工程概況: 207國道宜城以南的路段共計17.13km分兩段進行大修,方案分別為:(1)K1937+000-K1949+240(孔灣大橋以北)長12.24km為銑刨原瀝青面層,并對原水泥砼路面進行破碎,要求破碎最大粒徑小于30cm,壓路機穩壓,然后加鋪17cm厚水穩級配碎石,18cm級配碎石,8cm厚ATB-25瀝青碎石,4cm厚AC-13瀝青混凝土;(2)K1949+240-K1954+130(孔灣大橋以南至鐘祥交界)長4.89km為銑刨原瀝青面層,并對原水泥砼路面進行破碎,然后加鋪18cm厚級配碎石,8cm厚ATB-25瀝青碎石,4cm厚AC-13瀝青混凝土。
大量實踐表明,嚴格材料技術要求,選擇合理級配,以及加強施工工藝控制是提高級配碎石強度和穩定性的技術關鍵。下面就級配碎石原材料控制與施工控制談談看法。
一、 級配碎石材料控制:
1、級配碎石施工與材料技術要求,主要在于提高級配碎石的強度和穩定性,以降低行車作用下的變形。集料的類型與級配碎石的強度、穩定性有較大的影響,同時其強度、穩定性對其密度有很大關系。而提高級配碎石的現場密實度關鍵在于現場合理的碾壓工藝。實踐表明,嚴格材料技術要求,選擇合理級配,以及加強施工工藝控制是提高級配碎石強度和穩定性的技術關鍵。
2、級配碎石材料要求
對于級配碎石材料來說,在按照原材料要求、級配要求完成配合比設計后,重要的工作就是如何在現有的施工條件下,盡可能的在施工過程中達到設計目的。
用于級配碎石基層的材料為石灰巖軋制碎石(在材料缺乏時可以采用花崗巖等材料),級配碎石材料宜采用石灰巖。級配碎石(DGAB)集料的技術指標按瀝青混和料中下面層要求進行。對于級配碎石(DGAB)集料,塑性指數、液限、洛杉磯磨耗值、壓碎值、破裂面、砂當量、0.075mm通過率等,七項技術指標作為重點控制的指標1。
級配碎石混合料的技術要求用CBR表示,CBR試驗規范要求進行飽水96小時試驗,CBR不小于160%。 本試驗采用的級配碎石的級配類型為(DGAB)級配碎石的配合比設計應通過室內試驗確定。
3、級配碎石其他控制要求 級配碎石宜采用集中廠拌法進行拌和,現場攤鋪宜采用攤鋪機攤鋪施工。每層碾壓后厚度不宜超過20cm。
宜采用振動壓路機、膠輪壓路機共同碾壓,要求采用自重20噸以上的振動壓路機,輪胎壓路機不小于18噸。
碾壓后的混合料必須達到≤公路路面基層施工技術規范≥JTJ034-2000規定的壓實度要求,同時坡度、高程及橫斷面必須達到設計要求。 除了本要求,還應該滿足≤公路路面基層施工技術規范≥JTJ034-2000的一般要求。
二、 級配碎石的拌和控制
級配碎石的拌和有三個主控項目:級配準確、含泥量合理和拌和的均勻性。級配碎石基層采用廠拌法。各級料應隔離,分別堆放;細集料應有覆蓋,防止雨淋。在級配碎石生產前一天晚上宜將粗集料灑適宜的水飽水,但注意水不宜灑得太多。
1、級配的控制
