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文档简介
1、六、技术服务大纲1项目概况六安至武汉高速公路安徽段是最新规划的国家高速公路网上海至成都线屮的重要 一段,是连接华东与中、西部地区的交通大通道。项目建成后,不仅将六安、武汉两 个重要城市紧密联系起来,而且与原有沪蓉(合肥一高河埠一武汉段)、京福国道主干 线、东营一香港国家重点公路、上海一武威国家重点公路等也连接了起來,构成皖中、 皖西地区高速公路骨架。木项目的实施,对安徽省乃至国家公路网的完善均起着积极 的促进作用;另外,本项目备战地位也十分重要,其实施使得南京与武汉之间增加一 条快捷、安全的战备通道。木项目全长90.8479km,起自霍邱县大顾店,接合肥经六安至叶集高速公路,自 东北向西南途经
2、金寨县的梅山、槐树湾、古碑、南溪、斑竹园,止于安徽省与湖北省 省界长岭关,接拟建的六安至武汉公路湖北段,路线经过丘陵岗地、山岭重丘等各种 地形地貌,按四车道高速公路标准建设,全封闭,全立交,设计车速lookm/h (匝道 设计速度4okm/h),路基宽26m,路面宽22.5m。本项目设3个路面施工标段,路面 结构主耍为4cm改性沥青ac13+6cm改性沥青ac20+8cm普通沥青ac25+36cm水泥 稳定碎石基层+20cm低剂量水泥稳定碎石。其中长隧道(1000m)的进出口过渡段结 构为4cm 0gfc-13排水面层+6cm ac-20 (sbs)下面层+24cm水泥混凝土,除进出口 过渡段
3、外结构为26cm厚水泥混凝土。2技术服务工作内容目前我国大多数高速公路沥青面层己经使用了优质的材料,先进的施工机械,施 工质量也有很大的提高。但在施工中,也存在施工单位质量保证体系不完善,对影响 施工质量的因素认识不足,对施工工艺缺乏系统、深入的研究与改进,施工质量控制 方法、检测方法不科学等问题。因此在合理的工期内,修岀高水平的沥青面层,必须 投入更多的技术与管理,将成熟的科研成果应用于实践,将先进的管理技术融入施工 过程,并借助软件的辅助分析技术,实现路面工程施工的预先控制、过程控制及事后 反馈控制。最终提升路面质量水平,提高路面使用的耐久性,预防早期病害的产生。根据六武高速路面工程特点,
4、技术咨询的主耍思路为: 在施工质量控制中以“人、机、料、法、环”五要素为核心,开展技术服务工 作。影响工程质量的因素是多方面的,且项目不同,其影响因素也会有所不同。但无 论任何项目,也无论在任何阶段,影响项目工程质量的因素可以归纳为“人、机、料、 法、环”五类因素,即人、机械、材料、方法(施工工艺、技术方案等)和环境,简 称为4m1e因素。在质量控制咨询服务中将围绕人员培训、指导;机械设备使用与参 数选择;原材料与混合料质量控制;施工工艺、检测方法、数据分析方法的完善和优 化;针对不同施工环境采取的相应技术措施等方面全面关注同质量有关的因素。 开展全过程的技术服务。质量管理与控制不仅仅是在施工
5、过程中,而且包括技术调研、质量技术管理的策 划、施工准备、竣工验收、初期运营与反馈等建设全过程。在技术服务咨询过程中, 以施工过程中的技术服务为重点,进行项目技术质量管理的调研、策划、参与施工过 程、竣工验收与运营质量观测与反馈等路面建设的全过程。 以试验与科研成果为依托,开展现场技术咨询。在配合比设计、质量控制指标的选用、施工工艺的改进等方面以试验检测为基础, 以成熟、适用的科研成果为指导,以现场服务为手段,全面提升项目的技术管理水平 与质量管理效果。 结合项目的技术重点与难点开展咨询服务。每个工程项目都有其独特性,其技术需求的重点也不同。六武高速公路的技术难 点与重点包括:料源选择与原材料
6、质量控制、桥面沥青混凝土铺装设计优化及施工、 隧道内沥青路面设计及施工等。在技术咨询服务中,协助业主建立路面施工技术、质量管理体系,提出路面(含 水泥稳定碎右基层、桥面铺装沥青层、隧道路面及陡坡路段的路面层)施工实施细则 或指南;培训有关施工技术人员、监理人员及业主管理人员;进行施工质量的动态过 程控制,查找产生质量问题的原因,提出改进施工质量的措施;根据业主的要求提供 其他的技术咨询与技术指导,以弥补目前施工技术规范和管理模式的不足。六武高速 路面工程技术咨询服务的总体工作目标是由现场技术小组全面协助业主按照进度、投 资目标的要求高质量地完成六武高速公路路面的建设任务。2.1施工前期准备工作
7、指导原材料质量控制是保证路而施工质量的关键。若原材料质量未控制好,会加大混 合料各工序施工质量控制和管理的难度,并极人影响路面的使用性能。2.1.1重点与难点的分析集料是构成沥青(水泥稳定碎石)混合料结构的主要组分。集料在沥青(水泥稳 定碎石)混合料组成中发挥骨架作用,是沥青(水泥稳定碎石)混合料力学性能的主 要来源,因此是影响路面质量的重要因素。集料质量差是目前公路建设中特别严垂的 问题,主要表现为:集料加工筛孔乱用情况十分严重;石料破碎机反击板及板锤 之间的间隙未调整到位就止式生产;集料规格控制指标不明确致使集料级配变异性 极大,合格率很低。为此,技术服务组将运用己有研究成果,对提高集料加
