蘇嘉杭高速公路是江蘇省“四縱四橫四聯(lián)”高速公路網(wǎng)的重要組成部分,是國家同三國道上干線的重要分流道路。作為蘇州地區(qū)第一條南北向的重要通道,蘇嘉杭高速公路自2002年通車以來交通量增長較快,通車時(shí)間長、交通流量大、重車比例高,超載、超限現(xiàn)象嚴(yán)重,部分路段路面車轍病害發(fā)展迅速。為保證行車安全性,及時(shí)開展路面車轍改善工程尤為迫切。
為準(zhǔn)確分析車轍病害成因,對全線交通量歷年情況進(jìn)行了調(diào)查分析??睖y數(shù)據(jù)顯示,本路全線范圍內(nèi)均出現(xiàn)了不同程度的車轍、裂縫、松散、坑槽等病害,尤其是車轍狀況較為嚴(yán)重,呈逐年遞增趨勢。蘇嘉杭高速上、中、下面層混合料均發(fā)生了不同程度的剪切流動(dòng)與一定程度的壓密變形現(xiàn)象。同時(shí),通過各車轍斷面現(xiàn)場空隙率變化圖可以看出,現(xiàn)場空隙率大小與現(xiàn)場實(shí)際車轍深度存在著一定的相關(guān)性。
車轍是瀝青路面特有的一種損壞現(xiàn)象。一般表現(xiàn)為在汽車荷載重復(fù)作用的輪跡帶上產(chǎn)生豎直向下的永久變形,較嚴(yán)重時(shí)兩側(cè)通常有隆起變形。根據(jù)成因不同,車轍可分成以下三種類型:結(jié)構(gòu)型車轍、失穩(wěn)型車轍、壓密型車轍。本路段車轍主要發(fā)生在行車道上,從車轍病害處取芯及室內(nèi)試驗(yàn)可以得到,車轍主要發(fā)生在瀝青混合料的中下面層,而上面層和基層情況較好。從形態(tài)上來看,車轍形態(tài)也基本未出現(xiàn)U型,基本呈W形和淺凹型,也即屬于流動(dòng)性車轍和壓密型車轍。車轍成因分析如下:
1.交通量大,車輛超載嚴(yán)重。蘇嘉杭高速公路地處經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的長三角地區(qū),也是蘇州第一條南北向的重要通道,自2001年通車以來交通量逐年增長,超載、超限現(xiàn)象嚴(yán)重,根據(jù)交通量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),2008年盛澤主線收費(fèi)站年平均日交通量自然數(shù)為29497輛/日,當(dāng)量數(shù)為40488輛/日,重載車輛的重復(fù)作用對路面車轍的快速發(fā)展影響較大,瀝青層內(nèi)剪應(yīng)力超過其抗剪強(qiáng)度從而產(chǎn)生剪切塑性變形;
2.瀝青和瀝青混合料的質(zhì)量影響。中下面層瀝青混合料均采用重交瀝青,且部分車轍較大路段混合料級配偏細(xì),致使瀝青混合料的抗高溫穩(wěn)定性欠佳,在車輛荷載的作用下極易出現(xiàn)剪切流動(dòng)變形,形成嚴(yán)重車轍;
3.不利于氣候條件的影響。由于地處長三角高溫多雨地區(qū),蘇嘉杭高速公路通車后夏季經(jīng)常出現(xiàn)連續(xù)高溫天氣,瀝青砼層內(nèi)溫度往往超過60度,高溫條件下瀝青粘度變小、抵抗蠕變特性的能力下降,瀝青砼流動(dòng)性加強(qiáng),在車輪荷載的反復(fù)作用下,塑性變形逐步積累,導(dǎo)致路面產(chǎn)生永久變形。
二、路面改造設(shè)計(jì)
本次改造設(shè)計(jì)在了解路面車轍發(fā)展現(xiàn)狀以及對路面車轍形成原因和主要產(chǎn)生層位有一個(gè)較清晰的認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上,有針對性的選取維修措施予以處治,以有效改善路面的使用品質(zhì),提高路面行車安全性及舒適性。
1、車轍處治方案對比與選擇
在車轍處治方案對比與選擇中,主要對微表處、UTA-10車轍填補(bǔ)、現(xiàn)場熱再生、精銑刨+薄層罩面、銑刨重鋪五種方案的優(yōu)缺點(diǎn)及經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行反復(fù)論證比較,綜合其各自特點(diǎn)及比選,決定采取UTA-10車轍填補(bǔ)與現(xiàn)場熱再生相結(jié)合的方案進(jìn)行路面車轍處治。
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生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)
(1)確定各熱料倉礦料和礦料的用量。必須從二次篩分后進(jìn)入各熱料倉的礦料取樣進(jìn)行篩分,根據(jù)篩分結(jié)果,通過計(jì)算,使礦質(zhì)混合料的級配符合前述規(guī)定,以確定各熱料倉礦料和礦粉的用料比例,供拌和機(jī)控制室使用。同時(shí)反復(fù)調(diào)整冷料倉進(jìn)料比例,以達(dá)到供料均衡。
(2)確定最佳油石比。取目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)的最佳油石化OAC和OAC±0.3%三個(gè)油石比,取以上計(jì)算的礦質(zhì)混合料,用試驗(yàn)室的小型拌和機(jī)拌制瀝青混合料進(jìn)行馬歇爾試驗(yàn),確定生產(chǎn)配合比的最佳油石比;否則應(yīng)用補(bǔ)做增減石比瀝青混凝土試驗(yàn),以選定適宜的最佳油石比.或以O(shè)AC為中值,制備五組不同油石比的瀝青混合料按目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)方法選取定最佳油石比。
