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资料: 高速公路二灰碎石路面基层施工技术总结
1 基本情况
交通部第二公路工程局承建的沪宁高速公路E标段主线总长34.292km, 其中E4标为京杭运河铁路高架桥(长1345.56m), 除E4标段外路面基层结构均为二灰碎石, 主线单幅基层宽度在纵坡＞3‰路段为11.90m, 纵坡＜3‰路段为11.51m, 厚度均为30cm, E标路面基层总面积为79.3953万m2, 半幅路面结构见图1和图2。
尺寸单位: cm, 高程单位: m图1 纵坡≥3‰路面结构示意图
为提高路面的平整度, 根据江苏省高速公路建设指挥部(下简称省高指)”关于沪宁高速公路路面基层、 底基层施工的指导意见”及技术规范的要求, 二灰碎石混合料采用厂拌法生产、 摊铺机铺筑。在拌合场还准备了足够的堆料场地, 并进行了”硬化”处理。以防集料被泥土污染。对不同规格集料分开堆放, 已拌和好的二灰碎石混合料实行覆盖闷料措施。为了探讨二灰碎石混合料的铺筑方案和施工工艺, 我们在铺筑试验段取得成功后, 进一步修改完善了施工工艺, 确定了二灰碎石的施工配比, 取得了有参考价值的技术数据, 为大面积施工提供了依据。1995年4月中旬二灰碎石混合料正式开铺, 到1995年11月底已完成路面基层69074万m2, 占总工程量的87％, 为沥青面层铺筑创造了良好的条件。
尺寸单位: cm, 高程单位: m
图2 纵坡＜3‰路面结构示意图
2 施工准备工作
充分做好施工前的准备工作, 是路面基层顺利进展的重要条件。主要进行原材料检验、 设备调试、 技术准备等项工作。
2.1 原材料检验
二灰碎石的原材料主要是石灰、 粉煤灰和碎石, 对原材料质量严格把关是保证二灰碎石混合料质量的重要环节。选用了江苏溧阳上黄的Ⅲ级石灰、 镇江谏壁电厂贞观山灰库的湿排粉煤灰, 我部丹阳自采加工料场生产的碎石, 经过检验主材料的技术指
标如下。
(1)石灰经消解后Cao含量为58.3％, 符合Ⅲ级钙质石灰的标准。
(2)粉煤灰的主要指标如表1。
粉煤灰化学成分表表1
粒径范围 (mm) 0.001～0.3大部分为0.01～0.1
比表面积 (cm2/g) ～3500
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含水量 (％) 45.00
Al2O3 (％) 34.10
Fe2O3 (％) 3.20
CaO (％) 2.80
MgO (％) 0.83
SiO2 (％) 49.00
烧失量 (％) 6.27
(3)碎石(最大粒径≤30mm)
①压碎值为19.4％(规定值不大于30％)。
②细长粒径含量为16.1％。
③级配组成
根据规范的要求及我部试验中心室内配比设计的结果, 集料用量为总量的82.5％, 其中粗集料(10～30mm碎石)为34％, 10mm以下为66％。
④水拌和用水为饮用水。
2.2 机械设备选配
为保证二灰碎石基层的质量和进度, 除保证各种机械设备配套外, 还应有足够的数量, 其中二灰碎石混合料拌和设备及摊铺机是关键设备, 必须有良好的使用性能。本工程投入的机械设备有:
①WBC-200连续式稳定粒料拌和设备2套
②ABG422摊铺机1台
③ZL-50装载机2台
④8～12t双钢轮静力式压路机1台
⑤CA25振动压路机1台
⑥VV170压路机1台
⑦18～21t三轮光面静力式压路机2台
⑧9～16t轮胎压路机1台
⑨17.2t太脱拉自卸车12辆
⑩6000L洒水车1辆
⑾黄河试验车1辆
2.3 机械设备的调试及试运行
