隧道瀝青路面質量控制分析

申維濤, 馮喜侖, 李慶濤, 陳興華

(中國建筑土木建設有限公司,北京 100000)

0 引言

隨著公路工程建設發展,施工工藝日新月異,從水泥混凝土路面到如今的瀝青路面。瀝青混凝土路面的優點也越來越明顯,它不需要設置施工縫和伸縮縫,具有施工方便快速、開放交通及時、運營等待時間短、雨天有較好的抗滑性、行車舒適、經濟且耐久等優點。隨著隧道開挖技術的發展,隧道路面越來越多。高速公路的建設時常要穿越大山,而且其中很多都是長、特長隧道。下面以G228陸埠互通及S319丈亭互通建設工程中的草籽崗隧道為例對隧道瀝青路面質量控制進行分析。

1 項目基本概況

本項目為G228陸埠互通及S319丈亭互通建設工程,路線全長9.218 km。工程建設有草籽崗隧道,隧道右幅長1 180 m,左幅長1 130 m,隧道寬12 m、凈高5 m、中線高7.85 m。隧道路面設計采用瀝青與混凝土復合式的結構,下承層采用10 cm厚的混凝土,中面層設計采用AC-20C改性瀝青混合料鋪6 cm,上面層設計采用SMA-13瀝青瑪蹄脂碎石鋪4 cm。計劃所用機械設備中攤鋪機最高,為3.3 m,運輸車卸料需頂升至6 m才能滿足要求。

2 施工準備

2.1 施工組織機構及資源配備

為保證施工合理有序,并達到工程的預期目標,施工前要加強對施工的管理,對人員進行細致的分工,提高施工的準確性與效率。作為具體工作的實施者,人員的專業素質極大的影響成品的質量?，F代化建設離不開設備,設備的狀態在很大程度上也影響著施工的質量,隧道施工前,要作好所用物資計劃表,按表逐一對照,并安排專人檢查機械狀態與物資質量,確保物資設備質量合格并處于最佳使用狀態,施工前要求設備操作人員必須進行設備保養維修,發現設備故障及時解決,盡量避免設備中途加油或加水引起的停機待料問題。

2.2 下承層準備

隧道路面以水泥混凝土面層作為下承層,計劃對混凝土面層進行拋丸處理以具有良好粘結性。將混凝土表面的浮漿、雜質清除干凈,形成均勻、粗糙的表面,提高“白改黑”路面的施工質量。拋丸處理應達到的效果:混凝土面無浮漿、砂皮,混凝土面表面潔凈,無浮塵、無油污,混凝土面邊部角落處理得當,隧道路面搭板處平整、無混凝土漿帶、混凝土表面無明顯尖銳突出物、表面粗糙度均勻一致等。確?；炷翏佂韬蟊砻婵够阅軕_到構造深度不小于0.55 mm、摩擦系數不小于45BPN,使隧道水泥混凝土路面與瀝青面間粘結良好。如出現混凝土斑點、浮渣、松軟層等應進行人工鑿除。另為保證混凝土面層表面清潔無污染,要安排施工人員采用先人工后機械的清掃方式對隧道全線進行清掃。

2.3 玻纖格柵施工

隧道路面下承層清掃完成后,對下承層混凝土面進行外觀質量檢測,處理好裂縫等薄弱區域,組織人員在薄弱區域鋪設玻纖格柵,必須對混凝土面不平整區域進行處理并檢驗合格,人工鋪設時應2人拉緊玻纖格柵,之后平鋪在薄弱區域,應達到表面平整、不起皺、無翹邊,鋪設的玻纖格柵不宜過長,滿足當天施工即可。如果裂縫比較發育,寬度過寬,則用多個玻纖格柵搭接處理,搭接寬度控制在15 cm。

