SMA沥青混合料的施工管理在沪芦高速公路的成功与不足

SMA沥青混合料的施工管理在沪芦高速公路的成功与不足【摘要】通过对sma沥青混合料在沪芦高速公路中的施工总结，指出了北段工程施工管理中的不足，提出了南段工程管理和控制上调整的成功之处，也积累了对sma沥青路面的管理经验【关键词】◎sma混合料◎高速公路◎检测◎管理一、sma沥青混合料在沪芦高速公路上使用概况sma——沥青玛蹄脂碎石混合料在城市道路和高速公路上的广泛应用的结果，已充分证实了这种材料的优秀品质，其优良的高温稳定性能，使得路面能够承受较大的车轮荷载，始终保持良好的平整度和良好的抗车辙能力；其良好的耐久性能，使得路面的使用寿命比普通的沥青路面长20％～40％，提高了投资效益；其良好的表面特性，使得路面在使用中，有良好的安全性和舒适性，而且降低了交通噪声的污染，保护了周边的环境；其良好的低温抗裂性，使得路面的上下层之间粘结良好，反射裂缝明显少于普通沥青砼路面。这些优良的性能，在沪芦高速公路工程的应用上也得到了证实。沪芦高速公路工程设计等级为全封闭、全部控制出入，主线设计计算行车速度100km/h，立交匝道40km/h的高速公路，主线实施双向四车道总宽27.0m和双向六车道总宽34.5m两种形式；路面结构设计荷载为bzz-100标准荷载；设计路面结构为：20cm二灰土底基层、45cm粉煤灰三渣基层、1cm沥青砂封层、6cm粗粒式沥青砼、5cm中粒式沥青砼、4cm沥青砼抗滑层——sma混合料，北段工程桥面上铺装层为6cmsma沥青混合料。沪芦高速公路上层路面，采用了sma沥青混合料技术，2004年12月底沪芦北段工程投入运营使用。从当时的交工验收检测数据和2005年7月份公路处对通车半年多的沪芦高速公路北段工程的检测反馈情况来看，公路路面整体的质量性能良好、路面的弯沉值、压实度、平整度和摩擦系数、整体稳定性等技术指标均满足了设计要求和公路路面的质量标准，从使用效果来看，sma沥青混合料在沪芦的使用是成功的。二、存在的缺陷但是我们也发现，沪芦高速北段工程完工以后，高速公路的路面上，局部地方存在着压实度不均匀，外观上离析的现象，特别是在雨后，这些集料不均匀处会有一小滩一小滩、或者一点一点的积水现象。由于sma材料本身的特性是不透水的，积水处的水虽然不多，但也无法排出，需要通过晴好天气自然挥发，这种现象在某些桥面上尤其严重，这对于冬季投入运营的公路在路面抗冻方面是一大考验。另外，从检测数据上也反映出桥面平整度虽然达标，但不如道路路面，纵坡较大的匝道。平整度上的缺陷尤为明显。在沪芦北段工程路面施工时，我们曾经从各个方面入手强化管理，比如：委托市政工程研究所的专业人士进行混合料的级配设计和验证；进行试验段施工，确定和修正工艺参数；委派监理驻厂规范拌和厂的生产、试验行为，及时检验出厂混合料；在摊铺现场督促施工自检，监理全线旁站、跟踪等等，应该说对沥青混合料施工管理上的各道程序，基本上都能执行到位，那么，为什么还会出现这样的缺陷呢？我们委托上海市市政工程研究院检测部门，对已投入使用的道路和桥面铺装层上积水部位进行了钻芯取样，对样品进行了沥青含量、材料级配、压实度和空隙率的检测，检测结果如下：1、沥青含量：平均值为6.1%，最大值为6.3%，最小值为5.9%，级差为0.4%，设计级配要求为5.8%，规范允许偏差±0.3%。2、集料级配分析：通过13.2mm和2.36mm筛的集料平均值符合要求；通过4.75mm筛的集料波动较大，集料有不均匀现象；0.075mm筛的粉料通过量偏少。3、压实度检测：样品的压实度变化范围是95.8%~98.8%，平均值为97.6%，标准差为1.03，代表值为97.0%，其结果表明，积水处路面的压实度偏低。4、空隙率计算：对试样根据试验室理论密度计算，其实际空隙率的变化范围为4.4%~7.4%，平均值为5.7%，而设计空隙率为4.5%，其结果表明，积水处路面的空隙率偏大。三、缺陷原因分析综合各方面因素，经过分析认为，造成这种缺陷的主要原因有以下几个方面：1、根据以上检测结果来分析，首先是4.75mm档的集料不稳定，在筛分曲线图上，它又正好处于拐点位置，因而它的波动对sma混合料的均匀性影响很大，此外0.075mm档的粉料含量偏低，这些都会导致混合料的空隙率过大。2、sma混合料施工时，虽然混合料温度没有超标，但如果混合料的温度波动较大，而碾压工艺等未随之进行调整，或碾压不及时，那必然会出现路面密实度不均匀的现象，面密实度低处空隙率大，便导致雨后积水无法排出，这种情况的存在，在冬季冰点以下时，对沥青路面将会造成耐久性的损害。