浅谈沥青混凝土路面平整度控制.docx
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浅谈沥青混凝土路面平整度控制
浅谈沥青混凝土路面平整度控制
摘要:
在高等级公路建设中,由于沥青混凝土路面和水泥混凝土路面相比具有表面平整、无接缝、行车舒适、耐磨、噪音低等诸多特点而被广泛运用。
其中一个很重要的指标就是平整度,它反映了道路的综合使用性能。
通过本文的论述最终达到能够有效地控制路面平整度,以及延长沥青混凝土路面的使用寿命,提高舒适性和安全性的目的,并以此带来显著的经济效应。
关键字:
平整度 下承层 沥青混凝土路面
1 前言
沥青混凝土路面是采用沥青材料做结合料,粘结矿料修筑面层的路面结构,路面平整度直接影响道路的使用功能。
高等级公路的平整、舒适度程度,体现着一个国家公路发展的技术水平。
持久良好的路面平整度是高速行车舒适和安全的必要条件,也是工程质量好坏的标志。
路面平整度是评定路面质量的主要技术指标之一,它关系着行车的安全、舒适、以及路面使用寿命。
2 沥青混凝土路面平整度的检测方法
2.1 平整度的概念
道路路面平整是以几何平面为基准,表现为道路路面纵向和横向的凸凹程度。
所谓路面不平整是指实际路面表面对设计的几何平面的偏离程度,即路面平整度。
2.2 路面平整度的检测评价指标及方法
2.2.1 三米直尺量测的最大间隙
三米直尺一般由硬木或铝合金等材料制成,地面平直,长3米。
在测试前将三米直尺纵向放置在行车道一侧车轮轮迹(距车道标线80-100cm)上,然后用粉笔在路面上作好标记。
测试时,目测三米直尺地面与路面之间的最大间隙位置,用有高度标线的塞尺塞进间隙处,量测最大间隙的高度h(mm), 要求准确至2mm,3m直尺法用测定尺底距离路表面的最大间隙h来表示路面的平整度,以mm计。
它适用于路基、路面底基层,基层过程控制及质量验收、面层过程控制。
2.2.2 标准差
我国多采用3m长、8个轮组成基架的连续式平整度仪测量路面不平整度。
该仪器在8~12km/h速度下测量,每100m长输出一个不平整度值—标准差 (mm),常称平整度均方差指标值。
2.2.3 国际平整度指数IRI
由于路面平整度的测量手段和种类繁多,同一条道路采用不同的测量手段和仪器可得出不同的路面平整度量测结果,为了使采用不同的测量手段和仪器测定的结果可以相互比较和转换,以提供相对稳定和有效的路面平整度指标和评价标准,提出国际平整度指数IRI(即InternationalRoughnessIndex的简写)。
3 沥青混凝土路面平整度影响的因素
路面的结构层的不平整度都有传递性,微小的下承层不平在面层中可以弥补,但是下承层的平整度太差,必然会使面层的平整度受到影响。
因此下承层标准不高,凹凸过大过多,会导致摊铺机两条履带在分别不规则的高低面上行驶,从而使熨平板两端部出现波浪。
此外,由于下承层不平,即使面层摊铺的很平整,经碾压后也会出现表面不平整,由下式可道:
∆=h(1-1/a)
式中 ∆—面层不平整度;h—基层不平整度;a—松铺系数(一般为1.20)
当松铺系数为a=1.20时,下承层不平整度为1cm时,上层的不平整度∆将达到1.7cm。
下承层平整度大于1cm时,则面层平整度将更差,由此可见下承层的平整度对沥青混凝土面层的平整度的影响可见可谓举足轻重。
3.1 下承层施工质量
下承层施工质量不仅是影响公路路面后期平整度的主要因素,也是影响公路路面早期平整度的重要因素。
根据平整度传递作用,沥青混凝土路面的平整度与路基、路面底基层、基层平整度息息相关,路基、路面底基层、基层平整度将直接反射到路面面层上。
