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高速公路施工质量控制及防治措施

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摘要:分析了上海市雨季、高温季节的特点及高速公路常见质量通病,阐述了雨季、高温季节道路施工关键工序及施工注意事项,为克服雨季和高温季节对施工造成的不利影响、提高施工质量,提供参考。

关键词:雨季、高温季节;高速公路;质量通病;质量控制要点

1工程简况

G1501上海绕城高速公路(以下简称G1501高速公路)东南段东起界河西至S4高速,全长50.7km,(起讫桩号为K42+566(闻居路)~K93+268.113(项目终点)),途经浦东、奉贤两区,设计车速100km/h。是上海规划的货运通道,也是上海与苏浙两省高速公路网便捷经路。G1501高速公路全线竣工通车后,路面损坏较为严重,为保障道路行车的安全通畅,全面提升G1501高速公路总体服务水平,对该路段实施大修。结合大修工程现状、上海气候特点,如何解决和防范雨季和高温季节施工质量的不利因素,提高施工质量,显得尤为重要。下面就G1501大修工程4~8月份经历的一些做法和认识体会,浅谈关于雨季、高温季节质量控制与防范措施。

2上海雨季、高温季节特点

2.1雨季季节特点

上海的主要气候特征:冬冷夏热、四季分明、降水充沛;全年平均气温15.5℃,以1月最冷,平均气温3~4℃。上海今年多雨主要集中在4月至6月,其中5月和6月月雨量都达到150mm以上,期间一般有间断性中小雨和大雨,为确保工程质量、搞好安全生产,必须从组织上、思想上、措施上、物资上尽早做好充分准备,雨季施工总的原则是“做好排水、挡水、防水工作”;总的要求:小雨时间断施工,中雨、大雨期间暂停施工,大雨过后即可施工。

2.2高温季节特点

今年7月、8月最热,平均气温30℃(今年持续高温超过35℃达到近1个月时间)。根据国家有关规定,凡生产环境气温超过35℃以上,应采取换班或轮班的方式。高温预警分为三级,分别为黄色、橙色、红色。黄色预警为连续三日日最高气温将在35℃以上;橙色预警为24h内最高气温将升至37℃以上;红色预警为24h内最高气温将升至40℃以上。具体要求35℃以上应缩短作业时间,中午11:00~下午15:00应停止野外露天作业;37℃以上作业时间不得超过4h;40℃以上应停止作业。

3雨季、高温季节现场常见质量通病类型

(1)热沥青温度不足、喷洒不均匀导致聚酯布粘结不牢。

(2)同步碎石封层作业面清扫不干净、作业面潮湿粘结不牢。

(3)雨季乳化沥青冷再生成型时间长,部分成型效果不佳。

(4)阵雨或冒雨摊铺质量差、上下层粘结不牢。

(5)高温季节沥青路面常见质量病害类型还包括泛油。

(6)铣刨拼接台阶啃边、破损严重与二次切割拼接台阶对比。

4雨季、高温季节关键工序技术特点和相关要求

4.1水泥稳定碎石基层

水泥稳定碎石基层为半刚性材料,由于水泥稳定碎石强度高、刚度大,则容易产生收缩裂缝。网状裂缝比较少,常见一般很有规则,大概多为横向裂缝。基层裂缝往往会对沥青面层造成反射裂缝,从而导致面层水下渗,使得基层与面层之间积水。随着车轮的荷载作用力形成动压,基层中的细料在动水的不断冲刷下,往往产生“唧泥”现象,导致出现坑洞破坏。采取的防范措施:

(1)尽量减少粉料含量,粉料指小于0.075mm的含量越多,水稳碎石的收缩越大;

(2)碾压含水量不宜超过最佳含水量的1%,因含水量越大,则水泥稳定碎石蒸发散发的水分越大,形成的裂缝越多;

(3)水泥剂量,不应超过5%,水泥用量越大干缩系数就会增大;

(4)优化抗裂型水稳基层级配是防止裂缝的最佳选择,有助于减少水泥用量,从而减低干缩系数;

(5)养生对水泥稳定碎石基层的强度提高、板体的形成至关重要,特别是炎热的夏天更应该不间断覆盖洒水,养生期间严格交通管制,严禁大型重载车辆通行。

4.2三渣就地冷再生

基层老路基层强度和弯沉不足,采用就地掺加水泥5%+水利用老路结构的补强方式。经现场重新翻拌、整平、碾压成型后,养生7d取出完整芯样,压实度、弯沉达到设计要求作为质量控制主要标准。常见质量通病有含水量控制不到位、拌和不均匀、粗细料离析以及养生不到位导致成型效果差。防范措施:

