技术创新

    许多高校诞生于上个世纪,当时校园道路的铺筑技术和国家道路建设一样,基本上采用的都是水泥混凝土路面的铺筑技术。水泥混凝土路面因其强度高、刚度大、扩散荷载能力强、稳定性好、抗磨耗能力强等优点,在我国道路网的构成中曾一度占有非常大的比重。然而随着高校连年扩招,学生人数不断增多,高校不断进行了重建和扩建,虽然和城市道路中日益增长的车辆相比,学校的人行荷载和车辆荷载对水泥路面的冲击力相对要小,但校区的不断扩建让很多人为节省时间而逐渐改变出行方式,部分学生由步行改为骑自行车,部分教师由乘坐校车改开私家车上班,这些都加大了道路路面的压力负担,使得路面逐年损坏,使用性能下降,行走及行车舒适性差,迫切需要进一步提高路面的服务性能来保持良好的校园环境。
水泥混凝土路面的修复一般有三种措施:第一种方法是清除重铺法,又称“翻修”,就是清除之前原有的水泥混凝土面板,重新铺筑上基层和路面。这种方法一般只适用于旧水泥混凝土路面面板严重破碎、脱空、错台以及判定基层存在大量病害,无法加罩沥青混凝土面层或新水泥混凝土面层的情况下,才使用该法;第二种方法是直接加铺一层新的水泥混凝土面层,又称“白加白”工艺,但加铺新面层通常需要养护28天左右,极大地妨碍了正常的通行能力,而且由于新水泥混凝土面层的厚度一般不能低于20cm,其造价远远高于沥青罩面层,一旦产生病害,养护维修比沥青路面要困难;第三种方法是原路面加铺沥青混凝土面层,又称“白加黑”工艺,目前在水泥混凝土路面上采用这种白加黑工艺已经很普遍,是路面改建的首选方案。这种措施与前两种措施相比,工期短,施工简单方便,不仅能有效地改善旧水泥混凝土路面的使用性能,而且造价低廉,对交通和环境的影响相对都较小。
1　项目概况
本工程为安徽水利水电职业技术学院的校园内部道路。校园内主干道路幅宽度为6.5米,次干道路幅宽度为3米,总面积约为33000平方米,原路面为水泥混凝土路面。路面在人行荷载、车辆荷载、气候以及水文等自然因素影响下,经过多年运营,出现了以下不同程度的病害,主要有:(1)沉陷、错台;(2)裂缝、斜裂缝、角隅裂缝;(3)接缝张开、碎裂;(4)交叉裂缝和断裂板;(5)水泥路面磨损。
这些不同程度的病害导致道路通行舒适性差,已经不能满足正常的交通功能。结合该段交通量大小及道路施工工程,采用了“白加黑”的改造设计来改善校园环境。
2　“白加黑”技术的施工工艺流程
施工顺序安排如下:测量放线※旧路面补强※铺防水卷材※喷洒透层油※铺设玻纤格栅※沥青面层摊铺※收尾工程。下面就白加黑路面改造中的一些重点施工工序进行阐述。
2.1　旧路面局部补强
在旧水泥混凝土路面上加铺沥青路面之前,旧路面病害处治是否到位,关系到路面改造工程的质量及路面使用年限。本例针对旧水泥路面的各种破坏情况,采取了相应的处理方法,具体方法如下:
2.1.1　坏板修补
板边轻微剥落时,应把剥落面清理干净,用沥青混合料进行填充修补并整平,板边破损严重时,做全深度补块。板角修补按断裂面的大小切缝,清理凿除范围,复原钢筋,对接缝面涂刷沥青,然后现浇水泥混凝土,切接缝槽并灌入填料。
2.1.2　裂缝处理
对于缝宽小于1.5cm的裂缝,先用清缝机清缝,再用环氧砂浆进行灌缝;当缝宽大于1.5cm,采用全深补块处理。
2.1.3　接缝维修
接缝主要包含水泥混凝土路面的纵缝、胀缝、缩缝、施工缝。先用清缝机对接缝中的原填缝料及杂物进行清理,对于横向接缝(含胀缝、缩缝、施工缝)采用沥青橡胶进行灌缝;纵向接缝根据缝宽不同,采用橡胶沥青类加热施工式填缝料、常温施工式填缝料及沥青砂分别进行灌缝。灌缝要求饱满、与缝壁粘结良好。
2.1.4　沉陷、错台处理
对于错台高差不超过20mm的板块,可采用铣刨处理。将较高一侧的板块边缘在50cm范围内,按斜度削平至与下沉板边缘齐平;错台高差大于20mm的严重错台,采用灌浆顶升,顶升后剩余的错台采用铣刨,铣刨后相邻板的相对高差控制在5mm内。
2.2　透层、粘层施工