8、工技术提 出具体改进措施。另一方面,在现场管理不到位也是导致集料质量差的另一个重要原 因。因此,技术服务组将对集料原材料进行全面的试验检测,并对管理和使用情况进 行调查监督。2.1.2主要工作内容(1)原材料优选与控制指标的建立对六武高速周边所有碎石厂的生产规模、碎石的材质特性及加工工艺进行调研, 综合考虑运距等因素,初选几家碎石厂。根据六武高速路面结构各层材料的级配类型, 考虑需要控制的关键筛孔,提出集料分档、筛孔设定、加工设备工艺与参数等技术要 求。在此基础上,结合工程经验建立与完善六武高速公路集料的质量控制方法与管理 措施。为控制齐档集料级配的变异性,技术服务组根据备料进度和施工阶段安排
9、质量 检测与质量分析,提出质量报告及改进建议。尽管重交沥青、改性沥青指标的变异性相对碎石要小,但我所检测中心在近年来 对全国的沥青抽样调查中发现,重交沥青的针入度、蜡含量及老化后延度、sbs改性 沥青的针入度指数、老化前后的5°c延度及离析这几项指标多有不合格情况出现。因 此,在木项目技术服务中,除施工前的沥青原材料检测内容之外,重交沥青、sbs改 性沥青及高粘度改性沥青(毎批约3000吨5000吨)进行一次沥青全套性能检测, 并重点关注以上指标的试验结果,杜绝使用不合格沥青。技术服务组将对六武高速公路路面工程中的水泥、填料、抗剥落剂、纤维等进行 施工前的检测,并在施工过程中进行抽检
10、。(2) 施工单位设备检查技术服务组将在施工单位进场后及每个分项开工前,对各标段施工单位的试验设 备、拌合站、摊铺机、压路机、沥青洒布车等进行检查。主要检查各设备的品牌、型 号及数量是否与招标文件一致,各种配套设备是否到位,是否能满足正常牛产需求, 是否能正常运转,是否经过计量认证等。根据检查结果对施工单位的准备情况作出评 价,提出改进意见。根据国内外的最新研究成果,提出提高工程质量的施工设备改造 措施,并指导施工单位加以实施。(3) 设计文件审查技术组服务将对六武高速路而施工图设计文件进行仔细的审查,提出某些技术环 节的咨询意见,以全面提高六武高速公路建设质量。2.1.3提交的成果根据以上工
11、作内容,技术服务组将提交以下成果:(1) 原材料调查与分析报告;(2) 施工单位设备情况评价报告;(3) 路面施工图设计审查意见。2.2水稳碎石基层及低剂量水稳底基层配合比设计及强度评价2.2.1重点与难点分析(1) 基于振动压实成型法的水稳材料配合比设计方法尽管振动压实成型法进行配合比设计已纳入现行公路沥青路面设计规范,但由于 振动压实仪的设备标准、选用试验参数及装模标准等述没有统一化和标准化,导致针 对同一材料、采用不同厂家的设备进行试验的结果差异较大。为此,技术服务组将在深入调研振动压实法设计水稳材料配合比的优势与不足的 基础上,进行不同厂家设备的对比试验,并固定设备型号及相关参数。并进
12、行振动压 实法与传统的重型击实法的对比试验,从而使材料配合比更科学合理、经济。(2) 水稳类材料强度标准的选取水稳类材料的强度与其抗冲刷性,干缩、温缩性有一定关系。因此,水稳类材料 的抗压强度仍是材料配合比设计的核心指标与控制指标。在强度标准方面,普遍认为过高的强度可能会增加材料的干缩、温缩裂缝,进而 导致沥青路面的反射裂缝增加。随着沥青面层厚度增加,越来越多的人认为应降低水 稳类材料的设计强度。但另一方面,由于超载现象在一定的时间范围内会长期存在, 也有人建议提高强度标准。而我们认为规范规定的水稳材料7天强度35mpa的标准 是经过长期的实践得到的结果,强度指标下调与上浮必然导致整个路面结构
13、一系列反 应。同时,基层材料的强度与气候条件、交通量水平、材料本身的组成及整个路面结 构有关。因此,技术服务组将结合六武高速的具体情况制定基层、底基层的强度标准。另外,在水稳材料配合比设计时,将在保证强度指标合格的同时,重点考虑水稳 基层及底基层的抗裂能力。为此,技术服务组将结合六武高速水稳基层及底基层用碎 石的材质、粒形等特点,在配合比设计中优选矿料级配,减小粉料含量及降低水泥剂 量,施工过程中严格控制含水量,加强成型后的养生,从而最大限度提高水稳基层及 底基层的抗裂能力。(3) 养生方式的选择对水稳基层及底基层进行及时、合理的养生,可有效保证其施工质量。规范中关 于基层养生方式有三种,洒水
14、养生、覆盖养生及透层油养生。选用何种基层养生方式, 应根据六武高速水稳基层及底基层施工吋的材料特性、环境温度、交通组织等因素综 合确定。(4) 基层层间的处置现行沥青路面设计方法是建立在多层弹性体系理论2上,假定层间为完全连续状 态。因此,在施工上需要采取必要措施以保证路面各层的层间粘结。现行基层施工规 范中虽要求层间洒布水泥浆或水泥粉,但并没有给岀具体的施工方法。根据我所实践 经验,无论采用干撒布水泥粉或洒布水泥浆,应达到每平米水泥用量在lkg左右。这 一标准是否适用于六武高速还需要通过试验段进一步证实。2.2.2主要工作内容(1) 水泥及碎石的指标测试和选择按照现行施工技术规范要求,进行水
