隧道路面应用技术（精选8篇）
隧道路面应用技术 篇1
随着工程建设和交通事业的发展以及人类生产、生活的不断需求,世界各国所建交通隧道的里程迅速延长。按照规划,我国在10年内将新建成公路40万km,“五纵七横”国道主干线将贯通,其中将建设总长155 km以上的公路隧道。在这个大背景下,也促进了一批跨江海隧道的建设,比如在建的上海崇明岛和武汉的长江隧道。我国已经进入了隧道建设的高速发展时期。
目前,国内外公路隧道路面大部分采用水泥混凝土。但通过对中国西部多个省的公路隧道进行调查,发现隧道中的水泥混凝土路面在使用中存在如下几个主要问题:行车舒适性差、表面抗滑性能不良、行车噪音大、路面接缝破坏较多、路面积水不易排除等。造成这些问题的原因,一方面由于水泥混凝土的刚度很大,施工平整度控制不好就会造成行车的颠簸,导致较高的噪音;另一方面水泥混凝土路面的表面构造不发达,同时长期使用过程中,车辆进入隧道时会减速,驶出隧道会加速,使得进口和出口两端路面抗滑性能衰减很快。而沥青混凝土路面具有无接缝、表面平整好、行车平稳、舒适、施工机械化程度高、进度快、质量好、维护简单等优点,为了提高隧道路面的行车安全舒适性,采用沥青混凝土路面已成为隧道路面的主流。
但沥青是一种易燃性材料,隧道内路面处于一个相对封闭的环境中,隧道内部封闭潮湿、通风条件差,倘若发生交通事故而引发火灾,将使沥青燃烧后释放的有害气体严重影响人的身体健康,甚至危及人员的生命安全。
近10年来,公路隧道的不断涌现和隧道交通量的增大以及运输物品的复杂化,增加了交通隧道的火灾隐患,引发了不少严重的火灾事故。隧道火灾不仅严重威胁着人们的生命财产安全,而且对交通设施、人类的生产活动造成巨大的影响。这些引起了人们对隧道安全性与火灾问题的极大关注。随着沥青混凝土路面在隧道建设中的广泛的应用,对隧道安全性和火灾问题的关注更是提到了一个全新的高度,但现阶段,对于沥青混凝土路面抵抗火灾能力方面的研究还不够充分,在隧道阻燃抗滑路面材料的研究与开发方面尚未取得突破性的进展,所以亟待开发一种具有阻燃抗滑性能的沥青混凝土路面。这对消除交通事故隐患,具有重要的现实意义。并且在我国大力推进西部大开发的政策施行之际,研究公路隧道火灾,对于保障社会主义现代化建设的顺利进行,保障交通事业的迅猛发展,保障人们群众的人身和财产安全方面都具有重大意义。
1 阻燃技术
沥青路面将逐步取代水泥路面成为公路隧道路面的主流,但是,目前国内外阻燃沥青路面的研究主要侧重于阻燃沥青的研究。
我国在安徽沿江高速公路中就应用了阻燃沥青混凝土路面。安徽沿江高速公路是国家和安徽省重点建设工程,其中YJ1-LM02合同段工程中,共有4条隧道(朱村隧道、梅冲1号隧道、梅冲2号隧道以及大尖山隧道)做沥青混凝土路面铺筑。为了提高沥青混凝土路面在隧道中的阻燃防火性能,这4条隧道沥青混凝土路面的表面层施工中采用阻燃沥青混合料铺筑。在沿江高速公路YJ1-LM02合同段隧道工程中采用了一种对沥青混合料进行阻燃改性的颗粒状阻燃改性剂—FRMAXTM阻燃改性剂。经业主、监理和阻燃剂供应方共同现场取样,送国家防火建筑材料质量监督检验中心检测。检测结果:阻燃沥青的氧指数为26.0%。此数据表明:本项目用沥青混合料达到了隧道沥青混凝土路面阻燃要求。
我国对用阻燃剂代替聚酯纤维进行阻燃和采用多孔隙沥青混凝土路面进行阻燃基本上没有应用,但已经有部分研究室进行了初步研究并发现阻燃效果是明显的。比如:张厚记博士发表在2006年4月第28卷第4期《武汉理工大学学报》上的一篇文章—《碱性矿物纤维增强沥青混合料的研究》,里面就指出碱性矿物纤维可以作为沥青路面的增强纤维和阻燃纤维,特别适用于隧道内的阻燃沥青面层。
