影响沥青混凝土路面平整度的因素与解决方法
摘要:根据多年的沥青混凝土路面施工实践,对路基和路面平整度、沥青混凝土的拌合质量、摊铺机械及摊铺工艺、压实机械及碾压工艺、纵横施工缝的处理等进行了分析,提出了影响沥青混凝土路面平整度的因素及相应的解决处理方法。
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沥青混凝土结构层被越来越多的应用在高速公路和普通干线公路上。沥青路面的平整度是评定路面质量和使用性能的主要指标之一,公路等级越高,对路面平整度的要求也越高。路面平整度,不但直接关系到行车的安全、舒适,还会影响车辆的燃料消耗、轮胎磨损、运输时效及其它经济指标。而且路面不平整会导致车辆对路面冲击、振动,反过来加速路面的损坏。部颁《公路工程质量检验评定标准》(JTJ071-98)要求,用连续式平整度仪测定的路面平整度均方差δ<1.2mm.然而,影响沥青混凝土路面平整度的因素很多,每一个环节甚至微小失误都会造成平整度指标降低。笔者在这里主要从路面机械配置、施工工艺等方面对平整度影响因素作一简要分析并提出相应解决对策。
1、路基、底基层、基层平整度对沥青混凝土面层平整度的影响
沥青混凝土路面的平整度,并不是由最后一道面层所完全确定的。如果路基、底基层、基层、分层面层平整度相差较大,各层铺出的松铺厚度也不等,碾压后各层表面就会出现不平整。即使自动找平装置可以消除一部分误差,但摊铺机的允许误差仍会导致最终路面平整度降低。
(1)从路基平整度抓起。提高路基平整度的要求标准现大多采用提高路基成型时平地机刮刀自动找平能力,一般不用手动控制,而采用激光或声纳控制。刮刀上装有激光接收器或声纳锁定追踪器,可使路基平整度保持在较好水平。
(2)严格控制底基层、基层标高和平整度,高程严格控制,宁低勿高,以保证面层厚度。要求底基层、基层摊铺用摊铺机进行作业,以保证平整度分层提高。
(3)各层横坡度应严格控制。埋置路缘石控制好正负偏差,防止产生复合横坡引起横向摊铺厚度的变化,影响平整度。如果沥青混凝土面层采用多层式结构,只要埋置路缘石标高准确,使用带强夯和自动找平的摊铺机,依照路缘石顶面标高基准向前摊铺时,可以一次性调整路面高程、横坡和平整度。沥青混凝土密实度经摊铺机强夯后可达80%以上,将基层的一点凸凹影响大部分消解了。中面层与上面层的等厚摊铺受基层的影响就更小了。
(4)路基变形、桥、涵头沉降对路面平整度的影响。这些影响来源于路基、桥、涵施工时的质量控制效果不好。路基变形会使沥青混凝土面层变形、裂纹,甚至错台,这些是非路面平整度恢复可以弥补的,必须在路基、桥、涵施工时做好填料、压实等质量控制,及采取桥头搭板等技术措施来加以克服。
2、沥青混凝土质量对路面平整度的影响
热拌沥青混凝土质量对路面平整度的影响有以下4种情形 .
(1)集料的规格和质量。集料中针、片状料含量及压碎值等质量必须达到设计要求。规格料的入斗初级配应符合要求,避免在拌和机自动级配时,中间粒径集中,使压实系数产生波动,影响路面平整度,特别是超大规格的石块进入摊铺后,由于填托作用,会引起局部松铺厚度变化,或摊铺面拉痕,碾压后出现凸棱,引起不平整。
(2)沥青混凝土的拌和。刚开机时料温低,会产生压实不均匀现象,引起平整度降低或集料含水量大,出现料温不匀现象;料温低、拌和时间短出现花白料,影响摊铺质量;而料温过高则会造成沥青老化,影响沥青混凝土质量,路面会出现早期松散、损坏。这在生产控制环节中只要引起足够重视就可以克服。
(3)拌和设备生产能力不足。拌和站的生产能力与摊铺设备不配套,造成摊铺机摊铺不连续,出现 机等料现象,这样,在接头处就会出现温度差,影响平整度。所以,在施工设备配置时,应使拌和、运输、摊铺、碾压设备配套和谐。
(4)沥青混凝土的摊铺。大多拌和场都设有热储料仓,沥青混凝土经输料斗进入储料仓,再落入运输车,这些过程均产生一定离析。在摊铺中,许多摊铺机手习惯将一车料摊铺结束时将两翼翻起。这些行为都使离析后的沥青混凝土铺到面层,因粗细集料压实系数不同,从而影响平整度。正确方式是:正常拌和期间,汽车接料时前后移动;向摊铺机卸料时,料斗起升(卸料量)与摊铺机摊铺量和谐,拌和量、运输量、摊铺量和谐一致。摊铺机操作手不应经常翻起两翼。另外,除特殊场合外,尽量避免超宽幅全铺,即避免加宽螺旋输送器引起的沥青混凝土离析。