(1)由于雨季和夏季高温季节施工在摊铺水泥后必须尽快完成翻拌、整平和碾压工作,一旦遭遇雨水将前功尽弃(密切关注天气预报,必须利用晴好天气或下雨前完成碾压成型,否则不得施工);

(2)高温季节含水量控制尤为关键,尤其是表面含水量一旦不足将会难以压实成型且宜发生拌和离析、粗集料集中等质量隐患,含水量控制需配备能喷出雾状的洒水设备或工具;

(3)成型后覆盖养生尤为重要,养生期间严格交通管制,严禁大型重载车辆通行。

4.3乳化沥青冷再生

老路弯沉不足,采用乳化沥青冷再生的补强方式,主要工艺为老路铣刨旧料掺一定比例的集料+乳化沥青+水泥等经拌和、摊铺、碾压成型后,养生3~5d取出完整芯样,压实度和弯沉等达到设计要求作为质量控制主要标准。由于夏季高温季节乳化沥青气温较高破乳速度较快,有利于现场组织施工,但雨季和高温时乳化沥青和水泥遇雨将会改变混合料的结构组成且乳液也会被雨水冲走,质量无法得到保证;高温季节混合料水分散发快,施工工艺控制要求高,一旦水分不足将难以压实成型,成松散状。防范措施:

(1)密切关注天气预报,必须利用晴好天气或下雨前完成碾压成型,否则不得施工;

(2)乳化沥青用量控制尤为关键,尤其是表面一旦干燥或水分过大均不足以压实成型且宜发生拌和离析、粗集料集中等质量隐患;

(3)成型后应封闭养生,期间严格交通管制,严禁大型重载车辆通行。

4.4水泥混凝土施工高温气候下浇注混凝土,不仅对新拌混凝土的需水量、工作性能、坍落度等造成影响,而且对混凝土强度、抗渗性以及混凝土耐久性带来不利后果并产生不良影响。在混凝土浇注过程中,因温度变化而导致混凝土收缩产生的早期裂痕相当严重。混凝土在高温作用下水化速度加快,早期水化物生成快,抑制了混凝土的28d和后期强度发展;因整体结构冷却或不同断面温度的差异,使得固化收缩裂缝和温度裂缝产生的可能性增加;裂缝将导致混凝土耐用性能降低。防范措施:

(1)降低拌和水的温度或采用液氮冷却或冰替代拌和水可以使混凝土冷却至理想温度(冷却水的加入量不能超过混凝土拌和水的需求量;

(2)集料的冷却(用冷水喷洒或用水冲洗);

(3)缩短运输距离、加快施工工艺过程控制;

(4)合理利用早晚有利时间,尽量避开中午高温时段。

4.5AC、SMA沥青混合料施工

沥青是一种感温性材料,对温度特别敏感,故沥青路面施工技术规范里明确规定“高速公路和一级公路沥青路面不得在10℃以下施工”,所以夏季是沥青路面施工的黄金季节。但夏季往往是雨水较多的季节,特别是雷阵雨,来得快、走得也快,时间长短不一,下完一阵天气就好了,往往给沥青路面施工打个措手不及。雨季或路面潮湿是沥青路面施工的大忌,对上下层粘结和压实质量等影响较大,稍有不慎很可能发生大面积质量不符合设计要求,造成返工,经济损失大。

(1)合理的配合比是保证沥青路面内在质量的必要条件,沥青面层最佳油石比的选定是保证沥青混凝土路面质量的重要一环。沥青混合料的质量是沥青路面好坏的先决条件,沥青混合料中粗集料含量较多时,混合料温度下降更快,可供碾压的时间更短。现在拌和厂生产的混合料的最大问题是级配变异性比较大,虽然油石比的变化已经相当小,但级配变化大,仍然不能说都是最佳油石比。所以必须强制要求进行总量检验,提高拌和质量,特别注意使0.075mm、4.75mm和9.5mm的筛孔通过量控制接近设计级配,这是提高沥青路面质量的重要步骤。与此同时,良好的矿料合成级配也是配合比设计的重要内容,不仅要满足规范要求,同时要有利于正常施工的需要。

(2)高度重视碾压工作碾压是沥青路面施工中的重要环节,复压是碾压过程中的最重要阶段,AC结构在这一阶段最适宜用轮胎压路机,因为轮胎压路机能调整轮胎的内压,可以得到所需的接触地面压力,搓揉作用使骨料互相嵌挤咬合易于获得一定的密实度且对防止渗水有较好的效果;改性沥青SMA-13的碾压应遵循紧跟、慢压、高频、低幅的原则进行。混合料摊铺后必须紧跟着在尽可能高温状态下开始碾压,不得等候。不得在低温状态下反复碾压,防止磨掉石料棱角、压碎石料,破坏石料嵌挤。另外改性沥青SMA-13严禁使用轮胎压路机。

