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淺談改性瀝青及SMA路面平整度的控制工學(xué)論文
一、引言
平整度是衡量高級路面質(zhì)量好壞的重要指標(biāo)。路面不平順，會增大行車阻力，并使車輛產(chǎn)生附加振動，直接影響行車的安全性、舒適性，同時會加劇汽車零部件及輪胎的損壞，并增大油料的消耗；附加振動以及不平整的路面所滯積的雨水，也將加速路面的破壞。隨著社會的發(fā)展需要，高等級公路建設(shè)幅度的擴(kuò)大，人們對路面行車的安全性、舒適性以及路面的耐久性都提出了更高的要求，交通部在修定《公路工程質(zhì)量檢驗評定標(biāo)準(zhǔn)》（JTJ 071－98）中也相應(yīng)對路面平整度指標(biāo)進(jìn)行修訂，采用了更高更嚴(yán)格的指標(biāo)。下面結(jié)合國道319改線（海滄路段）一期工程的施工、監(jiān)理，談?wù)勅绾螌Ω男詾r青及SMA路面的平整度進(jìn)行控制。
該工程東連海滄大橋石塘立交，西接角嵩公路，是進(jìn)出廈門島的西通道，全長8.233公里，按一級公路結(jié)合城市I級主干道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，雙向六車道，寬為2X12.25米。本路段交通量大、重載多，特別是廈門地處東南沿海，夏季炎熱，為防止瀝青硅路面在重載作用下產(chǎn)生車轍、推擁和波浪等病害，充分利用SMA具有較好的高溫穩(wěn)定性和低溫抗裂性，能保持較好抗滑能力和平整度、減少噪音、提高路面能風(fēng)度等優(yōu)點，本工程采用改性瀝青及SMA結(jié)構(gòu)取代中粒式瀝青砼抗滑表層。
二、影響改性瀝青及SMA路面平整度的因素分析
改性瀝青是指摻加改性劑或采取對瀝青輕度氧化等加工措施，使瀝青或瀝青混合料的性能得以改而制成的瀝青結(jié)合料；SMA是一種由瀝青、纖維穩(wěn)定劑、礦粉及少量的細(xì)集料組成的瀝青馬蹄脂，填充間斷級配的粗集料骨架間隙而形成的眼擠型密實結(jié)構(gòu)混合料。改性瀝青及SMA路面是一種新型的路面結(jié)構(gòu)，具有如下特性：
1.造價高，對路基與路面的施工質(zhì)量要求較高；
2.改性劑必須完全分散在瀝青中，才能充分發(fā)揮其效能：
3.改性瀝青及SMA混合料具有粗集料多，礦粉多，改性瀝青結(jié)合料多，細(xì)集料少，摻纖維穩(wěn)定劑，材料要求高的特點，特別是對粗集料的堅韌性、顆粒形狀和棱角性的要求很高；
4.只有在高溫狀態(tài)下碾壓才能達(dá)到密實效果，且不產(chǎn)生推擁，這是SMA的一個重要特征；
5.改性瀝青及SMA混合料致冷后非常堅硬，強度高。
改性瀝青及SMA的特性決定了其施工與普通瀝青硅相比具有特殊性，故應(yīng)加強施工中每一環(huán)節(jié)的檢測控制與管理，從其特性入手，對其特殊的施工工藝進(jìn)行分析，影響路面平整的主要因素有：
1.路基與下承層的施工質(zhì)量。路基填筑不均勻或路基、下承層結(jié)構(gòu)密實度和強度不足，整體穩(wěn)定性差，易產(chǎn)生不均勻沉降，路面平整度差：對于下承層的平整度以及高程誤差，都會通過結(jié)構(gòu)層自下而上層層積累，影響到改性瀝青及SMA路面的平整度。
2.原材料及混合料的質(zhì)量。只有保證原材料和混合料的質(zhì)量，才能保證改性瀝青及SMA面層的完整性和強度，路面平整性才有保障。