15、泥、集料、水等技术指标检测。基层用水泥可以选择强度等级为32.5mpa的普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥和 火山灰质硅酸盐水泥,口初凝吋间不小于3h,终凝吋间不小于6h。也可以考虑目前研 究成果,使用基层专用水泥,该产品在不增加造价、不降低强度的基础上,可有效提 高基层材料抗干缩、温缩能力。为保证基层与底基层材料级配的稳定性,碎石原材料应分为4档,分别为5mm、 510mm、1020mm和2030mm,尤其应控制4#料(05mm) 0.075mm筛孔的通 过率小于10%。水泥稳定碎石的材料选用砸制碎石或砾石;碎石或砾石的压碎值不应 大于30%;碎石或砾石的最大粒径不应超过31.5mm;细集料中有
16、机质含量不超过2%; 硫酸盐含量不宜超过0.25%;宜采用无塑性指数的集料。(2)水稳碎石配合比设计结合六武高速公路气候环境、交通荷载特点,提出水稳基层材料技术要求的具体 技术指标。强度指标具体数值范围应根据六武高速水稳层材料特点、气候环境、交通 荷载状况综合提出,并应规定变异系数范围。在规范要求的级配范围内(必要时可突破规范要求),考虑安徽省高速公路常用级 配类型,结合我所科研成果及相关工程经验,选择23种抗裂性较好的级配,进行不 同水泥品种(包括基层专用水泥)、不同水泥剂量、不同含水量的混合料振动压实试验。 根据试验结果,绘制w-p曲线图,进而确定各种混合料的最大干密度与最佳含水量。采用重
17、型击实法进行平行试验,对比两种方法得到的最大干密度与最佳含水量, 验证振动法的有效性。(3)强度性能评价根据振动压实试验确定的各种混合料最大干密度与最佳含水量,考虑压实度,成 型d)15cmx15cm圆柱体试件,并在标准的养牛条件下养牛6d,浸水id,测试各组试 件的7d无侧限抗压强度、劈裂强度。综合分析各组混合料7d无侧限抗压强度、劈裂 强度,确定水泥品种、最佳级配曲线及最佳水泥用量。(4)试验路的试铺铺筑技术指导及相关的试验检测混合料生产应遵循:配合比设计一一试验路验证一一大规模生产一一质量抽检等 程序进行。试验路铺筑的目的在于检验各种施工机械的类型、数量及组合方式是否匹配,通 过试拌、试
18、铺确定拌和机、摊铺机、压路机的技术参数与操作工艺,考察机械及计量 装置的稳定性、可靠性,通过试验段确定水泥稳定碎石混合料的摊铺、压实工艺,确 定松铺系数等,验证水泥稳定碎石混合料生产配合比设计,提岀生产用的标准配合比 和最佳水泥用量。试验段施工之前,技术服务组审核施工单位的开工报告,再次检查施工单位材料、 设备及人员的准备情况,召开施工技术交底会。分标段进行不同水泥剂量下的水稳混合料edta试验,绘制水泥剂量edta标准 曲线以备施工检测中使用。为保证edta试验结果稳定性与代表性,标准曲线与日常 检测中,试验用混合料均使用9.5mm筛孔的筛下料。技术服务将对试验段的施工进行全过程的旁站监控,
19、对混合料含水量、水泥剂量、 级配、压实度等进行检测,碾压结束后,立即养生。养生7d10d后,钻芯取样,测 试测定芯样强度、透水状况,并通过fwd进行现场强度评价。水泥稳定碎石材料的拌和、生产应严格按照配合比试验确定的混合料生产参数进 行施工。为保证足够的拌和吋间,设备拌合站的生产能力应调整为最人生产能力的 80%,并根据天气状况,及时调整含水量。在生产过程中,当原材料发生变化时,需重新进行配合比设计。确定相关的生产 参数,w:各档集料的比例、水泥剂量、含水量、最大干密度等。结合以往工程经验、试验段铺筑情况及试验检测结果,提出实体工程质量验收标 准。(5)裂缝观测并提出处治措施针对六武高速实际情
20、况,技术服务组将在水稳材料组成设计及施工时,采取以下 预防开裂的措施,如: 选用较粗级配,减小细粉料含量。 在保证设计强度的同时,采用低水泥剂量。 基层施工时严格控制含水量,施工碾压结束后,立即采取可靠的养生措施。在实施下道工序前,对水泥稳定碎石基层及低剂量水稳底基层进行全面检查,视 裂缝的严重程度,采取返工重铺、满铺土工织物、局部处理等措施。(6)制定实体工程水稳基层和低剂量水稳底基层施工细则和相应的检测标准根据本项fi水泥稳定碎石试验结果,结合我所以往工程经验及安徽应用情况,编 制完成水泥稳定碎石基层及底基层的施工细则及检查标准。该细则将吸收正在修订中 的基层施工技术规范相关内容,包括:原
21、材料的准备与技术要求、材料配合比设计方 法与指标、施工工艺(设备、拌和、运输、摊铺、碾压及养生的技术要求)及质量检查方法与标准等。2.2.3提交的成果(1)低剂量水稳碎石底基层配合比设计报告、低剂量水稳碎石底基层试验段施工 总结;(2)水稳碎石基层配合比设计报告、水稳碎石基层试验段施工总结;(3)水泥稳定碎石基层及底基层的施工细则(原材料的准备与技术要求、材料配 合比设计方法与指标、施工工艺及质量检查方法与标准等)。2.3沥青路面混合料配合比设计及路用性能评价231重点与难点的分析(1)混合料配合比设计的目标路面各结构层由于所处层位不同,对于技术要求也不尽一致。对于下面层重点考 虑抗疲劳性能、
22、密水性,兼顾高温抗车辙性能;中面层重点考虑高温抗车辙性能与密 水性;对于上面层,重点考虑高温抗车辙性能、抗滑性能及密水性。以上这些性能的 要求有的相互排斥,即提高某个指标的技术要求,必然会导致另一指标的降低。如何 根据六武高速的交通条件与气候特征,考虑混合料所处的不同层位选取配合比设计目 标及相关技术指标耍求,是非常关键的。(2)各层沥青混合料级配的选取混合料配合比设计目标不同,在级配的选择上应作调整。现行沥青路面施工技术 规范给岀的级配范围较为宽泛,采用上限或下限混合料性能差界较大,尽管部分地区 根据经验也提出适用于本地区的级配类型,但不同地区碎石材料材质、粒形上有所差 异,因此,需要根据六
