近年來我國高等級公路的發展十分迅速,特別在沿海經濟發達地區,新建不少高速公路和一級汽車專用公路,如京津塘(89—93)、濟青(91—95)、滬寧(92—96)、寧連(94—96)、杭甬(92—96)等,還有在建的滬杭、泉廈、楚大等線和許多在建的一級公路,隨著公路高等級化,較大的交通密度,較高的行車速度,對路面提出較高的設計標準,更7嚴格的施工質量要求,這是歷史發展的必然趨勢,對我們的瀝青路面的施工專業隊伍提出了一個十分迫切而又嚴峻的課題,即高等級公路標準與低水平施工隊伍的矛盾,高等級公路發展雖然很快,但時間很短,也不過十年左右的歷史,具有高等級公路路面承包資質的施工專業隊伍畢竟不多,大量的是設備陳舊,施工技術水平較差,急待改善與提高的施工隊伍,如果不儘快改變這一局面,勢必影響到工程質量,甚至給工程造成重大損失。但也要看到:雖然他們的技術水平與管理水平不夠成熟,他們卻很年輕,富有朝氣、肯學習、有希望、有能力在較短的時間內通過工程實踐鍛鍊成一支高水平的路面施工專業隊伍,筆者近年來接觸到一些工程實際,從監理的角度就瀝青路面施工中經常遇到的一些總是如何提高瀝青路面的工程質量,提出一些個人的看法與同行探討。
1、瀝青面層的結構組合問題
根據已有的經驗,瀝青面層總厚度變化在15—23cm,如京津塘5+6+12總厚23cm,濟青5+6+7總厚18cm,滬寧4+6+6總厚16cm,寧連(一級)4+5+6總厚15cm,杭州外環(一級)4+5+6總厚15cm,在面層結構組合時,需考慮以下幾個原則:
1.1 防止半剛性基層反射裂縫對面層的損害,總厚度不宜小於16cm.
1.2 三層中應有一層為I型級配,作為防水防滲的考慮,如放在上面層地抗車轍及抗滑不利,還是放在中面層為好。
1.3 不宜選擇瀝青碎石層,JIJ032—94規範也明確指出瀝青碎石缺點,它不使用礦粉,對提高瀝青的穩定性及避免瀝青離根據地均有不利影響,且無具體技術指標(僅空隙率一項)要求,對質量控制也不利。現在有不少地方仍然在使用瀝青碎石作為下面層,不如使用粗料式瀝青砼Ⅱ型級配,較為合理,且造價相差無幾。
1.4 中面層與下面層應使用同一規格的集料,方便施工。如中面層採用AC——25Ⅰ,下面層採用AC—25Ⅱ,所用石料規格、品種相同,攪拌站上使用的震動篩篩孔直徑也相同,在中下面層交替施工時有較好的互換性,省去換料、換篩之煩。
1.5硬路肩的結構組合應與行車道相同,便於同步施工,否則既不方便施工,且難以保證工程質量。
2、與結構物的關係必須協調
2.1 與橋面的關係:
現在橋面上的瀝青砼鋪裝,厚度大多採用5cm,而預應力橋梁,特別大跨徑筒支預應力橋梁,施工加預應力後,跨中不可避免產生20—30mm甚至更大的反撓度,侵佔橋面瀝青砼的厚度,影響了瀝青砼鋪裝,國外常採用10cm厚的瀝青砼鋪裝,分兩層鋪設,下層兼有找平層的功能,因此建議橋面瀝青砼鋪裝採用8—10cm的厚度為宜。
2.2 與橋頭搭板的關係:
有的地方為解決柔性路面與剛性橋面的過渡,採取斜坡搭板,搭板一端正埋入深度為整個瀝青面層入半剛性基層的全部厚度,然後採用不等厚的楔形瀝青路面過渡,這對機械化施工不利。筆者認為:搭板上瀝青砼鋪裝,結構與厚度應與橋面完全相同,方便施工。另外,斜橋的搭板必為平行四邊形,為解決攤鋪機與搭板的銜接,儘可能減少人工攤鋪,搭板尾部宜按每幅(或半幅)寬度改為正交,但其縱向最小邊長,不得小於原設計長度。
2.3 與伸縮縫關係:
為了方便施工及保證橋頭與路堤相接處的路面平整度,一般的伸縮無論是板式橡膠和毛勒縫(MAURER),大多數情況下應採取「先做路面,後做縫」的方法較為適宜,對於特大型的伸縮縫,則採用「先做縫,後做路面」方法。在縫的兩側,分別進行攤鋪,攤鋪時均應從伸縮縫處開始,分別向外延伸,施工時對伸縮縫應採取保護措施。
3、配合比試驗與選擇
