论同步碎石封层技术在公路养护中的作用111·

'浅谈同步碎石封层在公路养护中的作用总段直属专业化养护中心李辉摘要:同步碎石封层技术是保山公路管理总段2012年引进推广应用的一项公路施工、养护新技术。本文主要根据在保山市隆阳、腾冲、龙陵等三地试验路段铺筑及使用情况进行监测、研究、试验和分析。同步碎石封层具有良好防水性能、独特的层间排水功能、高强的层间粘结力和抗剪力、良好的抗裂性和防止路面反射裂缝性、低成本和延长路面使用寿命以及施工进度快等诸多方面的优点。通过对同步碎石封层试验路段的试验、研究、分析，发现在推广同步碎石封层技术过程中存在的问题。同步碎石封层技术在公路维修养护中要大面积推广使用，必须要注意在使用过程中其结构组成选择、材料选择、施工温度、设备和操作控制、使用范围等因素。关键词：同步碎石封层；施工要点；养护的作用一、同步碎石封层的简介1、同步碎石封层的概念所谓同步碎石封层，就是用专用设备即同步碎石封层车及粘结材料(改性沥青或改性乳化沥青)12 同步铺洒在路面上，通过自然行车碾压或轮胎压路机碾压形成单层沥青碎石磨耗层，主要作为路面预防性养护使用，也可用于低等级公路的面层施工。同步碎石封层将粘结剂的喷洒与集料撒布两道工序集中在一台车上同时完成，可以使碎石颗粒立即与刚喷洒的粘结剂相接触。此时，由于热沥青或乳化沥青流动性较好，能够随时更深地埋入粘结剂内.同步碎石封层技术缩短了粘结剂喷洒与集料撒布之间的间隔，增加了集料颗粒与粘结剂的裹覆面积，更易保证他们之间稳定的比例关系，提高了作业效率，减少了设备的使用，降低了施工成本。沥青路面经过同步碎石封层处理后，使路面具有良好的抗滑性能和防渗水性能，能有效治愈路面贫油、掉粒、轻微网裂、车辙、沉陷等病害。2、同步碎石封层的类型1）根据石料选择的粒径划分同步碎石封层采用开级配抗滑磨耗层进行路面养护，此种级配的石料中粗集料多，细集料少，其强度大小主要由石料本身的强度及材料间的相互嵌挤力所决定。根据原路面状况及铺筑后路面所要达到的路面性能的要求，同步碎石封层可选用不同的结构类型。按石料的粒径范围大小可分细封层、粗封层、加粗封层3种类型。1)细封层(规格名称S14)石料的级配范围为3-5mm，石料的撒铺量为4-6m3／103m2，碾压成型厚度为5mm的碎石封层。2)粗封层(规格名称S12)石料的级配范围为5-10mm，石料的撒铺量为7～9m3／103m2，碾压成型厚度为10mm的碎石封层。3)加粗封层(规格名称S10)石料的级配范围为10～15mm，石料的撒铺量为12-14m3／103m212 ，碾压成型厚度为15mm的碎石封层。2）根据施工遍数来划分根据铺筑公路的交通量、环境温度状况、地理位置、施工季节及使用功能的不同.同步碎石封层铺筑的遍数不同。法国赛格玛公司根据多年的经验也总结出几种不同的施工结构：1)单石单层同步结构(MSG)单石单层同步结构(MSG)是指同步碎石封层只进行一次铺筑，并且铺筑过程中所选用的石料的粒径为单一的一种粒径。2)双石单层同步结构(MDG)双石单层同步结构(MDG)是指同步碎石封层只进行一次铺筑，并且铺筑过程中所选用的石料的粒径为两种粒径的石料。3)双层同步结构(BIC)双层同步结构(BIC)指同步碎石封层只进行二次铺筑，每次铺筑过程中所选用的石料的粒径为单一的一种粒径，并且二次铺筑选用的石料的粒径大小不同。4)“三明治”结构(G1G)“三明治”结构(G1G)指同步碎石封层只进行三次铺筑，每次铺筑过程中所选用的石料的粒径为单一的一种粒径，并且最上层和最下层铺筑选用的石料的粒径为细封层，中间层铺筑选用的石料的粒径为粗封层或加粗封层。12 通过不同的情况下选择不同的施工结构，从而保证应用同步碎石封层技术施工后的路面性能。