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公路工程沥青路面施工技术分析

作者

卢光明

开远市综合交通建设中心 云南开远 661600

摘要:沥青路面作为我国交通体系中公路的主要结构形式,其施工技术水平将会直接影响路网服务的性能和使用寿命。本文从公路工程沥青路面施工前准备与材料控制出发,通过综合、全面查阅大量的资料,做好机械配置与选型、原材料质量控制、混合料配比设计、摊铺工艺与温度控制、路面接缝处理等环节,并在结合先进建设理念和施工工艺的基础上,合理设计质量检测指标,有效实施路段养护与修复,进一步为提升公路工程的耐久性提供理论支撑、技术路径。

关键词:公路工程;沥青路面;施工技术

引言:在全球交通设施全面升级的背景下,我国公路的铺设总里程,已取得前所未有的跨越式飞跃,沥青路面占比高达78%。基于此,应采取更加科学、合理的公路工程沥青路面施工技术,借助数字化技术延长公路的使用周期,并通过配置先进的施工机械,逐渐突破原有建设模式可能存在的局限性,从而为提升我国公路工程沥青路面的建设质量管控水平,奠定坚实的基础。

1公路工程沥青路面施工前准备与材料控制

1.1机械配置与选型

在公路工程沥青路面的施工过程中,机械配置与选型是确保工程质量的基础环节。常见的关键设备有间歇式拌合站、履带式摊铺机、钢轮/轮胎压路机等。施工机械的选型与配置原则为适应性原则、经济性原则以及组合优化原则。

适应性原则:机械需匹配工程的规模、工艺要求。比如某双向六车道高速公路可采用徐工RP953T履带式摊铺机,这一设备最大摊铺宽度高达12.5m,熨平板配备电加热、自动找平系统,能更好地适应高等级路面平整度≤1.2mm的标准要求,如图1所示。经济性原则:通过技术经济比选确定最佳的选用方案。以拌合站配置为例,如当日混合料需求达到3000吨时可选用4000型强制间歇式拌和站。此类型设备比3000型拌和站能耗相对更为节省,且设备的利用率能达到93%。组合优化原则:需建立“拌合-运输、摊铺、碾压”协同体系。例如,某项目采用“2台摊铺机+8台30吨自卸车+5台压路车”的组合方案,确保连续摊铺效率达98%。

图1 徐工RP953T履带式摊铺机

1.2原材料质量控制

沥青路面施工前期原材料的质量控制,是保障公路工程质量的核心环节。原材料的性能,将会直接关系到沥青混合料的抗车辙、抗开裂以及耐久性。如材料选择不当或者检测出现疏漏,可能会导致路面过早出现损坏问题。此期间,施工企业应建立材料溯源机制与质量否决制度,从源头筑牢路面耐久性基石,显著提升沥青路面质量。

一是沥青材料质量控制。沥青作为胶结材料,其性能指标应符合项目建设的规范要求。施工方在采购石油沥青时,需要求供应商提供针入度、软化点、延度、薄膜加热试验等检测报告。当材料入场后,应交由实验室对每批次的沥青展开复检,如发现抽样不合格,必须及时进行退货索赔处理。同时,要严格控制沥青储存质量,如应规范要求沥青按照分类存放且做好明确的标识,临时储罐需加盖顶棚并设置排水系统,预防性能劣化。

二是集料与矿粉质量控制。集料的级配、形状以及洁净度,将会直接影响混合料的骨架结构。如某山区公路项目原定采用玄武岩粗集料,但石料厂的破碎设备为锤石轧石机,尝试运行检测后发现作业成果不能满足针片状颗粒含量要求。这时需通过更换颚式破碎机加工,才能更好地把针片状颗粒含量降低到≦15%标准以内。另外,矿粉的亲水性相当重要,应在矿粉仓加装干燥装置,把湿度控制在3%以下,并每间隔4个小时检测一次含水量,有效解决粘结力下降问题。

1.3混合料配合比设计

在公路工程沥青路面施工中,混合料配合比设计是施工前期准备与材料控制的关键环节,其对路面的最终质量与性能起到决定性作用。应结合当地的气候特点,如某区域冬季气温较低、夏季较为炎热,选择低温性能好、针入度适中的70号A级道路石油沥青,以减少裂缝的产生概率。接着,需通过对原材料展开各项性能测试(包括稳定度、空隙率、流值、沥青饱和度等),以科学设计目标配合比,确定各种材料的比例范围。在目标配合比的基础上,再把冷料仓中的集料,按照特定比例输送到烘干筒中加热。经过热料仓的筛选、分类,明确各热料仓集料配比,并调整冷料仓的进料速度,确定最佳石油比。最后,要进行生产配合比验证。依据生产配合比实施试铺,实时监测混合料的温度、摊铺厚度、压实度等参数,及时展开有效的调整,改善性能[1]。

