同步碎石防水应力吸收层施工工法

复合式路面改造同步碎石防水应力吸收层施工工法1前言随着人民生活水平提高，城市机动车数量激增，城市交通压力日益膨胀。在过去的十几年间，各地为了加快交通基础设施的建设，修建了大量水泥城市道路和高等级公路，有力地促进了当地的经济发展，改善了当地人民群众的出行条件。而水泥混凝土路面有维修保养难度大，且行车噪音大等缺点，而城市沥青路面具有行车舒适、噪音低，行车视觉舒适等优点。因此市政道路“白加黑”复合式路面改造施工在国内市政工程中广泛应用。“白加黑”复合式路面改造施工往往由于对原水泥混凝土板块各类缝处理不当、路面水下渗等原因而致使复合式路面产生反射裂缝、路面翻浆等病害。传统满铺玻纤格栅的施工方法又由于玻纤格栅质量参差、固定难度大，施工中易产生蜷曲断裂等现象而使玻纤格栅失效，复合式路面质量得不到保障。为此，我公司在长安大学路面课题组的指导下开发了“复合式路面改造同步碎石防水应力吸收层施工工法”，并在北环大道路面修缮及交通改善工程得到成功应用，该工法的应用在深圳城市道路“白加黑”改造施工中尚属首例，取得了良好的社会效益，很好地贯彻国家节能减排、环境保护的政策。为了使施工工艺更趋规范化、标准化，在工程实践的基础上经过不断研究、探索，编制本工法。2工法特点2.1同步碎石防水应力吸收层采用SBS改性沥青，与普通沥青(包括乳化沥青、乳化改性沥青和热纯沥青)相比提高了防水层的高温抗剪强度，改善了防水层的低温抗裂性与延缓反射裂缝上升的能力。2.2在SBS改性沥青层上撒布级配碎石，与其它防水层形式相比，在上层沥青混凝土施工过程中经过高温碾压，使防水层改性沥青上浮，将“白碎石”变成“黑碎石”并与上层沥青混凝土融为一体，消除了面层与防水层之间的软弱夹层，从而可进一步提高面层的整体强度，增强抗反射裂缝能力，提高复合式路面整体质量。2.3采用厚沥青膜(单位用量近2.0kg/m2左右)，厚度达2.0mm2.4采用改性沥青，延性(弹性恢复)好，即使基层开裂也不会引起2mm厚的改性沥青防水层开裂；且采用改性沥青，不会产生泛油的问题。2.5厚沥青膜可起到应力吸收层的作用，可延缓基层收缩开裂所造成的反射裂缝。2.6采用同步碎石封层车施工，沥青油与碎石的撒布同步进行，机械化、自动化程度高，施工速度快、工期有保证、施工质量易于控制；2.7该工法应用提高复合式路面使用寿命，减轻路面养护频度，具有长远经济效益。3适用范围本工法适用于“白加黑”复合式市政道路工程改造；室外工程、停车场、混凝土地坪加铺沥青等路面改造工程。4工艺原理在已做铣刨并进行贴缝处理的混凝土路面顶面，用同步碎石封层撒布车洒布用量约为1.6kg/m2左右的聚合物SBS改性沥青，同时在上面均匀撒布粒径为6~12mm的碎石，碎石粒径的大小应与防水层上铺筑的沥青混凝土粒径相匹配，其撒布面积为满铺的60％，然后用胶胎压路机稳压1～2遍成型。撒布碎石的目的是保护防水层在施工过程中不被运料车等施工车辆轮胎和沥青混合料摊铺机履带所破坏，防止改性沥青被高温气候和热沥青混合料熔化后粘轮而影响施工。碎石之间是互不接触的，当摊铺沥青混合料时，高温混合料进入碎石间隙中，使改性沥青膜受热熔化，碾压密实后，白碎石变成了沥青碎石，并嵌入了该沥青结构层底部与其形成一个整体，并在结构层底部形成1cm左右的“富油层”，可有效起到防水层的作用。并消除了面层与防水层之间的软弱夹层，从而可进一步提高面层的整体强度，增强抗反射裂缝能力，提高复合式路面整体质量。同步碎石封层机，将高温沥青(喷洒时热改性沥青的温度应达175℃以上)与洁净干燥的均匀石料几乎同时(1s内)喷洒在路面上，保证沥青与石料在最短的时间内完成结合，并在外荷载作用下不断形成强度。