（道路与铁道工程专业论文）高等级公路沥青路面施工质量控制技术研究.pdf

摘要 目前，我国高等级公路建设发展迅速，而且随着车流量不断增加及人们出行 质量水平的提高，对沥青路面的路用性能及品质要求越来越严格。在保证沥青路 面基本技术指标的前提下，要求我们在项目建设中，全面把握质量控制过程，有 必要对高等级沥青路面施工质量控制技术进一步分析研究，优化控制方法。 本文针对施工现场和内业分析两方面，从影响沥青路面施工质量的主要因素 入手，结合实体工程，介绍了原材料、混合料、机械设备以及施工工艺等实际质 量控制，深入细节，对施工质量控制方法进行了系统研究。 研究表明，从原材料质量控制开始，正确的加工方式、合理的机械配置、成 熟的施工工艺以及优化的质量监测分析方法，结合良好的管理模式，是构筑高等 级沥青路面质量控制系统的必要元素。 关键词：高等级，沥青路面，质量控制，机械配置，施工工艺，监测分析 a b s t r a c t a tp r e s e n t ，h i g h g r a d eh i g h w a yc o n s t r u c t i o no fo u rc o u n t r yi sd e v e l o p i n g + r a p i d l y , m e a n w h i l ev e h i c l ef l o wi si n c r e a s i n ga n dq u a l i t yo fp e o p l e st r i pi si m p r o v i n g ，w h i c h a r em o r ea n dm o r es t r i c tw i t hp a v e m e n tp e r f o r m a n c e sa n dq u a l i t yr e q u i r e m e n t so f a s p h a l tp a v e m e n t s b yt h ep r e m i s eo fe n s u r i n gt e c h n i q u ei n d e xo fa s p h a l tp a v e m e n t s ，i t i sn e c e s s a r yt oc o m p r e h e n s i v e l yg r a s pq u a l i t yc o n t r o lp r o c e s sd u r i n gi t e mc o n s t r u c t i o n a n df u r t h e ra n a l y z ea n ds t u d yf o rc o n s t r u c t i o nq u a l i t yc o n t r o lo fh i g h g r a d ea s p h a l t p a v e m e n t s ，t oo p t i m i z ec o n t r o lm e t h o d s a c c o r d i n gt ot w o s i d e sc o n s t r u c t i o ns i t ea n di n t e r i o rw o r ka n a l y s i s ，f r o mt h ek e y i n f l u e n c i n gf a c t o r so fc o n s t r u c t i o nq u a l i t yf o ra s p h a l tp a v e m e n t s ，c o m b i n i n gw i t h e n t i t a t i v ee n g i n e e r i n g ，t h i st h e s i si n t r o d u c e sr a wa n dp r o c e s s e dm a t e r i a l s 、m i x t u r e 、 m a c h i n ee q u i p m e n t sa n dc o n s t r u c t i o nt e c h n o l o g ye t cp r a c t i c a lq u a l i t yc o n t r o l s ，w h i c hi s d e e p e n i n gd e t a i l s ，a n dt h i st h e s i sc a r r i e st h r o u g hs y s t e m a t i cs t u d yf o rm e t h o d so f c o n s t r u c t i o nq u a l i t yc o n t r 0 1 s t u d i e si n d i c a t e ，c o m b i n i n gw i t hg o o dm a n a g e m e n tm o d e l ，b e g i n n i n gw i t hq u a l i t y c o n t r o lr a wa n dp r o c e s s e dm a t e r i a l s ，r i g h tp r o c e s s i n gm e t h o d