旧路面经过局部补强之后要在水泥面层上喷洒透层油。施工前先用空压机将基层彻底清扫干净,当气温低于5℃、下雨或下承层潮湿时,不得喷洒沥青。透层采用沥青洒布车喷洒,洒布时保持稳定的速度及喷油量。沥青洒布机喷不到的地方可采用手工洒布机,对于浇洒过量处及时清除,对于漏洒或少洒的地方及时补洒。浇洒沥青后,作好防护措施,严禁除运送沥青混合料之外的其它车辆及行人通过。沥青面层间要喷洒粘层油。粘层油的用量应根据下卧层的类型通过试洒确定,粘层油的质量符合规范要求。粘层施工前应将路面清洗干净,雨天严禁施工,气温低于5℃情况下不应进行粘层油施工。粘层油采用沥青洒布车并选择适宜的喷嘴洒布速度和洒布量保持一致。粘层油宜在当日洒布,待乳化沥青破乳,水分完全蒸发完后才能铺筑沥青层,确保粘层不受污染。
2.3　铺设玻纤格栅
玻纤格栅铺设应该在喷洒透层油后。铺设时应保持平整、拉紧、不得起皱,使格栅具备有效张力。
(1)固定材料:采用50×50×0.3mm的固定铁皮(要求平整不翘角)和2英寸钢钉。
(2)固定方法:先将固定铁皮和钢钉固定在已洒布粘层沥青的下层结构上,在将格栅纵向拉紧并分段固定,每段长度为2～5m,格栅拉紧时玻纤纵横向均处于挺直张紧状态;格栅搭接为纵向搭接,搭接宽度不小于20cm,横向搭接宽度不小于15cm,纵向搭接应根据沥青摊铺方向将前一幅置于后一幅之上。固定时不能将钢钉钉于玻纤上,不能用锤子直接敲击玻纤,固定后如发现钢钉断裂或铁皮松动,则需重新固定。
2.4　沥青混凝土面层施工
2.4.1　施工准备
(1)前期准备。本次采用的是铺设两层沥青面层,上面层是AC-13细粒式沥青混凝土,下面层为AC-20沥青混凝土,中间喷洒粘层油来进行粘结。沥青混凝土混合料配合比设计采用三阶段进行:即目标配合比设计阶段、生产配合比设计阶段和生产配合比验证阶段,综合分析试验数据,报监理工程师批准。开工前检查机械状态,确保各机械性能良好;对民工组长进行技术交底、分工、培训;木耙子、平口锹、制作带标尺的插杆等工具准备齐全;测量放样,利用全站仪或经纬仪定向,在下承层上按设计图标注尺寸,每隔10m定位打桩,确定中边线高度、拉钢丝基准线。
进行试验段的铺筑。采用生产配合比拌和,铺筑一段试验路段,以此检验施工方案、沥青混合料配合比,施工机械性能及设备组合,测定松铺厚度。并有针对性地收集松铺厚度、压实度与碾压遍数的关系等数据,试验路段结束后,编制试验路段总结报告,经监理工程师批准后,按照试验段总结的经验进行全面施工。
(2)沥青混合料的拌和与运输。装载机将存放在堆料区的冷矿料装入冷矿料配料斗,经冷矿料输送机输送至冷矿料烘干、加热系统,搅拌设备采用逆流加热方式,即加热装置设在干燥滚筒的卸料端,燃气与冷矿料逆向运动,以充分进行热交换。集尘装置设在滚筒进料端的烟箱之后,它的排风机将引导热气流向进料端移动,并将其携带的料尘过滤,过滤后的燃烧废气和水蒸气等经除尘后排入大气。加热后的矿料经热矿粒提升机输送至热矿料筛分及储料装置,经热矿料计量装置计量后进入搅拌器,与称量好的沥青进行搅拌。拌和好的混合料输送至自卸车或成品料储仓。
热拌沥青混合料宜采用较大吨位运料车运输,每车不得少于20吨,同时车厢两侧及车顶用棉被覆盖以防温度散失过快,运料车在现场不得急刹车、急掉头以使透层、封层造成损伤。运料车备有10辆确保运力充足,避免摊铺机等料,宜待等候的运料车多于5辆后开始摊铺。运料车进入摊铺现场时,测量料温,若低于165℃ ,作废料处理,轮胎上不得沾有泥土等可能污染路面的脏物,若混合料不符合施工温度要求,或已经结成团块、遭受雨淋时不得铺筑使用。
2.4.2　沥青混合料的摊铺
沥青混合料到达现场后应尽快组织摊铺,碾压成型以防温度散失过快。此次选用性能良好的福格勒1800-2型2台(摊铺宽度9.5米)沥青摊铺机进行摊铺。两台摊铺机同时作业时前后错开10～20m,两幅之间应有30～60mm左右宽度的搭接,避开车道轮迹带,上下层的搭接位置宜错开200mm以上。
