公路养护大中修工程技术汇报PPT.ppt

公路养护大中修工程技术探讨 一 路网公路发展概况 面临的问题二 典型结构使用状况与常见病害分析三 旧路检测评价与旧路处治关键技术四 大粒径级配碎石技术应用五 路网公路沥青路面施工关键技术六 典型工程分享七 橡胶改性沥青技术应用 如有时间 汇报提纲 一 路网公路发展概况 面临的问题 1 回顾 现状 认识 问题2 面临的条件与挑战3 需求与目标 路网公路修筑技术的 回头看 自我认识 提高的基础 1 回顾 现状 认识 问题 1 25年来 路网公路新建路面结构的发展 2000 2010年新建公路高峰期 目前已步入养护和大中修期且任务艰巨 在建设高峰期以水泥路面和沥青碎石路面为主 目前基本以沥青混凝土路面为主 目前面临对 超大体量 的旧水泥路面和旧沥青碎石路的维修 对象和时期在转换 大规模建设期 养护维修期 水泥路面整体成熟 沥青路面需要继续努力 1 回顾 现状 认识 问题 2 25年来 路网公路新建水泥路面结构也在变化 整体面板有增厚趋势 基层不再使用二灰基层 抗冲刷性能较差 水稳基层为主 水泥混凝土基层功能的明确和把握 稳定的支撑 非主要称重层 厚度20cm足够 技术在持续进步 1 回顾 现状 认识 问题 3 25年来 路网公路新建沥青路面结构也在变化 面层厚度整体偏薄 持续增厚 基层功能 承重层 尤其是在面层厚度整体偏薄的情况下 增加厚度 级配碎石 和 遇强则强 遇弱则弱 特性相关 和二灰基层不再使用 1 回顾 现状 认识 问题 4 25年来 典型结构的实际使用寿命 启示 把握养护维修时机 水泥路面 沥青类路面 震撼 1 水泥路面一枝独秀 抗重载 寿命长 2 路龄5 8年是关键期 是否考虑罩面 3 沥青路面性能远远没有得到发挥 重载交通中不敢用 寿命不长 4 沥青路面结构与材料仍需进一步优化完善 2 面临的条件与挑战 1 在什么条件下的运营 区域性气候条件 影响我们的技术 典型气候特征 高温 持续时间长 降水多 雨热同期 1 在什么条件下的运营 典型结构下的温度场与应对措施 相同环境下 路网公路和高速公路经受的温度考验是不同的 1 在什么条件下的运营 典型结构下的温度场与应对措施 相同环境下 路网公路和高速公路经受的温度考验是不同的 1 7cm深度内 透心热 6个小时 55 2 7cm内路网是普通沥青 高速公路10cm内都是改性沥青 车辙 普通沥青石灰岩条件下的抗车辙材料设计 相同环境下 路网公路和高速公路经受的温度考验是不同的 1 在什么条件下的运营 典型结构下的温度场与应对措施 厚度薄 低温降温时 透心凉 基层温度梯度大 反射裂缝 薄层下抗温缩型开裂设计 1 在什么条件下的运营 交通荷载 与高速公路相比 少了明显的车道渠化 少了总交通量 重车同样多 并且行车速度慢 荷载作用累计时间长 时温等效 运费 处罚等差异 超重车习惯走路网 尤其是水泥运输车 砂石料等超笨重车 高速收费提高 路网公路减免 压力会越来越大 重 重 3 需求与目标 性价比超高的结构设计 承载力 刚度与强度 抗变形 抗开裂简单结构简单材料发挥高性能 普通沥青 级配碎石等旧路综合利用 不中断交通 保通 剩余价值充分利用 减少弃渣 减少投资沥青路面 包括大中修 耐久 安全 实用 舒适 抗车辙 抗水损 抗滑 平整 二 典型结构使用状况与常见病害分析 1 水泥路面总体使用状况与病害分析2 沥青路面总体使用状况与病害分析3 白改黑罩面总体使用状况与病害分析4 碎石化罩面总体使用状况与病害分析5 黑改黑罩面总体使用状况与病害分析6 推荐的适用性典型结构设计 典型结构 典型病害 典型原因 养护维修治标治本 覆盖全区范围的大数据路况调查分结构分路况进行调查 如 按路况好坏分类调查对比 调查内容 路况评价 病害调查 弯沉测试 钻芯取样 部分路段取路基土 芯样试验 理论分析 寻找路面损坏的共性原因与个性原因 1 