骨料摊铺停止时，沥青结合料的摊铺自动停止，不存在等待骨料的沥青结合层。结合时，喷洒温度为175℃的聚合物改性沥青，结合时温度也可保证在165℃以上，沥青结合料的流动性仍很好，由于流体沥青的表面张力，使热沥青沿石料表面向上爬升，爬升高度约为石料高度的2/3，并在石料的表面形成一个半月面，使石料被沥青裹覆的面积达约605施工工艺流程及操作要点5.1施工工艺流程养护养护压实现场质量检测上料、摊铺碾压施工准备5.2操作要点5.2.1施工准备1、技术准备1）施工前，技术人员根据已审批的施工方案对施工班组作详细的技术交底，特别是同步碎石封层车撒布油量、碎石洒布量、碾压时间应重点交底，做好书面交底记录。2）提前做好石料、沥青油等材料检验工作，确保达到设计要求。2、材料准备1）同步碎石应力吸收层用碎石、沥青的规格及用量表5.2碎石、沥青的规格及用量表碎石规格及用量6～12mm7～12m3沥青种类及用量SBSI-D1.6～2.2㎏/m23、人员准备：成立同步碎石防水应力吸收层施工班组，施工班组人员须经过专业人员作专门的技术培训，并做好相关的培训记录。4、场地准备：施工前，对已铣刨的混凝土路面顶面进行检查，有破损地方应进行修补；若有其他污染或杂物应进行冲洗或清扫，当用水冲洗时，应等水分蒸发表面完全干燥后才可进行同步碎石防水应力吸收层的施工。对路缘石等两旁结构物或设施采取覆盖措施，以防改性沥青喷洒飞溅污染结构物。5.2.2同步碎石防水应力吸收层施工：（1）上料、摊铺。在施工现场或沥青料场，采用轮式装载机向同步碎石封层车的骨料斗装载6~12mm粒径碎石，从沥青高温罐车泵吸高温改性沥青(180℃将装好料的同步碎石封层车开至施工起点，操作手调整好各个系统的工作参数；然后指挥驾驶员沿预先设置的控制线起步，行驶速度应控制在5～8km/h左右。打开各料门控制开关，使沥青喷出，同时撒布均匀碎石。改性沥青洒布量的参数1.6kg/m2一旦设定，同步碎石封层车的控制系统就会根据车速自动调节沥青流量，使洒布量控制在1.6kg/m2，误差控制在±5％以内。碎石撒布量应根据现场试验检测，通过控制车速确定。施工时，应注意几点：①为保证雾状喷洒而形成均匀、等厚度的沥青膜，必须保证SBS改性沥青洒布温度在170℃②洒布SBS改性沥青封层的施工气温不应低于15℃③喷油嘴高度不同沥青膜厚度不同(各个喷嘴喷出的扇形雾状沥青重叠情况不同)，通过调整喷嘴高度使得沥青膜厚度适宜和均匀。④碎石封层车应以适宜的速度匀速行驶，在此前提下石料和粘结料两者的撒布率必须匹配。⑤改性沥青与碎石洒布后，应立即进行人工修补或补撒，修补的重点是起点、终点、纵向接缝、过厚、过薄或不平处。⑥派专人手拿竹扫帚紧跟同步碎石封层车后边，及时把弹出摊铺宽度(即沥青洒布宽度)外的碎石扫到摊铺宽度内；或加工挡板防止碎石弹出摊铺宽度。⑦当同步碎石封层车上任何一种料用完时，应立即关闭所有材料输送的控制开关。查对材料剩余量，校核拌和准确性。（2）碾压。刚洒布的防水层不能立即碾压，否则高温改性沥青会粘附胶轮压路机的轮胎并粘走碎石。当SBS改性沥青温度降至100℃（3）养护。应力吸收层铺筑后，严禁施工车辆急刹车和掉头。应封闭交通，SBS改性沥青应力吸收层的施工与沥青下面层的施工紧密衔接，紧接着施工沥青下面层。摊铺完下面层后方可开放交通。经胶轮压路机稳压形成的防水层表面，碎石和沥青的粘结非常牢固，改性沥青的延性(弹性恢复)大，发挥应力吸收层作用，能有效延缓和减少基层裂缝在面层上的反射裂缝。（4）现场质量检测。外观检测改性沥青应力吸收层的改性沥青洒布：SBS应均匀无漏洒和油层过厚现象。碎石撒布应均匀，不重不漏。洒布量检测分总量检测和单点检测。