提高沥青混凝土路面平整度的措施
【摘 要】路面平整度是评价高速公路的整体质量和使用舒适性的重要指标,本文通过十个方面着重介绍了在施工过程中如何保证路面的平整度具有较高的推广价值。 【关键词】平整度;摊铺基准;结构参数;施工缝;措施 随着公路建设的飞速发展,施工经验的不断积累,对沥青混凝土路面的平整度要求,也越来越高,这是因为,路面面层是受车辆荷载作用和自然因素的影响最多的层次,平整度的好坏直接影响着汽车通过时的平衡性、舒适度。要有效地保证沥青路面的平整度,就必须在现场施工人员、工艺等与施工相关的各个方面下工夫。 1. 必须从路面基层抓起 过去习用的“基层不平整靠面层调整,下层不平整由上层弥补”的老方法,这对平整度要求很高的高速公路则是绝对行不通的,如基层顶面的平整度允许偏差为10mm,当用沥青混合料填平这10mm的间隙(低洼)时,尽管沥青混合料表面是罩平了。但该处因多出10mm的松厚,压实后仍将出现低洼,其深度为10-(10/1.2)=1.7mm(1.2为沥青混合料的平均压实系数)。这仅是基层表面的微量间隙(10mm是允许标准)导致沥青面层出现的不平整(低洼),实际情况是基层表面的最大间隙不可能处处都在10mm以内。由此可见,基层顶面的平整度对沥青层表面平整度有着举足轻重的影响。 (1)基层施工采用集中厂拌混合料,进口摊铺机铺筑。之所以强调选用精良摊铺机铺筑基层,是为了保持铺层材料的均匀性和所得表面的平整度,相应的高程、路拱、纵坡和厚度等参数都能顺利地达到设计要求。这可避免平地机施工中的反复找平,厚度难以控制等问题,不仅提高了工程质量,而且加快了工程进度,混合料的利用率也高于平地机械施工的情况。 实践证明,凡上、下基层都用摊铺机铺筑的,平整度更好。 (2)控制集料的最大粒径。为确保基层的平整度和便于摊铺机施工,基层混合料中集料的最大粒径宜适当减小。因为集料粒径愈大,对拌和机、摊铺机的磨损愈烈,混合料易产生离析,而且过大的颗粒在熨平板拉动下会在铺层表面刮出纵向沟槽。因为,减小集料的最大粒径,更能适应摊铺机铺筑,基层顶面的平整度更易保证,并为沥青层顶面达到好的平整度创造了重要条件。 (3)必须采用精良的连续式稳定土拌合设备。优良的厂拌设备,能拌出均匀的混合料,这对半刚性基层混合料的质量保证及成型后的路面性能影响极大。实践证明,提高公路基层施工质量的根本出路在于机械化,为提高公路沥青路面的平整度,半刚性基层需用集中厂拌并采用摊铺机铺筑。 2. 施工放样 (1)严格控制路基顶层及路面面层以下各个机构层的标高与平整度。路基顶层、底基层、基层、乃至连结层的平整度和标高,对沥青混凝土面层的平整度影响很大。因此,在路基顶层及路面各结构层的施工当中,要认真并且严格的控制其标高与平整度以及各项技术指标,必须严格按照施工规范检查并进行逐层验收。若发现不合格决不能进行下层的施工,应按规范的要求进行处理,达到施工标准要求方可进行下道工序的施工。这样为保证路面的平整度打下良好的基础。认为路基顶层、路面底基层队路面平整度影响不大的观点是错误的。 (2)施工测量放样。基层验收合格后,进行沥青路面施工前的施工放样准备工作。根据中桩坐标及设计宽度放出中桩及边桩,并用细粉线准确放出施工用边结位置。测量人员按5~10m间隔测量中桩及边桩高程,计算出基准线的挂线高度,挂钢丝以利摊铺机摊铺。由于钢丝易下垂,故要求放样中桩间距尽量采用较小值,以保路面的平整。由于沥青混凝土路面的高程和平整度之间是紧密相连的、密不可分的,所以,在高程测量过程中,要认真仔细,力求准确无误。钢丝跨中的下垂量不超过1~2mm,测量标高放样单点最大误差不超过3mm。 3. 沥青混合料的供料能力必须与摊铺机作业速度相匹配。 (1)要保证沥青面层达到预期的平整度,除先从基层的平整度抓起之外,沥青混合料的摊铺工艺至关重要。