水泥路面总体使用状况与病害分析 大部分使用良好 重载 10年以上 主要病害 板角断裂 横向断板 破碎板 病害发展趋势 很多路段使用5 6年以后 断角 断板开始徒增 PCI衰减加快 由90分降至70分及以下 问题 纵缝处的断角很多 很典型 原因 1 水泥路面总体使用状况与病害分析 NO 1水 积水 排水 影响水泥路面的第一因素 排水畅通 路面完好 排水不畅 损毁较重 积水侵蚀基层脱空 松散荷载 断裂 1 水泥路面总体使用状况与病害分析 NO 2重载 不怕压 怕振动 支撑不稳不实荷载冲击振动受力奇异点断裂 1 水泥路面总体使用状况与病害分析 NO 3脱空 直接因素 主要原因 脱空与水泥路面路况线性相关 从板角脱空逐渐扩大 影响旧路检测与处治 1 水泥路面总体使用状况与病害分析 NO 4传荷能力 直接因素 主要原因 传荷能力与水泥路面路况线性相关 尤其是板角接缝处的传荷能力更为敏感 影响旧路检测与处治 1 水泥路面总体使用状况与病害分析 NO 5结构强度 弯沉与基层顶模量 相关性大旧路检测指标评价标准 1 水泥路面总体使用状况与病害分析 NO 7其他因素 基层的质量 土基的稳定性 基层强度不一定高 但要稳定 密实 抗冲刷 稳定的土基支撑 必要条件 1 水泥路面总体使用状况与病害分析 1 水泥路面总体使用状况与病害分析 路网公路新建水泥路面结构设计组合推荐 材料 技术 施工 经验的优势 应继续使用水泥路面 1 水泥路面总体使用状况与病害分析 路网公路新建水泥路面结构设计组合推荐 为改善行车舒适性 推荐薄层复合式路面 1 新建时即采用复合式路面 新建水泥路面 4 10cm沥青层 视交通量水平选取 2 中修养护 运营5 8年时 在尚未进入病害期 罩面养护 可4 5cm薄层罩面 路网公路新建复合式路面结构设计组合推荐 2 沥青路面总体使用状况与病害分析 问题 纵缝处的断角很多 很典型 原因 远没有达到设计预期 5年以后病害突增 主要病害 裂缝多 反射 网裂 块裂 平整度不良 抗滑不良 早期沥青碎石车辙并不突出 和材料组成 油石比 结构层厚度相关 但不耐久 近年沥青混凝土 部分车辙问题开始出现 对材料设计的把握 2 沥青路面总体使用状况与病害分析 裂缝多的原因 结构 受力 温度场 材料 2 沥青路面总体使用状况与病害分析 结构受力不利 温度场不利 重载下 开裂因子成倍增加 自下而上的裂缝 基层多重考验 2 沥青路面总体使用状况与病害分析 NO 1面层材料原因 除结构原因外 材料因素是加速路面破坏的主因 1 空隙率偏大 2 开放交通 二次压密 车辙变形 3 柔韧性和耐久性差 易疲劳开裂 4 渗水的问题 对基层和面层的侵蚀损坏 材料组成的原因 施工工艺的原因 路网公路新建沥青路面结构设计推荐 3 白改黑罩面总体使用状况与病害分析 罩面5cm以上 采用改性沥青混凝土或加铺应力吸收层抗裂的 2年内使用效果优良 使用4 5年的白改黑典型路段 2年后 白改黑典型路段 白改黑加铺罩面5cm主要病害反射裂缝2年后反射裂缝增多4 7年基本都反射出来了 其他病害开始增多 如何看待白改黑技术与问题 3 白改黑罩面总体使用状况与病害分析 利用旧路改善行车性能继续保护混凝土板 延长水泥板的寿命 初衷与目的 是否达到预期 加铺保护了板 延长了寿命反射裂缝是薄层加铺避不可免的允许带缝工作 看作 水泥路面 的磨耗层而已 反射的快慢与旧路面状况和处治程度密切相关 同一路段 加铺与未加铺段对比 理性看待 达到了设计预期 功能定位建议推广应用 影响小 施工快 投资少 长寿命 旧路检测评价与处治技术在白改黑中至关重要 垂直方向上的剪切破坏 路网公路中修 白改黑 结构设计推荐 ATB或级配碎石等柔性基层解决了强度均匀性和抗裂问题 担忧 承载力问题 路网公路大修 碎石化 沥青罩面结构设计推荐 5 黑改黑罩面总体使用状况与病害分析 存在区别或不同看法 1 要不要铣刨旧沥青路面 