前者控制施工路段的总体洒布量，对碎石和沥青过磅称重，根据洒布路段的长度和宽度计算洒布面积，然后计算施工路段的总体洒布量。后者控制单点洒布量和均匀性。单点检测采用摆盘子法：用钢卷尺测量方盘(搪瓷盘)的上口面积，准确至0.1cm2，称取方盘的质量准确至1g；在洒布正常路段随机选择测点，在洒布宽度内摆放3个方盘，但应躲开封层车车轮轨迹，3个方盘间距3～5m，该处的测点桩号以中间方盘的位置表示；同步碎石封层车按正常施工速度和洒布方法施工；将已经接受样品的方盘取走，及时对空白处补洒沥青和碎石，称取方盘和沥青、碎石的重质量，准确至1g；计算方盘内沥青和碎石的质量；用镊子等工具取出碎石，用三氯乙烯浸泡溶解沥青，干燥碎石并称重，计算方盘内碎石和沥青的质量；计算单位面积洒布量，计算3平行试验的平均值(kg/m2)。碎石撒布量受车速影响比较大，要求驾驶员保持一定车速匀速行驶。5.3劳动力组织劳动力组织见表5.3。表5.3劳动力组织情况表序号人员所需人数（人）备注1管理人员42技术人员33测量员24碎石封层车操作工35清扫工56补料工57压路机操作工28杂工6合计306材料与设备6.1材料本工法采用的主要材料见表6.1。表6.1主要材料表序号材料名称规格单位每1000m用量用途1沥青油SBSI-Dkg1600应力吸收层2碎石6~12mmkg6000应力吸收层（1）沥青要求表6.1.1SBSI-D聚合物改性沥青技术要求技术指标要求值试验依据针入度25℃，100g，5s(0.1mm40～60T0604针入度指数PI，不小于0延度5cm/min，5℃(cm)35（规范要求20）T0605软化点环球法(℃)，不小于80T0606运动粘度135℃(Pa•s)1.6～3T0625闪点(℃)，不小于230T0611溶解度(%)，不小于99T0607离析，软化点差(℃)，不大于2.2T0661弹性恢复25℃(%)80T0662RTFOT(163℃质量损失(%)，不大于±1.0T0610针入度比(%)，不小于65T0610T0604延度5℃(cm)15T0610T0605（2）集料要求石料选择的以下原则：1）硬度，必须有足够的硬度抵挡交通磨损。在相对重载车较多，车流量较大的情况下，骨料的硬度尤为重要。2）级配，近乎单一级配,几乎不含粉料。3）形状，尽量使用立方体的骨料，避免针片结构，以保证骨料在沥青中达到合适的嵌入深度。4）粘附性，必须有足够的粘附性，以保证低温粘附性。5）洁净，石料表面必须洁净与增加与沥青的粘结强度。表6.1.2同步碎石应力吸收层石料的技术要求技术指标单位技术标准试验方法石料压碎值，不大于%26T0316洛杉矶磨耗损失，不大于%28T0323坚固性，不大于%12T0314磨光值（PSV），不小于—42T0321表观相对密度，不小于t/m32.6T0304吸水率，不大于%2.0T0304与沥青的粘附性，不小于级5T0616两个或多个破碎面，不小于%100T0361针片状颗粒含量，不大于%12T0312洁净度，不大于%0.5—软石含量，不大于%3T03206.2设备本工法采用的主要机具设备见表6.2。表6.2主要施工机具、检测设备表机械名称设备型号数量用途轮胎压路机YL252台碾压同步碎石封层车HGY5250TLS1台撒布自卸汽车EQ3242G8台碎石运输高温沥青罐车DGL5250GLQ1台沥青油运输装载机ZL50C型1台装载电子秤ACS-15A1台材料计量红外线燃烧炉4731NTO1台碎石含水量恒温干燥箱101-11台碎石含水量标准筛1台碎石筛分7质量控制7.1工程质量控制标准7.1.1本工法实施过程中其质量控制严格执行了《公路沥青路面施工技术规范》(JTGF40-2004)表7