现行沥青路面施工技术规范中提出“必须缓慢、均匀、连续不断地摊铺,摊铺过程中不得随意变换速度或中途停顿”,是确保路面平整度的核心和关键所在,必须不折不扣去执行。只有不停顿,才能减少横向接茬的数量,只有均匀不间断,才能保证铺层纵向平整度的连续与稳定。 (2)摊铺作业的速度对摊铺机的作业效率和摊铺质量都有很大影响。特别是速度的瞬时变化将导致熨平板受力系统平衡的破坏,从而引起熨平板的上下浮动,路面的变化,这势必导致路面的初始密实度的不同,压实后的路面平整度因而较差。另外,正常工作过程中,频繁的停机、开机将使铺出路面形成台阶(尤其是停机时间长,沥青混合料温度低于100℃时),且料温下降,不易压实。 4. 摊铺基层的选择 沥青混凝土路面层,一般分为下面层、中面层和磨耗层,摊铺这三层时,应根据实际情况决定摊铺机准的选择。 (1) 摊铺下面层时,一般采用悬挂钢丝绳为基准线。在摊铺过程中,除了控制摊铺厚度外,还必须使摊铺压实后的下面层标高符合设计要求。以悬挂钢丝绳为基准容易达到以上两种要求。中面层摊铺的基准,应根据下面层的标高是否符合设计要求而定;如果相差太多,中面层还应以悬挂钢丝绳为基准;如果下面层标高达到设计要求,中面层摊铺时可采用浮动梁辅助摊铺机自动找平,这样能获得较好的平整度。 (2)摊铺前基层的处理摊铺之前,测量技术人员应认真测量、细心计算,设置基准线的技术人员也应仔细核对,对基层标高不符合要求的部分,应事先进行适当处理,以提高路面摊铺的平整度。但在实际工作过程中,这方面的问题很容易被忽视。 5. 基准线的悬挂 基准线悬挂的准确性直接影响摊铺质量。在具体施工中,基准线的悬挂硬考虑以下几方面: (1)基准线钢丝绳的张紧力为800~1000N。张紧力太小,钢丝绳会下垂,从而导致摊铺后的路面出现波浪;张紧力太大则支撑柱不容易固定,特别是在弯道上。 (2)基准线的悬挂高度。基准线的悬挂高度(如图1所示)可通过下式确定: (3)两基准间距。如果摊铺机两侧的自动找平传感器同时以基准线为基准,那么两基准线间的距离应比熨平板宽度稍宽,基准线距离熨平板以30cm为佳,而且要保证两基准线间距离一致。 平顺度。直线摊铺时,基准线一定要直,可每10m设置1个支承桩;弯道摊铺时,基准线应缓慢变化,应每隔5m设置1个支承桩,这样既能提高基准线的稳定性,又能保证基准线的平顺。 基准线应有专门人员负责查看,以免出现基准线被碰、倾倒、脱桩等现象。考虑到钢丝基准线不仅铺设麻烦,其标高的准确性亦难于保证,故对中、下面层采用一侧钢丝引导的高程控制方式;表面层必须采用摊铺层前后保持相同高差的雪橇式摊铺厚度控制方式,仅对局部需要调整厚度的路段,可先用钢丝绳引导,待厚度正常时再用雪橇控制。对于下面层铺筑较好的路段,也可直接采用平衡梁找平。磨耗层一般采用浮动梁辅助摊铺机自动找平,以获得更好的平整度。施工中,最常见的停顿原因就是供料供不上,用最小的摊铺允许速度2m/min;摊铺厚6cm、宽11.2m的单幅路面时,需要的最低供料量为240t/h.凡满足不了这一要求的则需打破标段界限,组织联合供料。已建的京津唐高速公路就有过三个施工单位的拌合楼向一个摊铺点联合供料。总生产能力达500t/h之多的先例。人们总有这样的错觉,只要路面施工段分的比较短,则每段承包商所需提供的混合料总量就少,这样采用产量小的拌合楼也能对付。但是拌合楼的产量必须与摊铺机的作业速度相协调与匹配,摊铺机的最小速度是有规定的,否则不能正常作业。有人提出,快速摊铺(5m/min或以上)的平整度反而好,此说是否合理有待证实,但至少供料能力要跟上,否则摊一段又停下来,摊的那一段可能是平整的但停下来等料的那一段总比不停的要差,因此停顿时的摊铺机各工种部件将被冷却,阻力将增加,摊铺机要克服这些阻力才能拉动衔前的混合料后逐渐恢复到后来料的平顺摊铺,在拉动过程中便造成混合料不均匀现象。 