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0 概 述
平整度是高速公路瀝青路面使用性能的一個重要指標,它直接影響著車輛在路面上的行駛質量和高速公路基本功能的發揮,平整度良好的路面,行車舒適、安全,可提高路面的通行能力;平整度差的路面,不僅導致行車顛簸,影響行車速度和行車安全,增加噪音,并且造成車輛對路面施加較大的沖擊力而使路面形成坑槽,加速路面的破壞和路面平整度的進一步下降,使汽車機件和輪胎更易破壞,增加油耗,降低路面通性能力。因此,認真分析探討影響高速公路平整度的因素、提出應予重視、改善和提高平整度的技術措施是非常必要。
1 影響平整度的主要因素
1.1 瀝青路面平整度傳遞原理
影響瀝青路面平整度的因素較多。首先,我們來分析一下平整度的傳遞原理,然后進一步分析平整度的影響因素。
圖1中x1代表下層路面凹凸不平縱斷面的平均線,x3代表松鋪層縱斷面的平均線,它在高度方向的坐標為H,x2代表壓實后成型路面在相應縱斷面上的平均線,它的坐標為H’,△H1代表下層路面的縱斷面波幅,△H2代表實際成型后路面的縱斷面波幅,△H3代表松鋪層路面的縱斷面波幅,經有關推導可得以下關系:
△H2=(1-q)△H1+ q△H3+δ
式中q—為松鋪層的初始壓實度,即攤鋪機攤完后的壓實度,δ—為后期碾壓等因素造成附加的縱斷面波幅。
根據上面的公式,我們可以得出以下結論:參與和影響平整度傳遞的并不僅僅是下層表面的不平整,還包括所有影響攤鋪和壓實過程平整度的因素,包括攤鋪作業和基準方面的因素以及壓實作業方面的因素。通過平整度傳遞原理分析可知,平整度的影響因素通過四個基本隨機變量傳遞給成型路面:松鋪層的平整度、下層路面的平整度、壓縮比的不均勻度和碾壓過程的附加不平整。
△H
H
H’
△H2
△H1
圖1 平整度傳遞原理示意圖
X1
X2
△H3
X3
1.2 施工階段影響瀝青路面平整度的主要因素
影響路面平整度的因素是多方面的,根據以往的工程實踐,施工階段影響平整度的主要因素主要有以下幾個方面:
① 下承層及松鋪層平整度不良對瀝青路面平整度傳遞的影響;
② 瀝青混合料的影響;
③ 基準面的影響;
④ 攤鋪作業的影響;
⑤ 碾壓作業的影響。
2 施工過程中瀝青路面平整度的控制措施
2.1 基層平整度的控制措施
高速公路路面基本上由面層、基層、底基層和墊層構成,瀝青面層一般為三層,每層4~8厘米厚,雖然通過面層的鋪筑可有效減少基層平整度的不良影響,但不可能完全調整基層表面的不平整,基層的不平整將反應到面層上。故此,在施工中“基層不平,面層找補”的思想是錯誤的。必須重視基層施工平整度控制。
在路面基層施工過程中,應采用廠拌法施工,采用具有自動找平裝置的基層攤鋪機進行攤鋪,一般宜采用兩臺同型號的攤鋪機聯機梯隊作業,以減少混合料的離析,同時應將攤鋪機調整到最佳工作狀態,使基層平整度達到規定的要求。
2.2 瀝青混合料的控制措施
2.2.1 瀝青混合料溫度要求
由于瀝青混合料具有溫度敏感性,特別是改性瀝青混合料,其溫降特別快,瀝青混合料具有高溫易壓實、低溫難以壓實的特點,因此,必須制定合理的施工工藝、建立完善的質量保證體系來滿足瀝青混合料拌和溫度、出廠溫度、到場溫度、攤鋪溫度和碾壓溫度的要求。
2.2.2 瀝青混合料中礦料的均勻性要求
當瀝青混合料出現離析現象時,直接影響瀝青混合料溫度的均勻性,如果粗料集中則瀝青混合料空隙率變大而散熱快,從而使瀝青混合料溫度下降梯度也相應加快;如果細集料集中則瀝青混合料空隙率變小而散熱變慢,不僅造成碾壓推移,并且使瀝青混合料溫度下降梯度也相應減小,從而使各部位溫度不同造成路面壓實度不同,引起路面的不平整;同時,當瀝青混合料離析時,還會使瀝青混合料在碾壓時不同部位的壓縮比不同,從而造成瀝青路面的不平整,因此必須采取有力措施減少混合料的離析,具體措施有:控制瀝青路面層厚與公稱粒徑的關系,一般應滿足層厚不小于公稱粒徑的3倍,至少應為2.5倍;將級配曲線設計為“S”型,減少大料的用量,增加中間料的用量;調整好攤鋪機螺旋布料器的高度,根據目前高速公路瀝青路面每層的鋪層厚度為4~8厘米,一般宜將螺旋布料器的高度設在中位;拌和站成品料倉向汽車裝料應采用移動裝料法,至少為三次裝料。
2.2.3 瀝青混合料應具有良好的施工和易性