23、武高速公路用原材料的具体情况,进行调整与选取。(3)最佳油石比与标准密度的确定马歇尔试验方法建立于二十世纪五、六十年代,基本理论依据是在室内用某一击 实功得到的试件密度与使用多年道路上沥青混凝土的最终密度相等。当前,我国交通 状况己经发生显著变化,货车的轴载质量和轮胎的充气压力增大,交通量显著增加。 因此,沥青混凝土面层的混合料配合比设计需耍考虑增大压实功。另外,分析近年来 对高速公路沥青路面泛油现象的调查数据,表明:沥青路面不泛油处的沥青含量常比 马歇尔试验确定的最佳用量少0.3%0.4%。这说明,两面各击实75次确定的最佳沥青 用量偏人。尽管旋转压实仪能很好的反应出现代交通特征,但由于旋转
24、压实仪设备配 置等原因,使混合料的配合比设计与牛产检测相脱节。因此,如何基于现有的马歇尔 试验方法,结合以往工程经验,给出合理的最佳油石比及马歇尔标准密度对保证六武 高速沥青路面质量十分重要。2.3.2主要工作内容(1) 中、下面层沥青混合料 原材料性能测试根据我所科研成果及相关工程经验,考虑六武高速交通、气候环境及地材情况等, 提出六武高速沥青混合料用原材料的技术标准及控制指标要求。根据沥青路面施工技术规范的要求,检测粗集料、细集料、填料、沥青等材料技 术性能。进行不同温度下的沥青粘度试验,绘制沥青的粘温曲线图。根据粘温曲线图, 分别确定重交沥青、改性沥青的施工温度。 集料及级配选择参考现行
25、规范屮规定的方法确定各组不同级配类型的混合料的油石比,设计时以 目标空隙率为核心指标,矿料间隙率、稳定度等其他指标作为验证指标。下面层ac25 采用大型马歇尔试验仪击实成型,中面层ac20采用常规马歇尔击实仪击实成型。在规范要求的级配范围内(必要时可突破规范),考虑安徽省高速公路常用级配类 型,结合我所科研成果及相关工程经验,选择粗、细不同的23级配,分标段进行马 歇尔击实试验,测定试件毛体积密度。进行试件的马歇尔试验,测定各组试件不同油 石比下的稳定度与流值。采用真空法测试不同混合料、不同油石比下的最大理论密度。 计算空隙率、矿料间隙率及饱和度等体枳指标。结合工程经验及规范的指标要求,初 步
26、确定不同级配混合料的最佳油石比及对应的马歇尔密度。采用美国shrp的旋转压实仪sgc,进行不同级配、不同油石比下的旋转压实试 验,验证马歇尔击实试验结果。经验表明,相同油石比下试件的旋转压实密度为马歇 尔击实密度的1.01倍。根据以往工程实践,可以采用旋转压实法得到最佳油石比进行 现场控制,从而提高标准密度、减低最佳油石比,提高混合料高温稳定性。 沥青混合料性能评价按照不同矿料级配的最佳油石比及对应的马歇尔密度,拌制沥青混合料,并成型 试件进行抗压强度试验、劈裂强度试验、冻融劈裂试验、低温弯曲试验及车辙试验等 性能试验,必要时进行弯曲疲劳试验、蠕变试验。对比各级配混合料试验结果,全面 评价沥青
27、混合料性能,考虑六武高速所在地区的交通、气候环境特点,确定采用的各 方面路用性能较好的矿料级配。 目标配合比设计目标配合比设计的目的是根据以上步骤确定的理论级配及各冷料仓中矿料实际颗 粒组成,计算各冷料仓需供料的质量百分比,使在单位时间内提供的各种集料加填料 后能符合规定矿料级配的要求,尤其在关键筛孔的通过率上。同时,进行室内试验以 进一步验证混合料的性能。根据不同标段提供的原材料,进行各档矿料的筛分及级配合成计算,分标段进行 目标级配设计。进行马歇尔击实试验及体枳指标检测、车辙试验、冻融劈裂试验和蠕 变试验等。验证试验结果与理论配合比设计结果的苻合性,综合各项试验结果提出目 标配合比。目标配
28、合比的具体内容有:3、对生产用矿料和沥青进行性能检测。b、对矿料料进行筛分,根据理论配合比确定的级配曲线,确定各档石料的比例。 级配宜控制在容许的控制范围内。c、如掺配的级配不能满足设计要求,需调整石料的生产。d、调整好级配后,进行马歇尔击实试验,确定混合料的油石比,并进行混合料的 性能验证。目标配合比设计需注意:如发现原材料的级配不能满足要求时,应及时通知碎石 场,调整筛孔的孔径。 指导施工单位完成生产配合比设计并修筑试验段a、生产配合比设计生产配合比设计和试验的目的是确定每个热料仓需要运送给拌和室的集料质量百 分率,使进入拌和室的各种粗细集料组成的混合料,加入填料后尽可能与目标级配和 一致
29、,尤其在关键筛孔的通过率上。技术服务组指导施工单位,严格按照目标配合比设计结果,对拌和场各档冷料上 料比例进行初步调整。按照正常混合料生产的技术要求设置拌和楼生产参数(包括产 量、温度等)。对各热料仓取得的热料进行筛分与级配合成计算。根据生产配比计算结果,室内进行马歇尔击实试验及其技术指标检测、高温车辙 试验、冻融劈裂试验,综合各项试验结果,提出生产配合比。生产配合比的主要步骤 有:第一步,根据级配特性,确定混合料热料仓的筛孔范围,并尽可能的保证各热料 仓的均衡,生产过程中热料仓的使用一般不宜少于4个。第二步,进行各热料仓筛分,确定热料仓比例。首先应将拌和机中的杂料清理干 净,并检查筛孔是否破
