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沥青路面产生不平整的原因及处理措施初探
发布时间:2016-12-12   浏览次数:

 

摘要:本文主要介绍了路面不平整的产生与施工人员素质、路基施工质量、桥头涵洞两端 及桥梁伸缩缝的处理、路面底基层及基层的施工、路面施工机械的选用及路面材料的质量有关,并提出采取的相应对策及措施

关键词:沥青路面  平整度  原因  处理  措施

 

前言

平整度是衡量高级路面质量好坏的重要指标。路面不平顺,会增大行车阻力,并使车辆产生附加振动,直接影响行车的安全性、舒适性,同时会加剧汽车零部件及轮胎的损坏,并增大油料的消耗;附加振动以及不平整的路面所滞积的雨水,也将加速路面的破坏。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,交通部在修定《公路工程质量检验评定标准》(JTJ 07198)中也相应对路面平整度指标进行修订,采用了更高更严格的指标。

 

1 沥青路面不平整产生的主要原因

    沥青路面的施工,影响因素很多,单是路面平整度,就与施工人员素质、路基施工质量、桥头涵洞两端及桥梁伸缩缝的处理、路面底基层及基层的施工、路面施工机械的选用及路面材料的质量有关,而这些正是影响路面平整度的主要原因。

1.1 路基不均匀沉降,造成已铺筑路面出现坑凹

    路基是路面的基础,路基不均匀沉陷,必然会引起路面的不平整,分析其原因,主要有:

    1)路基填料控制不好,会不同程度的出现路基不均匀沉降。

    2)半挖半填路基的接合部处理不当、路基的压实度不足,如半挖半填路基较多,当路面完成后,出现了沉陷、沉陷和裂缝,是由于路基填料的含水量大,施工单位力量不够,未能按规范要求挖台阶施工,造成路基于填料接缝接合部产生裂缝和沉降,路基压实机具不足,使路基土壤的密实度偏低,土体透水性增强,造成水分集聚和侵蚀路基,使路基土软化而产生不均匀沉降。

    3)特殊地基路段、路基防护排水不完善,如部分路基沉陷,是由于对原地基勘探不祥,有部分路基修筑在软土地段,因软土的压缩性大,在自重的作用下产生沉降,部分路段是由于路基的防护、排水系统不完善,造成湿陷性黄土的不均匀沉陷、水流不畅,引起路基变形。

1.2 桥梁涵洞两端及桥梁伸缩缝的跳车,严重影响着路面整体平整度

    桥梁、涵洞两端的路基病害,是一个比较普遍的现象,也是最常见的公路病害之一,无论是低等级公路,还是高等级公路,都不同程度的存在这些问题,主要表现在:

    1)桥梁、涵洞的台背填土,由于压实机械的作业面狭小而使压实不到位,通车后,引起路基的压缩沉降。

    2)台背填料与台身的刚度差别大,造成沉降不均匀。

    3)在桥梁、涵洞与路基结合处,常会产生细小缩裂缝,雨水渗入后,使路基产生病害,导致该处路基发生沉陷。

    4)桥梁伸缩缝在选型和施工时考虑不周和处理不当,产生跳车现象。

1.3 基层不平整对路面平整度的影响

    在一些路段的基层为低级路面基层时,施工要求不严,在施工中,基层施工不平整,无论怎样使面层摊铺平整,但压实后也因虚铺厚度不同,路面产生不平整;有的路段位于高级路面基层,施工要求严,底基层和基层全部采用ABG摊铺机铺筑,但由于基层顶面的平整度有允许偏差,当沥青混凝土摊铺机作业时,尽管沥青混合料表面是摊平了,但压实后仍出现低洼,这些说明基层不平整对路面平整度的有着严重的影响。

1.4 路面摊铺机械及工艺对平整度的影响很大

    摊铺机是沥青路面面层施工的主要机具设备,其本身的性能及操作对摊铺平整度影响很大。摊铺机结构参数不稳定、行走装置打滑、摊铺机摊铺的速度快慢不匀、机械猛烈起步和紧急制动以及供料系统速度忽快忽慢都会造成面层的不平整和波浪。