对于公路预防性养护和乡村公路罩面，多采用双层同步结构或“三明治”结构，即下层的大粒径骨料起到结构承重作用，上层的较小粒径骨料起到耐磨耗作用。3、同步碎石封层的工作原理同步碎石封层的工作原理是利用专门的施工设备同步碎石封层车，将高温沥青(喷洒时热沥青的温度应达160℃以上)与洁净干燥的石料几乎同时喷洒在路面上，保证沥青与石料在最短时间内完成结合，并在外荷载作用下不断形成强度。在强度形成过程中，石料与沥青的结合温度在120℃以上，这时沥青具有足够的粘结性，同时，由于流动沥青的表面张力的作用，使热沥青沿石料表面向上爬升，爬升高度约占石料高度的2／3，并且在石料的表面形成一个半月面，使石料被沥青裹覆的面积达到将近70％，从而保证沥青与石料具有足够的结合强度。所以，提高沥青与石料的粘附，增强石料被沥青裹覆的面积，是该技术的关键。二、同步碎石封层施工要点1、基本要求从沥青路面的预防性养护的角度来看，与其他的技术相比，同步碎石封层技术并没有对施工条件提出更高的要求，但是为了提高养护性能，充分发挥这种新技术的优势，还是需要有一定的条件。首先，要对公路表面损伤进行诊断，明确将要进行修补的要害问题：充分考虑沥青结合料和骨料的质量标准，比如其润湿性、粘合性、耐磨性、抗压性等；在技术规范所允许的范围内进行摊铺操作；正确合理地选择材料，确定级配，正确操作设备。2、同步碎石封层施工工艺12 A、施工准备：(1)施工设备准备。同步碎石封层技术的主要设备是同步碎石车及与同步碎石车配套的设备。配套设备如：50型以上的装载机一台、石料加工清洗设备一台、8～16t胶轮压路机2～3台、8t以上水车一辆、路面除尘设备一台、小型铣刨设备一台、25t热沥青加(保)温车一辆、沥青运输车若干辆等设备。(2)路况调查。同步碎石封层施工前，应对原路面进行路况调查及病害处理，病害处理方法可参照《公路养护技术规范》。(3)清洁路面。封层前应清除路面上松散材料、杂物及尘土，防止喷洒的沥青被粉尘包裹而形成隔离层。(4)确定施工幅度。根据路面的宽度和施工设备性能，合理确定碎石封层的施工幅数及每幅施工宽度。同时，选定标尺，确定参照物，使司机能够按参照物行走，这样既能保持封层的线形，又可以保证在下一幅施工时前后两幅的顺利接缝。确定施工幅宽时，应尽量减少施工幅数，减少纵接缝的数量。(5)根据工程量的大小及工程进展情况分批备料，且每批石料不得混杂堆放。施工前对石料进行筛分，以防止超粒径的石料堵塞卸料孔。如果石料粉尘超标，则要事先清洗、凉晒，以保证石料的清洁、干燥。(6)检查、预热设备。检查车体有无损伤，轮胎及外部螺丝有无松动。检查发动机的各工作系统是否正常。按下发动机预热钮，待发动机正常运转后，松开启动及预热钮，等气压达到4mpa后，打开液压开关和燃烧开关，加热沥青罐、沥青泵及喷洒杆。12 (7)提前封闭交通，设置安全导帽、指标牌及限速牌等交通标志。B、施工工艺过程：(1)铲装石料。装入料斗的石料应与料斗左右挡板的高度持平，防止因料过多而洒落在地上。(2)抽取沥青。沥青泵温度达到要求时开始抽取沥青，并注意沥青罐标尺的变化，防止抽油冒罐，装入罐的沥青最多为6000L。在抽取沥青时，应检查油管及其接头是否密封良好，严禁沥青飞溅。(3)打开气动阀门，使其处于管路循环状态，喷洒杆沥青温度与沥青罐内温度保持一致。在沥青结合料稳控器上标定用量、行驶速度及泵转速。行车速度一般设定为96-116m／min，沥青泵转速一般设定200转/min。(4)使发动机处于高速旋转状态，打开石料撒布器，打开喷洒杆，设定沥青、石料喷洒高度及用量，打开石料口，2s后打开沥青开关，在摊铺过程中，随时调整左右喷洒杆，保证接缝的完整性。