呼和浩特至包头高速公路(以下简称呼包高速)是京藏、京新两条国家高速公路的共线段,是首都北京通往大西北的公路大动脉,是国家也是内蒙古自治区高速公路网的重要组成部分。它直接连接自治区首府呼和浩特和包头两大中心城市,是自治区最主要的经济干线,也是包头、东胜、准格尔、呼市等地区煤炭、石油等矿产资源外运的主要通道。它的改扩建对改善国高网的快速通行能力,加快自治区公路交通建设,促进沿线地区的经济发展、民族团结和社会进步,实现资源转换、开发、带动都具有重要的现实意义中国沥青网sinoasphalt.com。改扩建的呼包高速路线起点位于呼和浩特绕城高速公路与呼集高速公路交叉点保和少互通,终止于乌兰计(包头西),路线总长217km。为进一步提高京藏、京新国家高速公路的通行能力和服务水平,充分发挥国家综合运输大通道作用,适应区域经济社会持续快速发展,自治区政府拟对本段呼包高速公路进行改扩建。全线按八车道高速公路标准进行改扩建,全线路基宽度42.0m,路面宽度37.5m。主线路面结构形式为:沥青透层+稀浆封层+11cm沥青稳定碎石下面层(ATB-30)+6cm改性沥青混凝土中面层(AC-20)+5cmSBS改性沥青混凝土上面层(AC-16)。
原材料技术要求
配合比设计
集料级配
依据《公路沥青路面施工技术规范》(JTGF40-2004)中所对ATB-30沥青稳定碎石混合料提供的级配范围进行合成。ATB沥青稳定碎石一般设计空隙率为3%~6%,一般不超过8%。且铺筑层厚度比较厚。路面铺筑之后具有良好的联接作用。经试验,该级配能使各级集料达到理想的骨架密实结构。
最佳油石比的确定
沥青混合料中沥青的用量对沥青混合料的使用性能有重要的影响。沥青用量太大易导致泛油和车辙,沥青用量太小易出现耐久性问题,如水破坏、沥青老化等。因此,寻找一种合理的沥青用量确定方法,使得所确定的沥青用量适中就显得尤为关键。在配合比设计中,为了选择合适的油石比,通过改变油石比,对不同油石比下沥青混合料马歇尔试件进行试验。按照油石比分别为2.5%、3.0%、3.5%、4.0%进行试验,依照稳定度、流值、空隙率、饱和度及间隙率指标与油石比的关系确定共同范围,综合考虑各方面因素,从而确定最佳油石比为3.3%。
根据最佳油石比及级配制备马歇尔试件,分别测定试件稳定度和浸水48h后的稳定度,并计算其残留稳定度。将经过轮碾机成型的车辙试验试件,按JTGE20-2011(T0730)方法进行渗水试验。各项路用性能满足规范要求。
施工质量控制
混合料拌和
沥青混合料拌合采用西筑JD4000间歇式有自动控制性能的拌合设备,理论时产量为400t,实际最大时产量达320t,拌和数量最大4t,拌和温度控制在170~180℃之间,拌和时间(干拌时间10s,湿拌时间35s,拌料周期64s)。生产能力能够满足施工要求。拌料时注意控制材料加热温度,间歇式拌和机每盘的拌和时间不少于45s(其中干拌时间不少于5~10s),拌和后的沥青混合料均匀一致,无花白料,无结团成块和严重的粗细集料分离现象。沥青混合料出厂温度控制为155~165℃,对温度过高烧焦或温度偏低的混合料必须废弃。出料后检查混合料外观、温度等,合格后送至施工现场。
摊铺
采用钢丝绳引导控制厚度和高程。在摊铺机两侧每10m设置控制桩(超高路段宜适当加密)。钢丝绳张拉力应不小于1kN。由测量人员根据预设的松铺系数放样出钢丝线的标高。