30、损,如破损应及时修补。其次按照目标配合比确定的冷料仓比例上料,同时将石料加热到正常生产时所需的温度,并打开除尘口,正常除尘。 此时,不喷沥青、不掺加填料。第三步,在进行生产配合比设计时,每盘料不宜少于2(。将头两盘料当作废料, 弃掉。为保证热料仓取料的均匀性与代表性,在热料仓放料时,采用带手柄的方盘, 在拌合机的观察口取样,并分别堆放在干净的便化地面上。将石料拌匀后用四分法取 料,进行筛分。按理论配合比级配曲线掺配,初步确定热料仓的比例。生产配合比设计需注意:在生产配合比设计过程中应与拌和机紧密配合,做到料 仓供料均匀、平衡,避免大规模生产中发生等料、溢料的问题。随后进行拌和机沥青混合料的试拌
31、,检验拌和机各项工作参数(拌和温度、干拌 时间及设备时间等)的合理性及沥青混合料的各项技术指标是否满足规范要求,验证 生产配合比。b、试验段铺筑审查施工单位的施工组织方案,进行试验段施工前的技术交底,并对现场技术人 员包括机械操作手进行指导培训。对试验段施工进行全程旁站监控,对混合料级配、温度、压实度、强度、厚度、 均匀性等主要控制指标进行高于规范的频率检测(有些项目可以与现场监理抽检试验 一同完成)。在工艺检查及试验的基础上,对不符合要求的情况(工艺过程、参数设定及 检验结果)或可能产生不合格的趋势进行分析,查找其产生的原因,并提出相应质量改 进措施。以避免在大规模施工时产生质量问题和质量隐
32、患。 制定中、下面层沥青路面施工细则和相应的控制标准。根据六武高速公路原材料、施工机械设备、施工工艺、施工环境等因素,编制六 武高速中、下面层沥青路面施工细则和和应施工工艺及参数的控制标准。施工细则包 括总则、材料技术要求、施工工艺要求、施工质量控制管理等内容,施工细则中明确 标明相关控制标准。(2)上面层沥青混合料与中、下面层相比,上面层沥青混凝土由于直接承受温度、光、水及荷载等外界 环境作用,而要求其有更高的性能。这也要求对其在技术指标与施工工艺上作出相应 的调整,如碎石压碎值与针片状含量、混合料的体积参数与高温性能、摊铺与碾压工 艺、压实度与平整度等等。 原材料性能测试根据我所科研成果及
33、相关工程经验,考虑六武高速交通、气候环境及地材情况等, 提岀六武高速沥青混合料用原材料的技术标准及控制指标要求。根据沥青路面施工技术规范的要求,检测粗集料、细集料、矿粉、改性沥青等材 料技术性能。进行不同温度下的沥青粘度试验,绘制沥青的粘温曲线图。根据粘温曲 线图,确定改性沥青的施工温度。 集料及级配选择参考现行规范中规定的方法确定各组不同级配类型的混合料的油石比,设计时以 目标空隙率为核心指标,矿料间隙率、稳定度等其他指标作为验证指标。上面层ac13 采用常规马歇尔击实仪击实成型。在规范要求的级配范围内(必要时可突破规范),考虑安徽省高速公路常用级配类 型,结合我所科研成果及相关工程经验,选
34、择粗、细不同的23级配,分标段进行马 歇尔击实试验,测定试件毛体积密度。进行试件的马歇尔试验,测定各组试件不同油 石比下的稳定度与流值。采用真空法测试不同混合料、不同油石比下的最大理论密度。 计算空隙率、矿料间隙率及饱和度等体积指标。结合工程经验及规范的指标要求,初 步确定不同级配混合料的最佳油石比及对应的马歇尔密度。采用美国shrp的旋转压实仪sgc,进行不同级配、不同油石比下的旋转压实试 验,验证马歇尔击实试验结果。经验表明,相同油石比下试件的旋转压实密度为马歇 尔击实密度的1.01倍。根据以往工程实践,可以采用旋转压实法得到最佳油石比进行 现场控制,从而提高标准密度、减低最佳油石比,提高
35、混合料高温稳定性。 沥青混合料性能评价按照选不同矿料级配的最佳油石比及对应的马歇尔密度,拌制沥青混合料,并成 型试件进行抗压强度试验、劈裂强度试验、冻融劈裂试验、低温弯曲试验及车辙试验 等性能试验,必要时进行弯曲疲劳试验、蠕变试验。对比各级配混合料试验结果,全 面评价沥青混合料性能,考虑六武高速所在地区的交通、气候环境特点,确定采用的 各方面路用性能较好的矿料级配。 目标配合比设计目标配合比设计的目的是根据以上步骤确定的理论级配及各冷料仓中矿料实际颗 粒组成,计算各冷料仓需供料的质量百分比,使在单位时间内提供的各种集料加填料 后能符合规定矿料级配的要求,尤其在关键筛孔的通过率上。同时,进行室内
36、试验以 进一步验证混合料的性能。根据不同标段提供的原材料,进行各档矿料的筛分及级配合成计算,分标段进行 目标级配设计。进行马歇尔击实试验及体积指标检测、车辙试验、冻融劈裂试验和蠕 变试验等。验证试验结果与理论配合比设计结果的苻合性,综合各项试验结果提出目 标配合比。目标配合比的具体内容有:3、对生产用矿料和沥青进行性能检测。b、对矿料料进行筛分,根据理论配合比确定的级配曲线,确定各档石料的比例。 级配宜控制在容许的控制范围内。c、如掺配的级配不能满足设计要求,需调整石料的生产。d、调整好级配后,进行马歇尔击实试验,确定混合料的油石比,并进行混合料的 性能验证。目标配合比设计需注意:如发现原材料