(1)稳定粒料拌和设备是关键设备之一, 我们聘请了2名有丰富经验的机械专业高级工程师负责进行安装、 调试, 并多次进行流量试验; 使拌出的二灰碎石混合料符合设计要求。经过试验路段的检测, 符合质量指标。
(2)ABG422型无级变速自动找平摊铺机, 最大摊铺宽度为8.5m, 是从德国新购的设备。技术性能良好, 在使用前由厂方专家来工地进行现场指导, 一切正常后投入试
验路铺筑。
(3)其它处于正常使用中的各种类型压路机、 装载机及运料自卸车、 洒水车等投入基层施工的机械设备, 也需进行维修、 保养, 并经机械工程师检查, 使之处于良好的工作状态。
2.4 技术准备
2.4.1 生产配合比设计
2.4.1.1 粗集料级配的确定(见表2)
二灰碎石混合料中碎石级配 表2
材料
(mm)
经过下列筛孔(mm)重量的百分率(％)
30
20
10
5
2
1
0.5
0.075
10～30
34
28.1
21.9
14.8
7.0
2.4
0.7
0
10以下
66
63.4
50.1
40.9
28.8
25.5
17.4
24.0
合成级配
100
91.5
72.0
55.7
35.8
27.9
18.1
2.4
规范要求值
100
90～100
55～80
40～65
28～50
20～40
10～20
0～10
2.4.1.2 混合料配合比设计
根据《公路路面基层施工技术规范》(JTJ034-93)规定, 二灰碎石混合料击实试验, 采用重型击实标准, 求得最大干密度及相应的最佳含水量, 以最大干密度的98％和最佳含水量, 用15×15cm试模制件, 每种配合比在相同条件下各制9个试件, 采用标准养护箱在25±2℃条件下保湿养生6d, 浸水1d, 测定无侧限抗压强度。我们分别用6种混合料配合比制件, 其检测结果见表3。
混合料配合比及无侧限抗压强度表表3
编号
混合料配合比
平均强度
(MPa)
特征值
(MPa)
备注
1
石灰∶粉煤灰∶碎石＝4∶16∶80
0.86
0.76
2
石灰∶粉煤灰∶碎石＝5∶15∶80
0.80
0.68
3
石灰∶粉煤灰∶碎石＝6∶14∶80
0.96
0.84
4
石灰∶粉煤灰∶碎石＝6∶11.5∶82.5
1.14
0.96
采用
5
石灰∶粉煤灰∶碎石＝5.9∶11.1∶83
1.13
1.00
6
石灰∶粉煤灰∶碎石＝5.5∶10.5∶84
1.06
0.95
根据规范规定, 室内试验结果的平均抗压强度R应符合公式:
R≥Rd/(1-ZaCV)
式中: Rd——设计抗压强度, 本标段为0.8MPa;
CV——试验结果偏差系数, 以小数表示;
Za——标准正态分布表中随保证率而变的系数, 此处为1.645。
由上可知1＃～6＃的配合比均能满足强度要求, 4＃配合比为镇江市高指总监代表中心试验室推荐配合比, 故最后选定石灰∶粉煤灰∶碎石＝6∶11.5∶82.5为生产配合比, 并在试验路段进行验证。
2.4.2 生产配合比的调试
调整拌和设备的进料系统, 使其符合设计的集料级配和混合料组成比例。我们先后进行过6次流量试验, 才使混合料组成基本符合设计配合比。第7次为生产配合比验证, 即铺筑试验路段。经料场和施工现场分别取样进行试验, 级配组成及强度均符合规范要求。
2.4.3 技术交底
在二灰碎石基层开始铺筑前, E标段项目总经理部由总工程师办公室准备技术资料, 负责向参加施工的全体技术人员、 拌和厂负责人、 试验人员和测量人员等, 以学习班的形式进行全面技术交底。对各种机械操作手和技术工人, 进行现场技术交底。交底内容除二灰碎石基层的施工方案、 施工工艺、 操作规程、 技术要求、 质量标准、 试验检测方法外, 还明确了岗位职责, 使参加施工全体人员做到”五个明确”, 即岗位职责明确、 施工程序明确、 操作规程明确、 技术要求明确、 质量标准明确, 从而使二灰碎石基层能较顺利铺筑。