清除或再生利用 建议尽量不铣刨 少扰动 旧路稳定性 雨季施工问题 2 要不要设置过渡层 如级配碎石过渡基层 大修 黑改黑 沥青路面使用效果总体对比 设级配碎石过渡层开裂因子大幅下降 有效缓解裂缝 旧路病害处治后 直接加铺罩面 原有裂缝反射 旧路基层为级配碎石 再直接加铺 车辙或网裂 承载力问题 需先补强 反例 路网公路大中修 黑改黑 结构设计推荐 路网大中修工程关键技术 时机及大中修方案的适用性关键基础在与对旧路的检测评价与旧路处治控制 级配碎石技术的良好应用 施工技术与质量控制沥青路面继续努力 级配设计与施工技术 三 旧路检测评价与旧路处治关键技术 1 检测评价的意义2 检测的内容与方法3 旧路处治关键技术 检测评价至关重要 基础 支撑 1 检测评价的意义 路面性能评价 旧路剩余强度能否继续利用 如何利用提供依据 旧路病害的原因 彻底处治 根据旧路状况 优化大中修设计 准确核算旧路处治工程数量 成本投资精准 2 1检测的内容与方法 旧水泥路面 路况调查 采用人工或多功能路况快速检测车 PCI 断板率 错台程度 病害统计 结构承载能力以及脱空调查 采用FWD弯沉检测 多指标识别脱空 或采用贝克曼梁逐板检测 结构组合及厚度采用钻芯法 面板及基层状况评价 材料强度 采用芯样劈裂试验 路段排水设施调查 弯沉检测 必不可少的 测点位置的选择 FWD是板边板角 行车轮迹带 最不利位置 弯沉主要是判别评价那些非破碎板的状况 破碎板基本可以不测 是必须换掉的对白改黑加铺至关重要 2 2旧水泥路面处治关键技术 稳板固板 采用局部换板或灌浆对旧水泥面板进行稳板 固板 最大程度减缓剪切型反射裂缝 换板关键技术 总原则 保持旧路的稳定性 尽可能减少换板 减少扰动 新换板的质量有待商榷 换板标准 破碎板或有三条以上裂缝的碎裂板 换板处理 有唧浆的断裂板 无论其裂缝数量多少 都必须换板 面板有1 2条微裂缝 但整体未破碎 根据弯沉结果确定 单点弯沉值大于40mm 换板 板角断裂下沉的换板或至少局部换填 换板关键工艺 破板前先切板 两刀法 将破碎板切割成 型再破碎 减少对周边板块的扰动 施工连续性 换板工序紧凑 当天破碎后 随即清除 当天铺筑新混凝土 封闭交通 养生 换板当天破碎当天铺筑完成新混凝土板 有效避免雨水对结构层的破坏 灌浆关键技术 总原则 根据弯沉检测确定灌浆板块 排气 填充密实 有一定强度 灌浆标准 所有的脱空板需要板底灌浆 相邻板的板边弯沉差 8 0 01mm 需要板底灌浆 单点弯沉20 40 0 01mm 需要板底灌浆 建议参照高速公路标准适当提高 弯沉差大于6 单点弯沉大于14 灌浆关键工艺 浆体材料 水泥静浆 普通硅酸盐水泥 42 5号及以上 水泥 水 1 0 45 灌浆位置 梅花桩 式 每块板5处 钻孔深度 钻透基层 控制灌浆压力在0 5 2 0MPa 直到邻近压浆孔或接缝中有灰浆溢出后再保持稳压1min 不得出现抬升板 注意路基边坡跑浆 及时停止 2 1检测的内容与方法 旧沥青路面 路况调查 采用人工或多功能路况快速检测车 PCI 裂缝 车辙等病害统计 结构承载能力评价 采用FWD弯沉检测或采用贝克曼梁检测 结构组合及厚度采用钻芯法 面板及基层状况评价 材料试验 旧面层的材料组成 空隙率 路段排水设施调查 纵向裂缝的路基稳定性评价 2 2旧沥青路面处治关键技术 非严重 非结构性病害原则上只进行病害处治即可 严重的块裂等结构性病害 可采用破碎机械打裂压稳 扩缝灌缝 修补坑槽等 少扰动 加铺大粒径级配碎石补强过渡层 四 大粒径级配碎石基层关键技术 1 大粒径级配碎石技术原理2 材料的组成设计3 施工工艺与检测4 常见问题与解决措施 路网大修工程总体的技术目标探讨 技术的来源与目的目标 抗裂缝和强度补强 旧路面稳定 固定技术 采用级配碎石层防裂 采用低掺量的水泥改善级配碎石 目标 不中断交通 不需要养生 施工后可开放交通 