6. 保持摊铺机的良好状态,优化摊铺工艺 6.1 保持摊铺机的良好状态。在正式试铺前,精心调整好摊铺机的各项参数;熨平板的宽度、拱度、初始工作仰角、左右伸长部位的高度;布料螺旋与熨平板前缘的距离;振动梁行程以及熨平板前刮料板的高度等。 6.1.1 摊铺机熨平板宽度的确定。熨平板宽度的确定,应以尽量减少纵向接缝和提高路面平整度为原则。目前,摊铺机熨平板最大摊铺厚度一般不超过12.5cm,对于宽度超过13m,不能一次摊铺的路面应考虑选择最佳的摊铺方案。如一条双幅六车道的公路,假设每幅三车道14.25m,在进行铺筑时,有以下两种方案可供选择;一是两台摊铺机并列作业,且熨平板的宽度相同(各7m);二是两台摊铺机并列作业,其中一台熨平板的宽度为11.25m,另一台的熨平板的宽度为3m,这两种摊铺方案铺筑出的路面都有一条纵缝,而纵缝处的纵、横向平整度相对较差,一般很难达到理想的程度,因而可以把纵缝设在行车上的位置,故第二种方案铺出的路面其纵缝位置相对较好。熨平板宽为11.25m的摊铺机靠近中央分隔带的一侧摊铺,摊铺时熨平板距中央分隔带30cm(摊铺机不可能紧贴路缘石行走),这样摊铺出的路面已有11.55m宽,剩下的那一部分用另一台摊铺机摊铺。而硬路肩的宽度为2.5m,因此纵缝就在靠近路肩的部位,此处行车相对较少,即使纵缝处理不够理想,纵缝对行走影响也不大,从而保证了主线的平整度。 6.1.2 熨平板振捣、振动频率的确定。熨平板振捣频率为0~1470次/min,振动频率为0~4200次/min,两者均为无级调速。原则上振捣、振动频率越高越好;频率越高,摊铺的沥青混合料的单位面积上振捣、振动的次数越多,初密度越高,路面的平整度就随之提高。但振捣、振动频率过高,可能会引起熨平板调平大臂剧烈运动,反而导致路面平整度降低。因此频率的选择应在保证熨平板和调平大臂平稳性的前提下尽可能提高振捣、振动的频率。在实际摊铺作业的过程中,应特别注意在调节振捣、振动频率时,可能会使摊铺机的其他部位(如熨平板及其拉杆、调平大臂等)产生共振,共振的部件易损坏,且铺出的路面质量较差。因此出现共振现象时,可稍微调整振幅或振动的频率即可消除。 6.1.3 熨平板的加热。摊铺前,就对熨平板进行加热,温度不低于80℃,并干净消除底板上粘附沥青料,否则铺出的路面不光整,有一道道的小沟,从而大大降低路质量。 6.1.4 摊铺机起步。 摊铺机起步时,根据摊铺要求的厚度,在熨平板下垫木板,木板厚度为D=H0K;其中,H0为摊铺层的设计高与其下的标高之差;K为松铺系数。熨平板下至少应垫三处,而且三处的木板应均匀布置,使每块木板均匀受力,避免熨平板的变形,如图2所示。 1.5 自动找平传感器的使用。 (1)自动找平传感器的选择自动找平传感器分为纵坡传感器和横坡传感器。当摊铺宽度不大于7.5m,可采用一侧选用纵坡传感器,并以悬挂钢丝绳为基准线,另一侧用横坡传感器控制摊铺厚度。如果摊铺宽度超过7.5m这是熨平板太宽刚性不好,易于形变,若再用横坡传感器则厚度不易控制,铺出的路面容易出现波浪;这种情况下,应两侧均以悬挂钢丝绳为基准线,采用两纵坡传感器来控制摊铺厚度。 (2)传感器的位置。传感器的位置一般分为前后、左右位置。前后位置以行驶方向为前,传感器在熨平板前,并与螺旋分料器在同一竖直平面内。左右位置即传感器距熨平板一侧的水平距离;一般距离选30cm较佳,这一距离是由两基准线间的距离决定的。 (3)摊铺厚度的调整。 通过铰臂升降螺杆调节传感器相对摊铺层下结构层的标高,从而改变摊铺厚度;螺杆每转1圈可调2mm。注意调整时切勿超调。如经测量摊铺厚度与设计厚度相差1cm,理论上螺杆转5圈即可,而实际上由于操作及机械存在误差,可能转4圈便可达到要求,也可能需转6圈方可达到要求。因此,可先转4圈,经检测后决定如何调整。 