37、的级配不能满足要求吋,应及时通知碎石 场,调整筛孔的孔径。 指导施工单位完成生产配合比设计并修筑试验路a、生产配合比设计牛产配合比设计和试验的目的是确定每个热料仓需要运送给拌和室的集料质量百 分率,使进入拌和室的各种粗细集料组成的混合料,加入填料后尽可能与目标级配相 一致,尤其在关键筛孔的通过率上。技术服务组指导施工单位,严格按照目标配合比设计结果,对拌和场各档冷料上 料比例进行初步调整。按照正常混合料生产的技术要求设置拌和楼生产参数(包括产 量、温度等)。对各热料仓取得的热料进行筛分与级配合成计算。根据生产配比计算结果,室内进行马歇尔击实试验及其技术指标检测、高温车辙 试验、冻融劈裂试验,综
38、合各项试验结果,提出生产配合比。生产配合比的主要步骤 有:第一步,根据级配特性,确定混合料热料仓的筛孔范围,并尽可能的保证各热料 仓的均衡,生产过程中热料仓的使用一般不宜少于4个。第二步,进行各热料仓筛分,确定热料仓比例。首先应将拌和机中的杂料清理干 净,并检查筛孔是否破损,如破损应及时修补。其次按照目标配合比确定的冷料仓比例上料,同时将石料加热到正常生产时所需的温度,并打开除尘口,正常除尘。 此时,不喷沥青、不掺加填料。第三步,在进行生产配合比设计时,每盘料不宜少于21。将头两盘料当作废料, 弃掉。为保证热料仓取料的均匀性与代表性,在热料仓放料时,采用带手柄的方盘, 在拌合机的观察口取样,并
39、分别堆放在干净的便化地面上。将石料拌匀后用四分法取 料,进行筛分。按理论配合比级配曲线掺配,初步确定热料仓的比例。生产配合比设计需注意:在生产配合比设计过程中应与拌和机紧密配合,做到料 仓供料均匀、平衡,避免大规模生产中发生等料、溢料的问题。随后进行拌和机沥青混合料的试拌,检验拌和机各项工作参数(拌和温度、干拌 时间及设备时间等)的合理性及沥青混合料的各项技术指标是否满足规范要求,验证 生产配合比。b、试验段的铺筑审查施工单位的施工组织方案,进行试验段施工前的技术交底,并对现场技术人 员包括机械操作手进行指导培训。对试验段施工进行全程旁站监控,对混合料级配、温度、压实度、强度、厚度、 均匀性等
40、主要控制指标进行高于规范的频率检测(有些项目可以与现场监理抽检试验 一同完成)。在工艺检查及试验的基础上,对不符合要求的情况(工艺过程、参数设定及 检验结果)或可能产牛不合格的趋势进行分析,查找其产牛的原因,并提击相应质量改 进措施。以避免在大规模施工时产生质量问题和质量隐患。 制定上面层沥青路面施工细则和相应的质量控制标准。根据六武高速公路原材料、施工机械设备、施工工艺、施工环境等因素,编制六 武高速上面层沥青路面施工细则和和应施工工艺及参数的控制标准。施工细则包括总 则、材料技术要求、施工工艺要求、施工质量控制管理等内容,施工细则中明确标明 相关控制标准。2.3.3提交的成果(1)六武高速
41、沥青路而沥青混合料性能研究报告(包括下、中、上而层沥青混合 料抗压强度试验、劈裂强度试验、冻融劈裂试验、低温弯曲试验、弯曲疲劳试验、车 辙试验和蠕变试验等的结果分析与主要结论。)(2)六武高速下而层沥青混合料目标配合比设计报告、生产配合比设计报告、试 验段施工总结报告;(3)六武高速中面层沥青混合料目标配合比设计报告、生产配合比设计报告、试 验段施工总结;(4)六武高速上面层沥青混合料目标配合比设计报告、生产配合比设计报告、试 验段施工总结;(5)六武高速沥青面层施工细则(包括总则、材料技术耍求、施工工艺耍求、施 工质量控制管理等)。2.4特殊路段路面混合料配合比设计及路用性能评价2.4.1重
42、点与难点分析(1)隧道内沥青路面隧道内是一个相对封闭、空间狭小的管状环境。隧道内没有隧道外的口晒雨淋气 候,一般夏季隧道内比洞外气温低,冬季气温较洞外高,全年气温相对稳定,温度变 化幅度小,温差小;但隧道内湿度大、地下水丰富。隧道内空气流动小,空气易污染; 隧道内没有日照,常年处在黑暗中,能见度低。同时,隧道是交通的咽喉要道,对路 面维修常带来屮断交通的不便。因此隧道内路面与一般道路、桥面铺装结构在使用环 境上存在较大的差别,在隧道内路面结构与材料设计时,需综合考虑隧道内气候、环 境对路面结构和材料性能的影响。结合六武高速公路工程特点,技术服务组将重点考虑以下内容:水泥混凝土板表 面的处理及其
43、与沥青下面层的粘结问题;水泥混凝土板接缝处采取延缓反射裂缝产牛 的措施;上面层ogfc13下如何设置防水层;表面层沥青混凝土的阻燃问题;隧道内 路面结构内部及表面排水系统;ogfc混合料的配合比设计问题;隧道内施工的通风 及安全问题等。(2)混凝土桥面铺装目前,我国高速公路混凝土桥面沥青铺装层的损坏百分率成倍人于一般路面损坏 百分率。混凝土桥面铺装,与常规路段路面铺装受力机理不尽相同,除受到汽车的荷 载作用外,使用过程中还要受到桥梁的振动作用,耍求桥面铺装体系对桥面板有很好 的变形追随性;同时桥面板与沥青混凝土铺装刚度差异较大,这种差异对桥面板与沥 青混凝土有效、耐久的粘结以及对桥面沥青混凝土
44、的碾压影响均较大。桥面铺装早期破坏除上述外因外,述有以下内因:a、桥面水泥混凝土整平层(三角层)施工质量不佳,平整度较差(不设整平层时 问题更突岀)、浮浆多且光滑,影响桥面板与铺装层的有效粘结。b、桥面板与沥青混凝土铺装层界面及沥青混凝土层间界面设计及处理不妥,如下 承层界面处置不能达到设计要求,而板打锚处理效果不能达到干净、干燥、粗糙的效 果;尤其是防水粘结层材料选择不当,施工质量较差,致使层间粘结、抗剪能力不足, 防排水功能失效等。c、并未针对桥面铺装沥青混凝土的功能要求,如易压实、耐疲劳开裂、抗高温车 辙、抗水损害等,有针对性的进行沥青混合料配合比设计。采取的控制指标与一般路 段沥青混合