另外由杨良等发表在2004年8月第4卷第四期《安全与环境学报》上的一篇文章—《OGFC面层在公路隧道防火中的作用》里面就对OGFC面层的阻燃性能进行了初步的研究,并指出从从防火的角度来看,OGFC面层应该成为隧道路面的首选。
综上所述并结合隧道的特殊使用环境,提高隧道路面阻燃性能的主要研究思路是: 1)尽量提高建筑工程中可燃材料的阻燃性能,或者在保证使用性能的条件下尽量用不可燃材料代替可燃材料的使用; 2)在火灾发生后最大限度的减少可供燃烧的物质。
根据材料阻燃技术研究的思路,在沥青及沥青混凝土阻燃技术的研究中采用的阻燃方法是: 1)在沥青中掺加阻燃剂,提高沥青的阻燃性能; 2)用不可燃的矿物纤维代替工程上广泛使用可燃聚酯纤维,尽可能减少混合料中可燃成份的用量; 3)采用具有多孔结构的开级配沥青磨耗层(OGFC)排除隧道火灾中的液态燃烧物质。其中开发阻燃沥青,在隧道阻燃方面得到了广泛的研究,也在部分公路隧道工程中得到了应用。
2 阻燃机理研究
2.1 阻燃沥青的阻燃机理
阻燃沥青是在沥青中掺加适当的阻燃剂,并通过一定的改性工艺制备而成,其燃烧性能被大大抑制,甚至达到难燃程度。用制备出的阻燃沥青进行沥青混合料设计,制备出既具有阻燃性能又满足路用性能技术要求的沥青混凝土。
赋予沥青一定的阻燃性,现在已有多种技术,包括接枝和交联改性技术、抑制降解技术、催化阻燃技术、气相阻燃技术、成炭隔热技术、冷却降温技术等。目前广泛采用的是气相阻燃技术与冷却阻燃技术。
2.2 矿物纤维的阻燃机理
现在工程上广泛使用的是聚酯纤维,而聚酯纤维是可燃的,这样在火灾中可能会起到一定的助燃效果,增大火势。矿物纤维是以天然矿石为原材料,通过高温熔化拉丝制备而成,不具有燃烧性,用矿物纤维代替聚酯纤维,减少了火灾后可燃烧物的量,可以在一定程度上缩短火灾持续时间,降低灾害程度。目前工程中应用的矿物纤维包括石棉纤维、玄武岩纤维及各种保温矿物纤维材料,石棉纤维具有一定的毒性,用于路面建设会存在一定的健康隐患,各种保温纤维质地疏松,抗拉强度及拉伸断裂延伸率等都无法满足路面纤维材料的技术要求,而玄武岩纤维采用玄武岩作为原材料,与沥青的粘附性好,拉伸强度等都能满足路面工程的技术要求,并在国内外部分工程得到了应用,更适于隧道阻燃沥青路面工程。
2.3 OGFC阻燃机理
开级配沥青磨耗层(Open-grade Asphalt Friction Course OGFC)是一种具有高孔隙率的开级配沥青混合料,空隙率高达18%～25%,具有排除路面积水,减少水雾、眩光,降低噪音,抗滑性能好,防止水漂等功能。用其铺筑隧道路面防滑磨耗层,不但能显著提高雨天抗滑性能,减少噪声和防止眩光,而且在隧道防火中也能发挥重要作用。
公路隧道火灾的发生与液体燃料的泄漏相关性很大,并且液体燃料泄漏后可能会沿着隧道路线方向流淌,引燃其他车辆。OGFC面层的阻燃机理就在于:当隧道内发生液体燃料泄漏时,液体燃料能够通过空隙迅速渗入排水面层,最终排入道路两侧的边沟。即使液体燃料泄漏后立刻着火,OGFC面层也能够吸收和排放掉一部分燃料,这样就减少了可供燃烧的燃料,抑制液体燃料的流淌,一定程度上控制火势,从而达到防火阻燃效果。而减少掉的液体燃料又分为两种情况,排放掉并流入道路两侧的边沟的那一部分燃料,已经远离了着火点,这部分的燃料将不会参与任何燃烧,另外OGFC面层中的空隙中还吸收有一部分燃料并处于饱和状态,这部分汽油虽处于着火点的高温状态下,有短时间的燃烧现象,但由于OGFC面层中的空隙中是一种饱和状态,空隙中没有足够的氧气,虽然含有大量的液体燃料,并处于高温下,液体燃料在短时间内会由于缺氧而自熄。