要提高路面平整度,应严格控制下承层的施工质量。
下承层质量主要为三个指标:
弯沉、压实度和平整度。
其中,弯沉和压实度主要影响的是路面后期的平整度。
路基、路面底基层、基层的施工平整度由于平整度本身的传递性而影响公路路面的早期平整度。
3.1.1 下承层施工压实度
压实度是公路工程施工质量的主要指标之一。
因此,在公路施工规范中对每个结构层的平整度都有相应的要求,保证路堤在允许范围内的形变,就不会对路面平整度产生危害。
相反,由于路基、以及路面的底基层和基层的压实度不够,路堤的沉降就会增加,而且伴有不均匀变形,随着车辆的反复荷载作用,公路路面也随之变形,一旦变形达到一定值,就会造成路面的纵向或横向的裂纹。
3.1.2下承层的弯沉
路基、路面底基层、基层在工序检查时要分别进行弯沉的检测。
无论是路基、路面底基层或者是基层,通过检测,弯沉值如果大于设计要求,就会对路面的后期路面的加速破坏造成隐患,会造成荷载对路面重复作用后不能恢复其变形,即结构层的弹性不能满足荷载反复作用,从而导致破坏,造成路面的不平整。
3.1.3 下承层的平整度
路基、路面底基层、基层施工完成后,严格按《公路工程质量检验评定标准》检查,验收各结构层的平整度。
由于路面结构层的平整度都有传递性,上一个工序结构层的平整度不好或离散性太大,就会影响后面工序的结构层的平整度。
3.2 桥头涵洞两端及桥梁伸缩缝处
(1)由于机械的作业面狭小使压实不到位,通车后容易引起路基的压缩沉降;
(2)由于台背路基填料和台身刚度差较大,造成沉降不均匀;
(3)在桥(涵)与路基接合处,常会产生细小收缩裂缝,雨水涌入后,使路基产生病害,导致该处路基发生沉降;
(4)桥梁伸缩缝在造型和施工考虑不周和处理不当。
3.3 沥青混凝土路面的施工
路面结构层的施工在这里指的是沥青混凝土面层的施工,其影响平整度的因素很多,如粗集料的级配,沥青混合料的温度,施工机械的先进程度、施工人员素质等等很多环节都将影响路面的平整度。
3.3.1 沥青路面面层摊铺材料的质量
沥青混合料的配合比不合理,有:
油石比较大,已铺筑的路面会产生壅包和泛油;油石比较小,路面会出现松散;矿料的质量不好,集料的压碎值和石料的抗压强度太差和细长扁平颗粒含量过高,使路面混合料的稳定度降低,容易出现路面的各种病害。
沥青混合料的拌合不均匀,有:
当拌和设备出现意外情况,刚开炉或料温低,含水量大时,会出现料温不均匀现象;当筛分系统出现问题时,造成骨料级配发生较大变化;有时也会出现花白料,使路面难以摊铺成型;温度过高造成沥青老化,不能保证沥青混凝土摊铺质量;拌和能力过小,出现停工待料状况,使接头处温度降低,出现温度差,形成一个个坎;当运输设备不配套或司机技术较差时,会撞击摊铺机,使机身后移,形成台阶。
3.3.2 路面摊铺机械及工艺
摊铺机是沥青面层施工的主要机具设备,其本身性能的好坏及操作水平对摊铺平整度影响很大,具体表现为:
摊铺机结构参数选择不当;摊铺机基准线控制不当;摊铺的速度快慢不均;摊铺机在操作中猛烈起步和紧急制动以及供料系统忽快忽慢,这些都会造成面层的不平整和波浪。
3.2.3 碾压对平整度的影响
沥青面层铺筑后的碾压对平整度有着重要影响,选择碾压机具、碾压温度、速度、路线、次序等都关系着路面面层的平整度,主要表现在:
压路机型号;碾压温度;碾压速度;碾压路线;碾压次数;驱动轮和转向轮问题。
3.2.4 接缝处理欠佳影响
接缝包括纵向接缝和横向接缝(工作缝)两种。
