公路施工中基层平整度的控制

公路施工中基层平整度的控制杨小平 酒泉市肃州区交通局 735000【摘要】随着国民经济的迅速发展和村村通工程的实施，农村公路建设的质量亦应同步提高。在路面基层施工的质量控制中平整度是及其重要的一个指标。它作用于面层，直接影响着面层的平整，进而影响到行车的速度和舒适程度，如何在施工中尽量地提高基层的平整度，已成为公路建设和管理中的重要课题。【关键词】基层 平整度 控制引言：肃州区银沙公路位于酒泉市肃州区南部，是酒泉市肃州区的一条重要的通乡公路，也是北环线的组成部分之一，公路全长28.2公里，公路技术标准采用四级，设计车速20公里。路基宽度7m，路面宽6.0m。路面结构为4cm沥青碎石+18cm水泥稳定基层+20cm 天然沙砾垫层。整个施工过程均采用机械化施工。笔者就银沙公路的施工阐述影响路面平整度的因素及解决方法。正文：路面基层平整度直接影响着路面的平整，是高等级公路一个重要的控制指标，也是在施工中最难控制的一个指标。从标高控制到摊铺碾压每一个环节都与其有密切的关系。造成基层不平整的原因有很多，其主要因素有：1、施工放样的影响道路施工过程中高程随纵坡及弯道超高的频繁变化而不断变化，而且现场要求放样密度也随着公路等级的提高而加大，在农村公路建设中纵向每10-20米需测一个断面，横向随路的宽度不同通常测3-5点。这就要求测量技术人员有较高的熟练程度和高度的责任心，以保证在快速和不断重复的枯燥工作中不出现失误。特别是在农村公路建设中，施工单位的技术力量相对薄弱，辅助测量人员（司尺员）主要是非专业的临时人员，在上岗前通常只是进行简单的培训，施工过程中又缺乏及时有效的沟通，放样时出现串桩号、漏测点的现象是经常出现的。2、施工设备保养不当故障率高或过于陈旧的影响在农村公路建设中筑路专用机械主要是外租的设备，因价位和工期的原因，往往所租的设备普遍存在过于陈旧和保养不当的现象。在厂拌法基层施工时拌和及运输速度快，由于拌和站和摊铺现场协调配合不到位或一方设备出现故障，以及碾压设备工作时的不规范都会造成基层低于或高于设计值，出现不平整。3、测量、施工和设备操作人员之间的配合及技术熟练程度的影响基层的整平碾压，需要不断重复和检验，这就需要测量、施工和机械操作人员之间有良好的沟通和配合，才能使基层的高程和平整状况符合要求。高程的误差允许值正、负极值间隔校正，如果高程正负极值不断的交替出现，虽然高程符合要求，也不利于基层的平整，经过整平碾压后，基层的高程往往只超出规定值10mm左右。如果设备精密程度达不到要求或操作人员技术不熟练，就会造成经过数次的整平碾压仍达不到规范的要求，从而丧失信心，致使基层平整度不合格。因为控制平整度施工工序繁琐，很多施工队伍为减少工序或赶工期而忽视基层的平整度，仅对底基层作压实度要求。这就造成底基层极度不平整，导致基层施工过程中薄厚不均。碾压下沉的差距出现不平整。另外，底基层的不平整往往随着高程高于设计值很多，使基层厚度减薄。这就严重影响了基层的整体稳定性和强度，对整个工程的质量造成无法弥补的损失。基层粒料级配不合理，超大粒径较多。在碾压过程中会造成粗细骨粒料下沉量差距较大，使基层整体性不平整。松铺厚度控制不严，碾压下沉量的不均匀造成路面基层的不平整。影响路面平整度好坏的因素是多方面的，诸如下承层平整度的好坏、混合料的组成设计、摊铺机各种参数的调整与选择、设备性能、压实工艺、人为因素等。现就其主要影响因素加以分析论述。一、保证下承层有较好的平整度基层在路面结构体系中属于一个独立的结构层，在公路的施工中与下承层是两个相互连接、相互影响的不同工艺，其平整度受限于下承层的平整度。在规范允许的范围内，下承层微小的平整度偏差可以在基层得到弥补，但稍大的偏差就会在基层，面层上作用出来，影响到路面的平整。在机械化施工的现代公路施工中，下承层平整度较差时会导致摊铺机的两条履带在不规则的高低面上行驶，从而使很宽的熨平板的两端部出现波浪。同时下承层的不平整将会导致基层甚至于面层的松铺厚度不均，在碾压的过程中将直接影响到基层强度及压实度的均匀性，进而影响到基层的平整度。