s 、r e a s o n a b l em a c h i n e r y a l l o c a t i o n 、m a t u r ec o n s t r u c t i o nt e c h n o l o g ya n da n a l y s i sm e t h o d so fo p t i m i z a t i o nq u a l i t y m o n i t o r i n g a r en e c e s s a r ye l e m e n t sf o rq u a l i t yc o n t r o ls y s t e mo fh i g h g r a d ea s p h a l t p a v e m e n t s k e yw o r d s ：h i g h - g r a d e ，a s p h a l tp a v e m e n t s ，q u a l i t yc o n t r o l ，m a c h i n e a l l o c a t i o n ，c o n s t r u c t i o nt e c h n o l o g y ，m o n i t o r i n ga n a l y s i s 论文独创性声明 本人声明：本人所呈交的学位论文是在导师的指导下，独立进行研 究工作所取得的成果。除论文中已经注明引用的内容外，对论文的研 究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本论文 中不包含任何未加明确注明的其他个人或集体已经公开发表的成果。 本声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名： 衣文技 如口g 年s 月2 多日 论文知识产权权属声明 本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品，知识产权归 属学校。学校享有以任何方式发表、复制、公开阅览、借阅以及申请 专利等权利。本人离校后发表或使用学位论文或与该论文直接相关的 学术论文或成果时，署名单位仍然为长安大学。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名： 冬 铷一喀节 女妓 知o g 年r 月彳日 锄d 8 年歹月“日 长安大学硕士学位论文 第一章绪论 1 1 我国高速公路发展状况 我国从1 9 8 8 年高速公路零的突破，到2 0 0 7 年年底高速公路通车里程超过5 万多公里，短短2 0 年走完了西方国家4 0 年才走完的发展路程。“十五 以来， 国家加大了包括公路在内的基础设施建设投资力度，高速公路建设进入了快速发 展期，年均通车里程超过4 0 0 0 公里。 目前，公路总量持续增长，路网结构进一步改善，公路技术等级和路面等级 进一步提高。截至2 0 0 6 年底，全国等级公路里程2 2 8 2 9 万公里，其中二级及二 级以上高等级公路里程3 5 3 3 万公里，高速公路4 5 3 万公里，全国公路总里程达 3 4 5 7 0 万公里。为全面完成“十一五 计划奠定了坚实的基础。据规划，到2 0 1 5 年我国将建成以高速公路、一级公路为主体的“五纵七横1 2 条快速、高效、安 全国道主干线。 根据国家高速公路网规划内容要求，在未来的2 0 到3 0 年，我国高速公 路网将连接起所有省会级城市、计划单列市以及所有现状2 0 万以上城镇人口中等 城市。国家高速公路网采用放射线与纵横网格相结合布局方案，由7 条首都放射 线、9 条南北纵线和1 8 条东西横线组成，简称为“7 9 1 8 网，总规模约8 5 万公 里，其中主线6 8 万公里，地区环线、联络线等其他路线约1 7 万公里。 我省的公路建设方向是加快形成以西安为中心，以高速公路为依托，辐 射周边中心城市的省际高速公路网络：形成以国省干线公路为依托的省内干 线公路网络；开发建设以重要城镇为中心，连接乡镇、行政村的农村公路网 络。 高速公路规划方面，我省在统筹考虑省境内八条国家高速公路规划的基 础上，按照“关中加密、南北成网、周边连通 的总体思路，规划了总规模 5 0 0 0 公里的陕西省高速公路网，( 其中国家高速公路约3 5 0 0 公里，省级高速 公路约1 5 0 0 公里) 。该路网分别由3 条南北纵向线、4 条东西横向线和5 条 辐射线组成，构成“三纵四横五辐射 布局，简称“3 4 5 网。根据新思路、 新形势，制定了加快高速公路建设新规划： “十一五 期间，加快建设国道主干线和西部大通道。到2 0 1 0 年，通车 第一章绪论 里程突破3 1 0 0 公里，其中，2 0 0 7 年建成3 条国道主干线，2 0 0 9 年建成3 条 西部大通道。全省8 5 以上的县( 市、区) 一小时进入高速公路网，西安至 周边省( 区) 中心城市“一日交通圈”形成。 “十二五 期间，将重点建设国家高速公路及部分省级高速公路。到2 0 1 5 年，高速公路通车里程达到4 1 0 0 公里，其中，2 0 1 2 年省境内国家高速公路 基本建成。 2 0 1 5 年以后，继续建设省级高速公路，最终全省将形成“三纵四横五辐 射 的高速公路网，总里程达到5 0 0 0 公里。 