2.4.4 认真进行试验路段铺筑
E标段项目经理部于1994年11月6日～12月4日在施工桩号K181+363～K181+624段双幅共5983m2进行了二灰碎石基层的试铺工作。
2.4.4.1 试验路段铺筑的目的
(1)验证生产配合比, 确定施工配合比;
(2)检验施工方案、 施工工艺、 操作规程的适用性;
(3)确定二灰碎石采用摊铺机铺筑的松铺系数;
(4)探讨ABG422型摊铺机铺筑厚层二灰碎石基层的性能;
(5)检测拌和设备的性能和生产能力;
(6)摊铺机铺筑二灰碎石时标高和厚度的控制方法;
(7)施工中二灰碎石混合料最佳含水量的控制方法;
(8)压实机具的选择和组合, 碾压顺序、 碾压速度和碾压遍数;
(9)探讨使运料、 摊铺、 碾压三道工序施工机械相互协调与配合方法;
(10)探讨二灰碎石基层接缝的处理方法;
(11)制定保证质量的技术措施和质量控制方法;
(12)确定每天作业段的铺筑长度。
2.4.4.2 试验路段铺筑方案
E标段二灰碎石混合料试验路段铺筑采用了集中厂拌、 汽车运输、 逐车过秤、 现场查核、 分层摊铺、 总量控制的铺筑方案。
二灰碎石厚为30cm, 由ABG422摊铺机分二层铺筑, 下层厚度为17cm, 上层厚度为13cm。采用基准钢丝调平。为了取得较准确的技术数据, 试验路段的二灰碎石混合料
采用总量控制的方法, 即先计算试验路段需用二灰碎石混合料总重量, 二灰碎石在拌和场装车后, 逐车过秤, 秤出每车料的净重。根据现场测得的实际含水量, 算出相当干混合料的总重量, 再折算成最佳含水量状态下的混合料重量, 按照98％的压实度及铺筑厚度, 确定每车混合料应铺筑的长度, 直至运够总重量为止。下层经过各项技术指标的检测, 并经驻地监理工程师批准, 方能进行上层施工。
2.4.4.3 试验路段取得的技术数据
试验路段的测量放样和检测工作, 由我部测量队和试验中心负责, 并经驻地测量监理、 试验工程师的复测和认可。经核查主要技术数据如下:
(1)松铺系数
铺筑厚度17cm时为1.249; 铺筑厚度13cm时为1.244。测定时按每10m一个断面, 每个断面测4点, 为上下层198个测点的数据平均值。
(2)各种压路机的组合方式、 碾压遍数、 碾压速度
根据投入的设备情况, 采用了三种组合方式, 即激振力29t的CA25振动压路机与18～21t铁三轮静力式压路机组合、 激振力39t的VV170振动压路机与18～21t铁三轮静
力式压路机组合、 CA25振动压路机与18～21t铁三轮静力式压路机及16t轮胎压路机组合。各种数据见表4。
(3)摊铺速度
二灰碎石混合料的铺筑速度与拌和设备的生产能力, 无严格的匹配要求。由于试验段用料数量较少, 只用一台拌和楼, 提前一天拌料, 混合料在料场闷料24h, 再装运至现场, 摊铺速度采用2～2.5m/min, 开始时用低速, 正常后用2.5m/min。
(4)每天的铺筑长度
由于拌和设备的新旧程度不一, 故障较多, 正常生产每天最多工作8～12h, 二台拌和楼的产量约为3000～4000t混合料。用于基层的ABG422型摊铺机最大铺筑宽度为8.5m, 半幅全宽需分二次铺筑, 因此转移较频繁; 加之混合料中骨料占82.5％, 对摊铺机传动系统及送料、 布料系统机件损坏较严重, 因此每天需对摊铺机仔细保养和检查; 实际的作业时间约为6h左右, 铺筑的长度(半幅)约为550～700m。
压路机组合方式、 碾压遍数及碾压速度表表4
组合方式 压路机种类 碾压方式 碾压遍数 碾压速度(km/h) 压实度 备注