在考慮瀝青砼使用的材料及期配合比時,應充分考慮瀝青路面在運營狀態下,保持以下幾種特性:(1)防水;(2)抗老化;(3)抗滑;(4)抗車轍(高溫穩定性);(5)防脆(低溫穩定性)。而這些特性往往又是互相衝突的,互相矛盾的,如防水、抗老化要求砼密實、空隙小、而抗滑、抗車轍則要求砼有較大空隙,如何用對立統一的規律將這一對矛盾統一起來,筆者認為首先應抓住主要矛盾,然後兼顧其他。要充爭考慮所有地區的氣候特點,以淮河以南的廣大江南地區司於熱區,夏季氣溫高、時間長,瀝青路面的主要病害,是熱穩性差,因此應把抗車轍能力作為首要考慮條件。如何提高抗車轍能力應從以下幾個方面著手:
3.1 選擇粘度較高針入度較小的瀝青,例如溫區使用AH—90,熱區使用AH—70,實驗證明,在抗車轍能力上,70#瀝青優於90#瀝青。
3.2 粗集料儘可能選擇較粗的顆粒,實際已證明在抗車轍能力上,細粒式瀝青砼遠不如粗粒式瀝青砼,考慮到最大粗徑須受相關層厚度的約束,且料徑過大,對防水利,故中、下面層可採用AC—25或AC—30,上面層如為4cm,考慮熱穩兼顧防水及抗滑採用AC—16或AC—20。其級配可選擇在Ⅰ型與Ⅱ型之間,取名為AC—16A或AC—20A。
3.3 加礦粉,礦粉可提高瀝青的穩定性,並可避免離析,是改不可少的,但摻量不能過大,礦粉與瀝青之比以1.0—2.0為宜。
3.4 嚴格控制瀝青用量,油石比選擇以接近低限為宜。
3.5 空隙率的選擇,宜趨於高限,筆者建議空隙率控制在5%左右為佳。
3.6 其他途徑、如用改性瀝青,在瀝青中加入改性劑聚乙烯PE5%,可以十分顯著改善瀝青高溫穩定性,已在北京首都機場高速公路及北京至八達嶺高速公路工程上使用,取得了較佳的效果,但摻入時必須使用高效能的膠體磨,工藝較複雜,成本增加較多,還難以大範圍推廣使用,預計通過進一步改進工藝,和尋找新的改性材料,降低成本,在我國江南廣東大熱區,有其廣闊使用前途。由於改性瀝青對瀝青本身性質,有明顯的改善,對今後高等級公路使用國產瀝青,降低工程造價,展示了良好的前景。
4、瀝青路面開工前的質量控制
4.1 目標配合比的選擇
在進行目標配合經試驗選擇時,除粗細集料配比符合規範JIJ032—94所規定的級配曲線外,選擇最佳瀝青用量OAC是關鍵,如前所述對瀝青砼要求特性往往互為矛盾,在目標配合比試驗時,也充分顯示出。如馬歇爾穩定度的峰值,往往也是密度最大而空隙率最小,除此之處飽和度與空隙率也構成一對矛盾,因此在選擇OAC時,就應充分考慮空隙率這一重要指標。有經驗的工程師所選擇有OAC經過生產配合比及試拌驗證十分接近,說明他的選擇是成功的,筆者經過幾個工程項目實踐,大體掌握如下規律,如瀝青碎石AM—25,油石比3.4—3.5%,粗粒式瀝青砼AC—25Ⅱ油石比3.8—3.9%,AC—25Ⅰ油廠比4.4—4.5%,中粒式瀝青砼AC—16A油石比4.8—4.9%。如粗集料具有明顯多孔隙性,油石比還要增加0.1—0.2。
4.2 生產配合比與試拌階段
生產配合比是指經過烘乾加熱以後的集料,並經過振動篩分成粗、中、細、砂等四種規格材料,按目標配合比所認定的級配曲線重新組配,成為生產配合比。在施工過程中它不是一形成後就不變,隨著料源的變化,經常作些調整,一般在每日正式生產前應取樣作一次篩分,決定是否作調整。試拌則是根據生活配合比及最佳油石比進行生產試拌,用目測法觀察判斷油石比是否得當,如混凝土呈黃褐色,說明油石比過小;如呈深黑色且有光亮,說明油石比過大。最佳油石比色略帶深棕色,常比目標配合比中最佳油石比小0.1左右,試拌中經試驗確信所確定的油石比將用之於生產,試拌結果就提交試驗報告。
4.3 試驗路面階段