3.施工工藝及機(jī)械配置。本工程采用改性劑SBS，改性瀝青制作采用高溫剪切與膠體磨的特殊加工方法，拌和時間長，生產(chǎn)率降低，混合料粘度大，施工溫度要求高，混合科冷卻結(jié)硬后強度高，要保證其密實度和平整度以及充分發(fā)揮SMA粗集料的嵌擠作用，只有通過采用合理的施工工藝及機(jī)械配置才能實現(xiàn)。
4.施工人員的素質(zhì)與責(zé)任心。只有通過施工人員對施工中每一環(huán)節(jié)加強檢測控制與管理力度，充分調(diào)動其主觀能動性，才能發(fā)揮先進(jìn)的施工工藝、合理的機(jī)械配置和先進(jìn)的機(jī)械設(shè)備這一組合的最佳效果。
三、改性瀝青及SMA路面平整度的控制措施
從影響平整度的主要因素出發(fā)，從路基與路面下承層的施工質(zhì)量，原材料及混合料的質(zhì)量，施工工藝和機(jī)械配置以及施工人員素質(zhì)等方面采取相應(yīng)的控制措施，重點應(yīng)抓施工工藝和機(jī)械配置方面。
1.加強路基與路面下承層的施工質(zhì)量控制
對于路基，應(yīng)從確保路基填土的均勻性以及路基結(jié)構(gòu)整體的密實度和強度；采取合適的涵、臺背、墻背回填與軟基處理方案并減少其過渡段的工后沉降差；采取相關(guān)措施，減少水對路基產(chǎn)生的病害，確保路基穩(wěn)定。
改性瀝青及SMA造價較高，一般只使用于上面層結(jié)構(gòu)，若在（承層施工中不重視手整度及高程誤差控制，想通過4cm厚上面層的施工來對下承層的不足進(jìn)行彌補，并取得好的平整性是不可能的。本工程主車道全幅寬12.25m，在下承層施工中，均采用ABG攤鋪機(jī)全幅式攤鋪，保證攤鋪混合料性能的穩(wěn)定性和控制攤鋪速度的均勻性，并采用不同的找平方式，對不同下承層的攤鋪進(jìn)行控制，使下承層的平整度控制在較好的水平上。
2.原材料及混合料質(zhì)量的控制
每一批進(jìn)場的原材料都應(yīng)按相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行試驗，并加強施工中試驗自檢和抽檢力度，保證后材料質(zhì)量的穩(wěn)定。
改性瀝青及SMA混合料質(zhì)量直接影響到瀝青面層的施工質(zhì)量和使用品質(zhì)，一旦出現(xiàn)不合格的花料。焦料、過油料鋪筑到路面上都應(yīng)立即徹底鏟除重鋪，經(jīng)人工修補后的路面是不可能有良好的平整度�；旌狭仙a(chǎn)要嚴(yán)格把關(guān)，不合格混合料嚴(yán)禁使用。通過抽提試驗和馬歇爾試驗對礦料級配、瀝青用量、混合料的密度和空隙率VV、VMA、VCA等指標(biāo)進(jìn)行調(diào)控，同時檢測其穩(wěn)定度和流值；通過溫度檢測，對改性瀝青及SMA生產(chǎn)的四大溫度（瀝青加熱溫度160～165℃，改性瀝青制作溫度165～170℃，改性瀝青最高加工溫度175℃，集料加熱溫度190～200℃進(jìn)行控制，做到不合格材料嚴(yán)禁進(jìn)場，確�；旌狭系馁|(zhì)里。
3.加強施工工藝和機(jī)械配置的控制
先進(jìn)成熟的施工工藝、先進(jìn)的機(jī)械設(shè)備和合理的機(jī)械配置，是保證改性瀝青及SMA路面平整的關(guān)鍵。
I）攤鋪