接缝处理不好常容易产生的缺陷是接缝处下凹或凸起,以及由于接缝压实度不够和结合强度不足而产生裂纹甚至松散。
总之,影响路面平整度的因素很多。
只有通过对各种影响因素的控制,达到理想的路面平整度,才能实现人们对公路的舒适、安全、经济的要求。
4 路面下承层平整度控制措施
4.1 路堤填筑的施工质量控制
路堤填筑的质量好坏直接影响路面变形的大小,它将直接影响路面的运营后的路面平整度和公路的使用寿命。
所以,路堤的填筑质量控制是此次高速公路建设中路面平整度控制的关键环节之一。
4.1.1 路堤填筑前原地面处理
当路堤填筑高度小于1.0m时,将路基范围内的树根、草丛全部清除;若基底的表层上系腐殖土,用机械或人工将其清除换填,厚度视具体情况而定,一般不小于30cm为宜,并予以分层压实;山坡路堤处理,当地面横坡不低于1:
5时,只需清除坡面的表层,路堤直接修筑在天然的土基上,但坡度较大(横坡大于1:
5)时,应将坡面(既原地面)做成台阶,让填料充分嵌在地基里,以防止路堤的滑移,台阶的尺寸,依土质、地形和施工方法而不同,一般宽度不宜小于1m,而且台阶顶面应做成向堤内倾斜3%~5%的坡度,由最低一层台阶填起,并用小型夯实机加以分层夯实。
4.1.2 路堤填料的选择
路堤填料的选择上,严格控制不得使用淤泥、沼泽土、冻土、有机土、含草皮土、生活垃圾、树根和含有腐朽物质的土,采用盐渍土、膨胀土填筑路堤时,应严格按照特殊路基处理的规定;路堤填料一般采用砂砾及塑性指数和含水量符合规范的土,液限大于50、塑性指数大于26的土,以及含水量超过规定的土,不得直接作为路堤填料,如果在特殊路段需要运用时,应进行如下处理:
控制最佳含水量,可通过翻晒或是洒水来实现,洒水量可由天然含水量与最佳含水量之差求出;掺外加剂改良,掺入石灰、水泥工业废料或其他材料对土的性质进行改良,达到填土要求;钢渣、粉煤灰等材料,可用作路堤填料,其他工业废渣在使用前应进行有害物质的含量试验,避免有害物质超标,污染环境;路堤填料,应有一定强度。
路基填方材料,取野外取土试验,符合表4-1
表4-1 路堤填方材料最小强度和最大粒径表
项目分类(路面底面以下深度)
填料最小强度(CBR)%
填料最大粒径(cm)
高等级公路(包括一级公路)
路堤
上路床(0-30cm)
8.0
10
下路床(30-80cm)
5.0
10
上路堤(80-150cm)
4.0
15
下路堤(﹥150cm)
3.0
15
零填即路堑路床(0-30cm)
8.0
10
4.1.3 填筑基底的处理
路堤填筑施工前的原地面,应进行处理。
对其路基,作出了如下处理:
(1) 做好原地面临时排水措施,并与永久设施相结合。
同时,排开的雨水,不得流入农田、耕地;也不得引起水沟淤积和路基冲刷。
(2) 路堤修筑范围内,原地面的坑、洞、墓穴等,应用原地的土和砂性土回填,并按要求进行压实。
(3) 路堤基底为松土时,应先清除有机土、种植土、平整后按规定要求压实。
在深耕地段,必要时,应将松土翻挖,土块打碎,然后回填、整平、压实。
(4) 路堤基底原状土的强度不符合要求的,应进行换填、换填深度,不应小于30cm,并予以分层压实。
4.2 路基填土压实
(1)路堤、路堑和路堤基底均应进行压实。
土质路堤(含土石路堤)的压实度标准应不低于下表
表4-2 路基填土压实标准
填挖类型
路面底面计起深度范围(cm)
压实度(%)
高速公路、一级公路
其他公路
路堤
上路床
0-30
>95
>93
下路床
30-80
>95
>93
上路堤
80-150
>93
>90
下路堤
>150
>90
>90
零填及路堑路床
0-30
>95
>93