2公路工程沥青路面施工过程中的关键技术要点

2.1混合料拌制与运输

沥青混合料拌制需重点把控配合比设计、搅拌工艺以及温度控制。配合比需根据道路等级、交通量、环境条件综合确定。如某项目中采用AC-16型沥青混合料,其骨料级配要求为4.75mm,筛孔通过率需控制在35%~45%,沥青用量为4.5%~5.5%。搅拌设备应选用强制间歇式拌合机,干拌的时长需至少维持在5秒以上,湿拌的时长则要高于40秒,出料温度控制在150℃~165℃。在混合料的运输期间,应重点解决温度的保持与防离析问题。常见的保温方式分为单层篷布、双层篷布两种类型,其在一定条件下温降的具体表现如表1所示。因此,运料车应配置双层篷布保温,车厢内壁需涂刷隔离剂(如乳化沥青与柴油之间可设为1:3混合比例)。举例来说,在某城市主干道施工时,应采用15辆30吨车运输沥青,每车间隔10分钟发车,需始终确保摊铺机前停放至少五辆等待卸料的运输车。同时,运输期间混合料的温度损失需≦10℃/h,抵达施工现场后温度应至少高于145℃。在整个过程中,需建立拌合运输数据监测体系,搭配物联网技术在拌合站出料口设置红外测温仪,运输车配备GPS定位、温度传感器,实时传输数据到管理平台。这一系统需设置预警机制:当混合料温度低于140℃时触发黄色预警;低于135℃时触发红色预警并锁死卸料门。

2.2摊铺工艺与温度控制

2.2.1摊铺工艺

公路工程沥青路面施工中,应通过做好摊铺工艺提升整体建成质量,大幅延长项目的实际使用寿命。在摊铺沥青混合料前,下承层的质量至关重要,如其存在问题将会对基层粘结性能、整体强度存在负面影响。可提前对作业表面喷洒透层油,并通过对弹性柔软部位进行更为详细的处理,如清理疏松和有浮土的部分。这期间如沥青下连接位置被污染,应及时做好清理并补喷粘层油。在施工期间,应采用全站仪进行施工放样确定中桩位置,如在曲线的中心点,每间隔5m或者10m设置一根,用于保证道路的平滑度、直线性以及宽度合理性。确定中心线以后,要按照中桩的设计宽度定位摊铺引导线,并绘制道路两侧的宽度,有效控制道路的宽度、线型。接着,在对标高放样时,需充分考虑到下层高差与本层所需铺筑厚度。应在全面分析工程情况的前提下,以下层厚度测量仪标高测得最大差异作为基准测量,按照测量标高值决定摊铺厚度,垫块并定位螺丝位置。

2.2.2温度控制

摊铺环节中的温度控制成效,对于助推公路工程沥青路面施工质量提升具有相当重要的意义。温拌沥青技术是指通过添加温拌剂或者特定生产工艺,让沥青混合料在较低温度下达到良好的拌合效果。举例来说,在同样环境下,温拌沥青施工温度要比传统的热拌沥青降低20℃~40℃。该技术的深层应用,将会实现更加精确地作业温度控制,避免高温操作导致沥青出现过度氧化、物理性能劣化的情况。对于热拌沥青,需严格控制加热温度,始终保持在一个适宜的温度变化范围内。如温度过高,沥青极易老化,这可能会让路面的耐久性出现大幅下降;温度过低,沥青混合料的和易性变差,可能会较难实现摊铺均匀,影响路面的平整度。整个过程中均需要根据当地的气温、运距等因素,确定最佳的加热温度范围,提升抗疲劳能力、抗水损害能力。

2.3路面表层压实技术

在公路工程沥青路面施工的过程中,其表层压实技术的实施成效,将会直接关乎路面的质量与使用寿命。应根据路面的宽度、厚度、沥青混合料类型等因素,挑选适配的压实设备。当路面宽度较大时,可选用大型的双钢轮压路机,而对于一些较为狭窄或边角区域,则选择小型压路机更为合适,确保各个部分均能得到有效的充分压实。压实温度对压实效果的影响较为显著。高温环境下沥青混合料的黏度较低,更容易被压实[2]。举例来说,在夏季施工时,初压温度可控制在140℃~160℃,集料将会在压路机的作用下更好地嵌紧密实。随着碾压进程的持续推进,复压的温度需维持在120℃~140℃,终压温度≦80℃,便于强化路面的最终压实度、平整度。