2.4 防水層施工

待下承層清掃和玻纖格柵鋪設驗收合格后應灑布防水粘結層。噴灑時采用同步碎石封層車,應控制車速在25 km/h左右,灑布車要保證霧狀灑布,灑布效果應均勻、連續、不流淌,灑布完成后檢查灑布情況,漏灑部位采用人工補灑的方法,噴灑過量時采用灑布石屑或砂吸油再清除的方法,必要時作適當碾壓。灑布車噴灑時由內向外分車道進行灑布,灑布車行駛方向與路線縱向平行,兩次灑布重疊寬度不大于30～60 mm。

2.5 原材質量控制

(1)粗集料質量控制:粗集料在混合料中擔當骨架,集料性能直接影響混合料的嵌擠作用,進而影響瀝青混凝土路面的強度、耐久等性能,粗集料應選擇表面粗糙、堅硬、無風化且形狀接近四方體的碎石,確保符合4.75 mm以上規格的粗石料在SMA中占比達70%～80%,且針片狀含量不高。瀝青面層粗集料必須由具有生產許可證的采石場生產或施工單位自行加工,粗集料應采用石質堅硬、潔凈、干燥、無風化、無雜質、近正方體、有棱角的碎石,粒徑大于2.36 mm。面層碎石必須采用反擊式破碎機,以及規定的除塵、整形加工工藝講行軋制,嚴格限制集料的針片狀顆粒含量和含泥量。表面層及SMA混合料采用玄武巖集料,其余中、下面層宜采用石灰巖等堿性集料。

本工程石料供應地為當地的采石場,粒徑及各項性能均符合要求,當集料對瀝青的粘附性達不到上述規定的粘附性指標要求時,應摻加抗剝落劑,抗剝落劑應耐熱并具有良好的長期性能,在薄膜老化后,仍應滿足相應技術要求,抗剝落劑摻加量可通過試驗確定。在試驗中摻加比例為1%～1.5%消石灰可以有效提高水穩定性,摻加比例與礦粉比例合計為填料的級配比例,粗集料各項性能指標見表1。

表1 粗集料各項性能指標

(2)細集料質量控制:良好的細集料可以提升瀝青混合料間的內摩擦力,瀝青面層細集料應采用堅硬、潔凈、干燥、無風化、無雜質并有適當顆粒級配的100%破碎機制砂組成,粒徑應小于2.36 mm。細集料選用石灰巖石質,不得選用酸性巖質,應選擇棱角性良好、表面潔凈干燥的細集料,不能采用石屑及采石場下腳料。細集料相應技術指標要求見表2。

表2 細集料各項性能指標

(3) 改性瀝青質量控制:本工程草籽崗隧道面層采用SMA-13混合料,其中瀝青占比在5.7%～6.3%,瀝青的優良直接影響混合料的狀態,面層用SMA-13瀝青混合料采用SBS(I-D)改性瀝青,經試驗檢測,改性劑摻入質量為瀝青總量的5.0%,改性瀝青各項性能指標見表3。

表3 改性瀝青各項性能指標

(4) 填料質量控制:礦粉要求采用石灰巖或巖漿巖中的強基性巖石等憎水性石料磨制的礦粉。原石料中的泥土等雜質應除凈。礦粉要求干燥、潔凈,禁止使用回收粉塵。

(5) 纖維穩定劑質量控制:面層SMA-13需要添加纖維穩定劑。纖維穩定劑優先選用優質顆粒狀木質素纖維,木質素纖維的有效摻加量是瀝青混合料的3%(外摻),摻加比例以質量計瀝青用量為6%。木質素纖維技術質量要求見表4。

表4 木質素纖維各項性能指標

2.6 混合料生產出廠控制

瀝青混合料采用瑪連尼4500型瀝青拌合站進行生產,生產過程至關重要,每天拌料前人員檢查拌合設備及配套設施狀態,確保設備正常使用。另應定期根據生產情況對計量設備進行校核,根據測得數據比對設計規范瀝青用量及集料符合要求方可使用;生產時的拌合時間應由試拌決定,以達到混合料拌合均勻為標準,確保集料均覆蓋。瀝青生產過程中,試驗人員要進行2次取樣試驗,檢測混合料油石比、粒徑級配等性能;混合料合格后保持設備狀態,禁止隨意更改設備參數?，F場配備專人進行混合料出廠溫度檢測,混合料溫度控制在170～180 ℃,超過190 ℃應廢棄。