級配碎石的拌和采用集中廠拌,使混合料的級配更容易控制,拌和更加均勻,級配碎石生產質量容易得到保證,同時生產率也大大提高。嚴格拌和樓混合料生產控制是保證級配碎石成功應用的關鍵之一。拌和樓應該保持良好的工作狀態,應根據級配碎石材料最大粒徑情況適當調整葉片,使具有適當的尺度及凈空。同時調整各料倉的開度,使拌和成的混合料滿足級配碎石的級配要求。拌和過程中應均勻噴入適量的水,使級配碎石能夠在最佳含水量下碾壓,所灑的水量宜使級配碎石的含水量較最佳含水量高一些,根據天氣情況,氣溫低、潮濕不宜超過1%,氣溫高、干燥可稍微高一些,但不宜超過2%。配合比的調整在干拌的狀態下進行,根據生產配合比的計算結果,以使用最多的那檔集料為基準,即以此檔料的生產率最大,單獨調整其他各檔料的生產率(一般情況料門開度不變,調整小皮帶轉動頻率),使各檔料的生產率與生產配合比相同,然后同時開動各檔料倉,使各檔料混合,取樣篩分,檢查級配是否符合要求,否則重新調節。
2、拌和含水量的調整
級配碎石在運輸、攤鋪、碾壓過程中含水量會有損失,為了使現場級配碎石能夠在接近最佳含水量下碾壓,在拌和過程中的加水量宜高于最佳含水量。根據天氣情況,氣溫高低和攤鋪形式,拌和含水量應適當調整潮濕天氣攤鋪機宜高0.5~1%,潮濕天氣平地機攤鋪時含水量宜高2~3%。級配碎石含水量可以通過目測和結合快速烘干法確定。
因為未碾壓級配碎石排水性能較好,若拌和時已不能提高持水量,在拌和生產前一天晚上向粗集料澆灑適量水預先吸水飽和的辦法(石硝宜保持 干燥),效果較好或碾壓時提前補水。
3、 拌和的均勻性
拌和的均勻性主要是通過延長拌和時間來取得,以出料不至于明顯的離析為準,級配碎石的廠拌均采用連續式穩定土拌和機,可以調整生產率來解決拌和的均勻性的問題。實踐證明,集中廠拌的混合料級配更容易控制,拌和更加均勻,因此級配碎石生產質量更容易得到保證,同時生產率也大大提高。
三、 級配碎石的運輸控制
運輸過程中的裝、卸環節會對集料的離析情況產生影響,即裝料時集料在車廂內形成產生第一次離析,形成離析界面,卸料時由于自卸車的后傾和集料的二次堆積,形成第二次離析。用裝載機裝料時,采用側向裝載,在車廂內集料不要形成過高的錐體;卸料時,若采用推土機攤鋪,自卸車邊卸料邊向前移動,以降低堆料高度,同時料堆要以品字型布置,避免平行布料,否則會形成離析帶;若采用攤鋪機攤鋪,卸料時應快速,以減少第一次離析界面的滑動,減少第二次離析。
四、 級配碎石的攤鋪控制
1、現場施工前的準備工作 :恢復中線,進行標高控制和灑水預濕。在攤鋪前,應該檢查底層的施工情況,底層的坡度、高程、橫斷面應滿足要求。級配碎石層最好采用滿鋪斷面形式,以利結構內部排水,但給邊坡防護帶來難度,裸露的級配碎石層也易被雨水沖刷而淘空,實踐表明,由于瀝青面層的損壞滲入基層內部的水分很少且不均勻,15%左右的級配碎石的空隙率很快使水分重新分布,不會形成動水壓力,也就是說級配碎石的水分重分布功效要大于其排水功效,因此在正常路段在路槽的培肩處以10米為間距開盲溝以利排水,在曲線的超高段,應設排水出口。
2、 現場攤鋪
采用攤鋪機攤鋪攤鋪質量高,平整度好,布料器的二次拌和離析小,水分散失小,缺點是較寬的路幅采用一幅攤鋪對級配曲線較長的級配易形成三條離析帶,攤鋪機兩側粗集料集中的粗帶和攤鋪機中間細集料集中的細帶。對于二級以下等級的道路可采用一臺全幅作業。對于發生“離析帶”和“窩料”的位置安派專人處理。