5关键工序雨季、高温季节施工注意事项

5.1雨季施工注意事项

(1)原材料和混合料(如水泥稳定碎石基层、沥青混合料等)含水量不宜控制,细集料、现场堆放材料要采取覆盖;混合料拌和含水量要结合气温高低、运输距离、风力等有所区别,必须确保运到现场碾压时控制在最佳含水量,过大或偏小对质量均不利。对沥青拌合楼的要求:①要求沥青拌合站场地所有集料进防雨棚,场地要有良好的排水设施,以利于雨后迅速恢复生产;②冷料斗的防雨水措施,由于冷料斗中的余料在雨水浸泡后不能自流通过冷料斗的出料口,只能靠人工用长棍往下捅料,这样影响各种集料的正常流量,从而影响到正常的目标配合比、生产配合比;③要改善外加剂的贮存条件,经常进行巡视,不得受潮(尤其是木质纤维素),其添加设备必须全天候进行覆盖。纤维和抗车辙剂等外掺剂除存放在仓库外,还应在底部铺设隔板,以防大雨积水,应做到“不漏水、不积水、不返潮”;④拌和站要安排专人负责收集到厂的普通沥青、改性沥青的合格证或质保书,在卸货或者生产时两种沥青千万不能搞错,按生产需要一定要注意两种沥青管道阀门的转换,避免出错;⑤由于夏季高温,拌合设备使用时间长,设备温度较高,极易出现各种故障,因此需要加强设备保养,并应多配备一些易损件,便于及时更换,保证生产;⑥雨季会同时影响碎石生产质量(表面粉尘含量偏高)和矿粉生产厂家产生,因此试验室应加强对石料粉尘含量及含水量、0~3mm细集料筛分及砂当量、矿粉含水量进行监测;⑦雨季容易造成拌和楼除尘布袋的堵塞,如有必要可调整加大布袋除尘器内反吹频率。

(2)基坑开挖或铣刨后如不及时回填或做好排水措施对下承层质量有隐患且对进度影响较大。

(3)施工成本投入大,如需要增加排水设备、覆盖物资、施工人员等;阵雨天气很难把控且计划安排带有一定风险等。(4)基坑开挖尽量缩短作业面长度(密切关注天气预报信息),减少基坑暴露时间(开挖回填较深的原则上每一个作业区不宜超过200m,开挖后必须做到下雨前完成回填、如基层至少完成一层回填水稳基层或水泥混凝土基层等),可以采用连续作业、增加工作面、进行夜间施工等。

5.2高温季节施工注意事项

(1)尽量避开中午高温时段如11:00~15:00,混合料早中晚要有所区别如水泥稳定碎石、三渣就地冷再生、乳化沥青冷再生和水泥混凝土等中午时段要比早晚提高2%左右。沥青拌和楼控制要求:①对混合料出料温度加以微调,在设计允许范围内根据环境温度进行调节,气温在35℃以上应取设计出料温度下限,特别是1、2标采用70号沥青加抗车辙剂的AC-20C的中面层,应防止70号沥青在高温下老化;②拌和楼需加强对拌和设备特别是电器件的保养与维修,配备好易损件配件;③试验室和施工现场加强对混合料出场、到场温度的监测;④生产过程中,一定要注意生产安全,避免出现人员烫伤事故;⑤由于夏季高温,摊铺现场环境温度往往更高(可以达到70~80℃),各类人员极易产生疲劳,现场需要增加专职安全员加强安全管理,杜绝安全事故的发生;⑥做好施工现场的防暑降温工作,现场需配备必要的防暑降温药品、烫伤药及饮料等。

(2)施工现场准备好防暑减温物质、相应防暑药品以及条件许可时设置凉亭等;尽量使用一些体质好,年龄不宜超过55周岁的施工人员。

(3)部分工序作业时间长要做好换班工作,如驾驶员、机械碾压操作手、擦拭胶轮隔离剂等特殊且危险性大的部位,不得疲劳作业或长时间工作。

(4)准备好各类覆盖物质和养生洒水车等,如水泥稳定碎石基层、三渣基层、水泥混凝土等覆盖洒水养生等工作,再如沥青路面摊铺遇阵雨时必须准备好覆盖油布或彩条布,否则遭受雨淋的混合料必须废弃。

(5)在防暑降温方面:为现场施工人员准备充分的饮用水(凉茶、茶水、盐水等)清凉饮料、防暑降温药品(清凉油、仁丹、风油精等)和住宿区要配备空调、风扇等确保人员保持充足睡眠。同时要把防暑降温药品发放到每一个施工作业人员手中,现场应采取“做两头、歇中间”。

参考文献

[1]许家源.浅析高等级公路沥青混凝土路面平整度的影响因素[J].北方交通,2014(5).

作者:陈丽娟 单位:江苏金堰交通工程有限公司

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