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金武高速公路中新技术、新工艺及新设备的应用

时间:2024-05-19

冯杰年

【摘 要】在金武高速公路建设项目对新技术、新工艺、新设备的应用情况进行介绍,效果明显,有利于在公路新建、改建中推广和应用。路面工程施工以高标准、严要求的技术及工艺进行施工,在甘肃省内的高速公路建设中处于领先地位,因此有必要将该项目中采用新技术、新工艺、新设备推广。本文对高速公路中新技术、新工艺及新设备的应用提出自己的一些看法,仅供同仁参考。

【关键词】新技术 新工艺 及新设备 金武 施工应用

金武高速公路路线全长71.125公里,主线采用双向四车道高速公路技术标准建设,连接线采用双向四车道一级公路技术标准,主线及连接线路基宽度均为24.5米,设计时速80公里∕小时。主线路面结构层为AC-16C改性沥青混凝土上面层厚度5cm+ SBR改性沥青粘层+ATB-25改性沥青稳定碎石下面层厚度7cm+改性沥青碎石封层+煤油稀释沥青透层+水泥稳定砂砾基层(掺30%碎石)厚度32cm+水泥稳定砂砾底基层厚度18cm。路面工程施工以高标准、严要求的技术及工艺进行施工,在甘肃省内的高速公路建设中处于领先地位,因此有必要将该项目中采用新技术、新工艺、新设备推广。

1 新技术:SBS改性沥青

在高等级公路中SBS改性沥青的应用,以其沥青路面的耐久性和高温稳定性明显提高,延长路面的使用寿命,降低养护费用,具有良好的社会与经济效益。SBS改性沥青是以基质沥青为原料,加入一定比例的SBS改性剂,通过剪切、搅拌等方法使SBS均匀地分散于沥青中,同时,加入一定比例的稳定剂,形成SBS改性沥青材料,经检测沥青拌合厂生产的改性沥青符合公路沥青路面施工技术规范中的聚合物改性沥青SBS类I-C指标的技术要求,在施工过程中,从原材料检测开始,对沥青混合料拌和、运输、摊铺、压实等各工艺上进行严格把关,并在大面积铺筑沥青路面施工前开展了试验段的验证,从试验数据及行车状态下,现场查看,沥青改性质量以及路面施工质量达到了预定的效果。

2 新工艺

2.1改性沥青碎石封层

在沥青碎石封层用于路面结构层中的概念被提出前,建设的高速公路半刚性基层在营运中开裂现象成为通病,为养护工作带来了重复的灌缝工作。温度梯度裂缝或温度疲劳裂缝、干缩、疲劳破坏裂缝等原因引起半刚性基层的开裂是不可避免的。为防止雨水滲入到面层与基层的交界面上产生冲刷与唧浆损坏,保护基层,同时延缓或减少基层开裂引起的沥青面层反射裂缝,为此,金武高速公路在基层表面设置了下封层(或称应力吸收层),采用同步碎石封层技术,首次在路面施工中开展SBS改性沥青防水层的施工应用。

在封层的施工中,采用电脑控制的沥青洒布车,精确控制洒布量,从数量上保证足够的沥青层厚度。SBS改性沥青的洒布用量约为2.0~2.2Kg/m2,洒布碎石路段采用8~13.2mm 单一粒径碎石,单粒径碎石其用量为满铺一层量的65~75%,其目的为保护改性沥青层薄膜不受运料车和摊铺机损坏;碎石与碎石间的空隙足够大,在摊铺高温层沥青混合料时,混合料能很好地压入碎石空隙中,不会出现混合料中的大碎石架空现象,可形成良好的嵌挤效果;然后用胶胎压路机稳压1-2遍成型。同步碎石封层技术施工工艺简单、设备少而速度快,可以缩短工期,降低工程造价。因此,采用同步碎石封层设备和SBS改性沥青防水层,能大大提高对沥青路面下封层的施工质量和防水、抗裂性能。阻断基层反射裂缝向上传递,通过该项目碎石封层的施工,应用了新材料,施工质量得到了保障。