本工程采用ABG攤鋪機(jī)全幅一次性攤鋪，應(yīng)做到緩慢、均勻、連續(xù)不間斷地攤鋪，禁止隨意變換速度或中途停頓。
①.運料車與攤鋪機(jī)恰到好處地配合是保證平整度的一個重要方面，必須防止料車撞擊攤鋪機(jī)或?qū)⒘蠟⒌街忻鎸由稀＿\料車應(yīng)在攤銷機(jī)前10～20m處停住并掛空檔，卸料過程中由攤鋪機(jī)推動汽車同步前進(jìn)，卸料完畢后，即駛離攤鋪機(jī)。由于改性瀝青及SMA生產(chǎn)時拌和機(jī)生產(chǎn)率降低，為保證其勻速、不間斷地連續(xù)攤鋪，攤鋪速度一般不超過3m／min～4m／min，甚至可放慢到lm／min～2m／min，這就要求機(jī)手應(yīng)具有較高的操作水平，以保證攤鋪機(jī)勻速、連續(xù)工作，既能保證壓實度又提高平整度。
�、�.ABG攤鋪機(jī)兩側(cè)各安裝了一臺從美國BLAW／KHOX公司引進(jìn)的浮動基準(zhǔn)梁找平裝置。該裝置總長16.7m，前端有2X12個可上下自由伸縮的“雪橇”板也稱“滑靴”，滑下層表面拖動滑行，構(gòu)成下層基準(zhǔn)面。裝置后端有2X8對可上下伸縮的橡膠輪，行駛在攤鋪后的混合料表面，構(gòu)成攤鋪后的上基準(zhǔn)面。攤鋪機(jī)的自動找平裝置是根據(jù)兩個基準(zhǔn)面的高差控制攤鋪厚度。由于雪橇板和橡膠輪都能自由伸縮，可以消除局部不平整對控制厚度的影響。
由于較長的滑靴式浮動基準(zhǔn)梁對提高改性瀝青及SMA路面的平整度非常有利，故在本工程部分路段中，對浮動基準(zhǔn)梁進(jìn)一步改裝，浮動梁全長33.4m，后端采用2X12個滑靴來代替2X8對橡膠輪，使平整度可達(dá)到0.8mm以內(nèi)。
�、�.攤鋪機(jī)刮料輸送器通過閘門后供料和螺旋攤鋪器向兩側(cè)布料，兩者的工作速度要相匹配。在發(fā)生暫時性斷料時，攤銷機(jī)應(yīng)保持繼續(xù)運轉(zhuǎn)，停止振搗，并接通熨平板加熱器，保證改性瀝青及SMA的攤鋪與碾壓符合高溫條件要求，這是控制平整度的又一關(guān)鍵所在。
�、�.提高攤鋪過程中的預(yù)壓密實度。改性瀝青及SMA混合料在高溫狀態(tài)下主要靠粗集料的敬擠作用，可適當(dāng)提高夯錘的振搗頻率，在攤鋪機(jī)夯錘振搗與熨平板的共同作用下，一般可達(dá)到85％以上的預(yù)壓效果。這樣，剩余的壓實系數(shù)極小，所以初壓的痕跡也極小，進(jìn)而保證了路面的最終乎整度。
2）碾壓
改性瀝青及SMA路面最好采用剛性碾碾壓，并在碾壓過程中嚴(yán)格控制好碾壓溫度。本工程采用INGERSOLLRAND振動壓路機(jī)，其振動力大、幅度寬，初壓（溫度不低于150℃）、復(fù)壓（溫度不低于130℃）和終壓（溫度不低于120℃）都采用此種壓路機(jī)，碾壓3～4遍，一氣呵成。按照以下原則碾壓，充分解決了密安度與平整度的矛盾，實際效果比海滄大橋鋼橋面采用CC25振動壓路機(jī)與YL－20型輪胎壓路機(jī)組合碾壓要好。
①.按照“緊跟、慢壓、高頻、低幅”碾壓八字方針進(jìn)行碾壓，這是與一般瀝青混合料碾壓方式最大的區(qū)別。壓路機(jī)必須緊跟在攤鋪機(jī)后面，只有在高溫條件下碾壓才能取得最好效果，碾壓終了溫度應(yīng)不低于120℃；慢壓是針對目前碾壓速度普遍過快的現(xiàn)象來說，一般要求的碾壓速度不能超出4km/h～skm／h；高頻和低幅方式對提高SMA的壓實度，防止石料損傷，保持石料有良好的棱角性和嵌擠作用具有重要的意義，大振幅很容易造成碾壓過度，使石料壓碎或者馬蹄服上浮，產(chǎn)生“過碾壓彈簧”現(xiàn)象。所以碾壓八字方針也是保證改性瀝青及SMA路面平整的重要環(huán)節(jié)。