我省高速公路规划建设，按静态投资匡算，今年以后共需建设资金1 4 4 0 亿元，其中国家高速公路需7 0 0 亿元，省级高速公路需7 4 0 亿元。由此可见， 我省高速公路的发展任重而道远。 1 2 高等级公路沥青路面的现状与前景 公路是交通运输的重要基础设施。我国地域辽阔，已经修建了许多高等级公 路。沥青路面凭借其行车舒适、噪音低、维修方便、可回收利用等优点，在我国 公路中占了极大比重，特别是高速公路几乎全部采用沥青混凝土路面。同样，在 欧洲沥青路面所占比例也达到公路总量的9 0 以上，在美国则高达9 6 盯3 。在a c 、 o g f c 、s m a 、a t b 、以及a t p b 等不同混合料形式( 分类详见表1 - 1 n 1 ) 的沥青路面 建设实践中，我国道路工程技术人员先后探索出了各种行之有效的设计、施工、 控制等方法，使设计理论、施工方法、营运维护、建筑材料等各方面都有许多发 展。近年来大量涌现出新技术、新结构、新工艺、新材料和新设备，并且广泛应 用于生产实践中，使我国道路施工技术得到了空前发展，其水平已跻身于世界前 列。 但是，在我国高速公路快速发展的今天，同样面临着艰巨的问题：在不断加 快高速公路建设步伐、一味追求工程计划进度的同时，忽视了工程建设的内在质 量控制。由于控制技术不足，质量管理力度不够，造成已通车的沥青路面过早的 发生车辙、开裂、沉陷、拥抱等损坏现象。就拿沥青路面的离析问题来说，若未 及时采取行之有效的控制方法，则会造成路面沥青混合料区域性不均匀，主要体 现在沥青含量、级配组成、添加剂含量以及路面的空隙率等，从而加速了沥青路 面的损害。高速公路沥青路面的一些早期损坏，如由水损害造成的网裂、形变和 2 长安人学硕十学位论文 坑洞、局部严重辙槽、局部泛油、横向裂缝多、新铺沥青路面的构造深度不均等， 都与沥青混合料的离析有关。 表1 - 1 沥青混合料分类 密集配开级配半开级配 混合料 连续级配间断级配间断级配公称最最大 类型 沥青混沥青稳沥青玛蹄排水式沥 排水式 沥青碎石 大粒径粒径 沥青碎 ( m m ) ( m m ) 凝土定碎石脂碎石青磨耗层 石基层 特粗式 a t b 4 0a i p b 4 0 3 7 55 3 0 粗粒式 a t p b 一3 0蛆甲b 3 03 1 53 7 5 a c 2 5气t b 2 5a i p b 2 52 6 53 1 5 a c 2 0s m a 2 0 a m 2 01 9 02 6 5 中粒式 a c 1 6s m a 一1 60 g f c 1 6a m 1 61 6 o1 9 0 a c 1 3s m a 1 3o g f c 1 3a m 1 31 3 21 6 0 细粒式 a c 1 0s m a 1 00 g f c 1 0a m 1 09 51 3 2 沙粒式 a c 5a m 54 7 59 5 设计空 隙率 3 巧3 - 63 4 1 8 1 86 - 1 2 ( ) 1 3 工程背景简介 1 3 1 项目概述 本文的依托工程是西安咸阳国际机场专用高速公路。我省高速公路网规划布 局方案为“三纵四横五辐射 ，简称“3 4 5 网，另外还有五条联络线，本项目就 是5 条联络线之一，是省政府确定的重点建设项目。该项目的建设对于构建机场 快速便捷的运输通道，提升古城西安的城市品位，促进“西咸一体化 及西安和 咸阳两市经济的全面协调可持续发展，加快完善我省高速公路网均具有非常重要 的意义。机场专用高速公路位于西安市市区以北，起于绕城高速公路与朱宏路交 汇处，沿线依次跨越了漕运明渠、郑西铁路、南环路、尚稷路、北环路、渭河、 咸高公路、咸铜铁路、电厂支线铁路等，止于咸阳机场东门，全长约2 0 5 8 公里。 1 主要技术指标 本项目采用双向八车道高速公路标准建设，设计车速1 2 0 公里d , 时，路基宽 度4 5 o o 米( 中央分隔带宽度6 米) ，桥梁宽度4 2 0 0 米。 3 第一章绪论 2 主要工程 路基土石方3 9 0 万立方米，沥青路面1 0 8 5 干平方米，特大桥一座6 8 5 1 4 米， 互通式立交4 处，分离式立交5 处，跨线桥5 座，通道1 8 道，涵洞5 7 道。沿线 服务设施共有收费站4 处、管理、养护工区1 处，紧急救援中心1 处，总建筑面 积为2 4 4 0 2 m 2 。 3 地形、地貌 项目所在区域地势呈西北高，东南低。路线走廊带横跨黄土台塬与渭河冲积 平原两个大的地貌单元。渭河南岸地势平坦开阔，微向渭河倾斜，海拔高程3 6 8 0 3 7 6 4 米，渭河两岸呈阶地状，渭河北岸黄土台塬地形平缓开阔，微向南缓倾，海 拔高程4 2 2 0 - - 4 7 3 6 0 5 米。 4 气候水文特征 项目所在区域属暖温带半湿润大陆性季风气候，四季分明，气候温和，雨量 适中，多年平均气温1 3 3 。c ，极端最高气温4 5 2 。c ，极端最低气温- 2 0 6 c ，一 月平均气温一1 5 ，七月平均气温3 0 6 ；多年平均降水量5 8 2 毫米，且5 0 以 上集中于当年7 ，- - 9 月；多年平均蒸发量1 5 6 2 毫米，且5 0 以上集中于当年5 8 月；全年多西北风，次为西南风，全年平均风速2 7 米秒，冬季西北风最大风速 1 8 米秒。 