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高速公路路面基层全厚式施工技术的应用
2019年03月14日    阅读量:1604    新闻来源:沥青网 sinoasphalt.com  |  投稿

引言


随着中国公路行业的快速发展,水泥稳定碎石基层以其良好的力学性能、水稳定性能、抗冻性能、抗冲刷性能、抗收缩性能及抗疲劳性能等,被广泛运用于高等级公路路面结构中。


根据《公路路面基层施工技术细则》,高等级公路水泥稳定碎石基层厚度通常大于30cm,需分层铺筑。但根据工程实践可知,分层铺筑的施工方法存在以下问题和弊端:需投入2次人力物力,工程造价高;需分层养生,需对层间进行处理,工期长;双机联铺时施工接缝影响结构的整体性和平整度,且接缝处易离析,施工质量不易控制中国沥青网sinoasphalt.com。水泥稳定碎石基层全厚式施工成功解决了上述问题,目前已在广东、江西、云南和内蒙古等省份得到推广运用。


本文结合河南商丘—登封高速公路商丘段水泥稳定碎石基层大厚度全幅一次摊铺碾压的具体施工情况,探讨水泥稳定碎石基层全厚式施工的要点、质量控制方法、施工过程中容易忽视的问题及其解决办法。


方案说明


商丘—登封高速公路商丘段采用双向四车道高速公路标准,设计速度为120km·h-1,路面基层为52cm4.5%水泥稳定碎石半刚性基层。碾压成型后每层的摊铺厚度不小于160mm,每层最大厚度不大于200mm,养生期不少于7d。如选用普通小型摊铺机铺筑施工,基层需分3层铺筑,需配备小型摊铺机的数量较多,且施工工期较长。


路面基层全厚式施工技术在国内多个省份的多条高速公路得到推广应用,从诸多省份对这项技术的应用效果来看,大厚度水泥稳定碎石基层全幅施工是可行的。从技术、经济等方面综合论证后,运用路面基层全厚式施工技术,采用大型摊铺机将全厚52cm的基层平均分为2层铺筑。


施工准备


机械准备


在公路路面基层施工过程中,公路施工机械是重要的技术装备。从确保工程质量、安全生产、加快工程进度、提高经济效益、改善劳动条件、降低工程成本等诸多因素考虑,不仅要求施工机械的配置及性能满足需要,对各工序之间机械设备的配置数量及组合方式有着更高的要求。


材料及配合比


原材料在使用前按技术规范进行检验、试验,水泥稳定碎石配合比采用骨架密实型,并通过验证。


水泥采用商丘某水泥厂出产的32.5#复合硅酸盐水泥。分别对水泥的细度、凝结时间、安定性、水泥胶砂强度等进行试验,其实测值均满足规范要求。


粗细集料采用社会采购,分别对粗、细集料压碎值、磨耗值、含泥量以及表观密度等进行试验,其实测值均满足规范要求。


对粗细集料进行筛分试验,并进行配合比设计,选取集料19~31.5mm碎石、9.5~19mm碎石、4.75~9.5mm碎石、0~4.75mm石屑的比例为15%33%17%35%


采用振动击实设计法确定最佳水泥用量为4.5%,最佳含水量为4.1%,最大干密度为2.453g·cm-3


施工技术


大模板施工


全厚式摊铺基层施工时,摊铺水泥稳定碎石混合料厚度较厚。为保证基层底部的压实度满足要求,碾压时一般使用较大吨位的压路机,因而引起对基层铺筑设置模板的侧向力较大。若模版固定措施不当,碾压时不但会引起模板侧向倾斜变形,影响基层成型后边部的厚度和标高,还会造成碾压时模板的上下跳动,因此需采取特殊的模板固定措施。本项目每层基层铺筑成型厚度为26cm,摊铺虚铺系数为1.3,水泥稳定碎石混合料松铺厚度为26×1.3=34cm


本项目选择使用木模板固定于路床上,木模板宽度不小于25cm,厚度为铺筑基层厚度,在模板内侧用铁皮包裹,钢钎双排固定,一排固定在木模外侧,一排固定在木模的孔内。


摊铺技术


离析控制措施。DT1600型摊铺机具有比较强的抗离析能力,且全幅摊铺避免了双机联铺时在接缝处易产生的离析。此外,本项目还制定了相关预防离析的控制措施:自卸车向摊铺机供料时应快速卸料,防止大料滚落加大离析;摊铺机的螺旋布料器应有2/3埋入混合料中,以减少离析;摊铺过程中应减少摊铺机收料斗的次数,且收斗时只收料斗的2/3,这样摊铺机料斗内可以留下一部分混合料,减少离析;在摊铺机后设专人消除粗、细集料离析现象,特别要注意铲除局部粗集料集中的地方,并用新拌和的混合料填补。