鋪築試驗路面為生產配合比驗證階段是大規模生產的前奏,是監理工程師對瀝青路面生產的一次全面檢驗,也是承包人自身的一次全面檢驗,如新的機械與設備投產運行,工人的操作熟練程度,以及現場的指揮及統一協調等均包含在內,通過試驗路面不但檢驗配合比所認定的各項技術指標,還要檢驗路面的攤鋪厚度、平整度、壓實度等。還可以測定路面的松鋪係數,輾壓遍數與壓實度的關係曲線以及某些新技術、新工藝的驗證等。試驗路面的長度一般以200m左右為宜,最好選擇以平坡無其他幹擾的地段,守成後應提交完整的度輔報告。
5、透層、下封層與粘層
(一)透層
1、作用:(1)滅塵;(2)便於上、下連結;(3)兼有基層的養護作用。
2、透層油材料,常用的有下列三種:
(1)液體瀝青,也可以用煤油稀釋瀝青成AL—1。
(2)煤瀝青,也可以用煤焦油稀釋煤瀝青成T—2。
(3)乳化瀝青,因乳化瀝青無須加熱,使用方便最受歡迎,宜用PC—2慢裂乳化瀝青,考慮到在半剛性基層上較難滲透透,可將水與瀝青的比例由40:60增至50:50,用量為0.8—1.0L/㎡ .如發生流趟現象可分兩次噴灑,如基層過於乾燥,可在前一天灑水潤溼利於滲透,滲透深度3—5mm,噴灑透層油之前一定要溥掃基層表面,無浮塵及鬆散顆粒,噴灑後慶封閉交通,靜置1—2日後方可輔築路面,為防止施工車輛行走時粘輪,可適當撒一些粗砂或石,攤鋪前清掃乾淨。
(二)下封層
現在有些人將透層與下封層為一談,其實二者是明顯區別的。下封層具有防水功能,因此它的瀝青用量及石屑用量均比透層大,使之形成一個薄的層次,厚度約5mm.也有將下封層做成瀝青石屑混合料攤鋪10mm厚,(如寧連一級公路)其封閉效果較為顯著,對不可能封完備交通地段還可以起到保護半剛性基層的作用。
(三)粘層
1、作用:連接瀝青上下層之間及瀝青層與水泥砼構造物(如橋面、搭板等)之間,使之成為整體。因此粘層沒有明顯的粘附性,腳踏之有明顯粘附感,如上下層粘結好,取芯後不易分離。
2、材料:有液體瀝青(可用汽油稀釋成AL—2)及乳化瀝青,用快裂PC—3,用量為0.3—0.6L/㎡。在水泥砼面上可用高限,在瀝青層上則宜用低限。
如瀝青層攤鋪相隔時間短,表面較為潔淨可以不灑,但是間隔過長且已行車,表面已為泥土汙染,雖經清掃水衝仍難以達到理想的潔淨程度,則應當噴灑粘層油。瀝青用量必須嚴格控制,表面呈條絲花白狀即可,否則要造成面層泛油,這是要特別注意的,噴灑前表面也是要清掃或水洗,必要時使用空壓機吹掃。噴灑後必須封鎖交通,儘快加鋪瀝青砼。
6、日常生產的質量控制
(一)攪拌站
1、設備:近年來隨著工程的需要,各施工單位購置不少進口設備與國產設備,如巴布格林(Babgeen德制)150t/h,柏拉帝(Burladi意制)180t/h,帕克(Parker英制)2000t/d,我國西安生產LB—1000型瀝青拌和站(仿Parker)50t/h等。這些現代化的生產設備具有電子自動控制裝置,稱量靈敏準確,還附有布袋法裝置或溼式除塵裝置,除塵效果好,對環境損害降到最低限度。由於瀝青路面屬於大規模生產,每天要求生產瀝青混合料在1000t以上甚至到達3000t.有時需要多臺瀝青拌和設備同時生產方能滿足需要。所有設備的餵料倉均為四個,有時遇到0—5mm材料需要兩種材料混合(如石屑與砂),如將料倉增至五個,使用就方便多了。
2、工藝控制
(1)生產配合比:每日檢查一次。
(2)溫度控制:出倉溫度控制160±5℃為宜,溫度不得過高以免燒焦。除儀表控制外,目力觀察也是很有必要的。
(3)瀝青混合料質量控制:每日至少在攤鋪工地取樣一次,作常規指標檢測。但這些試驗結果,往往要到翌日才能拿到。如果有問題,當天完成數量已有相當規模就難以拘回。因此輔以目力檢查十分重要,發現混合料有異,立即通知攪拌站仔細檢查,以便及時糾正。
(4)原材料檢驗:
A、瀝青:桶裝瀝青按桶數N的開三次方數量抽取或每月抽查一次,作常規或三大指標的檢驗。
B、集料與礦粉:每月至少抽檢一次,材料外觀質量不穩定或料源有變化,隨時取樣試驗。