45、料指标相同,在行车荷载、外界环境桥梁震动变形综合作用条件下,桥面 铺装沥青混凝土提早发生开裂、车辙、唧浆、坑槽等损坏现象。d、桥面铺装沥青混凝土施工碾压压实功不足,压路机机型、振幅、振频、速度等 参数选取不当,未充分考虑桥梁震动变形对沥青混合料碾压效果的影响,致使混合料 压实度不足,空隙率较大。根据以上分析及六武高速公路混凝土桥梁特点,结合交通部公路科学研究所近年 来完成的桥面铺装工程经验。我们认为桥面铺装耐久性的关键在于桥面铺装应建立完 善的防、排水体系,并作到以防为主,防排结合。因此,铺装设计需要考虑以下三个 方面:铺装层的防水、排水问题,铺装层与面板的粘结问题及铺装混合料耐久性问题。关于
46、防水层的考虑,桥面设置防水层的h的是为桥面板提供一个防止湿气的无渗 透性屏障,另一方面也要使铺装层与桥面板粘结成为一个整体,在高强度差、大绕度 变形条件下,在沥青混凝土铺装层与桥而板之间具有良好的追随性和结合性,达到有 效减少层间剪应力,提高防水层使用的耐久性,从而延长桥面铺装使用的耐久性,两 种作用都要兼而有之。也就是要求防水层材料即具有有效的防水效果,同时具有良好 的粘结性。目前的专用桥面防水材料大多数是由建筑防水材料转变过来的。材料品种繁多, 产品质量参差不齐,各个地方对防水粘结层的应用方法也千差万别,国内公路行业还 没有制定专门的关于桥面防水粘结层的评定试验方法。国内采用的桥面防水措施
47、主要 有以下三大类:一是普通沥青及改性沥青防水卷材,其防水性能较好,但与铺装层及桥面板的粘 结性能难于保证,h施工难度大、速度慢、造价也较高,在下面层施工中还容易造成 防水卷材的损坏。二是各种防水涂层、一般采用人工施工,厚度较薄,摊铺下面层时极易刺破,导 致防水失效。三是热撒的改性沥青防水粘结层,其撒铺厚度一般在2.0mm左右,该方案有效的 解决铺装的防水与粘结问题。同时,采用专用洒布车施工,施工的质量与速度均有保证。关于铺装沥青混凝土的考虑,结合我所科研经验确定铺装结构及材料设计参数; 下而层要兼顾密实防水及高温稳定性问题,可采取的措施为:增加级配中碎石含量; 减小设计空隙率;提高混合料易压
48、实性及压实度等。上面层主要考虑密实防水、高温 稳定性及抗滑性能,可采取的措施为:粗集料采用坚硬、耐磨石料;必要时掺加抗剥 落剂;调整矿料级配粗集料含量;减小设计空隙率;提高混合料易压实性及压实度等。关于铺装施工方面的考虑,水泥混凝土桥面板的界面采用铳刨、喷砂或凿锚处理;沥青铺装层的碾压工艺采用“高频低振”模式,发挥重胶轮压路机的作用,必要时釆 用水平振荡压路机,保证桥面沥青混凝土的压实度。2.4.2主要工作内容(1) 隧道路面 沥青混合料ogfc原材料性能测试对ogfc混合料所用高粘度改性沥青,进行针入度、软化点、延度、闪点、tfot 后的质量损失、动力粘度、粘韧性等技术指标试验,对ogfc混
49、合料的粗所用消石灰、 纤维、阻燃剂等试验相关指标应符合施工技术规范对ogfc混合料的原材料的技术要 求。 沥青混合料ogfc的配合比设计在规范参考级配范围基础上,结合六武高速所处区域同类工程的成功经验,适配3 组不同2.36mm通过率的矿料级配作为初选级配,并根据规范推荐公式计算初始沥青 用量,制作马歇尔试件,马歇尔试件的击实次数为双面50次。用体积法测定试件的空 隙率,绘制2.36mm通过率与空隙率的关系曲线。根据期望的空隙率确定混合料的矿 料级配。以确定的矿料级配和初始沥青用量拌和沥青混合料,分别进行马歇尔试验、谢伦 堡析漏试验、肯特堡飞散试验、车辙试验,各项指标应符合设计技术要求,其空隙
50、率 与期望空隙率的差值不宜超过±1%。如不符合要求,应重新调整沥青用量拌和沥青混 合料进行试验,直至符合要求为止。 施工工艺及质量控制针对六武高速隧道内施工作业的坏境,结合我所相关科研成果,制定隧道内水泥 混凝土板表面处理措施及验收标准;水泥混凝土板接缝处处理措施;防水层设计及施 工方案;隧道内沥青混合料摊铺碾压施工工艺;隧道内沥青混凝土铺装质量验收标准 等。(2) 混凝土桥面防水粘结层主要技术要求有:防水粘层材料应选用粘度较高的材料;水泥混凝土面板应具有 一定的强度,避免砂浆找平层或减少三脚建层;水泥混凝土表面应进行铳刨、喷砂或 凿毛处理,清理表面的浮浆,并保持干净、干燥状态;防水
51、粘结层上面撒布一定量的 碎石有利于提高沥青混凝土铺装层与防水层之间的抗剪能力,撒布碎石应固定在粘结 层上,不宜滑动。根据六武高速水泥混凝土桥面特点及我所科研成果,在室内进行渗水试验、斜剪 试验、拉拔试验等,确定防水粘结层材料(应选用粘度较高的胶结料)、胶结料洒布量 及洒布温度、碎石撒铺粒径及撒铺量。在粘结防水层施工前应对施工现场进行认真的清理。应保证下承层干净、干燥、 无浮尘状态。应采用专业的机械化施工队伍。在正式施工前,应严格按照洒铺剂量的要求进行试洒铺,当洒铺剂量满足要求后 方可正式施工。在洒铺过程中应注重接头的施工处理,具体分为横向接头和纵向接头。在横向接 头的位置,再次施工时既要与前次