(3)配合比檢驗(yàn)。按以上生產(chǎn)配合比,用室內(nèi)小型拌和機(jī)拌制瀝青混合料,各項(xiàng)指標(biāo)必須滿足要求,做浸水48小時(shí)馬歇爾試驗(yàn),殘留穩(wěn)定度同樣必須滿足要求。
3、生產(chǎn)配合比驗(yàn)證
用生產(chǎn)配合比進(jìn)行試拌,瀝青混合料的技術(shù)指標(biāo)合格后鋪筑試鋪段。取試鋪用的瀝青混合料進(jìn)行馬歇爾檢驗(yàn)試驗(yàn)和瀝青含量、篩分試驗(yàn),檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)配合比礦料合成級配中,至少應(yīng)包括0.075mm、2.36mm、4.75mm及公稱最大粒徑篩孔的通過率接近級配中值,并避免在0.3mm~0.6mm處出現(xiàn)駝峰,由此確定正常生產(chǎn)用的標(biāo)準(zhǔn)配合比。
三、施工技術(shù)措施
(一)瀝青混合料的施工
1.施工前準(zhǔn)備
(1)劃線
順著行車方向,畫出銑刨、填料攤鋪的寬度范圍。
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銑刨
現(xiàn)場進(jìn)行車轍病害調(diào)查,對原有路面線以下2.5cm深度進(jìn)行銑刨。
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清理
銑刨過后,對需填補(bǔ)的路段進(jìn)行清掃,保證填補(bǔ)前路面的清潔。必須配備齊全施工機(jī)械和配件,做好開工前的保養(yǎng)、調(diào)試和試機(jī),并保證在施工期間一般不發(fā)生有礙施工進(jìn)展和質(zhì)量的故障。
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易密實(shí)瀝青混合料的拌和
拌料之前需確保拌合樓運(yùn)轉(zhuǎn)正常,濃縮液輸送設(shè)備必須安裝和調(diào)試到位,并且運(yùn)轉(zhuǎn)正常,排氣口設(shè)置到位,熱料倉比例以及加料順序確認(rèn),確保礦粉延時(shí)5s以上添加。
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易密實(shí)瀝青混合料的運(yùn)輸
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采用數(shù)字顯示插入式熱電偶溫度計(jì)檢測易密實(shí)瀝青混合料的出廠溫度和運(yùn)到現(xiàn)場溫度。
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拌和機(jī)向運(yùn)料車放料時(shí),汽車應(yīng)前后移動(dòng),分幾堆裝料,以減少粗細(xì)集料離析。
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易密實(shí)瀝青混合料運(yùn)輸車的運(yùn)量應(yīng)較拌和能力的攤鋪速度有所富余,攤鋪機(jī)前方應(yīng)有至少兩輛以上運(yùn)料車等候卸料。
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運(yùn)料車應(yīng)有良好的蓬布覆蓋設(shè)施。
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連續(xù)攤鋪過程中,運(yùn)料車在攤鋪機(jī)前10~30cm處停住,不得撞擊攤鋪機(jī)。卸料過程中運(yùn)料車應(yīng)掛空檔,靠攤鋪機(jī)推動(dòng)前進(jìn)。
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易密實(shí)瀝青混合料的攤鋪
易密實(shí)瀝青混合料的攤鋪,應(yīng)在原有路面的表面進(jìn)行清掃,并噴灑粘層后進(jìn)行,應(yīng)該注意如下幾點(diǎn):
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攤鋪機(jī)開工前應(yīng)提前0.5h~1h預(yù)熱燙平板,溫度不低于100℃。鋪筑過程中應(yīng)選擇燙平板的振搗等壓實(shí)裝置具有適應(yīng)的振動(dòng)頻率和振幅,以提高路面的初始壓實(shí)度。燙平板加法連接應(yīng)仔細(xì)調(diào)節(jié)至攤鋪的混合料沒有明顯的離析痕跡。
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攤鋪機(jī)必須緩慢、均勻、連續(xù)不間斷地?cái)備仯坏秒S意變換速度或中途停頓,以提高平整度,減少混合料的離析。攤鋪速度宜控制在2~2.5m/min的范圍內(nèi)。當(dāng)發(fā)現(xiàn)混合料出現(xiàn)明顯的離析,波浪,裂縫,應(yīng)分析原因,予以消除。
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用機(jī)械攤鋪的易密實(shí)瀝青混合料未壓實(shí)前,施工人員不得進(jìn)入踩踏。一般不用人工不斷地整修,只有在特殊情況下,如局部離析,需在現(xiàn)場主管人員指導(dǎo)下,允許用人工找補(bǔ)或更換混合料,缺陷較嚴(yán)重時(shí)應(yīng)予鏟除,并調(diào)整攤鋪機(jī)或改進(jìn)攤鋪工藝。
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易密實(shí)瀝青混合料的碾壓