因此，决不能放松下承层平整度的控制，要层层控制，重视每一个环节，使下承层的平整度在满足规范要求的基础上尽可能提高。为此，在基层施工前，我们首先对已完路基进行了一次全面系统的测量，对标高及平整度不合格的点进行处理。经多次检测，使路基标高及平整度的合格率均在85以上，充分保证下承层的平整性。当路基的平整度得到了有效控制，也就为底基层及基层的铺筑奠定了基础。二、混合料的组成设计混合料可因材料的级配不同而构成不同的组成结构，不同 的结构状况将会影响到混合料的结构性质，表现出不同的物理力学性质和使用品质，进而影响施工的质量和路面的平整度。1、材料的组成设计根据技术规范要求和施工实际情况，我们采用三种规格石料进行掺配。为保证原材料的各项技术指标符合规范要求，我们专门调进了振动筛对其进行筛选。通过多次筛分试验，最终确定最佳分配比为35的031.5mm砂砾，35的531.5mm砂砾、30的525mm碎石（重量比）。合成级配如下：项目通过下列筛孔（mm）通分率131.526.5199.54.752.360.075合成级配10098.275.664.238.611.74.1规范要求10090100728947672949822072、配合比设计施工前对水稳混合料进行了配合比优化设计，最终确定生产配合比如下：材料组成（）最大干密度(g/m3)最佳含水量(%)无侧限抗压强度（MPa）砂砾砂砾碎石水泥(1031.5)(15-31.5)(15-25)3535305.42.344.94.3三、摊铺机各种参数的调整与选择摊铺机参数包括运行参数和结构参数两大部分。运行参数主要指摊铺速度；结构参数有：摊铺厚度与熨平板工作仰角等。1、综合多种因素，确定合理的摊铺机作业，哪怕摊铺机速度偶然的微小变动，也都会直接影响进入熨平板底部的基层混合料的数量，导致摊铺层的密实不均，引起局部厚度的改变，进而最终影响到表面的平整。我们根据以往多年的施工经验，总结出摊铺机合理的作业速度计算公式：V=Q/(60WTP)R（m/min）式中：Q基层混合料的拌和站生产能力（t/h）W松铺宽度（m）T松铺厚度（m）P混合料密度（m）R取0.900.95，考虑到微机控制拌和站瞬时产量的波动变化。摊铺作业速度应以保证摊铺机连续作业为原则，再由计算公式所得出的速度数值的基础上酌情予以调整。应注意的是，摊铺机作业速度太慢或过快均会影响到基层的铺筑质量，一般作业速度取1.22.5m/min之间。此外，在摊铺的过程中，是不得随意改变速度或中途停顿的，这要求水稳拌和站必须具有足够的生产能力以及相应的运输能力。根据拌和站的生产能力（950-1000t/h），结合上面速度的计算公式并考虑到现场的具体情况，我们控制摊铺机的速度在2.0m/min左右，事实上证明这个速度是合适的。2、正确的使用摊铺机的自动找平装置目前，工程施工常用的摊铺机ABG423、WTU-750等多种型号，这些摊铺机都具有精密的自动找平装置。要保证基层施工质量，就必须正确使用摊铺机自动找平装置。（1）选定准确的基准线正确使用摊铺机熨平板自动找平装置，需要有一个准确的基准线作业跟踪目标。基准线不准确，找平装置就会把不准确的基准线反映到路面上来。目前在农村公路摊铺中主要采用走托杆、走钢丝的基准线控制方法。a、优点走钢丝法能大范围内较准确地控制设计标高及纵横坡，从而保证路面的厚度和平整度，常用在基层施工中。b、注意的问题选用2mm的钢丝作为基准线材料。张拉长度不宜过长，以100200mm为佳，否则易引起涨线，造成表面波浪起伏的现象；张拉力为0.8kN，尽可能使钢丝绷直，钢丝标高误差为2mm。使用标准的支撑架，支撑必须埋设牢固。支承柱间距一般为10m，曲线段为5m。间距过大钢丝会因自重产生挠度，过小则会增加测量点，相对误差的机率就会增大，这个误差反映到路面上就会影响平整度。用水准仪、全站仪测定支撑架上的钢丝绳的横向位置和标高，使得张紧的钢丝绳与设计标高平行，顺次将钢丝绳嵌入支撑架，并用钢丝绑紧。钢丝的扭曲变形应及时调直、粘结、悬挂在钢丝绳上的杂物须及时清除。整个作业期间应有专人看护钢丝绳。