平整度控制措施。对于全厚式基层来说,其摊铺厚度较大,所以确保平整度就显得十分关键,采用摊铺机全厚式全幅摊铺比双机联铺摊铺平整度更高。本项目制定了平整度的控制措施:摊铺前清理作业面上的杂物,并在表面适当洒水湿润,但不应有积水;摊铺机连续摊铺,减少停机待料;在运输车运料到达现场4~5辆后开始摊铺,摊铺机匀速前进,速度控制为1.5~2.5m·min-1,必须保证拌和站出料、摊铺机铺筑及压实机械等施工连续。


标高控制措施。由于基层铺筑为一次成型,没有二次补救的机会,因此标高和厚度都要准确。水泥稳定碎石大厚度摊铺时,由于摊铺厚度增加,而摊铺机的夯锤力量没有增大,故松铺系数就要相应增大。松铺系数主要由混合料级配和摊铺机的夯锤力量决定,摊铺机的夯锤力量越大,松铺系数越小,所以在大面积施工前要做好试验路段,确定准确的松铺系数。此外本项目还制定了对标高的控制措施:水稳基层顶面标高控制采用的是摊铺机两侧悬挂钢丝的方法,摊铺机靠钢丝两侧有伸出的纵坡传感器,沿钢丝顶面平稳移动;摊铺前检查摊铺机各部分运转情况;调整好传感器臂与导向控制线的关系,严格控制厚度和高程,保证路拱横坡满足设计要求。摊铺机熨平板的频率采用高频,目的是提高基层的初始密实度;同时设专门技术人员对松铺高度、厚度、横坡、宽度等进行检测。


碾压技术


全厚式水泥稳定碎石基层全幅摊铺最关键的是控制好碾压环节。由于采用DT系列摊铺机,摊铺质量已趋于完善,摊铺环节提高的余地很小,惟有压实环节最难控制,因而碾压速度、碾压遍数、碾压工艺是控制要点。


为了保证全厚式水泥稳定碎石基层的压实密度满足规范及标准设计要求,必须采用足够功率的压实设备,并制定相应的压实机械组合。


由于全厚式施工采用超大吨位的振动压路机碾压,如果碾压工艺不当,会造成表面石子破碎。本项目中的压实厚度为26cm,与一般的全厚式基层施工厚度相比较薄,且根据项目试验段的已有经验,20t压路机的功率满足施工对压实度的要求,故本项目压路机未采用大吨位压路机。试验段内随机抽取2处进行压实检测。试验段铺筑完成并养生7d后,取芯检测结果显示芯样密实,级配良好。


本项目制定的碾压措施如下。


(1)由于摊铺厚度较大,达到34cm,第1遍对边缘进行碾压时,压路机在边缘行走车轮容易陷入路面,导致边缘略有塌陷,影响路面平整度、厚度及路拱横坡等,故第1次碾压路线稍微靠内。


(2)碾压机械组合方式为:20t钢轮压路机先静压1遍,再弱振1遍,碾压速度控制在1.5~1.7km·h-1;随后再进行强振4遍,碾压速度控制在1.2~1.5km·h-1;最后用30t胶轮压路机进行静压提浆收面,碾压速度控制在1.5~1.7km·h-1;共碾压6遍。


(3)碾压方法为:压路机压实时间按照正常的碾压速度来确定,当摊铺50m后开始碾压,出料后3~3.5h内须完成碾压。碾压时重叠1/2轮宽,从低处向高处碾压,以保证水泥稳定碎石层的平整度。现场铺筑压实后表面平整、密实,无松散离析情况。


(4)碾压要求:压路机倒车应自然停车,不许刹车;换挡要轻且平顺,不要拉动基层,严禁压路机在已完成碾压或正在碾压的路段上调头和急刹车。在第1遍初步稳压时,倒车后应原路返回,换挡位置应在已碾压完成的路段上,在未碾压的一头换挡倒车位置错开,要成齿状,出现个别拥包时,应进行铲平处理。碾压完成后,立即进行压实度检测,如检测合格立即铺盖土工膜保湿养生;如检测不合格,应再次进行碾压,直至压实度合格后再铺盖土工膜,并定期洒水养生。


结语


路面基层全厚式施工技术可运用于大厚度全幅基层施工,减少基层铺筑层数,在保证施工质量满足相关规范要求的前提下,比原来减少了1道施工工序,不仅加快了施工进度,还解决了分层铺筑和双机联铺容易产生的层间结合差及施工接缝问题。


全厚式施工技术中模板偏移的问题可通过增加模板尺寸和增设模板支撑的方法解决。


从本项目的实践经验来看,根据试验段调整大厚度基层施工碾压机械功率和机械组合,将压路机激振力由小到大逐渐增大,配合好振频的变化,摸索出一套科学的碾压工艺,表面石子振碎完全可以避免,或将表面石子破坏率控制在一个合理的范围。


本项目大厚度水泥稳定碎石基层铺筑施工是全厚式基层施工技术的运用,经检验,基层的各项技术指标均满足相关规范标准的要求,体现了技术工艺的可行性,证明高速公路的全幅大厚度水泥稳定碎石基层施工技术具有推广应用的价值。


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