    1)摊铺机械性能好坏,决定着路面面层的平整度。例如:一条二级公路第一路段采用一台4.5m的小型沥青摊铺机铺筑,路面接缝多,在铺筑时,几乎是人工在摊铺,根本谈不上路面的平整度;第二段采用两台6.0m的沥青摊铺机铺筑,尽管第一段的路面施工省劲,且路面的平整度有所提高,勉强能达到二级路的验收标准;第三段采用两台12.0mTAN-4233ABG大型沥青摊铺机,路面的平整度有了大大的改善,最后工程验收评定时,远远超过二级路路面平整度标准。由此可见,摊铺机械性能越优良,路面的平整度越好。

    2)摊铺机基准线的控制,也影响着路面平整度。目前使用的摊铺机大都有自动找平装置,摊铺是按照预先设定的基准来控制,但施工单位往往不够重视或由于高程的超平误差,形成基准控制不好、基准线因张拉力不足或支承间距太大而产生绕度,使面层出现波浪;挂线高程测量不准,量线失误或桩位移动,都会通过架设在钢丝线上的仪表反映在相应的摊铺路段上,造成路面高低起伏。

    3)摊铺机操作不正确,容易造成路面出现波浪、搓板。无论在施工中采用哪一种型号的摊铺机,若摊铺机操作手不熟练,导致摊铺机曲线前进、运料车在倒料时撞击摊铺机、摊铺机不连续行走或在行走过程中熨平板高低浮动等不规范作业,都会使路面形成波动或搓板;摊铺机的熨平板未充分预热,造成混合料粘结和熨不平;运输车因与摊铺机配合不好,卸料时,撒落在下层的混合料未及时清除,影响了履带的接地标高,连带影响了摊铺层的横坡及平整度。

1.5面层摊铺材料的质量对平整度影响

    沥青路面的施工质量,也取决于主要材料的质量和沥青混合料的配合比设计及沥青混合料的拌和。

    1)沥青混合料的配合比不合理,主要存在的问题有:油石比较大,已铺筑的路面会产生壅包和泛油;油石比较小,路面会出现松散;矿料的质量不好,集料的压碎值和石料的抗压强度太差和细长扁平颗粒含量过高,使路面混合料的稳定度降低,容易出现路面的各种病害。

    2)沥青混合料的拌合不均匀,主要存在的问题有:当拌和设备出现意外情况,刚开炉或料温低,含水量大时,会出现料温不均匀现象;当筛分系统出现问题时,造成骨料级配发生较大变化;有时也会出现花白料,使路面难以摊铺成型;温度过高造成沥青老化,不能保证沥青混凝土摊铺质量;拌和能力过小,出现停工待料状况,使接头处温度降低,出现温度差,形成凹凸不平;当运输设备不配套或司机技术较差时,会撞击摊铺机,使机身后移,形成台阶。

1.6 碾压对平整度的影响

    沥青面层铺筑后的碾压对平整度有着重要影响,选择碾压机具、碾压温度、速度、路线、次序等都关系着路面面层的平整度,主要表现在:

    1)压路机型号的选择上,如果采用低频率、高振幅的压路机时,会产生“跳动”夯击现象而破坏路面平整度。压路机初压吨位过重也会使刚摊铺好的路面产生推挤变形。

    2)碾压温度上的控制, 初压温度过高压路机的轮迹明显,沥青料前后推移大,不稳定;复压温度过高会引起胶轮压路机粘结沥青细料,小碎片飞溅,影响表面级配;温度过低,则不易碾压密实和平整。

    3)碾压速度的调整上,压路机碾压速度不均匀、急刹车和突然起动、随意停置和掉头转向、在已碾压成型的路面上停置而不关闭振动装置等都会引起路面推拥;在未冷却的路面上停机会出现压陷槽。