2.2下面层ATB-25结构施工

改性沥青稳定碎石ATB-25路面结构在我省高速公路上的应用尚属起步阶段。改性沥青稳定碎石属于粘弹性材料,韧性强,有一定的自愈能力,对反射裂缝有较好的抑制作用和一定的抗车辙能力,另外,它具有较高的抗剪强度和耐疲劳性能,同时不易产生收缩开裂和水损害,又可作为承重层,使整个路面受力,变形更为协调。为此,金武高速公路建设项目下面层设计采用密级配改性沥青稳定碎石ATB-25(8cm 厚)路面结构,沥青混合料采用石灰岩碱性石料经磨细得到的矿粉。采用双钢轮和轮胎压路机组合碾压,以轮胎压路机揉压为主,要求使用吨位较大的(30 吨以上)胶轮压路机,以提高压实功,保证压实效果。建议每一工作面11 吨以上双钢轮振动压路机不少于2 台,30 吨以上胶轮压路机不少于4 台压。

3 新设备:振动压实成型仪和旋转压实成型仪的使用

为了更好的保证工程质量,加大试验检测力度,用准确的数据指导施工,该项目中心试验室和两个路面施工单位工地试验室配置了振动压实成型仪和旋转压实成型仪,并在项目中使用。因此为结合实际,在级配设计和实验室已越来越多地采用振动压实的方法进行设计及制备试件。它与其它方法比较,具有模拟实际现场施工状况,不破坏级配、压实的密实度高等优点,是优选的设计和实验方法。

在以往的路面基层施工中,基层标准试验都是沿用规范中的标准击实试验和静压法试验来作为控制基层施工质量的依据,虽然也能够有效的控制基层的质量,但是,随着大吨位振动压路机的推广使用和试验方法的不断研究和完善,用标准试验结果来控制基层质量暴露出了很多问题;比如,同条件下标准试验确定的最大干密度和最佳含水率比振动压实法确定的最大干密度小而含水率大,水泥剂量也相应的较高,反应在质量方面主要表现在现场压实度超密、水泥剂量偏大、干缩和温缩裂缝较多;而使用振动压实法后,很好的解决了以上问题。振动压实成型仪的工作原理是模拟现场大吨位振动压路机的作业原理,采用振动压实法进行标准试验的。而且,应用振动压实成型法确定的最大干密度较大,含水率相对较小,水泥剂量比标准方法确定的低。这样既很好的控制了质量还节约了成本。振动压实仪的投入使用,不但给了我们一个全新的施工理念,更把我们的基层质量控制提升到了一个新的高度。

在沥青面层施工过程中对于沥青混合料试验,试验室使用了旋转压实仪。旋转压实仪与传统的马歇尔击实仪相比,有很多优点,模拟实际路面热拌热铺沥青混合料的体积性质和工作特性,在恒定的垂直压力、恒定的压实角度、规定的压实旋转速度三个主要技术条件下,通过揉搓方法,使试件循偏心角度作匀速圆周旋转,并压实,完成沥青混合料的试件压实成型。在成型试件时压力持续、均衡,制备的试件能更加精确地反映混合料的各项技术指标,而且,采用大马歇尔试件,试件高度控制准确,混合料的级配和油石比的变化反映比较灵敏。旋转压实仪的使用,使施工单位能准确及时的掌握沥青混合料的各项技术参数,以此对混合料进行及时的调整,使混合料的孔隙率、相对密度、矿料间隙率、沥青饱和度及稳定度和流值等重要指标得到有效控制,适应新形势下公路重载交通的现状,更好的预防了路面早期破坏,提高了工程质量。

参考文献:

[1]交通部公路科学研究所.JTG F40-2004 公路沥青路面施工技术规范[S].北京:人民交通出版社,2004.

[2]交通部公路科学研究所.JTJ052-2000 公路工程沥青及沥青混合料试验规程[S].北京:人民交通出版社,2000.

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