2.7 混合料運輸管控

運料車根據施工需求選擇荷載噸數,裝料前應在運料車斗內涂一層柴油與水的化合物,防止混合料粘斗?；旌狭线\輸到現場后應由專人檢查混合料溫度,確?；旌狭蠞M足攤鋪要求,料車在隧道連接線處掉頭,倒車進入洞內,行駛應平緩,嚴禁在隧道檢修通道內掉頭,避免急停急剎。車輛等候期間,料車間應有一定距離,確保在倒車時不發生碰撞事故,料車倒車卸料均應由專人指揮。料車離開攤鋪機后應將車內混合料運出施工現場集中處理,防止剩余混合料在車內板結并于下次卸料時混入施工中。料車要采用氈布覆蓋保溫,若于冬季施工,采用棉被覆蓋保溫,在卸料前3～5 min掀開氈布準備攤鋪,不準提前掀開造成離析、冷料結塊,也不能拖延影響施工。

2.8 混合料攤鋪

攤鋪前提前1 h預熱熨平板,減小起步攤鋪瀝青路面拉毛概率與離析可能。在攤鋪時要控制橫坡與平整度,攤鋪機行駛5～10 m后,現場人員檢測橫坡與平整度,調整合格后繼續攤鋪。為保證攤鋪均勻,應控制攤鋪機行駛速度在2～3 km/h?；旌狭蠎簧儆诼菪剂掀?/3的高度,確保施工連續,減少離析現象。在攤鋪過程中,應安排專人隨時檢測有無坑槽、離析、明顯的拖痕、波浪、車轍等情況,并及時處理。當現場溫度低于10 ℃或降雨概率大于60%時,應停止施工,地面潮濕會影響混合料與混凝土路面的粘結性,也應停止施工。

2.9 混合料碾壓

碾壓分為初壓、復壓、終壓3個階段進行,應遵循“高溫緊跟慢壓、振動高頻低幅”的原則。初壓采用13 t雙鋼輪壓路機碾壓2遍,來回為一遍,碾壓時驅動輪朝前,隨著攤鋪機前進而前進。采用先臺階后消邊的碾壓方法,即壓路機折回位置應呈階梯狀,不應在同一橫斷面,相鄰鋼輪壓路機碾壓帶重疊寬度為30 cm。復壓采用33 t輪胎壓路機碾壓4遍,相鄰碾壓帶應重疊1/3～1/2的碾壓輪寬度。終壓采用13 t雙鋼輪收面,采用靜壓的碾壓方法,碾壓至無輪跡。普通瀝青混合料開始碾壓內部溫度控制在130 ℃及以上,低溫施工時內部溫度控制在145 ℃及以上,碾壓終了表面溫度控制在70 ℃及以上;改性瀝青混合料初壓溫度控制在150 ℃及以上,復壓溫度控制在130 ℃及以上,終壓溫度控制在90 ℃及以上。

2.10 接縫方法

橫向接縫采用垂直的平接縫,使用3 m直尺進行檢測,將不平整瀝青路面、層厚不足的末尾段及時鏟除,繼續攤鋪前應用電鎬或鑿巖機將接頭修齊,使橫向接縫垂直連接。瀝青路面上下兩層橫向接縫應錯開10 m以上,橫向接縫處攤鋪施工前應先將接縫鉛直面清掃干凈,人工涂灑粘層瀝青,之后方可繼續攤鋪,瀝青路面的施工必須連接緊密、平順、無跳車現象,盡量減少接縫離析出現的可能。

2.11 加寬段施工方法

草籽崗隧道左右雙幅洞內各有一處加寬段,屬緊急停車帶,采用端伸縮調節的方法進行施工,洞口段加寬采用3 m攤鋪機組合攤鋪的方法進行施工,確保連接平順,減小離析、波浪等問題出現的概率。在加寬段轉折角部位采用小鋼輪與平板夯進行碾壓密實,確保邊部滲水、壓實度達標。