采用攤鋪機攤鋪時應注意以下幾點:
1)攤鋪機的操作:進料料口的閘門開度最大,攤鋪室的雍料高度要幾乎沒過螺旋葉片,且全長一致;螺旋布料器在全部工作時間內低速、勻速轉動,避免高速、停頓和啟動。
2)攤鋪速度:一般為2.5-3m/min,可根據攤鋪厚度和級配類型調整。
3)松鋪系數根據試鋪段確定,一般為1.2-1.35之間。
就施工性能而言,連續級配的級配碎石的施工性能優于間斷級配的級配碎石。對于連續級配只要拌和樓嚴格質量,無需擔心采用攤鋪機攤鋪較粗粒徑的級配碎石會產生離析,只要級配合理,采用攤鋪機攤鋪DGAB35也應該沒問題。
五、 級配碎石的碾壓控制
級配碎石的碾壓難點不在于壓實度的高低,而在于嵌擠結構的形成,同時壓破率較小,壓實度滿足。對于級配碎石層應該根據其層位、厚度和級配類型采用不同的碾壓組合,碾壓時應以振動壓路機和重型輪胎壓路機為主,鋼輪靜碾為鋪,三種壓路機交叉作業的方式,充分發揮各種壓路機的性能。
1、壓路機類型對壓實的影響和碾壓工藝
工程實踐證明,振動壓路機對碎石類基層的壓實非常有效,目前施工單位所使用的振動壓路機都有強振和弱振之分(即低頻高振幅和高頻低振幅),根據振動壓實理論,低頻具有很強的穿透力,影響深度大,最有利于結構層中間到層底這部分的壓實,高頻具有較高的能量,一般最有利于結構層中間到表面這部分的密實;而膠輪主要是使表面顆粒搓揉,重新就位,有利于表面材料的壓實,隨時對壓實度的提高幫助有限,卻為振動壓實創造條件;鋼輪靜碾有利于細級配的壓實和消除輪跡,重的碾壓容易壓碎骨料。
因此將振動碾壓、膠輪和鋼輪的這些特性有效的結合起來并根據被壓材料的厚度、層位和級配組合成最佳的壓實工藝,才能夠到達級配碎石最有效的碾壓效果。
壓路機的要求:振動壓路機要有低頻高振幅和高頻低振幅兩檔,激振力大于30噸。鋼輪靜碾自重在12-16噸;輪胎壓路機自重大于22噸
對于壓實層為15-20cm的基層或底基層,碾壓時應以重型振動壓路機為主,碾壓方式為: 初壓:靜壓一遍,輪胎靜壓一遍,目的是使其成型并具有一定的密實度和上層顆粒就位以能量的傳遞和避免表層顆粒壓碎;復壓:主要以振動變頻碾壓為主,首先采用低頻高幅,使級配碎石的中、下部分密實,之后采用高頻低幅對中、上部進行壓實,使上下一致密實,碾壓的遍數根據實際情況而定,一般為3-4遍;終壓:鋼輪靜碾一遍,輪胎一遍。目的:消除輪跡,提升平整度,制造微觀紋理。 ,
2、碾壓方式:碾壓時,后輪應重疊1/2輪寬;后輪必須超過兩段的接縫處。后輪壓完路面全寬時,即為一遍。以上碾壓遍數應該視現場情況調整,碾壓一直進行到要求的壓實度為止,同時應使表面無明顯輪跡。直線和不設超高的平曲線段,由兩側路肩開始向路中心碾壓;在設超高的平曲線段,由內側路肩向外側路肩進行碾壓,路面的兩側應多壓1-2遍。嚴禁壓路機在已完成的或正在碾壓的路段上調關或急剎車。碾壓不平之處,應耙松補充材料,或移除多余部分,然后碾壓整平。施工后的級配碎石層坡度、高程、及橫斷面必須達到設計要求。