    4)碾压路线的行走上,碾压行进路线不当,不注意错轮碾压,每次在同一横断面处折返,会引起路面不平。

    5)碾压次数的确定上,碾压遍数不够,即压实不足,通车后形成车辙;碾压遍数太多,由于短时间集中重复碾压,会造成已成型路面的推移,形成龟裂和波浪。

    6)驱动轮和转向轮的前后问题上,如果是从动轮在前,由于从动轮本身无驱动力,靠后轮推动,因而混合料产生推移,倒退时在轮前留下波浪。

1.7 接缝处理欠佳

    接缝包括纵向接缝和横向接缝(工作缝)两种,接缝处理不好常容易产生的缺陷是接缝处下凹或凸起,以及由于接缝压实度不够和结合强度不足而产生裂纹甚至松散,这在几条路上都不同程度的出现。

 

2 提高路基及路面基层平整度的措施

2.1 路堤填筑前原地处理                        

    路基的施工质量,是整个路线工程的关键,也是路基路面工程能否经受住时间、车辆运行荷载、雨季冬季的考验。要做好路基工程,必须扎扎实实地进行路基的填筑,尤其对原地面的处理和坡面基地的处理:

    1)填筑路堤时应首先进行原地面处理。当路堤填筑高度不小于1.0m时,应注意将路基范围内的树根,草丛全部挖除。若基底的表层土系腐殖土,则须用挖掘机或人工将基表层土清除换填,厚度视具体情况而定,一般以不小于30cm为宜,并予以分层压实。如发现草炭层、鼠洞、裂缝,应更换符合条件土回填,并按规定进行压实。路堤通过耕地时,路堤筑填施工前必须预先填平压实。如其中有机质含量和其他杂质较多时,碾压时因弹性过大,不易压实,应换填土。

    2)坡面基底处理。当坡面较小时,只需清除坡面上的表层,其处理方法同上。但坡度较大时,应将坡面做成台阶,让填料充分嵌在地基里,以防止路堤的滑移。台阶的尺寸,依土质、地形和施工方法而不同,一般宽底不宜小于1m,而且台阶顶面应做成向堤内倾斜3%-5%的坡度,并分层夯实。当所有台阶填完之后,可按一般填土进行。

2.2 路堤填料

    路堤填料一般应采用砂砾及塑性指数和含水量符合规范的土,不使用淤泥、沼泽土、冻土、有机土、含草皮土、生活垃圾及含腐殖质的土。对于液限大于50,塑性指数大于26 的土,一般不宜作为路基填土,特殊情况必须使用,应作如下处理:

    1)控制最佳含水量,保证土料在最佳含水量下达到最佳压实度。若土质含水量特别大,可通过翻晒来实现,使其达到最佳含水量。

    2)掺外加剂改良。对含水量大、塑性高的土或强度不足的其他材料如含有大量细粒砂的砂质土来说,可掺入石灰、水泥工业废料或其它材料的稳定剂,对土的性质进行改良,使其达到填土要求。

    3)采用不同土质填筑路堤时,采取以下措施:

     ①层次应尽量减少,每一结构层总厚度不小于0.5m,不得混杂乱填,以免形成水囊或滑动面;

     ②透水性差的土填筑在下层时,其表面做成一定的横坡,以保证来自上层透水性填土的水分及时排出;

     ③合理安排不同土质的层位,采用不因潮湿及冰融而改变其体积的优良土填上层,强度较小的应填在下层;

     ④在不同土质填筑的路堤交接处应做成斜面,并将透水性差的土填在斜面的下部。

2.3 填土路基压实

    路基施工时,应严格按现行《公路路基施工技术规范》要求进行,并应通过试验路段来确定不同机具压实不同填料的最佳含水量、适宜的松铺厚度和相应的碾压遍数、最佳的机械配套和施工组织。

2.4 特殊地基处理

    软土地基具有极大的破坏性,虽然在对其认定上尚无完全一致的结论,但从广义上讲,只要外在荷载在土基上有可能出现有害的过大变形和强度不够等问题时,我们都应该视为软基而认真对待,并进行必要的处理。一般按处理的部位可分为地基处理和路提处理,处理的方法为:

