检测)。
7.碾压作业
碾压遵循先轻后重的原则从两边向中间碾压,弯道处由内侧向外侧碾压。沥青混合料的压实作业分初压、复压和终压三个阶段进行,碾压过程中要求:
(1)压路机应以慢而均匀的速度碾压。
(2)初压应紧跟摊铺机后碾压,并保持较短的初压区长度,以尽快使表面压实,减少热量损失。
(3)初压之前进行热接缝处的碾压,碾压宽度控制在新摊铺的路面上10-20cm范围内,碾压成型后接缝最大间隙小于5mm。
(4)初压第一遍碾压前进采用静压,后退采用振动碾压,其它前进后退均采用振动碾压。
(5)通常宜采用钢轮压路机静压1~2遍。碾压时应将压路机的驱动轮面向摊铺机,从外侧向中心碾压,在超高路段则由低向高碾压,在坡道上应将驱动轮从低处向高处碾压。
(6)复压应紧跟在初压后开始,且不得随意停顿。压路机碾压路段总长度应尽量缩短,通常不超过60~80m。
(7)密集配沥青混凝土复压宜优先采用重型的轮胎压路机进行搓揉碾压,以增加密水性,其总质量不宜小于25t,冷态时的轮胎充气压力不小于0.55Mpa,轮胎发热后不小于0.6Mpa,且每个轮胎气压大体相同。
(8)相邻碾压带应重叠1/3~1/2的碾压轮宽度,碾压至要求的压实度为止。
(9)终压应紧跟在复压后进行,终压可选用双轮钢筒式压路机或关闭振动的振动压路机碾压不宜少于2遍,至无明显轮迹为止。
8、成品保护
就地热再生施工后开放交通前,路面的保护工作尤为重要,其对路面施工后美观性、施工质量等都有很大影响。
(1)严禁人员、车辆随意出入已摊铺而未成型的高温路面。
(2)施工结束后待路面温度降至50℃以下,方可开放交通,开放交通前严禁车辆进入路面。
(3)施工结束后,设备行走至未施工路段前,应提前将路面洒水,防止设备轮胎上的混合料黏在未施工路面上。
(4)对未施工路段上的垃圾(特别是热熔标线、热沥青混合料)应及时清理,保持路面的整洁美观。
四、质量检查与验收
1、施工过程控制
施工过程控制是确保工程质量的关键。施工中对试验数据详尽的记录,特别是温度检测、再生剂用量控制等。施工过程采用如下指标检测,见表4-1。
表4-1就地热再生施工过程中的质量控制
检测项目
频率
质量要求或允许偏差
检测方法
再生剂用量
随时
适时调整,总量控制
每天计算
新加SBS改性沥青混合料
随时
适时调整,总量控制
每天计算
再生前路面加热温度
随时
℃~℃
加热设备保温板后1m位置测量
压实度
5点/km
最大理论相对密度94%
T
再生料摊铺温度
随时
>℃
插入式温度计或红外线温度计实测
矿料级配(筛孔)
每台班每天1~2次,以2个试样的平均值评定
符合AC-16设计级配要求
T抽提筛分
沥青用量(油石比)
±0.3
抽提T
T
马歇尔试验
稳定度
符合公路沥青路面施工技术规范规定要求
T
T
流值
空隙率
浸水马歇尔试验
渗水试验
10点/km
≤80mL/min
T
2、交工验收
完工后对施工质量进行检测,包括压实度、平整度、构造深度、摩擦系数、渗水系数等。交工验收标准见表4-2。
表4-2就地热再生交工验收质量标准
检查项目
检查频度(每一侧车行道)
质量要求或允许偏差
试验方法
备注
外观
随时
表面平整密实,不得有明显轮迹、裂缝、推挤、油盯、油包等缺陷,且无明显离析
目测
压实度
代表值
每1km1点
最大理论密度的94%
T
JTGE60-
路表
平整度
IRI
再生路段连续
<2.0m/Km
T
JTGE60-
摩擦系数
再生路段连续
SFC60≥45
T
T
JTGE60-
构造深度
每1km不少于2点,每点3处取平均值
SFC60≥45
T
JTGE60-
渗水系数
每1km不少于2点
≤80mL/min
T
JTGE60-
宽度
每m1次
大于设计宽度
T
JTGE60-
再生厚度
每1km1点
设计厚度±5mm
T
JTGE60-
五、结语
通过对就地热再生完工后的跟踪检查、检测,路面就地热再生工程各项指标符合设计及规范要求,为以后大面积的推广使用奠定了坚实的基础。但就地热再生毕竟还是一项新的技术,从再生机理、再生机组施工控制、配合比设计、施工工艺与质量控制等各个方面需进行充分的调研与积累,制定出符合地域环境,适用性强的施工工艺及操作规程。
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参考文献:
[1]《沥青路面再生技术规范》(JTGF41-);
[2]《公路养护技术规范》(JTJH10-);
[3]《公路沥青路面施工技术规范》JTGF40-;
[4]董平如,沈国平京津塘高速公路沥青混凝土路面就地热再生技术,公路,年1月第1期;
[5]白红英,白洪领,卢铁瑞沥青混凝土路面热再生技术;
[6]朱建东沥青路面现场热再生工艺在沪宁高速公路的应用,华东公路,,(6);
[7]刘德沥青混凝土路面就地热再生技术在高速公路施工中的应用,青海交通科技—增刊。
就地热再生成套设备
工程施工现场(天山山脉)
陶瓷拦水带
戈壁滩上的高速公路建设者(小草湖30里风区)
项目调研
原有刚架拱桥拆除
天山风积沙美丽奇观
工程沿线风景—风积沙
洪水随时可能到来
山体防护调研
茫茫戈壁
晾房里的葡萄干
美丽天池
一湾江水赞赏