3、碾壓速度:壓路機的碾壓速度,頭兩遍以1.5-1.7km/h為宜,以后用2.0-2.5km/h。 碾壓是級配碎石施工中非常重要的環節之一。級配碎石結構層的強度主要通過碾壓而獲得粗顆粒的嵌擠、鎖結以及集料的填充形成的聯結強度,因此,提高碾壓工作的質量是提高級配碎石結構強度的直接手段。
4、 含水量的控制 :實踐證明,級配碎石只有在接近最佳含水量條件下才能達到最佳壓實效果,因此現場碾壓應嚴格含水量控制。現場級配碎石攤鋪后,應該及時碾壓,延長碾壓時間會使級配碎石水分蒸發、材料干硬、團結,不利于進一步碾壓。如果含水量偏低,應根據情況以噴霧式灑水車適當灑水,使級配碎石在最佳含水量下進行碾壓,使其達到要求的壓實度。如果含水量過高,可用平地機等設備翻曬,待其干到接近最佳含水量時,再進行碾壓。
5、適度的碾壓厚度:基層施工規范要求:采用12噸以下三輪壓路機碾壓,每層的壓實度厚度不應超過15-18cm,用重型振動壓路機和膠輪壓路機碾壓時,每層厚度可達20cm。現場碾壓的厚度應與所選壓路機的類型或功能相適應,現場施工厚度的確定應該考慮現場碾壓設備,應通過現場試驗段的碾壓試驗來確定,使得碾壓后的壓實度符合規范規定的壓實度的要求。 6、接縫處理: 第一天完成的級配碎石接縫處的混合料,可以留5-8cm不碾壓,第二天灑水后和新攤鋪的混合料一起碾壓,必需補充灑水,使其含水量達到規定的要求。
六、 級配碎石基層的成型后控制
1、嚴禁在靜壓后的路面上再進行振動碾壓,振動碾壓雖可以使深層材料合理嵌擠、鎖結,增強材料間作用力,但對于無結合料并在靜壓下已趨于密實的表層結構卻有破壞作用,降低其密實度。 級配碎石層在施工完畢且級配碎石后應立即噴灑透層油、石硝,管制交通和及時鋪筑瀝青層。噴灑透層油、石硝的目的是防止雨水下滲和開放輕型交通。雖然級配碎石具有排水功能,但過多雨水的浸泡、沖刷會使級配碎石層疏松;沒灑透層油的級配碎石在車輪作用下會局部松散。透層油的用量取規范的高限,石硝要潔凈,噴灑宜均勻,最好采用灑布車作業。若不能及時噴灑透層油,級配碎石層必須灑水養生。
2、成型后的級配碎石層要實行交通限制,對于底基層或級配類的保濕養生情況下車輛可以行走,車速控制在20km/h,禁止急剎車和急轉彎;對于上基層和嵌擠類的級配碎石在噴灑透層油、石硝前禁止車輛通行,在噴灑透層油、石硝后禁止重載和高速車輛行走,輕型低速車輛禁止急剎車和急轉彎。
3、成型后的級配碎石層應及時鋪筑瀝青層,鋪筑前石硝要清掃干凈,以利于瀝青層與級配碎石的聯結;運料車不準在級配碎石層上調頭,倒車距離不宜太長,攤鋪機推動運料車前行時,運料車的剎車不應踩死。
總之,級配碎石基層的施工質量控制,主要在于原材料控制、拌和樓集料的生產控制、現場攤鋪、現場碾壓工藝及成型后管理的控制等,其中材料控制與壓實度控制是最主要的。重點是以下幾個指標:碎石混合料的級配,特別是4.75mm及0.075mm通過率;材料質量,主要是材料的塑性指數及砂當量指標;壓實度,要以采用灌砂法檢驗。關于壓實度的標準,現行≤公路路面基層施工技術規范≥中要求級配碎石作中間層即過渡層時壓實度要求達到100%以上,而對于一般的基層壓實度不小于98%,底基層要求不小于96%。控制好以上幾項技術指標,才能在施工過程中達到設計目的,既經濟實惠又節能環保。