�、�.碾壓應(yīng)均衡地進(jìn)行，倒退時關(guān)閉振動，方向要漸漸地改變，不許擰著彎行走，一般可采用歐式碾壓，對每一道碾壓起點或終點可稍微扭彎碾壓；消除碾壓接頭輪跡。
③.壓路機(jī)不允許在新鋪混合料上轉(zhuǎn)向、調(diào)頭、左右移動位置、突然剎車或停機(jī)休息；其他機(jī)械化不能在未冷卻結(jié)硬的路面上停留。原則上所有機(jī)械，尤其是壓路機(jī)從開始碾壓進(jìn)入角色后便不能停機(jī)，直至該段路面施工結(jié)束，否則容易產(chǎn)生局部波浪。
�、�.碾壓應(yīng)縱向進(jìn)行，并由攤鋪路幅的低邊向高邊低速行進(jìn)碾壓，相鄰碾壓重疊至少50cm：初壓時始終讓從動輪在后，避免由于溫度高輪前易留下波浪，影響平整度；終壓用光輪壓路機(jī)以消除輪跡。本工程采用雙驅(qū)雙振ingersollrand壓路機(jī)，既可保證碾壓后不存在波浪，又能消除輪跡。⑤，在橋梁、涵洞和通道等構(gòu)造物的接頭處，以及匝道、港灣或緊急停車帶等攤鋪機(jī)和壓路機(jī)難以正常操作的部位，要輔以小型機(jī)械或人工操作快速進(jìn)行，保證其施工溫度。本工程海新路口與角嵩路日匝道，以及主車道兩側(cè)都安裝了立緣石和平緣石，在改性瀝青及SMA路面結(jié)構(gòu)施工中，特別是上面層施工中，對這些地方必須特別小心在意，否則會破壞平線石或影響整體美觀，放采用小型比特律壓路機(jī)配合碾壓，使改性瀝青及SMA上面層與平緣石銜接平順。
3）接縫處理
接縫是影響乎整度的一個重要因素。應(yīng)盡量減少接縫，特別是縱向接縫，本工程采用ABG攤鋪機(jī)全幅施工，不存在縱向接縫，所以應(yīng)保持勻速、不間斷連續(xù)攤鋪以減少橫向接縫，盡量做到一天只有一個接縫。改性瀝青及SMA路面橫向接縫的處理，對平整度影響很大。接縫跳車現(xiàn)象仍然是改性瀝青及SMA路面的薄弱環(huán)節(jié)。
改性瀝青及SMA路面接縫處理要比普通瀝青混合料難一些，由于冷卻后的SMA混合料非常堅硬，應(yīng)想方設(shè)法防止出現(xiàn)冷接縫處理。為提高平整度，一般采用切割成垂直面的方法，可在改性瀝青及S脫路面完工后，稍停一停，在其尚未冷卻之前，就切割好。具體做法為：將3m直尺沿路線縱向靠在已施工段的端都，伸出端部的直尺呈懸臂狀；以已施工路面與直尺脫離點定出接縫位置，用鋸縫機(jī)割齊后鏟除廢料，并用水將接縫處沖洗干凈；在下一次施工搭機(jī)前，涂刷粘層油，即可接下去鋪筑混合料。
4）機(jī)械配置
科學(xué)合理的機(jī)械配置和先進(jìn)的機(jī)械設(shè)備，是路面施工連續(xù)作業(yè)與提高平整度的重要保證。本工程所采用的瀝青及SMA拌和設(shè)備為德國PARIG／M2000型拌和設(shè)備，在施工過程中，其對所有的參數(shù)控制都采用電腦自動化控制，保證了混合料生產(chǎn)的連續(xù)性和混合料質(zhì)量的穩(wěn)定性；改性瀝青生產(chǎn)設(shè)備為北京國創(chuàng)LG－8型煉磨式改性瀝青生產(chǎn)設(shè)備，改性瀝青在拌和廠現(xiàn)場加工制作，經(jīng)顯微鏡觀察其改性劑分散非常均勻，一般小于5u；攤銷機(jī)為進(jìn)口的具有高精度自動找平的全幅式ABG攤鋪機(jī)；壓路機(jī)采用美國進(jìn)口的INGERSollRAND雙驅(qū)雙振壓路機(jī)。