在压实环节中,应严格遵循“先静压再振动、先慢后快、由低到高”的施工顺序。以某山区公路沥青路面的施工为例,初压阶段可采用双钢轮压路机静压1遍~2遍,速度控制在2km/h~3km/h,使得路面初步稳定。复压阶段要开始设备的振动功能,具体的振动频率、振幅大小都要结合混合料特性合理调控,速度可适当提高到3km/h~5km/h,增加压实度。终压时要再次静压1遍~2遍,消除轮迹。需注意的一点是,不同的路面结构和设计要求,有相应的压实遍数规定。必须通过足够的压实遍数,确保路面表层能达到规定的压实度标准,提升路面的耐磨、抗滑性能。

2.4路面接缝处理技术

沥青路面接缝处理技术通常分为热接缝、冷接缝以及切削盘处理技术。热接缝多用在连续摊铺的情况下,其需严格控制混合料的温度,如面层施工时矿料要加热到180℃~190℃。冷接缝则用于无法连续施工的半幅路段,且要通过采取静压+振动压实结合的方式处理。比如前一条摊铺带边缘同碾轮保持20cm~30cm的距离,在后退时将会利用振动压实提高路面的密实度。切削盘技术主要针对局部铺筑质量问题,其利用高温塑性状态切削路面的垂直边缘,以保证接缝部位的强度、密实度。举例来说,某高速公路项目在施工时选用热接缝技术,能够通过双层摊铺机同步作业消减接缝数量,并借助实时监测混合料的温度,确保初碾、终碾温度符合预期的设计要求。

3公路工程沥青路面施工质量控制与后期维护

3.1质量检测指标

沥青路面施工质量的核心检测指标包括高温稳定性、低温抗裂性、平整度、压实度、抗滑性以及渗水参数等。举例来说,在某高速公路项目中,可通过车辙实验(动稳定度≧800次/mm)验证高温稳定性,采取弯曲试验(破坏应变≥2500με)评估低温抗裂性。在整个施工期间,需利用现场取芯试验检测压实度(需至少达到96%以上),并运用激光断面仪器检测平整度是否达到需求的标准(如3mm/4m)[3]。同时,还可使用摆式摩擦仪检测路面的抗滑性,借助渗水仪检测渗水参数是否符合≦120mL/min的规范要求。

3.2常见问题预防措施

在公路工程沥青路施工中,应针对常见的建设问题,设计更具科学性的预防措施,降低不利因素带来的负面影响深度。一是车辙与泛油问题。成因多为沥青的高温稳定性不足或者碾压温度失控。可采用SBS改性沥青(软化点≧80%),优化级配设计,并借助红外测温仪实时监控摊铺温度。二是横向裂缝与松散问题。问题产生的原因为低温收缩或混合料离析。可在施工中使用多台摊铺机梯队作业,并在运输车辆上加装防离析隔板。三是水损害与剥落问题。某公路经过雨季后出现坑槽,检测发现混合料残留孔隙率超过8%。应增加石灰岩抗剥落剂,采用同步碎石封层增加层间粘结。

3.3路面养护与修复技术

沥青路面养护与修复技术可分为预防性养护、结构性修复两个方面。预防性养护技术:微表处法适用于轻度网裂的路段,如采用MS-3型级配,摊铺厚度设为8mm,可有效恢复抗滑性能。雾封层法主要针对氧化老化路面,通过喷洒乳化沥青封闭微小裂缝,延长路段的使用寿命。结构性修复技术:铣刨重铺法多用在车辙深度>25mm的路段,应在铣刨后铺设SUP-13改性沥青层,压实度需达到98%。裂缝注浆法通常针对反射裂缝,需用聚氨酯灌缝胶修复,注浆压力控制为0.3MPa~0.5MPa。整个过程中均需配置光纤应变传感器,实时监测路表变形,并结合无人机巡检识别早期的病害问题,大幅提升养护效率。

4.结论

公路工程中的沥青路面施工质量管控极为重要,其涉及到多个不同维度的因素。因此,应通过设置明确的质量检测指标,再结合具体的设计要求优选适宜施工设备、作业工艺,并从做好混合料的配比设计、拌制与运输等环节,有效解决传统工作模式下常见的建设问题,逐渐完善路面养护与修复程序,进一步确保路面施工质量,提高公路工程项目建设效益。

参考文献:

[1]张俊,徐敏.公路工程建设中沥青路面施工技术分析[J].运输经理世界,2021,(23):57-59.

[2]富召年.公路工程沥青路面施工技术分析及质量监控研究[J].质量与市场,2021,(03):52-53.

[3]魏昨.公路工程排水沥青路面施工技术分析[J].科学技术创新,2024,(18):165-168.