    1)对于路基高度不高,软土层或淤泥层比较薄的地段,我们采用砂垫层、置换填土、反压护道、抛石挤淤的方法处理,以增强路基。

    2)对于排水地基,根据实地情况,采用砂垫层法、袋装沙井法、砂桩、塑料板排水法及置换填土来处理。

    3)对于软土地基或湿陷性黄土地区比较复杂的地基情况,采用垫隔土工布、碎石桩、加固土桩及强夯的办法处理。

    4)对于软土路提的处理,采用垫隔覆盖土工布、增设土工格室、土工格栅等办法。

2.5 完善排水设施

    为了保持路基能经常处于干燥、坚固和稳定状态,必将影响路基稳定的地面水予以拦截,并排除到路基范围之外,防止漫流、聚积和下渗。同时,对于影响路基稳定的地下水,应予以截断、疏干、降低水位,并引导到路基范围以外,使全线的沟渠、管道、桥涵构成完整的排水体系。对于黄土地区的排水设施应注意防冲、防渗以及水土保持问题。

    1)在一般路段,路基排水沟渠包括边沟、截水沟、排水沟,要注意防渗、防冲,采取加固及防止渗漏措施;黄土地区公路边沟以采用浆砌片加固效果较好;截水沟应设在离堑顶边缘以外不少于10m的地方,断面不宜过大,沟底纵坡宜在0.5%-2.0%之间,在填挖交界处引出边沟水时,注意出水口的加固。

    2)在垭口、深路堑、高路堤、滑坡、陷穴等地段,可用挖鱼鳞坑、水平沟、种草、植树等方法对坡面径流进行调治与防护;在冲沟头植树,防止冲沟溯源侵蚀,危害路基;布设在沟谷的路线,在沟谷中筑坝淤地,并保护路基坡脚不受水的冲刷破坏;还可做护坡埂、涝池、水窑等。

2.6 桥头、涵洞两端及伸缩缝的防治措施

    桥头、涵洞两端引起的跳车现象,成为各级公路路线上一个主要克服和攻关项目,要对其彻底进行治理好,我认为要从以下几点着手:

    1)地基加固处理,为消除桥台和台后填方段的差异沉降变形,需对地基进行加固,尤其是特殊路基,如软土地基、湿陷性黄土地基、河流相冲击洪积物地基等需进行特殊处理:软土属高压缩、大变形地基,对该地基首先采用插塑料板、袋装沙井的超载预压等方法进行排水加固,其次根据填方路提的压力计算,采用喷粉桩、挤密桩等进行加固处理;河流冲积物,使长年累月积累下来的,沉积物种类多,要充分分析其成份,做好设计,进行地基渐变加固;湿陷性黄土要做好防排水设计,采用强夯等办法进行加固。

    2)桥头设计过渡段,即在一定长度范围内铺设过渡性路面或设置搭板,可以使在柔性结构路段产生的较大沉降通过过渡段至桥涵结构物上,车辆行驶就不至于产生跳车。

    3)台背填料的选择,在挖方地段的台背回填部位,因场地特别窄小,可选用当地的石渣、砂砾等优质填料;在高填方的拱涵及涵洞与侧墙的相接部位,尽量选用内摩擦较大的填料进行填筑,而且施工时应注意填料土压的平衡,不发生偏移,以免造成工程事故。

    4)在靠近构造物背后设置必要的地下排水设施,也可在桥台与填方结合处及过渡段的路面下设置垫层,防止路面下渗水进入填方,对中间为砂砾填料、两侧为土类填料的填方与加固地基的连接处做纵向集水管和横向排水管,以排泄填方与加固地基之间的下渗水。

    5)强化施工质量管理,提高桥涵两端路提的施工质量,完善施工工艺、方法和强化管理。为适应桥涵端部而路提施工场地窄小、压实区域形状不规则而工期又紧迫的特点,应使用专用的小型压实机械。