3、摊铺机械及摊铺作业对平整度的影响
摊铺机性能及操作水平是影响沥青混凝土路面平整度的直接因素。摊铺机结构参数不稳定,行走装置打滑,摊铺速度不均匀,摊铺不连
(1)根据路面等级,选择性能优良,结构参数稳定,找平装置自动化程度高,与拌和机能力匹配的 摊铺机。
(2)摊铺速度要均匀。一般应控制在每分钟2~6m,保持摊铺速度不变(根据拌和机、运输车辆供料情况,以不停机为原则)。如拌和机稍小,可用储料仓加班生产的沥青混凝土存料保证摊铺机不停机。摊铺机瞬时速度变化,造成铺出的面层粗糙度不均,振捣间隔不均,必然造成平整度下降。所以,摊铺机速度一经选择,应保持均衡,不得经常变换。
(3)运料车不得冲撞摊铺机和卸料过猛,也不得在卸料中制动而加大摊铺机运行阻力,否则,会引起摊铺机速度变化,会形成“波浪”、“搓板”等现象。要求运料车与摊铺机推动轮轻柔接触,运料车卸料时料斗均匀起升。卸料过程挂空挡,靠摊铺机平稳推进。
(4)熨平板振动频率要调整适当,频率过小,预压实度达不到要求,碾压滑移严重;振动频率过大,易引起熨平板共振,特别是铺层较薄时,引起“发白”现象。此外,熨平板要充分预热后才能开始工作,但温度不能过高,以免造成熨平板变形或沥青焦化。摊铺机的起步与熨平板的起振应同步,以保证沥青混凝土料在一开始经小振幅振动,均匀分布,使铺层达到较为均匀的密度。若起步、震动两个动作不同步,会导致面层料局部密度不一致,降低平整度。
(5)运料车卸料时或其他原因洒落在地上的散料应及时清理,否则,两侧履带因洒落影响接地标高与横坡不一致时会产生波浪,影响平整度。
4、碾压作业对平整度的影响
(1)压实机械。沥青混凝土面层的碾压一般有初压,复压、终压。初压宜用双钢轮压路机;复压用振动压路机、轮胎压路机;终压可用双钢轮压路机或振动压路机。压路机的规格、数量与行驶速度应与摊铺机的施工宽度和摊铺机速度相匹配。如选择不当,就会出现推移、发裂、轮迹、拥包、凹坑、搓板、波浪,导致平整度降低。
(2)压实工艺。
①初压应在较高温度下进行。初压温度一向根据沥青标号、压路机型号、摊铺机熨平板原初始密度等因素通过试压确定。笔者实践经验,在摊铺机后立即碾压,初压温度大都在120℃~140℃左右,不会发生推移,发裂等现象。
②碾压时驱动轮在前,从动轮在后,可以避免热料被挤压隆起,后退时沿前进碾压的轮迹行驶。由外侧向内侧,由低处向高处碾压,先静压后振动碾压。碾压过程中起步,换向、倒退等方法不当都会引起路面出现推移、拥包、凹坑、轮迹。因此,碾压过程中尽量不要打方向、制动,碾压必须梯形重叠,防止超压或漏压,在用振动压路机复压或终压时,倒车应先停止振动,向前压时,先起步再开振动,以避免拥包或出现凹槽,压路机不得在未碾压成型并冷却的路面上转向、调头或停车等候。振动压路机在已成型的路面上行驶时应关闭振动。当天碾压成型但尚未冷却的沥青混凝土路面上不应停放任何施工或其他设备及材料,以防产生变形。完全冷却后方能开放交通。
5、施工缝(纵、横)对平整度的影响
沥青路面施工,施工接缝是必然存在的,接缝处常因结合强度不够产生变形、裂纹、松散或出现错台等不平整现象。
(1)纵向热接缝。先铺沥青混凝土的一边在压实时预留一定宽度,待后面的摊铺机铺完后一起压实即可。这样,看不到接缝。热接缝的碾压应放在错轮碾压的最后进行,由一台压路机最终完成,不要换机。
(2)纵向冷接缝。不在同一时段铺筑的纵向缝,及时将缝带位压实,在下次铺筑前把边缘切成垂直面,将后铺的沥青混凝土料与已铺部分重叠5~10cm,即保证松铺厚度,再用人工将原路面上的沥青混凝土料铲除,最后用钢轮压路机按纵向15cm间隔逐步错轮跨越纵向接缝进行压实。纵向冷接缝在实施时,上下层纵向接缝不得重合,错开量不得小于50cm.
(3)横向接缝。施工中,尽量保持路面沥青混凝土铺筑连续进行,横向接缝越少越好。对横向接缝应在下次摊铺前,用平整度仪或3m直尺检查端
部平整度,将不符合要求的端部用切割机切除,在切割面上涂上乳化沥青,用摊铺机熨平板或用热料将原压实部位进行预热甚至软化,摊铺时保证松铺厚度,必要时用人工刮洒一层细料,然后用钢轮压路机横向碾压,由冷到热,以每次20cm宽度为宜,向新铺方向错移,直至全部在新铺面上为止。改为纵向碾压时,不要在横接缝上垂直碾压,以免引起新旧层错台,并及时测量平整度,如不符合及时处理。