项目所经主要河流为渭河，是黄河最大的支流，发源于甘肃省渭源县境内， 流经甘肃、陕西两省，在陕西潼关汇入黄河。 5 进度情况 本项目自2 0 0 6 年1 1 月开工，路基工程现在已经基本完工，路面工程正在进 行下面层施工，计划于2 0 0 9 年竣工通车。 1 3 2 项目特色 新技术、新工艺、新材料得到了广泛使用：就路面工程而言，主线上面层全部 采用了o g f c - 1 3 排水性路面，见图1 2 ；并在立交匝道采用s m a - 1 3 结构。首次在 我省乃至西北地区采用了目前世界上最先进的不停车收费系统，并在三个主线收 费广场做彩色路面，与e t c 不停车收费车道结合起来，形成本项目的一个亮点， 大大提升了我省形象，见图1 1 。 4 长安太学颤十学位论空 图1 1 彩色路面效果图 ! 塑堕堕：! ! ! ! 堕堕丝塑壹! 橡胶乳化沥青 6 c ma c - 2 0 ( s b s 改性沥青) l e m 下封层s b s 改性沥青+ 碎石 4 0 c m 石灰粉煤灰碎石( 6 ：1 4 ：8 ( 2 0 c m 石灰粉煤灰碎石( 6 ：1 4 ：8 ( 图12 路面结构层 13 21 排水性路面 沥青路面表面层的空隙率大于1 8 ( 一般在2 0 左右) ，雨水可通过表面层内 部空隙迅速排出，而不进入中下面层的路面结构称为排水性路面。从安全和环境 方面来说，排水路面有以下好处： 1 减少水雾和眩光。在雨天驾驶时遇到水雾是件可怕的事情。在排水路面没 第一章绪论 有残留水，它几乎可以消除水雾，因此雨天在排水路面上开车，司机会感到安全。 排水路面的另一个好处是减少在潮湿状态下前灯的眩光。很显然，这有利于改善 能见度，减轻驾驶疲劳。 2 降低噪音让叭。与密级配热拌沥青路面相比降低3 d b ( a ) ；与水泥混凝土路 面相比降低7 d b ( a ) 。 3 防水漂。由于雨水透过排水面层、在路表无连续的水膜，因此防水漂。即 使长时间下雨可能使排水路面饱和，但由于车辆与轮胎间水压通过排水路面的多 孔结构消失了，仍然不会发生水漂。 4 改善路面标志的可见度。排水面层的标志线可见度高，尤其是潮湿天气， 这有利于安全。 5 提高潮湿路面的抗滑性。美国、加拿大和欧洲的研究表明，与密级配热拌 沥青混合料( h m a ) 和水泥混凝土( p c c ) 路面相比，排水路面具有优良的潮湿抗 滑性，雨天交通事故大大减少。 随着使用时间增长，由于混合料的孔隙会被尘土、从轮胎磨下的橡胶粉以及 冬季使用的消冰化合物以及其他磨耗物堵塞而减少，排水、吸音效果降低，产生 老化、剥落的现象会较早。但在选料、级配设计、养护方面采取专门措施，在某 种程度上可消除或弥补这些不足。使用改性沥青则因老化而造成的排水表面层磨 耗损失量将大大减小。聚合物改性沥青和纤维素双管齐下，能大大增；o n 圭l p 水沥青 路面的耐久性。高压注水吸出法或双氧水发泡清洗污染等工艺可消除孔隙堵塞， 保持路面排水、吸音等功能。 排水沥青混合料设计过程主要是围绕如何获得预定的目标空隙率并保证具有 一定的强度、温度稳定性、耐久性等，以进行级配选择和最佳沥青用量的确定。 各国的设计方法都有所不同，同时排水沥青混凝土在铺筑和压实时有许多特殊的 性能。与一般的密实沥青混凝土相比，在拌和、摊铺、压实上均要求极高的施工 技术，只有严格保证这些条件才能得出良好的结果。 排水路面的特殊路用性能使得它在许多国家正日益受到重视，并在应用与研 究方面取得了许多成果与经验。欧洲国家铺筑这种路面主要注重其排水、抗滑、 降低噪声功能。美国称这种路面为开级配沥青磨耗层( o g f c ) ，主要注重改善路 面抗裂能力，增加抗车辙能力，提高抗滑性能。日本则除考虑以上路用性能的改 善、提高外，还注意考虑用在城市道路时对生态环境的保护。虽然目前我国尚没 6 长安大学硕士学位论文 有排水沥青混凝土的设计方法和相应的技术指标要求，但正在开展这方面的研究 开发工作。对于高温、多雨和蒸发量高的南方地区，这种路面结构是最有发展前 景的，上海、杭州等几个大型城市都铺过排水路面。西安原机场路同样采用了排 水路面，至今已经使用5 年，排水效果依然非常明显。 1 3 2 2 彩色路面 通常所说的彩色沥青路面主要是指添加颜料的沥青混凝土路面、使用彩色石 料的沥青路面和使用石油树脂( 脱色沥青) 添加颜料的沥青路面等。近年来，使用 改性沥青的替代产品一固体彩色沥青，直接与集料混合，作为彩色沥青路面的新 产品面市。目前，国内所做的彩色路面大都是使用树脂颜料喷涂工艺的方法，这 是个“治标不治本”的方法，因为颜料喷涂使用期短，用不了多久就会大量脱色， 所以除了工艺简单外并不是一种值得推广的方法。现在国内使用固体彩色沥青及 脱色沥青技术的彩色路面的实例很少，一般都刚刚开始，或处于试验阶段，但在 日本已经相当普及。 1 彩色沥青路面的大致分类： ( 1 ) 沥青结合料着色b 幻 将无机金属盐类颜料代替同样体积的矿粉填入沥青或沥青混合料中，可以得 到少量几种着色沥青路面材料。例如将占集料总重5 - - 7 的氧化铁( 俗称红土子) 加入沥青混合料中可以得到红色的沥青路面材料；加入5 - - 1 0 的氧化铬可以得 到墨绿色沥青路面材料。