52、施工紧密的衔接,同时也要避免与前次施工断面重 叠。因此,当每次洒铺前应用油毛毡或铁皮将已洒铺的路段遮挡覆盖。认真准备碎石,严格按设计要求准备符合规格的碎石。撒布的碎石宜进行筛分, 保证碎石的单一粒径,并通过拌和楼进行加热、除尘处理。如碎石粉尘过高,应进行 水洗,处理好的碎石应单独堆放在硬化的场地,并做好防尘、防雨,避免二次污染, 以备施工使用。碎石的试撒主耍确定撒布车料斗的倾角、车速和标准的撒布量。碎石撒布后,应及时用胶轮压路机紧跟碎石撒布车碾压成型。胶轮压路机来回碾 压12遍。防水粘结层上面撒布一定量的碎石有利于提高沥青混凝土铺装层与防水层 之间的抗剪能力,撒布碎石应固定在粘结层上,不宜滑动
53、。碾压成型后应尽快安排沥青混合料的摊铺,间隔时间不宜超过24h,其间应临时封 闭交通,避免防水粘结层的二次污染。检测胶结料洒布量、碎石撒铺量,并进行现场拉拔、室内剪切试验等路用性能试 验。结合六武高速桥面防水粘结层试验段施工情况,提出六武高速混凝土桥面防水粘 结层施工及技术标准。(3) 大桥、特大桥路面优化设计、施工工艺及技术标准提岀具体要求大桥、特大桥桥面铺装的受力机理、施工条件等与常规沥青铺装有所差异,有针 对性的提出桥面铺装层的结构组合方案,注重铺装层模量的合理组合及桥面板与沥青 混凝土铺装的层间粘结状况。桥面沥青混凝土铺装层配合比设计以提高抗剪切性能、抗拉性能为主,同时考虑 桥面混凝土
54、施工时对混合料易压实性的要求,改进矿料级配、调整油石比,以利于沥 青混凝土碾压成型。施工时,考虑到压路机振动碾压对桥梁安全及桥梁震动对混合料压实的耦合影响, 碾压时一般采用静压和弱振,当采用振动压路机碾压时,一般采用“高频、低振”的 模式,必耍时采用水平振荡压路机,以保证混合料压实度及厚度。结合六武高速混凝土桥面铺装设计及施工情况,提出六武高速混凝土桥面铺装混 凝土设计、施工及技术标准。(4) 水泥混凝土路面结合六武高速公路气候环境、交通荷载特点,提出水泥混凝土路而材料具体技术 指标。按照现行施工技术规范要求,进行水泥、集料、水、外加剂等技术指标检测。对 集料级配、配和比设计方法、成型方法展开
55、试验对比研究,综合分析各组配合比混凝 土力学性能(抗压强度、抗折强度、劈裂强度等)、收缩性能,确定水泥混凝土材料技 术标准、级配要求、确定合适的配合比(包括水灰比、外加剂种类及掺量);按照规范规定,结合六武高速施工条件,提出水泥混凝土路面施工方案,并对施 工机械、搅拌场设置、混凝土拌和物搅拌与运输、面层铺筑成型、接锯缝、养生等关 键环节进行施工质量监控。(5)结合木工程特点,对透层、粘层、封层施工及技术标准提出要求在规范基础上,结合六武高速公路透层、粘层、封层的功能特点,提出相应性能 指标要求及施工技术要求。 透层透层不同于粘层,其主要作用是封闭半刚性基层表面空隙,提供与上层材料粘结 界面。根
56、据基层类型选择渗透性好的液体沥青、乳化沥青、煤沥青作透层油,喷洒后 通过钻孔或挖掘确认透层油渗透入基层的深度宜不小于5mm,并能与基层联结成为一 体。透层油的质量应符合规范的要求。根据我所层间粘结课题研究成果,用于半刚性基层的透层油宜在基层7天养生后 表面稍变干燥后喷洒,透层油喷洒前必须采用钢刷清扫工具将表面浮浆刷除,并吹除 浮灰。对于基层表面堆放泥土造成的污染,必须用水冲洗干净。喷洒透层油前应清扫路面,遮挡防护路缘石及人工构造物避免污染,透层油必须 洒布均匀,有花白遗漏处应人工补洒,喷洒过量的立即撒布石屑或砂进行吸油处理, 必要时作适当碾压。透层油洒布后不得在表面形成能被运料车和摊铺机粘起的
57、油皮, 透层油达不到渗透深度耍求时,应更换透层油稠度或品种。透层油应采用沥青洒布车一次喷洒均匀,使用的喷嘴宜根据透层油的种类和粘度 选择并保证均匀喷洒。透层油洒布后的养生时间随透层油的品种和气候条件由试验确定,确保液体沥青 屮的稀释剂全部挥发,乳化沥青渗透且水分蒸发,然后尽早铺筑稀浆封层,防止工程 车辆损坏透层。 粘层粘层油宜采用快裂或中裂乳化沥青、改性乳化沥青,其规格和质量应符合规范的 要求,所使用的基质沥青标号宜与主层沥青混合料相同。粘层油品种和用量,应根据下卧层的类型通过试洒确定,并符合规范的要求。粘层油应采用智能沥青洒布车喷洒,并选择适宜的喷嘴,洒布速度和喷洒量保持 稳定。喷洒的粘层油
58、必须成均匀雾状,在路面全宽度内均匀分布成一薄层,不得有洒花 漏空或成条状,也不得有堆积。喷洒不足的要补洒,喷洒过量处应予刮除。喷洒粘层 油后,严禁运料车外的其他车辆和行人通过。粘层油宜在当天洒布,待乳化沥青破乳、水分蒸发完成,紧跟着铺筑沥青层,确 保粘层不受污染。 稀浆封层稀浆封层应选择坚硬、粗糙、耐磨、洁净的集料。细集料宜采用碱性石料生产的 机制砂或洁净的石屑。对集料中的超粒径颗粒必须筛除。原材料质量应符合规范规定 要求。根据铺筑厚度、处治冃的等条件,选择矿料级配曲线,配合比设计按照规范规定 进行,可拌和吋间、稠度、粘聚力、负荷轮碾压、湿轮磨耗值等技术指标应满足规范 规定。可拌和时间的试验温度应考虑最高施工温度,粘聚力试验的温度应考虑施工中 可能遇到的最低温度。根据我所科研成果,在充分考虑六武高速公路所处区域气候及 交通特点
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