2.7 路面基层施工注意

    1)严格按照《公路路面基层施工技术规范》(JTJ034-2000)要求进行底基层和基层施工,对于高速公路和一级公路,必须坚持除与土基接触的底基层可以采用路拌法施工以外,其上面的各层均应采用集中场拌和摊铺施工方法,以确保标高、横坡、强度、平整度达到设计要求。当采用摊铺机进行基层施工时,为了消除中间高两侧低的现象,可适当调整摊铺机两侧的横向斜杆,使熨平板呈中间低两头高状态。

    2)加强基层养护,在基层施工完成后,采用不透水薄膜或湿砂进行养护,也可以采用喷洒沥青乳液保护。若无上述条件时,可以用洒水进行养护,并应严格控制行车。若不能封闭交通,应限制重车通行,其车速不应超过30km/h,同时应注意其他交通设施对基层的损坏。若出现车槽(坑槽)松散,应采用相同材料修补压实,也可用贫混凝土填平振实后,上面摊一层油毛毡再进行路面施工。严禁用松散粒料填补。

    3)严格控制基层平整,面层铺筑前用3m直尺对基层进行平整度检测,平整度差且大于8mm的路段应进行整平。面层摊铺前认真清扫基层表面,确保基层表面整洁,没有松散浮料和杂质。如有泥土还应用压力水冲洗干净。如基层表面局部透层沥青或下封层脱落,则应将脱落处基层表面清洗干净后补洒透层沥青或补做下封层。认真超平放线,确保基层标高和基准线标高准确无误。基层标高超过允许范围时,高处必须铲平,低处可用下面层补平。面层铺筑前受到其他工序污染,如表面滴落水泥成硬渣时,应予及时清除,以确保面层平整度。

2.8 碾压质量控制

     沥青混凝土面层的碾压通常分为三个阶段进行,即初压、复压和终压。

    1)初压,第一阶段初压习惯上常称作稳压阶段。由于沥青混合料在摊铺机的熨平板前已经初步夯击压实, 而且刚摊铺成的混合料的温度较高(常在140左右),因此只要用较小的压实就可以达到较好的稳定压实效果。通常用6-8T的双轮振动压路机以2km/h左右速度进行碾压2-3遍。碾压机驱动轮在前静压匀速前进,后退时沿前进碾压时的轮迹行驶进行振动碾压。也可以用组合式钢轮—轮胎(四个等间距的宽轮胎)压路机(钢轮接近摊铺机)进行初压。前进时静压匀速碾压,后退时沿前进碾压时的轮迹行驶并振动碾压。

    2)复压,第二阶段复压是主要压实阶段。在此阶段至少要达到规定的压实度,因此,复压应该在较高温度下并紧跟在初压后面进行。复压期间的温度不应低于100-110,通常用双轮振动压路机(用振动压实)或重型静力双轮压路机和16T以上的轮胎压路机同进先后进行碾压,也可以用组合式钢-轮胎压路机与振动压路机和轮胎压路机一起进行碾压。碾压遍数参照铺筑试验段时所得的碾压遍数确定,通常不少于8遍,碾压方式与初压相同。

    3)终压,第三阶段终压是消除缺陷和保证面层有较好平整度的最后一步。由于终压要消除复压过程中表面遗留的不平整,因此,沥青混合料也需要有较高的温度。终压常使用静力双轮压路机并应紧接在复压后进行。终压结束时的温度不应低于沥青面层施工规范中规定的70,应尽可能在较高温度下结束终压。

    在施工现场,组织得好的碾压应是初压、复压和终压的压路机各在相互衔接的小段上碾压并随摊铺速度依次向前推进。当然,实际碾压过程中压路机会超过复压与初压和终压复压的分界线;为使压路机驾驶员容易辨明自己应该碾压的路段,可用彩旗或其他标记物放在初压与复压和复压与终压的分界线上,并根据沥青混合料的温度和碾压遍数移动这此标记物,指挥驾驶员及时进入下一小段进行碾压。