2.12 質量問題原因

(1)原材料不合格:隧道瀝青施工中,原材料的好壞直接反映在瀝青層的施工質量上,原材的質量對瀝青施工質量有直接影響,原材檢測環節必須尤為重視,若不達標的原材料進入施工現場,路面施工質量必將大受影響。

(2)溫度不符合要求:瀝青混合料中瀝青占據舉足輕重的地位,可以粘結集料,使集料成為一個整體,但是瀝青易受溫度影響,低溫狀態下瀝青粘滯性和粘結力增強,高溫狀態下瀝青分子運動加快導致粘結力下降,溫度過高還會使瀝青混凝土路面耐久性下降;另外,溫度的劇烈變化會導致瀝青混合料內外收縮,在混合料內部出現拉力,路面可能由此產生溫縮裂縫,影響瀝青混凝土路面質量。

2.13 質量管控要點

(1)原材控制:施工前,對混合料各種原材進行抽樣檢測。根據生產任務選擇供應商后,應對石料、礦粉、瀝青進行檢驗。粗集料不宜長期存放,應確保所用集料保存妥當,否則集料表面易出現一層粉料,影響瀝青粘附性。瀝青應根據氣候條件、交通條件、路面等級等多方面因素選擇確定,本次施工為隧道瀝青施工,高溫時間少、道路設計荷載等級小,因此采用瀝青為稠度小,低溫延度大的瀝青。瀝青檢測合格之后應按照品種、標號分開存放,同時保證在運輸、使用及存放過程中配有必要的防水措施,避免雨水、水蒸氣等混入瀝青[1-2]。同時存儲罐中瀝青的儲存溫度應控制在規范要求以內,保證瀝青的性能。

(2)級配控制:原材選定后進行瀝青混合料配比的設計,同時對設計的配比進行驗證,嚴格按照試驗確定配比進行生產。每次施工前試驗人員于拌合站內進行熱料篩分試驗、現場取樣篩分試驗,測定瀝青混合料的油石比、穩定度、流值、空隙率、殘留穩定度等試驗指標[3]。

(3)碾壓控制:碾壓時驅動輪朝向攤鋪機,碾壓的路線及方向不得突然改變,壓路機啟停時必須減速緩行。碾壓順序必須按試驗段確定順序施工,壓路機操作手必須按試驗段確定的碾壓遍數施工。碾壓保持平穩均勻。

(4)溫度控制:瀝青混合料的出廠溫度,控制在170～185 ℃,超過190 ℃時應予以廢棄;料車運到現場溫度大于165 ℃;攤鋪溫度大于160 ℃、初壓溫度大于150 ℃、復壓溫度大于130 ℃、碾壓終了溫度大于90 ℃,路面溫度小于50 ℃或施工12 h后可以開放交通。

(5)試驗自檢控制:每日試驗人員進行滲水系數檢測、次日進行取芯檢測,以數據指導施工?，F場科學標準化施工離不開數據的指導,良好的檢測機制可以及時發現問題,避免質量問題擴大化。

(6)監督控制:現場人員應于攤鋪施工后檢測混合料是否均勻,是否混有花白料;專人檢測路面施工質量消除質量問題。人員監督是施工質量保證的必要措施,對于機械操作不到的部位需要人工補救。

(7)厚度控制:厚度作為瀝青路面主控項目,采用插入法測松鋪厚度,施工后復核瀝青面高程,采用取芯機自檢厚度。

3 結束語

隨著隧道瀝青路面的高速發展,設備保證到位、試驗室標準化建設、試驗儀器更新換代、加強測量、試驗、施工、技術等人員的學習意識與質量意識,掌握質量管理方法,增強管理人員的質量意識。其次要做好施工質量檢測基礎工作,向基礎要效果,以基礎為管控點,應從人、機、料、法、環、測六方面管控質量,以達成質量良好的標準。