SMA沥青混凝土路面平整度的控制

        随着社会的发展需要，高等级公路建设幅度的扩大，人们对路面行车的安全性、舒适性以及路面的耐久性都提出了更高的要求。笔者多次到临长高速公路路面施工现场跟班学习，下面结合京珠线湖南段临长高速公路的施工、监理，谈谈如何对SMA路面的平整度进行有效控制。该路段交通量大、重载多，特别是湖南夏季炎热，为防止沥青砼路面在重载作用下产生车辙、推拥等病害，充分利用SMA具有较好的高温稳定性和低温抗裂性，能保持较好抗滑能力和平整度、减少噪音、提高路面使用寿命等优点，本工程采用SMA结构作为沥青砼表面层。 　　1 沥青混合料的特性　　 　　SMA也叫沥青马蹄脂碎石混合料，通过采用矿物纤维稳定剂、增加矿粉用量、改性沥青等技术手段，组成沥青马蹄脂后，填充间断级配的粗集料骨架间隙，从而是沥青混合料既能保持开级配沥青?混合料表面功能好的优点，又能克服耐久性差的缺点，尤其是使高温抗车辙能力、低温抗裂性能、耐疲劳性能和水稳定性能等各种路用性能大幅度提高。SMA是一种新型的路面结构，具有如下特性：　　 　　1)SMA是一种间断级配的沥青混合料，粗集料多，细集料减少。　　 　　2)沥青结合料用量多，高达6.5%～7.0%，粘结性要求高，采用温度稳定性好的改性沥青，本工程采用的是掺加SBS改性剂的改性沥青。　　 　　3)SMA所用的粗集料必须特别坚硬，针片状颗粒少，以便嵌挤良好；细集料采用坚硬的人工砂；矿粉采用细磨的石灰石粉，且不得使用回收粉尘。　　 　　4)SMA的拌和时间要适当延长，施工温度要提高，只有在高温状态下碾压才能达到密实效果，且不产生推拥，这是SMS的一个重要特征。　　 　　综合SMA的特点，可以归纳为三多一少，即粗集料多、矿粉多、沥青多、细集料少。　　 　　2 影响SMA路面平整度的因素　　 　　SMA的特性决定了其施工与普通沥青砼相比具有特殊性，故应加强施工中每一环节的检测控制与管理，从其特性入手，对其特殊的施工工艺进行分析，影响路面平整的主要因素有：　　 　　1)下承层的施工质量。依照平整度的传递理论，下承层的平整度以及高程误差，都会通过结构层自下而上层层积累，影响到SMA路面的平整度。　　 　　2)原材料及混合料的质量。只有保证原材料和混合料的质量，才能保证SMA面层的完整性和强度，路面平整性才有保障。　　 　　3)施工工艺及机械配置。路面要保证其密实度和平整度，只有通过采用合理的施工工艺及机械配置才能实现。　　 　　4)SMA沥青混合料的碾压和接缝处理。影响平整度的因素有很多，这就要求施工人员有良好的素质与责任心，只有通过施工人员对施工中每一环节加强检测控制与管理力度，充分调动其主观能动性，才能发挥先进的施工工艺、合理的机械配置和先进的机械设备这一组合的最佳效果。　　 　　3 SMA路面平整度的控制措施　　 　　3.1 加强路基与路面下承层的施工质量控制　　 　　对于路基，应确保路基填土的均匀性以及路基结构整体的密实度和强度；采取合适的涵、台背、墙背回填与软基处理方案并减少其过渡段的工后沉降差；采取相关措施，减少水对路基产生的病害，确保路基稳定。底基层、基层的施工，应采用ABG摊铺机全幅式摊铺，保证摊铺混合料性能的稳定性和控制摊铺速度的均匀性，并采用不同的找平方式，对不同基层的摊铺进行控制，使基层的平整度控制在较好的水平上。SMA一般只使用于上面层结构，若在中、下面层施工中不重视平整度及高程误差控制，想通过5cm厚上面层的施工来对中、下面层的不足进行弥补，并取得好的平整度是不可能的。　　 　　3.2 原材料及混合料质量的控制　　 　　每一批进场的原材料都应按相关规范和标准进行试验，并加强施工中试验自检和抽检力度，保证原材料质量的稳定。　　 　　SMA混合料质量直接影响到沥青面层的施工质量和使用品质，一旦出现不合格的花料、焦料、过油料铺筑到路面上都应立即彻底铲除重铺，经人工修补后的路面是不可能有良好的平整度。混合料生产要严格把关，不合格混合料严禁使用。