.1.1质量验收指标检查项目检查频率（每幅车行道）质量要求或允许偏差试验方法外观全线密实、不松散目测厚度每100米一点-5mm钻芯宽度每100米20个断面不小于设计宽度用尺量沥青用量每100米1点±0.5%抽提石料用量每100米±5%抽提石料剥落每100米1点＜10%现场测值构造深度每100米1点≥0.55砂铺法摩擦系数摆值每100米1点≥45摆式仪渗水系数每100米测点≯5ml/min变水头渗水仪7.2质量保证措施7.2.1严格执行材料进场验收制度，碎石、沥青油等材料必须有产品质量保证书和出厂检验报告。碎石有适当的颗粒级配，应满足现行《公路沥青路面施工技术规范》中关于碎石级配的要求。在现场监理工程师见证下，将各种材料进行见证复检，复检不合格的材料，不得使用。7.2.2对已铣刨混凝土路面必须彻底清扫干净，并作除尘处理，以保证同步碎石防水应力吸收层的层间粘合力。7.2.3碎石摊铺前应经高温除尘，确保碎石与沥青油的粘合。7.2.4同步碎石应力吸收层施工质量控制同步碎石应力吸收层施工过程中主要控制沥青喷洒量和横向不均匀度，石料撒布量及其横向不均匀度，碎石脱粒率。1）要求实际用量与设计量的差值应小于100g/m2；2）横向沥青喷洒量的横向不均匀度系数不得大于10%；3）要求碎石撒布量与设计量的差值应小于1.0m3/km24）要求碎石撒布量的横向不均匀度系数不得大于15%。5）当石料的平均脱落率Mp＜10%时，合格；若Mp＞10%，则表明施工不良，应考虑修复。7.2.5同步碎石应力吸收层质量验收标准同步碎石应力吸收层竣工验收要求进行质量验收和视觉评价。视觉评价内容及标准如下：1）从外观看，同步碎石应力吸收层没有表面裂缝，且几乎没有沥青结合料的条纹；2）接缝平直顺滑，没有重叠、未覆盖或不好看的表面，纵缝的重叠区小于5cm,2米直尺测量，跨横缝测量的间隙小于6.5mm；3）同步碎石应力吸收层表面沿着车道、路肩和边线是统一、均匀的，沿车道方向，任何30米内的高差都小于50mm。4）厚度的控制采用控制沥青与集料的总用量的方法来代替厚度管理，即：根据将1日内全部原料的用量与铺筑面积，算出平均铺筑厚度值。8安全措施8.1.职业健康与安全目标杜绝死亡事故，工伤事故频率≤5‰；无发生高温烫伤、机械伤害、交通事故、中毒、火灾事故；对员工健康有影响的岗位配备防尘、防噪音等劳动防护用品；特种劳动防护用品配备率为100%。8.2本工法应执行以下安全规范：《建筑施工安全检查标准》（JGJ59）、《施工现场临时用电安全技术规范》（JGJ46）。8.3安全实施步骤如图8-2）图8-3安全检查程序每道工序开工前每道工序开工前制定施工安全保障措施制定施工安全规章制度开始施工安全员进行安全检查继续施工施工结束停工、整改不合格(NO)合格(OK)8.4安全实施1）建立安全管理制度，做到有章可依；2）注意机械使用的安全，特种机械一律持证上岗，机械设备必须证照齐全，建立日常运转台帐；3）.在城市道路中施工注意车辆及行人安全，杜绝一切因个人行为的事情发生；4）施工中施工人员一定穿戴公司规定的防护用品，以免发生安全事故；5）施工中机械、车辆一律听从指挥人的安排，不得私自发动，以免造成不必要的安全事故；6）在城市道路中施工时，施工区域必须围挡，严禁与施工不相干的人员进入施工场内；7）拌合场必须设置保安，严禁非施工人员进入，场内车速控制在5KM以下，并在醒目的位置设置提醒标识；8）台风等恶劣天气严禁施工；9）消防设施必须按照消防机关的要求配置；10）项目部必须成立一支安全应急小组，保证能在事件突发时第一时间处理；9环保措施9.1本工法应执行以下环保法规和规范：《建筑与施工现场环境与卫生标准》（JGJ146）、《建筑施工场界噪声限制》（GB12523）、《建设项目环境保护管理条例》。