采用这样的着色方法得到的沥青面层材料色调低、明度 暗，通常需要利用缘石或栽植的映衬加以烘托才能得到较好的色彩效果。当沥青 混合料中石料用量多、交通磨耗损失较大时不宜采用。 ( 2 ) 使用彩色集料着色 在传统的热碾式路面工艺中，铺筑好沥青砂胶层之后，以彩色石料按照每平 方米5 公斤以上的用量代替部分普通石料，在沥青砂胶层仍保持足够温度时散布 碾压，使石料部分嵌入沥青砂胶层内，即可以形成彩色路面。彩色石料的用量决 定了这种路面的彩度，近年来国外多用彩色的人工烧制陶粒来代替天然石料，使 其色彩更为鲜明。 ( 3 ) 使用固体彩色沥青 固体彩色沥青是一种与道路石油沥青路用性能十分接近的人工合成胶结料， 为了生产方便，供货商直供应掺配好颜料的固体彩色胶结料( 如图1 3 、1 4 ) ， 7 第一章绪论 将其与砂石材料按照级配要求混拌，即可得到色彩绚烂的彩色沥青路面，为了保 持彩色路面的耐久性，建议粗骨料的5 0 9 6 用彩色石料，效果更佳。 图1 3 不同颜色的固体彩色沥青图1 4 绿色固体彩色沥青 ( 4 ) 无色沥青结合料 将几近透明的人工台成树脂称为无色沥青结合料。无色沥青可由设计者按照 设计要求自行加入颜料或者染料使在涂层之上粘附一些小粒径彩色石料，此时涂 层不仅要具有足够的强度，还要有足够的粘附力。涂层材料也可以使用模框施工。 2 彩色路面的作用： 彩色沥青路面作为一种道路面层使用，与普通路面相比，因色彩变化可在促 进道路交通安全和美化空间环境领域发挥重要作用。 ( 1 ) 警示作用 道路交通标志和交通信号对驾驶人员和行人都是极为重要的。其作用实质上 是希望能让驾驶人员或行人很快地发现，正确地辨认之后进行准确驾驶，从而达 到交通安全目的。因此，交通标志的设计必须鲜明突出，要有足够的注目性和良 好的视认性，对此各国专家学者都做出了许多努力。近年来，为了适应现代交通 快速行驶的特点，弥补现有交通标志在快速行使状态中的功能缺陷，根据驾驶人 员的视觉特性，尤其是行驶过程中对路面的注视性和对色彩的敏感性，日、美、 欧洲等一些国家纷纷将注意力转移到路面标示的研究中。在道路急转弯陡坡处、 分流合流处、十字路口、隧道人口、行人过街横道线、儿童上学道路、桥面、加 油站，收费站，甚至车辙较深处等特殊路段或场所采用彩色路面或亮色路面铺装， 用来形成与普通沥青路面的对比路段，提示警告特殊的交通条件，使驾驶人员减 速慢行，有效地避免交通事故发生。 长安人学硕士学位论文 ( 2 ) 缓解疲劳 从交通心理学的角度来看，过长的直线公路，不但容易使驾驶人员造成思想 麻痹和错觉，而且也会产生视景与操作的单调、乏味感，使驾驶疲劳提前到来， 这就容易导致发生交通事故。因此，近年来人们十分重视道路的线型设计，把地 形、环境和道路线型融为一体，从而改善驾驶条件，提高驾驶效能。然而，尽管 良好的线型设计从一定程度上改善了道路沿线的景观，但驾驶人员在行驶过程中 注视最多的还是路面本身，乏味单调的黑色或灰白色路面对人的神经系统有镇静 作用，会减弱驾驶人员的注意力。尤其是沙漠、戈壁地区的公路，线型设计也无 法改变沿线景观的单调性，驾驶人员在这样的公路上行驶，更加容易疲劳困倦、 判断迟钝，导致交通事故发生。这时，如果利用铺装适当改变路面色彩，则可以 有效吸引驾驶人员的注意力，缓解疲劳，使其保持头脑清醒，减少交通事故发生。 合理设计路面色彩的变化，则直线段长些也不会影响安全效果，还会缩短到达目 的地的距离，降低工程造价，减少运行时间。 ( 3 ) 提高亮度 由于人的视力与亮度有关，亮度加大可以增强视力，亮度下降视力就明显衰 退，因此夜间交通事故的发生率要远高于白天。而使用反光率较高的亮色骨料与 无色沥青结合料形成的亮色沥青铺装，可以有效增加路面亮度，提高夜间行车的 安全性。在日本，已有采用玻璃珠作为填充材料的沥青路面，可以提供良好的光 反射效果。此外，由于人眼对光的亮度变化的适应性，当眼睛从亮度大的部位转 移到亮度小的部位时，不能立刻看清物体，一般要经过4 6 分钟的适应后，才能 看清物体，这就导致汽车驶入隧道时发生交通事故率升高。如当汽车进入高速公 路的隧道时，隧道内虽有1 0 0 勒左右的照明，但在白天，进入隧道前的照度( 天然 光照度) 几乎达到几万勒。由于明暗差别过大，驾驶人员的眼睛不能适应，这时， 即使产生1 秒钟的视觉影响( 如若车速为6 0 公里小时，则1 秒钟的视觉影响，相 当于汽车行驶了1 6 7 米的距离) ，也可能发生交通事故，故应采取相应的安全措 施。而利用亮色铺装有效提高隧道内路面的亮度，则不失为一种节约照明能源、 提高行车安全性的好办法。 ( 4 ) 美化空间环境 长久以来，道路的发展仅仅是为了更好地满足车辆和行人的通行，毫无美学 色彩可言。黑色的沥青铺装和灰白色的水泥混凝土铺装占据着几乎所有的道路， 9 第一章绪论 这黑与白的条块使得作为道路空间重要组成部分的平面单调乏味，毫无生气。其 实，从人的视觉特点和频率来考虑，驾驶人员在行车中总是习惯于把注意力集中 于路面，时时注视在路面上，彩色路面可以有效美化路面环境。不同颜色的路面 起到的作用不尽相同，比如：红色路面凭借其强烈的视觉效果可以刺激驾驶员的 大脑，使其注意力集中；墨绿色路面不仅增加稳定感，使驾驶人员心理沉着稳定， 而且在炎热的夏季显得格外凉爽，驾驶人员会产生舒适愉悦的感觉，减少疲劳， 也就会减少交通事故的发生。 