通过抽提试验和马歇尔试验对矿料级配、沥青用量、混合料的密度和空隙率等指标进行调控，同时检测其稳定度和流值；通过温度检测，对SMA生产的四大温度(沥青加热温度160℃ ～165℃ ，改性沥青制作温度165℃ ～170℃ ，改性沥青最高加工温度175℃ ，集料加热温度190℃ ～200℃)进行控制，做到不合格材料严禁进场，确保混合料的质量。　　 　　3.3 加强机械配置和施工工艺的控制　　 　　3.3.1 机械配置　　 　　1)科学合理的机械配置和先进的机械设备，是路面施工连续作业与提高平整度的重要保证。本工程所采用的沥青拌和设备为Teltomat260沥青拌和楼，在施工过程中，其对所有的参数控制都采用电脑自动化控制，保证了混合料生产的连续性和混合料质量的稳定性；改性沥青生产设备为北京国创LG-8型碾磨式改性沥青生产设备，改性沥青在拌和厂现场加工制作，经显微镜观察其改性剂分散非常均匀，一般小于5u；摊铺机为进口的具有高精度自动找平的VO-GELE沥青混凝土摊铺机；压路机采用BW202双驱双振压路机。　　 　　所需的总动力应根据拌和机实际作业时的拌和能力结合拌和厂至施工现场的运距来确定。　　 　　2)机械设备的检查和调试。机械设备的检查。施工前应对工作装置及调节机构进行专门检查，即刮板输料器、闸门和螺旋摊铺器的状况是否良好，有无粘附沥青混合料，振捣梁的底面及其前下部是否磨损过大，行程及运动速度是否恰当，它与烫平板之间的间隙以及烫平板底面的高低是否合适，烫平板底面有无磨损、变形或粘附混合料，其加热装置是否正常。　　 　　机械设备的调试。摊铺机参数包括结构参数和运行参数两大部分。在摊铺前，根据施工要求需要调整和选择摊铺机的结构参数，如烫平板宽度和拱度，摊铺厚度与烫平板的初始工作仰角。运行参数主要指摊铺速度。本工程采用VOGELE沥青混凝土摊铺机全幅一次性摊铺，应做到缓慢、均匀、连续不间断地摊铺，禁止随意变换速度或中途停顿。　　 　　3.3.2 摊铺　　 　　1)运料车与摊铺机恰到好处地配合是保证平整度的一个重要方面，必须防止料车撞击摊铺机或将料洒到中面层上。运料车应在摊铺机前10～20m处停住并挂空档，卸料过程中由摊铺机推动汽车同步前进，卸料完毕后，即驶离摊铺机。　　 　　2)摊铺机要匀速行走，连续摊铺。因为在以往的施工中发现在摊铺机停顿处出现不平度多的现象，所以在确定摊铺机速度时要考虑和楼出料能力及运输能力，同时还要考虑到烫平板和夯锤自振频率。因此，合理的摊铺速度 V／(m·min－1)可根据混合料供给能力、摊铺宽度和厚度按下式求得：　　 　　V =100Q／60HBγ (1)　　 　　式中：Q——混合料供给能力，t／h；　　 　　H——压实后的摊铺厚度，cm；　　 　　B——摊铺宽度，m；　　 　　γ——沥青混合料压实后的密度，一般取2.35 t／m3。　　 　　如以γ=2.35 t／m3代入式(1)，则式(1)可改为：　　 　　V =Q／1.4BH。　　 　　根据摊铺机的标准宽度或加宽后的宽度B和沥青混合料搅拌设备的生产能力Q，以不同的摊铺厚度H值代人V=Q／1.4BH 中，就可列出一张相应摊铺速度的关系表，以供摊铺作业时查阅。　　 　　由于SMA生产时拌和机生产率降低，为保证其匀速、不间断地连续摊铺，摊铺速度一般不超过3m／min，甚至可放慢到1～2 m／min，这就要求机手应具有较高的操作水平，以保证摊铺机匀速、连续工作，既能保证压实度又提高平整度。　　 　　3)ABG摊铺机两侧各安装了一台移动式基准梁找平装置。该装置总长16m，在摊铺机前端的基准梁有24(2 ×12)个可上下自由伸缩的“雪橇”板，在下层表面拖动滑行，构成下层基准面。在摊铺机后端的基准梁有32(2×16)个可上下伸缩的橡胶轮，行驶在摊铺后的混合料表面，构成摊铺后的上基准面。摊铺机的自动找平装置是根据两个基准面的高差控制摊铺厚度。由于雪橇板和橡胶轮都能自由伸缩，可以消除局部不平整对控制厚度的影响。　　 　　4)摊铺机刮料输送器通过闸门后供料和螺旋摊铺器向两侧布料，两者的工作速度要相匹配。在发生暂时性断料时，摊铺机应保持继续运转，停止振捣，并接通熨平板加热器，保证改性沥青及SMA的摊铺与碾压符合高温条件要求，这是控制平整度的又一关键所在。　 　　5)提高摊铺过程中的预压密实度。