柔性材料 含低掺量水泥改善级配碎石 利用交通荷载正能量 提高结构密实性与稳定性 3 1 超 大粒径级配碎石抗变形能力强 能经受重载交通荷载的考验 粗集料之间的嵌挤 摩擦 抗重载 抗裂的技术特点 无骨架不稳定 不均匀位置 变形 重车考验 整体稳定 抗变形能力强 超大粒径级配碎石层层虹吸筒排水法检测试样的固体体积率 根据 公路工程质量检验评定标准 JTGF80 1 2004 填隙碎石垫层要求检测固体体积率 合格值 83 建议大粒径级配碎石按 85 用灌砂法和灌水法检测试坑体积 确定用灌砂法检测试坑的体积 用虹吸筒排水法检测试样的固体体积 然后按照计算公式计算固体体积率 固体体积率测试试坑图 3 3超大粒径级配碎石施工技术 准备工作 拌合与运输 摊铺机摊铺 碾压 人工撒布机制砂 施工工序 前提 分级备料 机拌机铺 2 拌和与运输 超大级配碎石混合料由铲车在场站集中拌和 拌和均匀后用自卸汽车运输至施工现场 填隙碎石在运输 摊铺 碾压过程中含水量会有损失 为了使现场级配碎石能够在接近最佳含水量下碾压 在拌和过程中的加水量宜高于最佳含水量 根据天气情况 气温低 潮湿天气宜高0 5 1 气温高 干燥天气可高1 2 击实法试验确定最佳含水量 粗集料可以预湿 石屑宜保持干燥 1 准备工作 对旧路面进行清理清扫 并洒水润湿不流淌 清理靠近路肩侧路面范围内的土 材料 机械 人员 仪器全部到位 清理基底并在旧路上恢复左 中 右边桩 按半幅4 75m宽度施工 每10m设一桩 并在路肩两边设高程控制桩 然后对角拉线 确保厚度 3 3超大粒径级配碎石施工技术 含水量的控制 3 摊铺机摊铺 采用摊铺机进行摊铺 操作手必须有熟练的技术水平 调试好摊铺机的工艺参数 以满足平整度 坡度 高程及横断面要求 且尽可能减小离析 摊铺步骤如下 采用一台摊铺机作业 纵向接缝重叠10cm 在摊铺机起步50m 采用基准线控制摊铺 调整好铺筑厚度和横坡 并对自动找平梁进行校正 50m后采用找平梁控制摊铺 摊铺机调整好松铺厚度 横坡 经试验段确定 松铺系数为1 25 运料车至少四辆在摊铺机前按序排列等候 装料后摊铺机开始摊铺 运料车始终保持在摊铺机前20cm 30cm处卸料 由摊铺机接住 推向前行 摊铺时 摊铺机停顿和收斗次数不宜太多 有专人跟踪检测高程 横坡和厚度 及时进行校核与调整 控制摊铺机的行驶速度在1 5m min 2m min 保持摊铺过程中摊铺机匀速前进 与拌和产能相匹配 每工作日拼全幅 3 3超大粒径级配碎石施工技术 3 3超大粒径级配碎石施工技术 4 碾压 超大粒径级配碎石摊铺碾压 只有在不小于最佳含水量条件下才能达到最佳压实效果 因此现场碾压应严格控制含水量 摊铺后应紧跟及时碾压 拖延压实时间会使级配碎石水分蒸发 材料干硬 固结 不利于进一步碾压 如果含水量偏低 尤其是夏季高温季节施工 应根据情况以喷雾式洒水车适当洒水后再碾压 如果含水量过高 应立即停止碾压 并用铲车或挖机翻晒 待其接近最佳含水量时 再进行碾压 碾压步骤如下 初压 用不少于20T振动压路机静压1遍 使混合料稳定就位 在直线和不设超高的平曲线上 碾压从两侧路肩开始 逐渐错轮向路中心进行 在超高的平曲线上 碾压从内侧路肩开始 逐渐错轮向外侧路肩进行 错轮时 每次重叠1 3轮宽 在第一遍碾压后 再次找平 初压终了时 初压后检查平整度和路拱横坡 必要时应予修正 复压 用振动压路机小幅振动碾压2遍 大幅振压3遍 碾压过程必须遵守先慢后快 先低侧后高侧 先边后中 错轮时 每次重叠1 3轮宽 严禁压路机在成型的垫层上掉头 急转弯 超大粒径级配碎石设计与施工技术探讨 管理上的困难 传统习惯对新技术的理解接受过程 粗集料用量多 粉料用量少 不习惯 成本相对高 接受有个过程 工人辅助二次洒布石屑厚度控制的困难 洒的厚 费工 效果还不好边部稳定密实性及厚度控制的困难 距离边部50cm 要求培路肩及时跟进 