实践证明，这种方法在基层施工作业中能大大提高表面的平整度。（2）正确使用传感器，合理调整熨平板工作仰角基准线确定以后，要通过传感器把信号反映到摊铺机上，信号再经电脑转换成电流以控制电磁阀的开启，从而控制调平油缸的进出油量和熨平板的工作仰角，因此施工时要求正确的安装和使用传感器，合理地调整熨平板的初始工作仰角。每个摊铺机都有一对纵坡传感器。传感器上的滑杆探测器应位于基准线上，并且置于熨平板前3050cm处为准。开始施工时，可先手动控制调节厚度手柄，在摊铺层稳定和纵向控制器指示灯熄火状态下方可使用自动找平装置。通过对摊铺机两边的牵引大臂的油缸控制，可以调节熨平板的工作仰角，以保持稳定的路面基层的摊铺厚度。a、在摊铺机开始铺筑之前，可以在熨平板的两端及中间的底部放置宽约1020mm，长度略大于熨平板宽度，厚度等同于摊铺需要的松铺厚度的木板。木板垫好后，熨平装置的升降油缸设定在自由浮动状态，以使得熨平板上的全部荷载作用在木木板上后锁定油缸。b、转动厚度调节手柄，使得熨平板底座前端稍微抬起，以达到与路面基层厚度相适应的仰角（这样当熨平板随摊铺机前移而滑下水板时，就可在与木板同厚度的摊铺机上连续铺筑所需的厚度）。仰角的大小由前端油缸标尺位置读出。每天完工时应准确记录仰角标尺位置第二天工作时标尺调到这个位置。四、摊铺机供料系统的正确调整及摊铺作业中的其他事项在摊铺过程中，熨平板能够处于浮动状态是因为有铺好的混合料支撑着。如果料位高低变化大，就会使熨平板全宽范围内的混和料的宽度发生变化。当熨平板睛混合料的密度变小时，由于混合料内角阻力不足，支撑熨平板的浮力变小，则摊铺厚度减少；反之，则内角阻力增大，熨平板被抬起，摊铺厚度加大，反复出现这种情况，就会使路面产生波浪。因此，在施工过程中要注意保持送料螺丝内的料位高度稳定，料位以保持在中心轴以上叶片的2/3处为宜。摊铺作业时还要注意以下事项：1、根据施工实际情况合理选择双夯锤行程，频率和振动器的频率，以提高初压平整度。2、摊铺前，要对熨平板和送料螺旋进行拉直，清除粘结在熨平板和送料螺旋上的混合物，换掉已破损的螺旋。其目的在于减少熨平板及送料螺旋与混合料接触的部件特别是运动部件与混合料的摩擦，保证送料螺旋的均匀顺利传送和松铺层表面的平整，从而提高压实后基层的平整性。3、摊铺作业的过程中，务必保持摊铺机的匀速行驶，以增强摊铺的平整和美观。这就要求拉料汽车与摊铺机的配合具有较高的协调性，在保证摊铺机进料斗不空的情况下，做到不碰撞摊铺机卸料缓慢、平稳，并与摊铺机的行走保持协调一致。4、摊铺的过程中，应随时挂线拉线测基层的松铺厚度，及时校正调整由于摊铺机的微小变动引起的厚度不同。同时，现场应放补料、修补人员，对个别混合料离析处补撒细料和对有缺陷的地方进行及时修补。五、碾压是路面基层平整度控制中一个至关重要的环节，合理地进行碾压可以使基层达到理想的密实度和平整度。1、最佳碾压方式a、碾压组合由于基层混合料与沥青料自身属性的不同，如基层料天然密度偏小，颗粒相对松散，自身粘接能力偏差等，基层的碾压也应与沥青柔性路面有所不同，一般其压实分4个阶段：初（静）压 微振强振静压（静压两遍微振一遍强振两遍静压收光一遍）。密实度是折级陡性上升趋势。倘若改变碾压的组合方式，平整度的好坏将随着密实度的变化而大大受到影响的。b、碾压原则先轻后重，对受力基层有一个逐步的渐进过程；碾压速度应与其一致，由慢到快，逐步由1.51.7km/h过渡至2.02.5km/h，以提高基层的平整，保证基层的充分密实。c、碾压顺序由低到高，由路基外侧碾压。由于机械的碾压，会使混合料在机械的前进方向上产生一个推移，推移的产生必然会影响到基层的平整性。为减轻这种趋势，基层应逆着路基的横坡度由路基外侧向内侧进行纵向碾压。2、压实设备的配备组合与沥青柔性路面不同，（半）刚性基层的压实主要靠振动来实现。因此，在基层施工中，一般选用能量大、压实效率高的振动压路机来碾压。并且让振动频率高的压路机先行，以减轻混合料的推移。这样，达到规定的密实所需的振动遍数较少，压实效果较好。同时，在基层施工中，应配备一台胶轮作最后的表面收光，以提高基层的平整度，增强基层的外观美。