(2)路基土压实的最佳含水量及最大干密度以及其他指标应在路基修筑半个月前,在取土点取有代表性的土样进行击实试验确定。
4.3 软土地基的处理
本路段施工中有多段软土地基,由于软土地基具有极大的破坏性,所以在施工中相应采用了多种处理办法,以下按处理的部位分为地基处理和路堤处理,处理的方法为如下:
(1)对于路基高度不高,软土层或淤泥层比较薄的地段,采用砂垫层、置换填土、反压护道、抛石挤淤的方法处理,以增强路基;
(2)对于排水地基,根据实地情况,采用砂垫层法、袋装沙井法、砂桩、塑料板排水法及置换填土来处理;
(3)对于软土地基或湿陷性黄土地区比较复杂的地基情况,采用垫隔土工布、碎石桩、加固土桩及强夯的办法处理;
(4)对于软土路堤的处理,采用了垫隔覆盖土工布、增设土工格室、土工格栅等办法。
4.4 <,/A>完善排水设施
由于施工段多雨,地下水丰富,排水就显得非常重要,为了保持路基能经常处于干燥、坚固和稳定状态,就不许将影响路基稳定的地面水予以拦截,并排除到路基范围之外,防止漫流、聚积和下渗。
同时,对于影响路基稳定的地下水,应予以截断、疏干、降低水位,并引导到路基范围以外,使全线的沟渠、管道、桥涵构成完整的排水体系。
4.5 路面基层施工注意事项
严格按照《公路路面基层施工技术规范》要求进行底基层和基层施工,由于是高速公路,处底基层采用路拌法施工以外,上面的各层均采用集中场拌和摊铺施工方法,以确保各项指标达到设计要求。
加强基层养护,在基层施工完成后,采用了不透水薄膜或湿砂进行养护,有的路段采用了喷洒沥青乳液保护。
特殊情况下,可以用洒水进行养护,并应严格控制行车。
5 沥青混凝土路面平整度控制措施
5.1 沥青面层材料的质量控制
无锡市北中路沥青面层采用三层结构,上面层采用4厘米AK-16(A)抗滑表层,中、下面层分别采用6厘米AC-25(Ⅰ)型混合料、8厘米AC-25(Ⅱ)型混合料,上、中面层均采用SBS改性沥青混合料,下面层采用AH一7O号重交通道路石油沥青。
5.1.1 沥青混合料的组合设计
混合料的组合设计,经过目标配合比、生产配合比和生产配合比验证三个阶段调试后,确定粗集料、细集料、矿粉和沥青材料相互配合的最佳组成比例。
使其既满足面层设计要求,又符合经济的原则。
在泉三高速公路建设中,中面层还进行了动态稳定度的检查以及检查了其抗车辙能力是否符合设计要求。
5.1.2 消除沥青混合料在拌和中出现措施
(1)清除沥青混合料超尺寸颗粒,检查振动筛,调整冷料仓上料速度;
(2)清除混合料中的花白料,升高集料加热增加拌和时间,或减少矿粉;
(3)清除湿料,对含水量大于7%的细集料禁止使用;
(4)消除混合料无色泽,严格控制沥青加热温度;
(5)消除矿料颗粒的明显变化,控制加热温度,严格按照要求控制。
5.2机械摊铺工艺及控制
5.2.1摊铺机结构参数和调整
(1)熨平板宽度选定应遵循对称原则、最小接缝原则、纵向接缝不重合原则。
(2)熨平板初始工作角的选择。
(3)熨平板拱度的调整。
(4)螺旋分料器与熨平板前缘距离的调整控制。
(5)摊铺机振捣器、夯锤的控制。
5.2.2摊铺机基准线控制
摊铺机在进行自动找平时,需要有一个准确的基准面(线),其基本原则是:
当以控制高度为主时,以走钢丝为宜;当控制厚度为主时,则采用浮动基准梁法。
底面层采用走钢丝,中面层和表面层用浮动基准梁法。
5.2.3摊铺机的摊铺进度控制
摊铺机应该匀速,不停顿连续摊铺,严禁时快时慢。
因摊铺速度的变化必然导致摊铺厚度变化。