根据设计宽度、厚度来调节好摊铺机的宽度及摊铺机悬空厚度。摊铺采用2台摊铺机,前后成梯形摊铺。摊铺时,为保证路面横坡,宽度大的摊铺机走前。走前摊铺机外侧的传感器走标高控制线钢丝找平,内侧传感器走导梁找平,后摊铺机外侧走钢丝找平,内侧找平仪采用滑撬走先摊铺面找平。两摊铺机熨平板搭接20cm左右。两台摊铺机之间距离不应超过10m。(摊铺采用1台ABG8820沥青摊铺机全宽摊铺,摊铺机熨平板宽度10.5m。摊铺时,两侧传感器走标高控制钢丝找平)。摊铺机起步前,用木板垫起熨平板,使熨平板的标高为摊铺层的松铺标高,为减少熨平板的变形,摊铺机熨平板要垫起3处。
摊铺机应调整到最佳工作状态,调好螺旋布料器两端的自动料位器,并使料门开度、链板送料器的速度和螺旋布料器的转速相匹配。螺旋布料器内材料应以略高于螺旋布料器2/3为度,使熨平板的档板前混合料的高度在全宽度范围内保持一致,避免摊铺层出现离析现象。摊铺机就位后,熨平板预热不得少于40min,使熨平板的温度在100℃以上。摊铺机开始受料前,应在受料斗和送料刮板上涂刷少许隔离剂,防止沥青混合料粘在其上。摊铺机摊铺作业时,起步速度要慢,平稳匀速前进,尽量减少中途停机;摊铺机速度控制在2m/min。摊铺机与自卸车的配合是保证路面平整度的重要因素,严禁料车撞击摊铺机,摊铺机履带下的料应及时清除,自卸车在摊铺机机前20cm左右停车挂空挡,由摊铺机推动自卸车前进。考虑ATB-30厚度较大,摊铺时适当增大摊铺机的夯锤振捣系数,使混合料摊铺的初始密度增大,减少摊铺后的温度损失,有效提高压实度。减少摊铺机收料斗的收斗频率,频率的收斗将导致料斗两侧的大颗粒混合料集中,容易产生大面积离析。一般3~5车料收斗一次。
碾压
摊铺好的沥青混合料,应在合适的温度下尽快碾压成型。对于ATB-30沥青稳定碎石混合料,碾压是施工重的重要环节,碾压必须采用紧随、紧跟的碾压方式,遵循初压、复压、终压的的碾压方式。
控制好沥青混合料的压实温度。在合适的温度下压实,有事半功倍的作用。沥青混合料初压温度过高,沥青混合料不易稳定,碾压轮子痕迹不易消除,同时容易推移产生发裂,不但压实效果不好,而且还会对平整度产生影响;如初温度过低,碾压效果差,沥青混合料难于压实。
碾压过程中应不得间断,大粒径沥青稳定碎石施工中,层厚较大,初压时要用高频率大振幅的压路机,以产生较大的激振力。在复压过程中胶轮压路机的揉搓碾压,对提高沥青混合料的密实度起到关键性的作用。控制好复压的温度范围,以便发挥其最大效能。为了避免压路机粘轮的问题,一般在碾压的过程中需要向压路机轮胎喷水,但要控制好喷水量,水量过大,会使沥青混合料表面温度下降过快,影响碾压质量,造成压实度难以满足要求。
横向施工缝处理
切缝时间选取在混合料尚未冷却结硬之前进行,切缝位置应通过3m直尺测量确定,用切割机切齐,形成垂直的接缝面,在摊铺新路面前用粘层沥青涂抹。由于压路机体积较大,接缝的横向碾压不易操作,双钢轮压路机先采用静压扇形碾压,碾压时压路机位于已压实的面层上,并位于半幅中心线位置,分别向中心线左右两侧进行。碾压时,每个轮迹重叠1/3轮宽,以获得在较大面积的路面平顺。
结语
呼包高速改扩建工程中沥青混凝土路面的下面层采用ATB-30沥青稳定碎石结构。通过对其施工工艺的分析,提出了几点控制施工质量的措施。ATB-30结构层能有效防止因半刚性基层形成的反射裂缝,从而解决渗水对水稳基层的损害,提高道路的使用性能和使用寿命。其在公路工程中已得到广泛应用,在今后的公路工程发展中,ATB-30沥青稳定碎石结构一定能够得到更多的运用,并为我国公路工程行业的发展提供更高的价值。