Ⅰ 振动压路机(CA25) 静压 1 2.0 98.4％
低频率 大振幅 2 2.0
高频率 小振幅 3 2.5
三轮静力压路机(18～21t) 静压 4 1.5
Ⅱ 振动压路机(VV170) 静压 1 2.0 102.8％
低频率 大振幅 2 2.0
高频率 小振幅 3 2.5
三轮静力压路机(18～21t) 静压 4 1.5
为正常施工中采用的组合方式
组合方式 压路机种类 碾压方式 碾压遍数 碾压速度(km/h) 压实度 备注
Ⅰ 振动压路机(CA25) 静压 1 2.0
低频率 大振幅 2 2.0
高频率 小振幅 3 2.5
三轮静力压路机(18～21t) 静压 3 1.5
轮胎压路机 2 2.5
2.5 质量保证体系的完善
为保证二灰碎石基层的铺筑质量, E标段经理部由总工办负责, 组成以试验中心、 测量队、 质检中心三位一体的技术质量保证体系, 并进一步明确在二灰碎石基层
施工中的职责。
(1)试验中心负责二灰碎石混合料的配合比设计, 监控拌和厂混合料的级配组成, 测定二灰碎石混合料的含水量、 强度及施工过程中的质量监督。
(2)测量队负责控制测量、 检测、 计算试验段及其它路段的松铺系数; 测定二灰碎石顶面标高、 横坡及各部几何尺寸。
(3)质检中心负责二灰碎石成型路段的质量检测及评定, 反馈质量信息等。
以上三个技术职能部门组成的质量保证体系, 能定量地进行质量跟踪, 从而加强了施工过程中的质量监控, 从根本上保证了工程质量。
2.6 施工方案的确定
(1)在铺筑试验路段的基础上, 补充、 完善了二灰碎石施工方案、 施工工艺及工艺流程(见图3～4)。为了增加二灰碎石上层铺筑的密实性和平整度, 又增加一台16t轮胎压路机。
(2)由于摊铺机的最大铺宽为8.5m, 半幅宽度需分二个铺道摊铺, 因此采用分道铺筑、 交叉作业、 全宽碾压、 半幅接齐的方案(见图5)。纵向接缝的重迭宽度为5～10cm, 上下层纵缝位置应错开50～60cm。
(3)在铺筑基层的路段, 宜事先培填部分土路肩, 并适当夯实。这样一方面能节省二灰碎石混合料, 另一方面有利于碾压。
图3 二灰碎石基层施工工艺流程图
图4 二灰碎石混合料拌合厂工艺流程图
图5 分段作业图
3 施工工艺
E标段的施工实践证明, ABG422型摊铺机能适应厚层二灰碎石混合料的铺筑, 性能良好, 摊铺质量较高, 是理想的摊铺机械。一层虚铺厚度不超过25cm时, 铺筑效果
最好。
3.1 下承层准备
(1)二灰土底基层顶面, 应将表面的浮土, 松散层及其它杂物清理干净, 应尽量露出二灰土的硬面。
(2)下层二灰碎石顶面, 应清除表面松散的集料, 清理表面的泥块和污染物, 尽量使骨料暴露出来。在有条件时, 可用空压机配合清理, 能取得良好的效果。
(3)上层开铺前, 下承层表面应适当洒水润湿, 以增强上下层的结合。
3.2 测量放样
(1)放出道路中线、 基层边线, 选定检测断面及观测点位置。
(2)本工程采用基准钢丝法调平, 因此必须设置支撑杆, 敷设基准钢丝, 并用专用工具, 使其张紧力不小于100kN, 钢丝挠度不超过规定值。
3.3 二灰碎石混合料的拌和
(1)每天上、 下午各测一次原材料的含水量, 调整原材料的进料数量, 使混合料中含水量略大于最佳含水量2个百分点左右。
(2)混合料的检测
①应经常目测二灰碎石混合料拌和的均匀性, 使出厂的混合料色泽均匀, 无离析、 成团块现象。
②试验人员应重点进行二灰碎石混合料的级配组成、 灰剂量及含水量的检测。检测频率为每台拌和设备上、 下午各一次。当出现特殊情况(如故障等)应由试验监理工程师确定。
3.4 二灰碎石混合料的运输