(5)洒布时应符合下列要求：封层过程中，封层车要行驶平稳、匀速：沥青的洒布温度控制在165～170℃，从左向右进行封层施工时，施工第一幅时，应在左侧石料洒布器上加上夹板，防止石料飞溅，施工最后一副时，与左侧采用同样方法；洒布中间路幅时，要保持右侧沥青喷洒宽度比石料的喷洒宽度多8～10mm。(6)当发现洒布沥青后。发现有空白时，应及时进行人工补洒；当有沥青聚集时应刮除多余沥青，防止因沥青结合料的不均匀喷洒导致的剥离、斑纹、泛油。(7)12 当发现有油条时，应及时关闭喷油嘴和料门，检查喷油嘴的压力是否符合要求，料门是否被大粒径石料堵塞；当发现有泛油时，应在泛油处补撒嵌缝料。嵌缝料应与最后一层石料规格相同或略低于最后一层，并应扫匀。当有过多的浮动石料时，应扫出路面，并不得搓动已粘着在位的石料。(8)当车内任何一种材料用完时。应立即关闭所有输送材料的阀门，并将封层车按前进方向驶出施工作业段。(9)压实及成型。用改性沥青作为结合料进行封层时，当封层车前进约10m左右时，用9～13t压路机碾压。相邻两幅初压完成后。即可进行错轮碾压，全幅碾压编数不少于5遍，碾压时，应遵循先两边后中间、先慢后快的原则，碾压时每次轮迹应重叠30cm，碾压速度控制在70m／min，且每次折回的位置避免在同一横断面上。(10)施工结束，清洁封层车。(11)接缝处理，在施工缝及构造物两端的连接处操作应仔细，接缝应紧密、平顺。横缝处理，在施工初始前的新旧路面及前后两侧喷洒时产生的接缝应搭接良好。横缝可采用对接法处理方式。在每段接缝处，用油毡纸横铺在每起洒点前及终点后，其长度1～1.5m。浇洒第二层沥青时的搭接缝要错开。纵缝的处理。施工下一幅时，封层左侧石料的洒布应与上一幅右侧的石料对齐，保证纵缝对接良好。(12)初期养护及开发交通，沥青及改性沥青封层结束后即可限速开放交通。在通车2h之内应设专人控制行车，使车速不许超过30km／h。三、同步碎石封层在养护中的作用1、具有良好的防水性。12 对公路的耐久性而言，公路的防水性能是必不可少的因素。同步碎石封层技术无沥青与骨料的搅拌过程，故可以形成连续的沥青薄膜，同时。流动性良好的沥青结合料顺利渗入表面细微裂缝深处，这保证了封层具有优良的整体防水性能。这非常适合我们南方地区降水多、雨季长的气候特点。2、具有独特的层间排水功能。采用同步碎石封层技术的路面，表面无沥青，只有裸露的骨料，具有足够的构造深度，因此，封层表面坚固、平整、粗糙，从而不仅大大提高了路面的层间粘结力，而且，提供了顺畅的降水或渗入水的排除通道。这是区别于其他类型封层的主要特点之一。而对结构来讲，如果没有渗入水的排除通道，滞留水会造成面层的迅速破坏。3、同步碎石封层具有提高沥青路面的抗裂性能、有效减少路面反射裂缝同步碎石封层。其整体力学特征是柔性的，提供了良好的抗变形能力，能大幅度提高半刚性基层沥青路面的抗裂性能，有效减少路面反射裂缝。同时，施工同步碎石下封层也是一种薄层沥青路面，可作为薄层路面结构层使用，可作为路面结构的应力吸收层，吸收部分基层产生的反射裂缝，延缓沥青混合料路面产生破坏的时间。4、同步碎石封层具有降低工程成本、延长使用寿命12 同步碎石封层对骨料的种类没有特殊要求，可降低施工成本。与稀浆封层／微表处相比，施工同步封层可在施工所在地就近选择骨料，可以采用石灰岩、玄武岩、花岗岩等，从而降低骨料的运输成本。在特定地区施工，我们可以根据当地的地质情况，采用相应的石料作为骨料，从而降低了公路的成本。而稀浆封层是采用多级配的骨料，对骨料的要求比较严格，往往要从外地运输，这就增加了成本。同时，同步碎石封层具有薄层工艺优势，有效降低综合成本。