1 4 主要研究方法及内容 1 4 1 研究的主要内容 目前，关于沥青混凝土面层、半刚性基层的理论研究取得许多丰硕的成果， 从设计理论上讲已日趋成熟，施工经验也较丰富。但是关于沥青路面的施工质量 控制技术领域仍缺乏全面的、系统的方法，尚未形成成熟的理论。近几年国内推 出了一些有关沥青路面的施工质量控制方法，但是理论方面的发展还处于起步阶 段，需要研究摸索的空间很大。随着国家加大对西部高等级公路建设的投入，沥 青混凝土路面凭借自身的优势作为高速公路设计中的主选类型，不断地对其进行 深入研究是十分有必要的，具有很强的现实意义。 随着我国高等级公路建设的发展，对高速公路技术指标要求逐渐提高，动态 过程监测则成为控制沥青路面施工质量的关键因素。对于施工质量控制而言，过 程监测如何运用合理的方法是研究与分析的重要内容。论文以机场专用高速公路 路面工程为依托，通过对影响沥青路面施工质量的主要因素进行理论研究，并对 其中主要的几个因素结合工程实际展开分析，然后提出相关的施工质量控制方法。 为此，本文研究的主要内容包括： 1 施工质量控制指标的动态分析； 2 机械设备选型与组合的合理性； 3 试验检测数据的显著性分析； 4 编程开发质量控制应用软件，辅助质量管理工作。 1 4 2 技术路线 1 0 长安大学硕士学位论文 技术路线 应用v i s u a lb a s i c 编程 实现在w i n d o w s 界面下自动完成显著性分析 第二章施工质量控制概述 第二章施工质量控制概述 2 1 施工质量管理 工程建设项目的质量管理，主要体现在整体质量管理、过程质量管理、全员 质量管理三个方面，综合起来就是全方位进行工程实体的质量管理。 “严格把关与积极预防相结合，以预防为主”，在建设项目施工中，应及时建 立质量控制管理机构，以巡查、抽检作为日常质量控制手段，一旦发现问题，保 证在第一时间反映情况并给出纠正处理意见。 建立工程项目执行控制体系，其中投资方处于核心位置，与监理、施工单位 的合作行为对工程项目的执行有着深远的影响。因此，投资方应当充分掌握合作 强度和策略，建立与监理、施工单位有效合作机制，保证建设项目的高效运行。 2 2 施工质量控制阶段分析 2 2 1 事前控制 1 组织好工程招投标，严格把好资格预审关，通过公开竞争择优选择综合实 力强的施工企业，确保施工企业中标后能够胜任本工程的各项工作。 2 审核施工单位的专项施工技术方案、进场设备的性能、数量是否满足工程 质量要求，并审核施工单位选择的沥青材料厂的生产资质，考察厂家的生产设备 性能、质量管理水平、生产能力、社会信誉等方面内容。 3 全面开工前，按照设计配合比，在工程现场选择不少于1 5 0 m 的路段进行试 铺，试压，按照规范要求进行各项检验、检测。 4 加强施工人员及机械操作手的质量意识，保证按施工规范施工。在每个施 工阶段开始前，做好技术人员以及操作人员的技术培训工作，其指导作用不容忽 视。 2 2 2 事中控制，晗3 1 1 旁站监理延伸到原材料的生产厂，控制好原材料的生产、贮存、运输等环 节，所有原材料未经监理工程师批准不许使用。 2 对施工过程实施旁站监理，重点检查混合料到场的温度。 3 按照试验路段确认技术指标，监督施工过程。 长安大学硕士学位论文 4 按规定要求取样检验，并进行密实度、回弹弯沉值等检测，对每一面层进 行验收。 2 2 3 事后控制 1 对路面工程进行全面检查验收，并进行抽芯检验。 2 有关技术文件整理归档。 2 3 质量控制要点以及控制对象 2 3 1 质量控制要点 在建项目主要通过以下三方面控制手段来进行管理： 1 质量控制 在项目设计和施工过程中，对形成工程实体的质量( 设计质量和材料、半成 品、机具以及施工工艺质量) 进行控制。设计质量控制是工程质量控制的起点， 施工阶段的质量控制是整个项目质量控制的重要阶段。其任务是要通过建立健全 有效的质量监督工作体系，确保工程项目质量达到预定的标准和等级要求 2 进度控制 根据项目的实体要求做出整体控制进度计划，对项目进度进行全过程的控制。 工期控制，首先要在建设前期通过周密分析、研究，确定合理的工期目标，并在 施工前期将工期纳入施工合同。由于施工阶段是工程实体形成的阶段，项目建设 工期和进度很大程度上取决于施工阶段的工期长短。因此，对施工阶段进行控制 是项目进度控制的关键。 3 投资控制 在建设前期，受项目法人委托进行可行性研究，协助项目法人进行投资决策， 控制；在设计阶段对设计方案、设计标准、总概算进行审查；在建设准备阶段协 助项目法人确定标底，编制招标文件并且组织好招标工作；在项目施工阶段，根 据合同文件，控制施工过程中可能增加的费用。 2 。3 2 质量控制对象 建设项目质量控制的对象包括以下两方面： 1 、影响因素的控制：对施工质量影响因素的控制主要是对施工人员、材料、 机械、方法和环境五大因素的控制。 第二章施t 质量控制概述 2 、施工结果的控n - 即对工程实体质量与使用的控制。对施工结果的控制主 要是指对工程产品质量的检查验收，评定其构成质量的各项指标是够达到设计要 求及合同规定的质量标准；对于不合格的工程则必须修补或返工。 