(1)装料经过拌和的二灰碎石混合料, 在贮料场闷料24h后, 由装载机装车, 装料时应视混合料情况重新翻拌2～3次后再装车, 防止产生离析。
(2)运料运料宜由15t以上的自卸车运输, 并根据运距配备足够的车辆。当距离较长或天气炎热时, 应加盖蓬布, 防止水分散失过快。
(3)卸料自卸车卸料时, 严禁碰撞摊铺机, 防止混合料卸在摊铺机前层面上。
3.5 二灰碎石混合料的摊铺
(1)开始摊铺前, 先将接头处已成型的二灰碎石基层切成垂直面, 或将接头处的二灰碎石混合料耙松, 并有专人指挥卸料。
(2)摊铺机就位后, 熨平板按开始桩号处的虚铺厚度调整好, 熨平板下垫放和虚铺厚度等厚的木块, 并按2％横坡将熨平板调整好, 自动调平系统进入工作状态。
(3)摊铺机铺筑时, 应使送料槽中的二灰碎石混合料高度在螺旋布料器中轴以上, 避免发生两边缺料现象。
(4)根据E标段二灰碎石混合料的铺筑实践, 开始时摊铺速度为2～2.5m/min, 正常后为3～5m/min, 这样铺出的平整度较好。因此在上层铺筑时, 用4～5m/min较好。
(5)二灰碎石混合料无需要求连续摊铺, 但宜用大型自卸车运料, 才能使布料均匀, 铺筑质量较好。在上层铺筑时, 应尽量做到一个作业段内连续铺筑, 铺筑方法见图5所示。待半幅接平后, 在全宽范围内一起碾压。
(6)接缝处理
①纵缝因铺完一个作业段约需1～2h, 纵缝的重迭宽度为5～10cm, 重迭部分最长间隔时间约2h左右, 因此不需作特殊处理, 仅有2人跟在摊铺机后, 将接缝处的粗集料进行处理, 必要时适当耙松、 整平后, 全宽度内一起碾压。
②横缝每天铺完至第二天开始, 间隔约有12h左右, 连接面应作适当处理, 方法为第一天作业段的尾端5m左右范围内不进行压实; 第二天施工前, 将该段的混合料耙松后与新料一起由人工进行拌和, 整平后与新铺段一起碾压。
若间隔时间长时, 应将上次铺筑的尾端标高和平整度不合要求的部分挖除, 并将接触面挖成垂直面, 再接着往前铺筑。
3.6 二灰碎石混合料的碾压
(1)E标段的机械组合、 碾压遍数和碾压速度见表4。
(2)当进行下层压实时, 可不用轮胎压路机, 而由18～21t三轮压路机, 增加二遍静压。
(3)上层压实时, 为了使顶面的平整度符合要求, 可采用16t轮胎压路机进行压实, 增加表层混合料的密实性, 达到致密平整作用。
(4)根据E标段施工实践, 用CA25振动压路机振压3遍后, 若再增加压实遍数, 对压实度的提高几乎不起作用。因此, 在厚层二灰碎面基层施工中必须配备重型压路机, 如VV170振动压路机、 25t以上轮胎压路机等, 才能取得良好的压实效果。
(5)碾压注意事项
①压路机不得停在未压实的基层上, 并不准在其上急刹车、 急转弯和调头。
②振动压路机前进、 后退换档时, 应先停振再换档; 若需停机时, 应先停振再停机。
③终压前应检测一次标高, 若发现高程超过规定时, 应用平地机刮至规定值, 再整平碾压。
(6)养生
二灰碎石基层碾压完后即可开始洒水养生。
①每天洒水次数, 应视当地天气情况而定。在一周内, 应使二灰碎石表面保持潮湿状态。
②洒水养生时, 应使喷出的水成雾状, 不得将水直接喷射或冲击二灰碎石基层表面, 将表面冲成松散状态或产生新的集料窝(带)。
3.7 检测
二灰碎石路面基层质量检查表表5
压实度代表值(％) ≥98 符合技术规范要求 98.4～103.3 3处/100m/层 每处三点, 用密度法检查
平整度(mm) 10平整、 无起伏1.57～3.382处/200m用3m直连续量3次尺, 每尺检一点
纵断高程(mm)
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