和易性好的瀝青混合料容易攤鋪且不產生離析,容易壓實。而瀝青混合料的和易性與瀝青混合料中的瀝青用量、瀝青混合料級配、粉膠比、瀝青及骨料加熱溫度有關系,因此,必須嚴格控制瀝青及骨料的加熱溫度,同時應根據每天時間段、天氣情況、運輸距離等進行溫度調整,同時嚴格按設計的“S”型曲線進行混合料生產,控制關鍵篩孔的通過率誤差滿足規定要求,嚴格控制混合料中的粉塵含量,一般粉膠比宜控制在0.8~1.2之間,如不滿足要求,應采取更換細集料、二級粉塵廢棄的處理方法,必要時也可將一級回收粉塵廢棄,使粉膠比滿足要求。
2.3 基準面的選擇
所有攤鋪機都裝有浮動式熨平板,具有自動找平功能,運用自動找平裝置,需要由一個準確的基準面。常用基準面控制有基準線鋼絲法、接觸式均衡梁法和非接觸式均衡梁法。一般瀝青混凝土下面層采用基準線鋼絲法控制鋪筑,瀝青混凝土中、上面層采用接觸式均衡梁法或非接觸式均衡梁法鋪筑。基準線鋼絲法可在大范圍內相對準確地控制設計標高、縱橫坡、厚度和平整度,要求鋼絲直徑不小于3mm,鋼絲拉力應大于100kgf,直線段每10米設鋼筋支架,彎道每5米設鋼筋支架;上、中面層最好采用非接觸式平衡梁法,同時如瀝青混合料鋪筑時煙霧較濃時,宜采用聲納非接觸式平衡梁,激光非接觸式平衡梁在煙霧濃時影響調平精度,無論采用何種調平方式,都必須按說明書要求根據不同層位對有關參數進行調整,使其達到最佳工作狀態。
2.4 攤鋪作業的控制要點
① 為盡可能減少瀝青混合料攤鋪離析,高速公路瀝青路面宜采用兩臺同型號的瀝青攤鋪機聯機梯隊作業,相鄰兩幅之間的攤鋪重疊寬度為15~25厘米,相鄰兩臺攤鋪機宜“零”距離攤鋪,即在不影響前面攤鋪機作業的情況下,兩臺攤鋪機前后距離越近越好,以盡量減少瀝青路面的溫度離析。
② 攤鋪機在開始受料前在料斗內涂刷少量防止粘料的柴油,攤鋪前通過隨機配置的專用加熱設備給瀝青攤鋪機的熨平板加熱,應充分預熱熨平板后開始作業,熨平板溫度不低于120℃,不高于150℃。
③ 攤鋪瀝青混合料應緩慢、均勻、連續不間斷的行走,攤鋪過程中不得隨意變換速度或中途停頓,選擇攤鋪機速度的原則是保證攤鋪機連續作業,合理的速度可根據混合料供應能力、攤鋪厚度及寬度確定,一般瀝青混凝土面層的攤鋪速度為2~5m/min,上面層為改性瀝青時攤鋪速度不宜大于3m/min;攤鋪機螺旋送料器應不停頓的轉動,兩側應保持有不小于送料器高度2/3混合料
④ 應對攤鋪機參數進行調整,盡量提高瀝青混合料攤鋪初始壓實度,根據前面平整度傳遞原理可知,隨這瀝青混合料的初始壓實度,其下層向上層傳遞的不平整波幅將會大大減少,其鋪層的不均勻壓縮比也會減少,從而提高平整度;一般在充分調整好攤鋪機參數后,使初始壓實度達到85%以上是可以做到的,因此必須對攤鋪機的熨平板振動頻率、夯錘的夯程及振動頻率進行合理調整,盡量提高瀝青混合料的初始壓實杜度,進而提高平整度。
⑤ 熨平板底面磨損或嚴重變形,攤鋪時面層容易產生裂紋或拉溝,故應及時更換。
2.5碾壓作業的控制要點
碾壓作業的主要內容包括碾壓機械的選型與組合,壓實溫度、速度和碾壓方式的確定,以及特殊路段的壓實。
① 碾壓必須遵循“高頻、低幅、緊跟、慢壓、先起步后起振、先停振后停機”的原則進行,碾壓必須在高溫時緊跟攤鋪機進行,同時采用高振頻、低振幅,壓路機速度需合理,一般不宜大于4km/h。
② 壓路機作業中在平緩路段,驅動輪靠近攤鋪機,可減少波紋和熱裂縫。當壓路機碾壓過程中有瀝青混合料粘輪現象時,可向碾壓輪灑少量水或加洗衣粉的水。
③ 如果碾壓溫度過高,容易造成攤鋪層的推移,終壓時難以形成穩定結構;溫度太低,混合料出現僵硬現象,集料間的摩阻力變大,混合料的密實度和平整度均不易達到,因此必須嚴格控制碾壓溫度。
④ 碾壓速度的多變和壓路機過猛的啟動、倒車、制動和轉回,都會影響到路面的平整度,因此碾壓度應嚴格按照施工規范的要求進行。
2.6其他
① 瀝青混凝土路面的施工橫向接縫按照施工規范處理。
② 為了確保路面橫向平整度,應盡可能減少縱向接縫。在瀝青混凝土路面主線加寬部分,可采用3臺瀝青攤鋪機聯機梯隊攤鋪,其中1臺宜采用自動液壓伸縮攤鋪機。
③ 對于大波浪的基層頂面和局部橋頭平整度不良的部位,在鋪筑瀝青上面層之前,應對該部位進行諸如銑刨、調平處理,使其頂面盡量滿足要求的縱橫向平整度,以確保瀝青混凝土面層具有均勻的壓實厚度,最終確保瀝青混凝土路面的平整度。
3 結 語
為確保車輛行駛安全和舒適性,路面平整度必須達到較高的標準,根據以上對瀝青混凝土路面施工平整度影響因素分析可知,只要對施工作業進行精密的設計安排,選擇精良設備和合理的施工工藝,嚴格施工管理,確保瀝青混凝土路面平整度達到較高水平是可以實現的。
參考文獻:
⑴ 邵明建. 瀝青路面機械化施工技術與質量控制. 北京. 人民交通出版社.2001