2 4 质量保证体系 质量保证体系，是以保证和提高工程项目质量为目标，运用系统的概念和方法， 把参建的各部门、各环节的质量管理只能和活动合理地组织起来，形成一个任务、 职责、权限明确，且能互相协调、互相促进、高效工作的管理网络和质量有保证、 可控制、能管理的有机体系整体，使质量管理制度化、标准化、程序化，从而建 造出合格的工程。 工程建设中的质量体系，有施工单位质量保证体系、监理单位控制体系、建设 单位质量管理体系以及设计单位现场服务体系等子体系组成。 质量保证体系的主要内容包括以下几个方面： 1 有明确的质量方针、质量目标和质量计划。 2 建立健全严格的质量岗位责任制，分工明确，责任到人。 3 建立专职质量管理组织机构和质量管理人员，实行专职专人。 4 实行质量管理机构的质量管理业务标准化和管理流程程序化。 5 建立高效、灵敏的质量信息管理系统。 6 建立各级试验检测机构和培训检测人员，加强现场的检测工作。 7 开展群众性的质量管理活动。 要求参与工程建设规划、设计、施工和管理的各部门、各环节均建立严格的 质量保证体系。监督承包商建立完善的的质量保证体系，是监理工程师质量控制 的重要任务之一。通过建立完善的质量保证体系，可有效地实行质量控制，防止 质量事故的发生，是确保工程建设质量的有利保证。 1 4 长安大学硕十学位论文 第三章沥青路面施工质量的控制因素 3 1 沥青路面的路用性能 3 1 1 高温稳定性 沥青路面的强度与刚度，随温度升高而显著下降，在高温季节和行车荷载的 反复作用下，为了保证沥青路面不致产生诸如波浪、推移、车辙、泛油等病害， 沥青路面应具有良好的高温稳定性，即在高温时具有足够的强度和刚度。 由于沥青材料对温度变化的敏感性强，在气温高的条件下容易软化，在交通 繁忙路段受渠化交通的影响，容易产生车辙。形成车辙的原因很多，如对当地高 温气候状况估计不足、材料选择不当，或对高速公路通车后的交通组成和交通密 度估计不足，高温季节沥青路面就会产生明显的车辙。另外，施工质量控制不严、 碾压不及时、碾压次数不足、压路机吨位过轻致使混合料压实度不足等，在高温 季节也容易产生车辙。 为了提高沥青路面的高温稳定性，可采用在沥青混合料中增加粗集料含量或 控制剩余空隙率，使粗集料形成空间骨架结构，以提高沥青混合料的内摩阻力。 适当的提高沥青混合料的稠度，控制沥青与矿粉的比例，严格控制沥青用量，采 用活性较高的矿粉，以改善沥青与矿料之间的相互作用，从而提高沥青混合料的 黏聚力。此外，在沥青中掺入聚合物改善沥青性能，也可取得较为满意的结果。 3 1 2 低温抗裂性能 沥青材料在低温条件下容易产生收缩变形，弹性模量相应增大，而出现脆性 状态，因此在寒冷地区沥青混凝土路面会产生低温开裂。裂缝产生后，雨水易于 侵入，冻融交替，加上重车碾压，在裂缝范围内很容易导致路面结构破碎。形成 低温裂缝多半是设计人员忽略了当地的气象特征和缺乏气象历史统计资料，未能 根据气象资料优选适当的沥青材料和配制相应的混合料。若能恰当的选择沥青材 料，配制合适的沥青混合料使路面具有足够的抵抗低温变形能力，低温裂缝是可 以减少的。 裂缝是沥青路面的一种主要破坏形式，且裂缝的出现往往是路面损坏急剧增 加的开始。沥青路面的裂缝可归为两种类型：一种是在荷载反复作用下的疲劳丌 裂；另一种是由于降温而产生的温度收缩裂缝，或由于半刚性基层开裂引起的反 第三章沥青路面施工质量的影响冈素 射裂缝。由于沥青路面在高温时变形能力较强，而在低温时较差，不论哪种裂缝， 以在低温时发生的居多。从低温抗裂性的要求出发，沥青路面在低温时应具有较 低的劲度和较大的抗变形能力，且在行车荷载和其他因素的反复作用下不致产生 疲劳开裂。 使用稠度较低及温度敏感性低的沥青，可提高沥青路面的低温抗裂性能。沥 青材料的老化会使其低温抗裂性能恶化，故为了提高沥青路面的低温抗裂性能， 应选用抗老化能力较强的沥青。在沥青材料中掺加橡胶类高分子聚合物，对提高 沥青路面的低温抗裂性能具有较为明显的效果。在沥青路面结构层中铺设沥青橡 胶应力吸收薄膜，对防止沥青路面的低温开裂具有显著的作用。 3 1 3 水稳定性 大气降水、地下水或地面水进入沥青混凝土结构内部，若不能及时排出，在 重车的反复碾压下，将引起沥青混凝土路面结构松散乃至破坏。大气水分进入沥 青混凝土结构所引起的结构破坏机理大致分为两方面：一部分水浸润集料与沥青 膜的结合面，将沥青膜剥离；另一部分水在车辆反复碾压时形成动水压力冲击混 合料结构使沥青与矿料剥离，路面结构出现松散破坏。当沥青路面抗渗能力较差 时，不仅影响路面本身的稳定性，而且还会影响到基层的稳定性。沥青路面必须 具有较好的抗渗能力。在潮湿多雨地区尤为重要。沥青路面的抗渗能力主要取决 于沥青路面的空隙率。空隙率越大，其抗渗能力越差。 提高沥青混凝土的水稳定性，首先要充分了解当地的气象资料、降水情况。 路面设计应从材料着手，选择水稳定性良好的集料，混合料配比设计以水稳定性 作为控制指标，在结构设计中，选择结构致密的面层级配，尽量堵截雨水渗入。 当然完全不渗水的沥青路面是不容易做到的，因此路面结构应为少量渗入水分考 虑排除的可能，使水分不能滞留于结构之内，所谓堵、疏结合，以堵为主的原则 是可取的。 3 1 4 耐疲劳性能 沥青路面应具有抵抗温度、阳光、空气、水等各种环境因素作用的能力。即 在这些因素的作用下，沥青路面的性能不致很快恶化，失去黏性，性质变脆，以 致在行车荷载和其他因素的作用下发生脆裂，乃至沥青与矿料脱离，使路面松散 破坏。