9.2施工现场成立以项目经理为组长的施工现场文明施工管理组织。健全管理制度，健全资料管理，加强教育培训工作。对施工现场各生产要素所处状态不断的进行整理、整顿、清洁，把全工地施工期间所需要的物在空间上合理布置，实现人与物、人与场所、物与物之间的最佳组合，使施工现场秩序化、标准化，体现文明施工水平。9.3实行环保目标责任制把环保指标以责任书的形式层层分解到有关单位和个人，列入承包合同和岗位责任制，建立一支懂行善管的环保自我表现监控体系。9.4加强检查和监控工作要加强检查，加强对施工现场灰尘、水土流失的监测和监控工作，要与文明施工现场管理一起检查、考核、奖罚，及时采取措施，消除粉尘、污水的污染。9.5保护和改善施工现场的环境，要进行综合治理，一方面施工单位要采取有效措施控制人为的污染，另一方面，项目部应加强同外界的联系，协调各种关系，同当地居委会、村委会、办事处、派出所及环保部门加强联系。9.6制定环保技术措施，严格执行国家的法律法规，从技术手段上消除施工过程带来的污染，施工现场垃圾渣土要及时清理出现场，道路施工前应彻底清洗路面，以防止同步碎石防水层施工时造成道路扬尘。夜间施工时，对高噪音设备加装防噪音设施，避免噪音污染，沥青厂、同步碎石封层车排烟管道加装过滤设备，防止沥青油烟污染。1）、认真搞好施工现场规划，场内布置整齐，紧凑有序，机械设备归类并整齐停放，材料物资等分门别类及时入库或存放在指定位置等。2）、施工场地内的堆放、弃土和其他废弃物等及时清除运输至指定地点，做到施工期间现场整洁。运土车辆的车斗采用蓬布加以覆盖，防止泥土撒落，进出工进时，要冲洗，保持道路等干净、整洁。施工任务完成退场时，彻底清除必须拆除的临时设施和生活设施。3）、施工场地设置必要的临时围栏，平交路口、大门口等设置明显的标志，使施工场地尽可能自成一体，以减少和外界的相互干扰。4）、施工便道做好管理养护工作，路面保持平整，两侧排水良好，雨天无沆洼积水，旱季适当洒水，防止尘土飞扬。对进了工地的车辆进行冲洗，保持道路干净、整洁。同时积极创造条件，努力减少施工期间对行人和车辆通行的影响。5）、雨天到来可暂停作业，以避免造成道路泥泞、坑洼积水、流水污染环境。10效益分析10.1经济效益由于同步碎石防水应力吸收层施工属于复合式路面施工新工艺，应用处于起步阶段，且需要配置同步碎石封层车。短期内施工综合单价受机械使用费、油石料单价影响，波动性较大。但同步碎石防水应力吸收层的应用能大幅提高复合式路面防水、防放射裂缝能力，延长路面使用寿命，降低后期维护费用，具有长远的经济效益。采用本工法的经济效益分析如下表10.1。经济效益分析表项目综合单价（元/m2）每100平方米造价（元）同步碎石防水应力吸收层15.271527改性乳化沥青PC-3粘层、满铺玻纤格栅17.51750节约成本（元）223成本节约率（%）12.7%10.2社会效益聚合物SBS改性沥青同步碎石防水应力吸收层，提高了防水层的高温抗剪强度，改善了防水层的低温抗裂性与延缓反射裂缝上升的能力，对保护基层免受冲刷破坏和沥青面层早期损坏具有非常现实的重要意义。同步碎石封层技术将高温改性沥青与洁净干燥的均匀石料几乎同时(1s内)喷洒在路面上，保证沥青与石料在最短的时间内完成结合，保证了沥青与石料有足够的结合强度。因此，采用同步碎石封层设备和同步碎石防水应力吸收层，能大大提高对沥青路面下封层的施工质量和防水密水、抗裂性能，从而提高了复合式路面使用寿命。10.3节能与环保效益同步碎石防水应力吸收层技术施工简单、迅速，提高工作效率；可以节省材料、设备成本，降低工程造价，性