摊铺作业前,要求摊铺机操作人员把摊铺机的熨平板及振捣装置底部打整干净,并涂抹油水混合剂,调整熨平板的预拱度、横坡度后进行预热,预热温度不低于100℃ ,要接近沥青混合料的温度。通过找平垫好熨平板,安装好电脑,面层采用铝合金自动找平基准梁装置控制摊铺厚度。底层铺筑时,摊铺机通过走钢丝基准线自动找平控制摊铺厚度。同时加密固定高程控制点,随时用三米铝合金直尺检查摊铺平整度,使其满足标准要求。
摊铺机调整好所摊铺段的宽度、厚度、预拱度及有关机构和装置后,使其处于“整装待发”状态;装运沥青混合料的自卸车在距摊铺机10～30cm左右的地方停车,由摊铺机向前顶靠住汽车后轮,由摊铺机顶推其运行,同时自卸车车箱徐徐升起,将混合料缓缓卸入摊铺机的接收料斗,位于接收料斗底部的刮板输送器在动力系统的驱动下以一定的转速运转,将料斗内混合料连续均匀地向后输送到螺旋摊铺器前通道内的下承层上,螺旋摊铺器将这些混合料沿摊铺机的整个摊铺宽度向左右横向输送,摊铺在下承层上。摊铺好的混合料铺层经熨平装置的振捣梁初步捣实而成为一条平整的有一定密实度的铺层。在此摊铺过程中,自卸车应一直挂空档由摊铺机顶推着同步运行,直至车内混合料全部卸完才走开。另一辆运料自卸车立即驶来,重复上述作业,继续给摊铺机供料,使摊铺机不停地进行摊铺作业。运料车每次卸料必须倒净,如有剩余,应及时清除,防止硬结。摊铺必须缓慢、均匀、连续不间断地摊铺,不得随意变换速度或中途停顿以提高平整度,减少混合料的离析。摊铺速度宜控制在2～6m min的范围内。当发现混合料有明显的离析、波浪、裂缝、拖痕时,应分析原因及时消除。摊铺机遇雨时,应立即停止施工,并清除未压实成型的混合料。遭受雨淋的混合料应废弃,不得卸入摊铺机摊铺。
2.4.3　沥青混合料的压实及成型
压实成型的沥青路面要以马歇尔实验密度为标准,符合压实度、平整度要求。沥青路面施工配备5台压路机(3台双钢轮压路机、2台胶轮压路机),选择合理的压路机组合方式及初压、复压、终压(包括成型)的碾压步骤,以达到最佳碾压效果。初压温度一般在150℃左右。初压后进行复压,复压温度应控制在125℃ -135℃ ,不得低于120℃。终压温度应在90℃ -125℃ ,不得低于90℃。采用双钢轮压路机碾压,碾压速度为1.5～2Km h。初压每次重叠30cm以上,并开启喷水装置对钢轮喷少量水,以防混合料粘轮。初压后使混合料得到初步稳定,不产生推移、开裂。初压后检查平整度、路拱,必要时予以适当修整。在整个压实过程中,路面应以连续而均匀的速度碾压,压路机的适宜碾压速度随初压、复压、终压及压路机的类型而别。
为避免碾压时混合料推挤产生拥包,碾压时应将驱动轮朝向摊铺机,碾压路线及方向不应突然改变,压路机起动、停止必须减速缓行,不得在未碾压成型路段上转向、调头、加水或停留。对压路机无法压实的死角、边缘、接头等,采用小型振动夯趁热压实,注意压路机折回不应处在同一横断面上。
2.4.4　施工接缝的处理
沥青路面的施工必须接缝紧密、连接平顺、不得产生明显的接缝离析。摊铺时采用梯队作业,纵缝应采用热接缝,将已铺部分留下100～200mm宽暂不碾压,作为后续部分的基准面,然后作跨缝碾压以消除缝迹。横向接缝采用垂直的平接缝,用电铲将接缝铲齐,接缝要做到平齐无错台。斜接缝的搭接长度与层厚有关,宜为0.4～0.8m。搭接处洒少量沥青,混合料中的粗集料应予剔除,并补上细料,搭接平整,充分压实。平接缝宜趁沥青未冷透时用凿岩机或人工垂直刨除端部厚度不足的部分,使工作缝成直角连接。当采用切割机制作平接缝时,宜在铺设当天混合料冷却但尚未结硬进行,刨除或切割不得损伤下层路面,切割时留下的泥水必须冲洗干净,待干燥后涂刷粘层油,铺筑新混合料接头应使接茬软化,压路机先进行横向碾压,再纵向碾压成为一体,充分压实,连接平顺。
3　结束语
铺筑完的沥青混凝土路面,其表面平整无接缝、柔性好,不仅能够较好地满足行人和车辆要求,而且美观、耐磨。这次校园道路的白加黑改造,总造价在300万元左右。这种方便的施工方法以及低廉的造价,今后必将在城市相关区域和场所越来越受关注并广泛应用。