沥青路面的使用寿命与沥青混合料中沥青含量有很大关系。当沥青用量不 足时，则沥青膜变薄，沥青路面的延伸能力降低，脆性增加，且沥青路面的空隙 1 6 长安大学硕十学位论文 率增大，使沥青膜暴露增多，从而促进了老化作用。空隙率增大也会使混合料的 渗水率增加，从而加剧了水对沥青膜的剥落作用。 路面结构在使用期间，承受着反复作用的车辆荷载。在这样大量的反复荷载 作用下，沥青混凝土抗疲劳性能的高低，将决定其使用寿命。为了提高沥青混凝 土路面的耐疲劳性能，一方面是要选择恰当的材料，设计优良的混合料，使材料 的抗疲劳强度达到理想的范围；另一方面则需要通过合理的结构设计，采用相应 的结构层厚度，从总体结构着手，提高路面的抗变形能力和耐疲劳性能。 3 1 5 良好的平整性 沥青路面的平整度直接影响着车辆在路面上的行使质量和高速公路基本功能 的充分发挥。路面的平整度是一项综合指标，涉及施工过程各个环节的许多因素， 它是路基路面施工全过程各个环节质量的最终体现。 尽管沥青混凝土路面易于做到平整舒适，但是只有严格控制施工质量才能达 到目的。路面施工初期平整度完全取决于施工质量，包括严格用料、采用现代化 摊铺、采用碾压设备和精确的平整度控制装置。一般来说，从土基表面碾压开始， 层层都要严格控制，并且逐层提高标准，才能保证沥青面层的平整。长期使用过 程中平整度的长久性与抗车辙性能一样主要取决于混合料的高温稳定性。若高温 稳定性良好，施工初始平整度又得到严格控制，一般情况下，在使用期内平整度 状况不会衰变得很快。 3 1 6 良好的抗滑性 现代交通车速不断提高，对路面的抗滑能力也提出较高的要求。沥青路面应 具有足够的抗滑能力，以保证在最不利的情况下，车辆能够高速安全行使，而且 在外界因素作用下其抗滑能力不致很快降低。保证高速行车的安全性很重要的因 素是路表面的抗滑性能。许多研究表明，改善沥青混凝土路面的表面构造是提高 抗滑性能的重要方面。如采用磨光值和压碎值高的石料，采用抗滑型混合料，加 深表面纹理深度、防止表面积水等，对提高混合料中粗集料的抗滑作用有一定效 果。 沥青路面的粗糙度与集料的微表面性质、混合料的级配组成以及沥青用量等 因素有关。为保证沥青路面的粗糙度不致很快降低，应选择硬质有棱角的石料。 沥青用量对抗滑性的影响相当敏感，当沥青用量超过最佳用量0 5 时就会导致抗 滑系数的明显降低。 1 7 第三章沥青路面施工质量的影响冈素 这些对于沥青路面基本的性能要求都是必须满足的。在实际工程中，为了保 证各项性能均能达到要求，需要认真对待设计和施工阶段中的每个细节，处理好 各项性能要求之间可能出现的矛盾情况，严格控制施工质量。 3 2 影响沥青路面施工质量的主要因素 在沥青路面施工中，原材料、混合料、施工工艺、机械设备、人员以及工程 实体检测的优劣直接关系到路面铺筑的好坏，是影响施工质量的主要因素。除此 之外，环境因素对施工质量的影响也是不容忽视的，其中，气候、气温、水文、 地理的适宜程度乃至当地政府的支持程度、周边居民合作与否等都将关系到工程 质量的好坏。表3 - 1 中列出了这些主要因素及其相应的一些指标，作为沥青路面 施工质量的控制因素。为了保证这些控制因素能够满足工程实际需要，确保工程 质量，文中围绕这些主要因素分析研究了在施工中相关的控制手段。 3 2 1 原材料 原材料的质量和性能作为直接影响工程质量的主要因素，主要是一个检查验 收，正确合理地使用，监理管理台帐，进行收、发、储、运等环节的技术管理， 避免将不合格的原材料使用到工程上。对施工材料质量的控制，是很艰巨的任务， 这需要施工、监理、建设单位、各材料供应部门共同努力。施工单位是这些材料 的直接使用者，从材料员、质检员、具体操作的个人班组和工长到项目经理都要 重视材料的质量控制工作。 3 2 1 1 料源选择 高质量的原材料是保证路面质量的基础。选择粗集料时，调查料源地区，将各 品种碎石进行物理性质对比，挑选质地好、又有利于控制施工成本的采石场作为路 面石料的生产基地。并且控制加工方式，减少针片状颗粒含量。同时，选择合适的 筛网规格，确保碎石加工质量和级配符合规范要求。应根据当地的气候条件和路面 结构类型选择沥青的品牌和标号。 3 2 1 2 进场材料质量验收方法 1 沥青路面使用的沥青、集料、矿粉应附有采石场、炼油厂等的质量检验单。 运至现场的各种材料必须从现场取样进行质量检验，经评定合格方可使用，不等 以供应商提供的检验报告或商检报告代替。 2 沥青路面使用的集料选择必须经过认真的料源调查，确定料源时必须充分 1 8 长安大学硕士学位论文 表3 1 沥青路面施工质量控制因素 针入度 沥青 软化点 延度 压碎值 原材料 针片状 含泥量 集料 亲水系数 塑性指数 含水量 配合比 沥青混合料 油石比 作业面开展数量 施工机械组合 施工工艺 拌和_ t 艺 沥 摊铺工艺 青 压实工艺 路 破筛类型 面 破碎筛分设备筛孔设置 施 除尘装置 工 生产机械型号 质 筛网设置 且 拌和设备 量 计量系统 控 机械设备 除尘装置 制 自卸车 因输送设备 素 沥青混合料转运车 型号 施工机械摊铺设备 平衡梁类型 类型 碾压设备 吨位及数量 管理人员决策能力 资质资历 人员 技术人员技术水平 责任