同步碎石路面施工若干问题的探讨

同步碎石路面施工若干问题的探讨摘要：根据某旅游公路采用同步碎石路面技术的工程实例，通过对其施工基本原理的阐述，以及施工中出现的若干问题的分析，探讨了产生这些问题的关键所在。 同时，探讨了同步碎石路面施工中值得改进的地方以及今后的发展方向，旨在为同步碎石路面的进一步研究提供依据。关键词：同步,碎石,碎石路,路面,施工,若干,若干问题随着我国经济的蓬勃发展，各个等级公路建设进入又一个新的高潮期，公路总里程在逐年大比例增加。 在我国交通总体规划中，水泥砼路面的比例应小于20% ,对于城市道路，20 km 内采用水泥砼路面，20 km以外则不宜采用，可见，沥青砼路面占的比重是相当大的. 目前, 我国高等级公路路面约90%是沥青砼路面. 但在公路建设取得巨大成就的同时，施工工期长，耗用的能源大以及日益繁重的公路养护工作也摆在我们面前:公路运营过程中由于温度、行车荷载、材料老化等综合因素作用,其面层在不同时期会产生各种病害，必须根据病害特点和周期性对公路进行预养护、矫正性养护、中修养护、大修养护。 另外，公路面层结构不尽合理、材料质量不好、施工管理及监理不严格,以及超载重载严重等多种不利因素造成公路早期破坏严重,维修养护工作更为提前. 可以说,沥青路面的施工和养护进入到了关键性的时期。 对于养护设备,由于高速运输的要求,需要路面养护快速且投入人力少。 国外的技术和先进的设备率先抢占我国公路建设市场，多功能养护车逐渐在沥青路面养护中发挥着巨大的作用。 与此同时，我国的公路养护工作急需采用加快养护速度、提高养护质量、降低养护成本的新材料和新工艺,如雾封层( Fog2seal) ,罩面封层(Overlay seal) ,稀浆封层( Slurry seal) ,开普封层(Cape seal) ,微表处(Micro2surfacing)和宏表处(Macro2surfacing)等,其中同步碎石封层技术作为经济、有效的路面养护新技术已在国外应用多年。同步碎石封层实质是超薄沥青碎石表面处治层，其整体力学特征是柔性的，能增加路面抗裂性能、治愈路面龟网裂、减少路面反射裂缝、提高路面防渗水性能，可延长路面使用寿命；其粗糙表面大大提高了原路面的摩擦系数即防滑性能，并能使路面平整度得到一定程度的恢复；通过采用局部多层摊铺不同粒径石料的施工方法，同步碎石封层能有效治愈深达10 cm以上的车辙、沉陷等病害；另外，同步碎石封层工序简单、施工速度快、可即时限速开放交通；并且其性能(使用年限)价格比明显优于其它表处方法，可大大降低道路的维修养护成本。因此，同步碎石路面在工程中有着良好的应用前景,引起了许多研究者的关注。根据某旅游公路采用同步碎石路面技术的工程实例，通过对其施工基本原理的阐述，以及施工中出现的若干问题的分析，探讨了产生这些问题的关键所在。 同时，探讨了同步碎石路面施工中值得改进的地方以及发展方向，旨在为同步碎石路面的进一步研究提供依据。1同步碎石技术概况1. 1同步碎石技术及历史同步碎石封层,就是采用专用设备即同步碎石封层车将碎石及黏结材料(改性沥青或改性乳化沥青)同步铺洒在路面上，通过自然行车碾压形成单层沥青碎石磨耗层，它主要作为路面表处层使用，也可用于低等级公路面层。 同步碎石封层技术的最大优点是同步铺洒黏结材料和石料，实现喷洒到路面上的高温黏结料在不降温的条件下即时与碎石结合的效果，从而确保黏结料和石料之间的牢固结合。同步碎石封层技术作为一种路面养护新技术，已在欧美各国被广泛采用。 该技术80年代起源于法国，90年代传播到整个欧洲及美国。 它其实是由沥青表面处治衍变而来的一种更有利于黏结材料与集料结合的施工技术。 它克服了表面处治施工技术无论是“先油后料”法，还是“先料后油”法的一些缺陷，并且它对石料没有级配要求。1. 2同步碎石技术的优越性和适应性同步碎石封层技术在法国及欧洲应用相当普遍，大部分的公路均采用这项技术进行养护。 法国公路设计年限一般为10 a，基层主要采用泥结碎(砾)石，面层为25 cm以上的热沥青砼，路面正常运营10 a后即采用同步碎石封层进行中期养护。 根据法国交通管理部门的统计数据，经过一次同步碎石封层养护的路面大致可使用20 a以上。 在美国，据记载，同步碎石封层可延长路面使用寿命10 a以上。澳大利亚有关机构研究表明同步碎石封层能使损坏比较严重的道路寿命增加1015 a。 另外，同步碎石封层具有良好的抗滑性能和防渗水性能，能有效治愈路面贫油、掉粒、轻微网裂、车辙、沉陷等病害，主要用于道路的预防性养护和矫正性养护，以及提高高等级路面的防滑性能。 它迎合了我国的沥青路面养护的迫切需要。2问题的分析2. 1同步碎石路面问题通过现场调查和数字拍摄图象(如图3、图4) ,可以清晰地看出，沿着行车方向(即施工方向)，出现了众多明显的纵向条纹,但它和我们一般概念上所说的车辙是不相同的。车辙一般都是在渠化交通比较严重的地方以及比较集中的一个区域容易出现。 然而我们可以从图片中看出，沿着整幅路面，出现了沿横向几乎是均等的的纵向条纹。