为了保证厚度不变,就要调节厚度调节器以及捣固器和熨平板的激振力与振捣梁行程,但人工调节是凭经调节,在速度变化处会引起摊铺后预压密实度的变化,从而导致最终压实厚度的差异,影响路面平整度。
5.2.4摊铺机操作控制措施
选用熟练的摊铺机操作手,并进行上岗前培训;在摊铺过程中,运料车应在摊铺机10-30M处停住,并挂空档,依靠摊铺机推动缓慢前进,并应有专人指挥卸料车进行卸料;确保摊铺机供料系统的工作具有连续性,即保证脚轮(输送轮)内的料位高度稳定、均匀、连续,料位高度保持在中心轴以上叶片的2/3为宜。
如中断摊铺时间短,仅受料斗内的混合料已经冷硬,则应先将受料内已冷硬的混合料铲干净,然后重新喂料;派专人负责及时清扫洒落的粒料;摊铺前,熨平板必须清理干净,调整好熨平板的高度和横坡后,预热熨平板。
熨平板的预热温度应接近沥青混合料的温度,一般可加热到85—900C。
5.3碾压质量控制
碾压质量直接影响到路面的密实程度和行车后的平整度,碾压不密实,开放交通以后,行车密实以后,路面变形就会很大,平整度衰减就快。
沥青混凝土面层的碾压通常分为三个阶段进行,即初压、复压和终压。
表5-2压路机碾压速度和碾压遍数
压路机类型
初压
复压
终压
适宜
最大
适宜
最大
适宜
最大
钢筒式压路机
2~3
4
3~5
6
3~6
6
轮胎压路机
2~3
4
3~5
6
4~6
8
振动压路机
2~3
静压或振动
3
静压或振动
3~4.5
(振动)
5
(振动)
3~6
(静压)
6
(静压)
5.4 接缝处理对策
接缝和桥头处往往是平整度最差,容易出现跳车的地方,为了减少跳车提高平整度,要尽量减少接缝,认真做好热接缝。
在施工缝及构造物两端的连接处仔细操作,保证接缝处沥青混合料紧密、线型平顺和平整度达到要求。
表面层横向接缝应采用垂直的平接缝,以下各层可采用自然碾压的斜接缝,沥青层较厚时也可作阶梯形接缝。
其他等级公路的各层均可采用斜接缝。
图5-1接缝形式
已压实路面新铺部分
已压实
新铺
部分
已压实路面
新铺部分
路面
(a)斜接(b)阶梯形接缝(c)平接缝
(1)纵向接缝,两条摊铺带相接处,必须有一部分搭接,才能保证该处与其他部分具有相同的厚度。
搭接的宽度应前后一致。
搭接施工有冷接茬和热接茬两种。
(2)横向接缝,相邻两幅及上下层的横向接缝均应错位1m以上。
横向接缝有斜接缝和平接缝两种。
平接缝应做到紧密粘结、充分压实、连接平顺,施工可采用下列方法:
①在施工结束时,摊铺机在接近端部前约1M处将熨平板稍抬起驶离现场,用人工将端部混合料铲齐后再予碾压,然后用3M直尺检查平整度,趁混合料尚未冷透时垂直刨除端部层厚不足的部分,使下次施工时直角连接。
②在预定的摊铺段的未端先撒一薄层砂带,摊铺混合料后摊铺层上挖一道缝隙,缝隙位于撒砂的交界处,在缝中嵌入一块与压实层厚等厚的型钢,待压实后铲除撒砂的部分,扫尽砂子,撤去木板或型钢,在端部洒粘层沥青接着摊铺。
③在预定的摊铺段未端先铺上一层麻袋或牛皮纸,摊铺碾压成斜坡,下次施工时将铺麻袋或牛皮纸的部分用人工刨除,在端部沾层沥青接着摊铺。
④在以预定摊铺段的末端先撒一薄层砂带,再摊铺混合料,待混休整料稍冷却后用切割机将撒砂的部分要切割整齐后取走,再干拖布吸走多余的冷却水,待无全干燥后在端部洒粘层沥青接着摊铺,不得在接头有水或潮湿的情况下铺混合料。
6结束语
沥青混凝土的平整度控制是一个综合的工程,必须做好影响平整度各个环节的控制,并作好平整度的检查工作,对路基、路面工程的各个环节严格把关,并最终确保路面的平整度达到设计和使用的要求。
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