    4)为保证各阶段的碾压作业始终在混合料处于稳定的状态下进行,碾压作业应按下述规则进行:由下而上(沿纵坡和横坡);先静压后振动碾压;初压和终压使用双轮压路机,初压可使用组合式钢轮-轮胎压路机,复压使用振动压路机和轮胎压路机;碾 压时驱动轮在前,从动轮在后;后退时沿前进碾压的轮迹行驶;压路机的碾压作业长度应与摊铺机的摊铺速度相平衡,随摊铺机向前推进;压路机折回去在同一断面上,而是呈阶梯形;当天碾压完成尚未冷却的沥青混凝土层面上不应停放一切施工设备(包括临时停放压路机),以免产生形变;压实成型的沥青面层完全冷却后才能开放交通。

    5)横向接缝的碾压,横向接缝的碾压是工序中重要一环。碾压时,应先用双轮压路机进行横向(即垂直于路面中心线)碾压,需要时,摊铺层的外侧应放置供压路机行驶的垫木。碾压时压路机应主要位于已压实的混合料层上,伸入新铺混合料的宽度不超过20cm。接着每碾压一遍向新铺混合料移动约20cm,直到压路机全部在新铺面层上碾压为止。然后进行正常的纵向碾压。

    纵向接缝的碾压,纵向接缝的碾压,压路机先在已压实路面上行走,同时碾压新铺混合料10-15cm,然后碾压新铺混合料,同时跨过已压实路面10-15cm,将接缝碾压密实。

2.9接缝处理对策

    1)纵向接缝,两条摊铺带相接处,必须有一部分搭接,才能保证该处与其他部分具有相同的厚度。搭接的宽度应前后一致。搭接施工有冷接茬和热接茬两种。

    冷接茬在施工中是指新摊铺层与经过压实后的已铺层进行搭势头。半幅施工不能采用热接缝时宜加设档板或采用切刀切齐。铺另半幅前必须将缝边缘清扫干净,并涂洒少量粘层沥表。摊铺时应重叠在已铺层5-10cm,摊铺后用人工将摊铺在前半幅上面的混合料铲走,然后进行碾压。应注意新摊铺带必须与前一条摊铺带动的松铺厚度要同。

    热接茬在施工中一般是在使用两台以上摊铺机梯队作业时采用的。此时两条毗邻摊铺带的混合料都还处于压实前的热状态,所以纵向接茬易于处理,且连接强度较好。施工时应将已铺混合料部分留下10-20cm宽,暂不碾压,作为后摊铺部分的高程基准面,待后摊铺部分完成后,一起跨缝碾压。

不管采用冷接法或热接法,摊铺带的边缘都必须齐整,这就要求机械在直线上或弯道上行驶始终保持正确位置。为此,可沿摊铺带一侧敷设一根导向线,并在机械上安置一根带链条的悬杆,驾驶员只要注视所悬链条对准导向线行驶即可。

2)横向接缝,相邻两幅及上下层的横向接缝均应错位1m以上。横向接缝有斜接缝和平接缝两种。高速公路、一级公路的中、下层的横向接缝可采用斜接缝,在上面层应采用垂直的平接缝,其他等级公路的各层均可采用斜接缝。铺筑接缝时,可以在已压实部分上面铺一些热混合料使之预热软化,以加强新旧混合料的粘结。但在开始碾压前应将预热用的混合料铲除。

 

    3 结束语

    路面平整度要达到行车舒适这一要求,要从路基施工准备阶段就开始重视,所有参加公路建设工程的施工单位,都有义不容辞的责任,都必须强化施工管理,完善施工工艺和施工方法,提高施工质量,才能从源头上、根本上解决问题,社会效益和社会质量得到保证。

    为提高路面平整度,还应追踪世界先进技术,学习和借鉴外国一系列先进的施工方法和施工工艺,如借鉴美国与欧洲一些国家所使用的与摊铺机同步前进的布料机从侧边进行布料,减少对摊铺机干扰的方法,来保证摊铺机匀速、连续工作,既能保证沥青路面的压实度又能提高平整度。

 

参考文献

[1] 邓学均 .路基路面工程 .北京:人民交通出版社

[2] 俞高明 .公路工程施工技术 . 北京:人民交通出版社

[3] 《公路工程质量检验评定标准》(JTJ07198

[4] 《公路路面基层施工技术规范》(JTJ034-2000

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