6.2 优化摊铺工艺。 6.2.1 慎重选择摊铺层高程与厚度的控制方式。 6.2.2 在摊铺机履带行驶线上,因卸料而撒落的粒料应及时清除,以免影响履带或轮胎的接地标高,殃及摊铺层的横坡及横向平整度。摊铺层未压实前,不得随意进入踩踏。 6.2.3 尽可能在表面层整幅摊铺。整幅(11.2m)用一台机摊铺,可避免纵向接茬,排除了一个导致不平整的因素,也减少了机械的通过次数,但摊铺机的性能要好,调试要求十分严格。 中、下面层采用二台机梯队摊铺时,要注意两台的运行参数,基准的布设等,否则平整度不易保证。 7. 确保碾压质量 ' 7.1 打破传统观念,提高碾压温度。 研究与实践都已证明,提高压实质量的关键技术是提高碾压温度。因此,必须紧跟在摊铺机后面,趁混合料温度较高时,及时进行碾压。然而,不少人仍存在“初压温度llO℃,终压60~70℃,”甚至待开放交通后利用行车继续碾压''等诸多陈旧观念。材料允许的碾压温度范围是:沥青混合料能支承压路机不产生水平推移,且压实阻力较小的温度。换句话说,可用较少的碾压遍数,获得较高的密实度和较好的压实效果,使碾压层表面见不到轮迹,提高了层面的平整度。 实践中,碾压段长度不能太长,一般控制在30~50m,压路机与摊铺机的最小间距仅3~4m,压路机折返处不应在同一横断面上,以免影响铺层的平整度。 7.2 压路机类型选择、胎压检查、巧除混合料沾轮。 (1)初压必须用钢轮压路机,且以两轮压路机为宜。避用三轮的意图是减少轮迹出现的机率,对铺层的平整度有利。 (2)使用轮胎压路机前,必须检查各轮胎的磨损及压力是否相等,防止因轮胎软硬不一而影响面层的横向平整度。 (3)在混合料温度较高的条件下开始碾压易发生沾轮现象。解决高温混合料沾轮的简单有效办法是。向碾轮喷洒雾状水。当喷水呈线状时水量偏大,会加速热混合料的冷却,影响压实效果,对平整度不利。 (4)对厚度较薄的沥青上在层,适当提高复压阶段的碾压速度 较薄的沥青上面层(4cm中粒式沥青混凝土)比较厚的中、下面层(厚6cm)难以压实。研究资料表明,当沥青层厚增大25%时.,其有效压实时间将会增大近50%。 为解决沥青上面层的顺利压实问题,必须加强运料车的保温,摊铺后立即碾压;压实机械与摊铺机之间的最小距离仅3~4cm,除初压时碾压速度不应超过2.5Km/h以免表面发生推移而外,应适当提高复压时的碾压速度,以保证在较短的有效压实时间内完成三个阶段必须达到的碾压总遍数。 8. 用连续式路面平整度仪跟踪检测 对当晚碾压完毕的沥青面层,次日上午必须用连续式路面平整度仪跟踪检测,一旦发现平整度超标时立即查找原因,决不为赶进度而放弃要求。 过去习用的三米直尺,虽可在纵横两向控制,但只能反映单点的情况,不能立即得出检测长度内的平整度标准差。 9. 横向接缝 摊铺工序组织得再好,横向接缝是不可避免的,横向接缝质量的好坏对路面平整度影响很大,我们采用6m直尺检查的方法控制:横向接缝用铲车配合人工做成毛接缝,不用切割机切成平接缝,切除时要舍得节,摊铺前要在凉茬上预热到所需温度开始摊铺第一车料应是到工地上沥青料温度最高的一车。然后碾压,并用6m直尺进行检查。 10. 划出准确的摊铺线 准确的摊铺线不但可以避免沥青混合料的浪费,而且能提高路面的平整度。在实际工程中,往往对划摊铺线不够重视,有时只是简单地划一下,这使操作手难以把握正确的摊铺方向,特别在弯道的摊铺过程中,操作手不得已频繁纠正方向,而摊铺机的方向改变时,铺出的路面就会产生波浪,直接影响路面的平整度。 总之,摊铺机摊铺速度的选择原则是:应保证摊铺机匀速连续摊铺作业。 11. 结束语 提高沥青路面的平整度的关键问题是路面施工。因此,要提高保证路面的平整度,必须采用先进的施工设备,先进的施工工艺,先进的施工方法,科学的管理,严格控制每个施工工序,认真把好每一道关,精心施工。