3、合理确定碾压作业段长度碾压作业段一般应控制在3050m。作业段太短，形成过渡段过多，易造成臃包多、波浪多、起伏大的现象。因此，在条件允许的情况下，应尽可能拉长碾压段的长度。作业段太长，所需的施工时间拉长，致使先铺筑的混合料消化散失较多，造成同一碾压段上混合料的含水量大小不均甚至局部出现离析，进而改变了混合料的密度等属性，影响基层的平整性，同时水份的散失致使混合料中水泥的水化分解不充分，进而影响混合料中各成份之间的粘结程度，降低工程的施工质量。4、压实工艺（1）混合料摊铺完成后振动压路机即可进行跟随梯队碾压，碾压速度应保持适中。且至少第一遍碾压要使用静压，以保证振压前的表面平整，其后即可进行振动压实。碾压基层混合料应当采用高频低幅的振动压实方法，频率越高，对基层的压实效果越好，对下层的影响越小。另外，在水份散失较多的局部地方，应当以人工洒水润湿以来补充混合料中的水份。（2）碾压时，后退的轨迹应与前进的轨迹相重合，相邻两次压路机的轨迹应保证重叠不大于30cm，切不可认为重叠越多压实效果越好。通过多次对压路机的机械性能分析发现，在重叠较多的情况下，易造成压路机的偏振，大大降低了机械的使用寿命；同时压路机的偏振又会使基层混合料出现受力不匀、受振不均的现象（甚至于部分混合料被压碎，破坏了材料固有的物质属性），造成压实后的基层密度不均，强度不匀，形成一道道暗埋于路面以下的软弱的“褶皱带”，加上通车后车辆的荷载重压，严重降低了公路的使用年限。（3）一般来说，在压实度满足要求后再利用胶轮压路机低速碾压赶光12遍，以消除轮迹，达到表面平整、光洁，边沿顺直。边部及局部用人工加以整修，至此碾压工作全部完成。（4）碾压时应注意起步和制动时应做到慢行、慢刹车，防止出现“臃包”、搓皮。5、其他应注意的问题（1）压实机械的配备，切不要认为振动所能达到的压实密度越高或振动频率越高或振动幅度越大越好。当机械的振动频率和物质的固有频率相一致即达到共振的情况下，所收到的压实效果越好，即用最少的碾压遍数获得最佳的密实度和最好的压实效果。可用下图来形象地表明： 机械振动率 物质固有频率 坐标系中的2条直线分别表示机械的振动频率和物质的固有频率，两条频率线之间的范围表示实际压实效果与理论实效果的偏差。(2)如何处理好碾压过程中出现的“鼓包”现象。为更好地控制基层平整度，清除基层表面出现的“鼓包”，应在施工中主动提高平整度。通常用的是3m直尺；考虑到施工的方便，选取5m直尺，在施工中随时检测控制基层的平整度。具体说来，分3个步骤来操作实施。a）在初压之后进行第一次检测，用齿耙刮除高凸部分并用细料补撒，在低凹部分采用人工新料填补找平，以尽量提高振压之前基层表面的平整度。b）在第一遍振动压实后进行第二次检测，在局部凸部位用少量细白灰粉撒短线标明，来指导压路机操作手在该部位进行慢速碾压，在必要的情况下可进行重复碾压甚至横向碾压或采取人工刨除，进而将高出的多余混合料分散推移至两侧的相对低速部位，对于个别轻微的低凹部位（在经过第一次的检测修补后，通常不会出现的低洼缺陷），一般不再采用人工用细料补平的方法。因为经过静压和一遍振压后的基层已具有初步的一遍程度的渗透，各组成成份之间已具有了初步的粘接力。倘若再用新料填补，由于人为及非人为因素，引起新混合料的水份含量、水泥剂量，各成份掺配的比例和均匀性、成份之间的粘接性等内在性能的不同，进而或多或少地影响到其与压实整体间粘接的完美程度；倘若出现了大的低洼部位，那只能将其及周围部位的压实料全部翻干铲除，用新料换填重新进行碾压。之所以不再采取补料的方式，主要是因为填补松料的缓冲作用破坏了力传递的连续性和均衡性，引起基层的不均匀受力，严重地影响了工程的质量。（c）在振动压实完成之，一般不会再出现明显的凸凹现象；为尽可能的提高基层表面的平整度，追求工程的零缺陷，可在赶光完成之前对凸凹部位进行12遍的斜压。（3）如何处理好相邻两个碾压段之间的接头部位。一般情况下，在初压后梯形锯齿状的接头地段采取由外侧向内侧斜压的办法，以来平衡分解由于纵向碾压造成混合料在接头处的推移聚集。斜压段的长