所需的總運力（載重量×車量數(shù)）應(yīng)根據(jù)拌和機(jī)實際作業(yè)時的拌和能力結(jié)合拌和廠至施工現(xiàn)場的運距來確定；由于改性瀝青及SMA施工溫度要求較高，其混合料在運輸過程中必須加蓋篷布，防止結(jié)合料表面給硬，且必須保證攤鋪機(jī)前應(yīng)有3輛車等待卸料，宜采用12T以上的運料車供料，做到：“寧可運料車等候攤鋪，也不能攤鋪機(jī)等候運料車”。
4.提高施工人員素質(zhì)和責(zé)任心
外因是變化的條件，內(nèi)因是變化的依據(jù)。任何科學(xué)的工藝和先進(jìn)的設(shè)備都離不開這個主觀因素。在改性瀝青及SMA路面施工中，人為因素特別是施工人員素質(zhì)和責(zé)任心對路面質(zhì)量的影響也是至關(guān)重要的�，F(xiàn)場技術(shù)員，質(zhì)檢員、現(xiàn)場監(jiān)理員要切實發(fā)揮出應(yīng)有的作用，施工人員應(yīng)具有高度的責(zé)任感，保證按施工規(guī)范施工，對混合料的拌和、運輸、攤鋪、碾壓以及接縫處理等一系列環(huán)節(jié)，層層把關(guān)，并成立質(zhì)量管理小組，加強各施工人員及機(jī)械操作手的質(zhì)量意識，并貫穿于整個施工過程。
四、改性瀝青及SMA路面平整度檢測結(jié)果
工程完工后進(jìn)行檢測，路面平整度指標(biāo)采用西安公路研究所研制的XLPY－F型連續(xù)式平整度儀進(jìn)行檢測，每100米打印出一個實測結(jié)果一均方差（Q），總共165個檢測結(jié)果數(shù)據(jù)，其右幅的檢測數(shù)據(jù)如下（單位為mm）：
從上表可見，檢測結(jié)果均滿足小于交通部規(guī)定的平整度代表值1.2mm的要求，合格率達(dá)到100％但平整度指標(biāo)仍不夠理想，均方差大于0.8mm的比率偏大，特別是左幅已達(dá)到31.3％，主要原因是在鋪過程中，為與主車道兩側(cè)的手緣石順接以利排水，攤鋪機(jī)有時只能采用走架在乎緣石上的鋼架的找方式，使路面平整度受到平線石子整度的限制。
五、結(jié)束語
綜上所述，要提高改性瀝青及SMA路面的平整度，應(yīng)確保路基的施工質(zhì)量、并從下承層的平整B制、原材料及混合料的質(zhì)量控制、施工工藝和機(jī)械配置以及施工人員素質(zhì)入手，重點抓好攤鋪、碾壓接縫處理三方面的施工質(zhì)量，盡可能采用先進(jìn)的機(jī)械設(shè)備和合理的配置，充分發(fā)揮施工人員的主動性積極性。
為提高路面平整度，還應(yīng)追蹤世界先進(jìn)技術(shù)，學(xué)習(xí)和借鑒外國一系列先進(jìn)的施工方法和施工工藝，如借鑒美國與歐洲一些國家所使用的與攤鋪機(jī)同步前進(jìn)的布料機(jī)從側(cè)邊進(jìn)行布料，減少對攤鋪機(jī)干擾的方法，來保證攤鋪機(jī)勻速、連續(xù)工作，既能保證改性瀝青及SMA路面的壓實度又能提高平整度。
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