SMA混合料在高温状态下主要靠粗集料的嵌挤作用，可适当提高夯锤的振捣频率，在摊铺机夯锤振捣与熨平板的共同作用下，一般可达到85%以上的预压效果。这样，剩余的压实系数极小，所以初压的痕迹也极小，进而保证了路面的最终平整度。 　　3.3.3 碾压　　 　　SMA路面采用钢轮压路机碾压，采用BW202双钢轮振动压路机，振动力大、幅度宽。碾压过程中严格控制好碾压温度，初压(温度不低于150℃)、复压(温度不低于130℃)和终压(温度不低于120℃)都采用此种压路机，碾压3～4遍，一气呵成。按照以下原则碾压，充分解决了密实度与平整度的矛盾。　　 　　1)按照“紧跟、慢压、高频、低幅”碾压八字方针进行碾压，这是与一般沥青混合料碾压方式最大的区别。压路机必须紧跟在摊铺机后面，只有在高温条件下碾压才能取得最好效果，碾压终了温度应不低于120℃ ；慢压是针对目前碾压速度普遍过快的现象来说，一般要求的碾压速度不能超出5 km／h；高频和低幅方式对提高SMA的压实度，防止石料损伤，保持石料有良好的棱角性和嵌挤作用具有重要的意义，大振幅很容易造成碾压过度，使石料压碎或者马蹄脂上浮，产生“过碾压弹簧”现象。所以碾压八字方针也是保证SMA路面平整的重要环节。　　 　　2)碾压应均衡地进行，倒退时关闭振动，方向要渐渐地改变，不许拧着弯行走，一般可采用欧式碾压，对每一道碾压起点或终点稍微扭弯碾压；消除碾压接头轮迹。　　 　　3)压路机不允许在新铺混合料上转向、调头、左右移动位置、突然刹车或停机休息；其他机械不能在未冷却结硬的路面上停留。原则上所有机械，尤其是压路机从开始碾压进入角色后便不能停机，直至该段路面施工结束，否则容易产生局部波浪。　　 　　4)碾压应纵向进行，并由摊铺路幅的低边向高边低速行进碾压，相邻碾压重叠至少50 cm，初压时始终让从动轮在后，避免由于温度高轮前易留下波浪，影响平整度，终压用光轮压路机以消除轮迹。　　 　　5)在桥梁、涵洞和通道等构造物的接头处，以及匝道、紧急停车带等摊铺机和压路机难以正常操作部位，要辅以小型机械或人工操作快速进行，保证其施工温度。主车道两侧若安装了立缘石和平缘石，在SMA路面结构施工中，对这些地方必须特别小心，否则会破坏平缘石或影响整体美观，采用小型比特律压路机配合碾压，使SMA上面层与平缘石衔接平顺。　　 　　3.3.4 接缝处理　　 　　接缝是影响平整度的一个重要因素。应尽量减少接缝，所以应保持匀速、不间断连续摊铺以减少横向接缝，尽量做到1 d只有一个接缝。SMA路面横向接缝的处理，对平整度影响很大。接缝跳车现象仍然是SMA路面的薄弱环节。　　 　　SMA路面接缝处理要比普通沥青混合料难一些，由于冷却后的SMA混合料非常坚硬，应想方设法防止出现冷接缝处理。为提高平整度，一般采用切割成垂直面的方法，SMA路面完工后，稍停一停，在其尚未冷却之前，就切割好。具体做法为：将3 m直尺沿路线纵向靠在已施工段的端部，伸出端部的直尺呈悬臂状；以已施工路面与直尺脱离点定出接缝位置，用锯缝机割齐后铲除废料，并用水将接缝处冲洗干净；在下一次施工搭机前，涂刷粘层油，即可接下去铺筑混合料。　　 　　3.4 提高施工人员素质和责任心外因是变化的条件，内因是变化的依据。任何科学的工艺和先进的设备都离不开这个主观因素。在SMA路面施工中，人为因素特别是施工人员素质和责任心对路面质量的影响也是至关重要的。现场技术员、质检员、现场监理员要切实发挥出应有的作用，施工人员应具有高度的责任感，保证按施工规范施工，对混合料的拌和、运输、摊铺、碾压以及接缝处理等一系列环节，层层把关，并成立质量管理小组，加强各施工人员及机械操作手的质量意识，并贯穿于整个施工过程。　　 　　工程完工后进行检测，路面平整度指标采用连续式平整度仪进行检测，结果均满足交通部规定的平整度代表值1.2 mm的要求，合格率达到95%。　　 　　4 结束语　　 　　综上所述，要提高SMA路面的平整度，应确保路基的施工质量，并从下承层的平整度控制、原材料及混合料的质量控制、施工工艺和机械配置以及施工人员素质入手，加强质量管理，严格按规范施工，制定科学合理的施工方案，改进施工工艺和采用科学的施工方法,才能提高平整度,保证路面的质量。