3、在运输过程中，运距长、待料久，sma混合料中的sbs改性沥青会产生一定的析漏，从而使一车料中的混合料含油情况不均匀。4、摊铺过程中，偶尔会发生摊铺设备熨烫平板调整不好，需要人工补料的情况，偶尔会出现由于外界施工条件的影响导致的摊铺不匀速的情况；此外，压路机的不匀速情况也是比较多见的。5、除了上述原因以外，中小桥梁的纵坡较小，桥面纵向排水措施不够，使路面积水较多地汇集在防撞墙的根部和伸缩缝的三角区；桥面沥青砼摊铺层6cm一次性摊铺，松铺厚度在7～8.5cm，利用普通的施工工艺很难摊铺得均匀、压得密实；桥面水泥混凝土铺装层平整度差，防水层存在着质量缺陷等等因素也是造成路面、桥面碾压不均匀、不密实，局部积水的主要原因。同时，各方专家观察了路面缺陷情况以后也认为，目前沪芦高速公路上存在的局部离析和积水问题，确实是一种缺陷，但数量比较少，路面整体质量是优良的，对总体使用来说，其交通运输功能不会受到影响。另外，经过一个夏季高温状况下的使用，路面在车辆行驶和短时间荷载情况下会得到一个二次压实的过程，也会使路面不均匀现象得到缓解，压实度不均匀部分将会得到改善。就目前的情况来看，沪芦高速公路路面的积水情况已有一定数量的减少。四、调整的措施和实施效果针对沪芦高速公路北段工程的缺陷问题，在南段工程施工时，我们调整了部分施工方法，加强了对薄弱处的管理，采取的具体措施是：1、调整桥面铺装厚度通过设计变更，调整桥面沥青砼铺装层厚度，由6cmsma混合料一次性摊铺改为5cmac-20i（中粒式）和4cmsma混合料分层摊铺，此举提高了桥面的平整度和压实度。2、增添桥面沥青铺装层间排水措施在桥面横坡低标高处沿防撞墙根部的两层沥青铺装层中间，设置一条直径1cm的螺纹弹簧管，边缘碾压时少于其它部位一遍，以此加速了路面排水的功能，此举基本解决了雨后桥面积水的问题。3、修正sma混合料目标级配根据北段工程的实际情况和沥青混合料生产厂设备的实际情况调整了细集料的配比，增添了2％的矿粉用量，并使用了2％左右的填充粉料，弥补了细集料石屑粉被吸除的部分，保证了沥青的用量，使得sma混合料更加均匀稠和。4、增加混合料拌和厂驻厂监理的工作强度和工作内容吸取北段工程的教训，我们编制了沥青路面施工管理办法，明确了参建各方的职责，发挥监理的作用，同时强调了监理必须进行的工作和必须留有的记录，从各种原材料进场、贮存、检验，到混合料拌和顺序、温度、时间等等全部抽查记帐，特别是控制好细集料的产地和进料筛分检验，将其变异控制在最小的范围；抽查装车以后的混合料温度；督促和旁站每日的混合料检验工作，使得对sma混合料的管理更严格更全面。5、补充施工设备在现有的情况下，督促施工方增添了一台摊铺设备和一台碾压设备，以便在环境温度和材料温度不利时补充使用，在原有设备性能不好时替换使用，尽可能减少人工补料和不匀速、不均衡摊铺施工。6、加强施工过程中的检测控制在施工过程中，我们随时抽查当日压实度，并增加了渗水检测试验较方便地跟踪压实状况，在试验室内增加了对混合料的车辙试验项目，增加了设置排水管以后试件的排水观察，对各类集料和sbs改性沥青增加按批量送第三方进行检测验证的要求，并对集料的压碎值、软石含量、沥青含蜡量等项目，提出了高于质量要求的控制标准。一切以试验检测数据说话，实实在在地把好材料关。总之，在沪芦高速公路南段路面工程施工中，我们从严抓了“匀”字管理，即“匀料、匀温、匀运输、匀摊铺、匀碾压”，此外也遇到了较好的施工季节，故而取得了较好的效果。沪芦高速公路南段工程已于2005年10月交工并投入运营，从各项检测指标和使用情况来看，南段路面工程已基本清除了离析和积水等缺陷，工程质量明显优于北段。从沪芦高速公路对sma混合料的运用情况来看，总体上是成功的，但sma沥青混合料是一种新型材料，由此而伴随的拌和工艺和摊铺工艺，也必须要根据不同的行车要求，不同的施工环境进行合理的调整，执行管理的程序要严格，管理和控制的方法要灵活，试验段的试验与总结务必科学真实，由此才能真正做到以科学、合理的目标级配，保证沥青混合料合适的质量特性，以完善的施工设备保证合理的工艺参数的实施；以简便、直观的试验方法，实施施工过程的参数控制；以先进系统的检测手段，验证工程实际的综合功能；以真实、可靠的工程质量特性，满足社会公众的需求和投资者的利益。