超大粒径级配碎石设计与施工技术探讨 级配组成设计合理性 可靠性的检验与直观快速评价离析控制技术局部变形的防治与处理 旧路结构 材料组成变异 机械摊铺分料不均 一看二踩三检测四观察 有效粉有用水 多级嵌挤 不能少 10 20 5 10 不能多 0 5 关键控制要点 1 碎石集料 材料 规格 洁净度 针片状 要保持稳定 2 石粉 干净 不能含泥 3 材料配比 20cm厚度的以10 20 20 30为主骨架 最大粒径用到40mm 控制细料 4 均匀性 稳定性 骨架性 密实性 5 施工离析控制 6 雨季施工 重车形成坑槽 修补 有条件 可考虑紧跟两油两料封层施工 然后开放交通 旧水泥路碎石化后加铺级配碎石沥青罩面排水不畅路段典型病害局部位置 水分浸入级配碎石 未排走疏干 沥青面层铺上后不久翻浆 网裂 五 路网公路沥青路面施工关键技术 1 原材料质量现状与控制要点2 沥青混合料的设计要点3 施工关键技术与常见问题4 试验检测与质量检测 1 原材料质量现状与控制要点 普通沥青 已有研究表明 沥青混合料性能60 来源于矿料级配 40 来源于沥青结合料 对于沥青路面的使用性能尤其是耐久性 现状 高速公路能做到每车必检 三大指标 老化 必要时检测四组分和动力粘度 部分工程每车留样 三个月后复检 不合格 扣材料款 老化 组分 粘度是试金石 大中修工程控制 三大指标检测都难以保证 建议加强沥青材料的质量控制 每车必检 不定期间隔抽检 三大指标 老化 并制定相关惩罚措施 可有效提高沥青质量 沥青路面集料普遍存在的问题 分档不合理 造成集料规格不标准 集料规格形状不良 针片状偏多 集料尤其是细集料洁净度不好 大规模施工时 料源供应杂多 进料不稳定 产生的直接危害 集料的料源 工艺 筛网设置 形状规格 洁净度等一系列关键控制点 均直接影响到路面质量与工程经济性 溢料 影响到沥青混合料生产的均衡性及稳定性 效率及效益 集料质量控制引发的一系列问题 集料质量控制关键技术 粗集料 规格 针片状 洁净度 细集料 洁净度 路网公路常用AC 13或AC 16 对应的配筛技术建议 标准分档 建议按0 3mm 5 10mm 10 20mm 10 16mm 进行统一分档备料 3 5mm不备料 碎石场加工配筛相应为4mm 6或7mm 11mm 16mm 建议 20 市场 30mm 2 沥青混合料的组成设计要点 控制塑性变形和流变变形 形成骨架嵌挤 支撑的混合料结构 并且防渗水 保密实 AC 13 16 粗细集料合理配置骨架嵌挤支撑有良好的抗力 合适油石比及油膜厚度达到密实有良好的粘结力 表面宏观构造粗糙有良好的抗滑性能 级配曲线设计 粗集料组成重点控制13 2 9 5 4 75mm关键筛孔通过率 以此形成良好的骨架 细集料组成重点控制2 36 0 075mm关键筛孔通过率 以此形成良好的密实度 路表面骨架 紧密 表面开孔是收敛的内聚的 芯样骨架密实 不悬浮 2 沥青混合料的组成设计要点 关键步骤 目标配合比 也不是100 真正做到了 生产配合比 大中修很多工程做不到 试验段施工调整配合比 实际施工条件下 性能优先 效率 经济性综合确定 建议 可以考虑把这三个步骤完善 每个工程都能覆盖做到 级配组成设计可以得到有效稳定的控制 3 路网公路沥青路面施工工艺 拌制 现状 多为2000型和1500型的拌合楼 3000型的少 温度控制 烧煤 燃烧的充分性 粉煤灰 温度的稳定均匀性控制 出料165 170 产量慢 80 90吨 小时 50 55s 盘 拌和站装车时的温度损失多 建议不采用回收粉代替矿粉 废粉湿排 摊铺时界面干燥干净 不得有水 摊铺速度起步1m min 2m min正常摊铺速度宜控制在4m min 4 5m min 单车道 连续 不停 恒速 摊铺工艺尽量提高摊铺的初始密实度 控制好摊铺机收斗的频率 3 路网公路沥青路面施工工艺 摊铺 收斗 问题 每车都收斗