同步碎石封层技术是一种薄层的路面技术，国外对热拌沥青混凝土、稀浆封层／微表处、同步碎石封层等路面养护技术的质量成本进行研究和对比，在达到同等质量的情况下，同步碎石封层的成本为稀浆封层／微表处成本的三分之一左右，见表1。表1不同养护技术沥青最少用量养护技术同步碎石封层微表处处理热伴合摊铺5cm沥青用量／kg/M2135同步碎石封层具有显著延长路面使用寿命。实际调查表明，使用稀浆封层铺筑的路面一般使用年限为3-5年，而澳大利亚有关机构研究表明，同步碎石封层技术能使损坏比较严重的道路寿命增加10-15年。5、同步碎石封层具有施工进度快同步碎石封层技术具有施工简单、质量易控制。稀浆封层的施工对集料要求严格。需经破乳、凝结、固化三个阶段。稀浆封层技术在施工中，往往受施工环境的影响，如气温低于5℃不能施工，在5～10℃气温下很难保证施工质量，同时稀浆封层使用的沥青必须是乳化沥青，同时在乳化剂等的选择上都能影响到路面的最终效果。稀浆封层涉及到沥青水的含量，以及破乳时间长短等问题来决定施工的质量问题。因此，稀浆封层的施12 工质量受到许多因素的影响，在实际操作中不易控制。同步碎石封层只是单层封层技术，只要将沥青和碎石的用量设定好，即可大面积施工，质量控制简单易行。同步碎石封层具有施工迅速、无需养护的功能，应用同步碎石封层技术进行施工，一次成型，施工中克服了各工序间的耽搁与等待等因素造成的时间浪费和质量隐患，日施工可达到20000多m2；完成封层后，即可使用胶轮压路机进行碾压，由于同步碎石封层表面无沥青覆盖，碾压后即可开放交通，这种不间断交通的施工方式，可很好的适应公路养护施工不间断交通的要求。而稀浆封层的路面需要在养护后才能开放交通。三、小结(1)同步碎石封层与其它技术如稀浆封层或超薄技术相比，同步碎石封层技术更适合于非刚性路面。同时它具有较强的防水性，极高的防滑性，较好的粗糙度，并且有处理层间裂缝的良好性能。这非常适合我们云南地区降水多和雨季长的气候特点。(2)我们云南地区地域辽阔，山高坡陡，公路状况差异大，而同步碎石封层技术适用范围宽，可用于高等级公路，也适用城市道路、乡村公路，而且适应于各种不同的气候、交通能力等情况。(3)同步碎石封层技术被公认为世界上能耗最低的路面养护技术。它也是世界上成本最低的乡村道路建造技术，是欧美等发达国家修建乡村公路的首选方案。我总段正在实施推广的同步碎石封层技术应用于沥青路面预防性养护工作，通过采用同步碎石封层技术，证明可以大大的节省养护经费(据测算12 ，每平方米的同步碎石封层技术可降低成本10元)，达到少化钱、效果好、施工进度快。总之，同步碎石封层技术，是一种具有较好成本效益和使用功能的技术，它不仅适用于新建道路也适用旧路维修养护，对今后我省沥青路面预防性养护工作发挥巨大的作用。参考文献[1]陈素丽，许福文.同步碎石封层技术研究及公路养护中的应用[J].公路，2005.(6)：174-181[2]覃峰，覃克.道路养护新技术同步碎石封层新技术的应用研究[J].中国公路学会筑路机械分会第十六届学术年会论文集，2007.139-144[3]陶卫国，岳学军.同步碎石封层技术在公路养护的应用尝试EJ].中国公路，2006，(16)：122～124[4]富文军，姜武杰.同步碎石封层技术在沥青路面养护中的应用[J].建筑机械化，2006.(5)：96-98[5]李卫宁，覃蜂.同步碎石封层新技术施工工艺[J].山西建筑，2006.(7)：141-142.[6]张新荣，焦生杰.同步碎石封层技术及设备[J].筑路机械与施工机械化，2004.(11)：39-41[7]中华人民共和国交通部规范.公路沥青路面养护技术规范.北京人民交通出版社，200112 [8]张宗辉.同步碎石封层技术在中国的发展及应用[J].中国公路，2004，(20)：158～15912'