另外，施工后的路面,特别是先后施工的两幅路段分界处，沥青与石料的黏结力比较差，部分石料剥落，松散现象比较突出，如图5。2. 2路面不良状况分析2. 2. 1路面纵向条纹同步碎石封层技术的一个显著的特点就是所用石料没有级配要求，这是它不同于其他表处技术的关键所在，但它对粒径范围有严格要求，即等粒径石料最为理想。 考虑到石料加工的难易程度及路面防滑性能的要求不同， 一般可分为2 4 mm、4 6mm、610 mm、812 mm、1014 mm等5档。碎石一般采用反击破(或锤破)，目前主要采用法国试验方法。 考虑到国内石料生产的实际情况，即使是采用同一粒径范围的石料，粗细集料在传输过程中和分料口下卸过程中将不可避免发生粗细集料的分离现象。 从现场清扫出的碎石(图6)可明显看出，石料的粒径粗细并不够均匀，因此，一部分碎石在摊铺过程中比较容易出现离析，另外，相当一部分碎石在碾压过程中将进一步被压碎。 因此，关键是使碎石在摊铺后能基本上恢复其原有状况及均匀性。这在一定程度上跟分料器的分料方式有很大关系，如果采用单纯的石料传输，在传输过程中就出现了部分的离析，再加上石料下落到路面过程中的离析。很显然，两个相邻分料口之间重叠的部分很容易出现较粗石料的堆积。 另一方面，由于封层比较薄，容易在这些地方发生细微的隆起。 所以，要使石料在撒布更均匀并最大可能地恢复其原有状况，分料器的分料方式应尽量采用拌和方式以避免在分料运输的过程中发生了部分粗细石料的分离。同步碎石封层要求采用轮胎压路机。 由于是薄层，使用光面橡胶轮胎压路机相对于光面钢轮压路机，可以大幅度地降低碾压过程中碎石的压碎程度。橡胶轮具有改变轮胎压力的性能，并且由于充气轮胎的弹性变形，工作时除了有静力作用外，还具有揉压作用，压实效果更明显，但在平整度方面则比不上重型光轮压路机。 另外它是需要通过自然行车碾压而形成单层沥青碎石磨耗层。 因此，从这个方面来说， 轮胎压路机的轮胎气压的细微变化以及行车轮胎的碾压也是导致其出现沿纵向规则条纹的一个重要因素。2. 2. 2路面表面松散与剥落由于该项目采用的是改性沥青而不是改性乳化沥青，温度的影响是很明显的。 为保证雾状喷洒而形成均匀、等厚度的沥青膜， 必须保证沥青在温度160170范围内。 很明显，沥青温度的降低，将使其黏度增加，喷射流量减少；温度过高会导致沥青老化变质，甚至发生起火。同时，喷油嘴高度不同时沥青膜厚度不同(各个喷嘴喷出的扇形雾状沥青重叠情况也不同)，应通过调整喷嘴高度使得沥青膜厚度适宜；碎石封层车应以适宜的速度匀速行驶，在此前提下石料和黏结料两者的撒布率必须匹配。从现场施工的情况来看，轮胎压路机始终与同步碎石封层机保持合适的施工间距，产生松散和剥落的原因应该是施工时风较大，温度骤降，尽管经过专用快速沥青加热罐加热至规定温度的沥青能够及时与同步撒布的石料结合，但真正留给压路机的有效压实时间要比正常情况小得多。此时应及时调整撒布长度或者采用多台压路机，以保证在温度下降不太多的情况下，及时压实成型。 另外，从清扫出来的石料可以看出，除了粗细不均匀以外，也有相当一部分石料棱角并不明显。 这也是影响其与沥青黏结性的一个重要因素。至于不同时段施工的两幅路面交接处的松散问题，原因之一可能是施工的时候，沥青喷射扇角和锥角的大小没有调整好。 而且由于边缘部分不象中间有重叠喷油区，贫油是这一区域的一个不可避免的问题，应加强边缘部分胶结料的喷洒量。 可见，撒布宽度和重叠量也是影响沥青与石料黏结性好坏的一个重要因素。另外，同步碎石封层对石料的强度要求相当的高，然而在选择石料的时候，石料的强度以及石料与胶结料的黏附性存在很大的矛盾。 如表1，石灰岩的黏附性比花岗岩要好，但其压碎值试验结果表明它并不适合于做同步封层材料。经综合比较，选择了花岗岩作为封层材料。3施工关键部位及设备同步碎石路面施工最关键的两个技术要点，如图7、图8。 其中同步碎石撒布机是最为关键的机械。目前主要是从国外进口。 当然，国内也有相类似的机械,如首台国产设备“快通王”(河南省高远公路养护设备有限公司自行研发) ,但施工效果不够理想。 该项目使用的是进口SECMA IR同步碎石封层车，以及获得了21 世纪发明专利的沥青快速加热罐。4结语1) 同步碎石封层实质上是一种超薄的沥青碎石表面处治层，它源自沥青表处，并克服了表处技术的一些缺陷，是对沥青表处技术的一种升级。2) 在道路养护以及过渡型路面建设中， 同步碎石封层的性能(使用年限)价格比明显优于其它表处方法，从而大大降低道路的维修养护成本和缩短建设工期。3) 同步碎石封层尽管对材料级配没有要求，但它对粒径范围有严格要求，即等粒径石料最理想。 这主要是考虑到石料在撒布过程中容易出现的粗细集中(离析)现象，同时保证具有足够的平整度。4) 要使石料尽可能均匀，同步碎石封层车中石料的传送分料装置最好能实现拌合方式，而不应该只是简单的传输。5) 同步碎石封层是依靠胶结料和石料的黏结力经碾压而成的，因此，其效果与胶结料的性能以及胶结料