OGFC的另一个优点是,在所有沥青面层中,OGFC的沥青含量较少。这意味着减少了隧道火灾中可供燃烧的沥青量。假设OGFC含油量为4%,SMA的含油量为6%。对于隧道内宽8 m,厚5 cm的沥青面层,每1 m OGFC混合料(密度2.1 g/cm3)比SMA混合料(密度2.3 g/cm3)少用沥青21.6 kg。单位体积的OGFC的沥青用量仅为SMA沥青用量的61%。
OGFC的排油防火能力取决于其渗透性能。OGFC面层的排水过程分为2个阶段,首先是雨水从路表面通过竖向的孔隙渗入到路面内部,然后通过横向的孔隙排向路面边缘。实际上这两个阶段是同时进行的,水向下渗时,一旦遇到横向连通空隙就会转为横向流动。当汽油泄漏在OGFC面层上时,也具有类似的渗透过程。因此OGFC的阻燃性能取决于空隙率,同时存在较多的连通孔对阻燃性能也会有很大的提高。
3 复合阻燃技术试验研究
总体来讲国内在隧道路面阻燃方面的研究是比较少的,前阶段所应用阻燃技术在阻燃效果上有一定的不足。比如实际使用比较多且具有良好阻燃效果的阻燃剂十溴二苯醚在阻燃过程中会分解出有毒气体,这样在火灾中阻燃路面的确达到了一定的阻燃性能,火势有所减小,但隧道内却充满了有毒气体,隧道中的人员可能会因为不易疏散长时间停滞而吸入大量的有毒气体而导致中毒。并且这种阻燃剂在热伴法施工过程中,由于在施工温度下会分解出一小部分有毒气体,于是要求施工中需要采取过多的保护措施不便于施工,影响施工进程。又比如使用氢氧化镁、氢氧化铝等冷却性阻燃剂,对于小的火势有一定的阻燃效果,但对于大量的汽油燃烧而且是在隧道这种特殊环境内,其阻燃效果并不明显。
另外一些学者提出的用矿物纤维代替聚酯纤维以及采用多孔隙沥青混凝土面层也都有其局限性。矿物纤维的加入相对于采用聚酯纤维沥青面层材料的路用性能有很大的降低,必须采用高粘度改性沥青,并提高矿物纤维的掺量,以弥补损失路用性能。同时,纤维作为稳定剂外掺,其掺量是很低的,用不燃的矿物纤维代替可燃的聚酯纤维,对阻燃性能的提高效果并不是很明显。
结合以上各种阻燃技术的弊端,笔者提出了在保证路用性能的前提下对材料和结构两个方面同时进行阻燃处理的设计思路:
在材料上,对沥青进行阻燃处理以及采用不燃的矿物纤维代替可燃的聚酯纤维,减少沥青混合料中可燃物质含量;其中阻燃剂采用实验室研制的无机高效阻燃剂,即减少有机阻燃剂毒性对人的伤害,又可以与有机阻燃剂的效果想媲美;矿物纤维采用絮状,相比与常用的切断状,絮状矿物纤维对路用性能的影响相比与采用聚酯纤维时的情况是接近的。
结构上,设计多空隙结构沥青路面材料—OGFC,在液体燃料泄漏时,燃料能够通过孔隙迅速渗入沥青混凝土内部,并由于空气含量的减少而自熄,这样就减少了可供燃烧的燃料,抑制了燃料的流淌及火势的蔓延,从而达到防火、阻燃的效果;另外OGFC的沥青含量相对较少,再添加一定量的沥青阻燃剂,将降低隧道火灾中沥青参与燃烧的机率和含量。另外,OGFC抗滑性能优良,提高了隧道的行车安全性,降低交通事故发生率,在一定程度上也防止了火灾的发生。
最后优化沥青混合料的级配,设计研究最佳孔隙率,以达到最佳阻燃性能,同时采用外加剂等提高阻燃沥青混合料的路用性能,以满足隧道路面的使用要求。
3.1 试验方法
燃烧试验选用规格为30 cm×30 cm×5 cm的试件,放在钢制挡板上,以100 g 90#乙醇汽油作为燃烧物(见图1)。温度变化采集点为试件表面中心和试件正上方30 cm处,试件的表面温度利用红外线温度感应器测定,试件上方环境温度采用K型热电偶温度测试器测定[15]。燃烧时间采用秒表记录,从点火开始计时,看不到明火时为终止时间。并分别在燃烧试验前后称取试件的重量,计算逃逸汽油量。采用燃烧时间、逃逸汽油量、温度变化综合评价C30水泥混凝土、AC-13、SMA-13及OGFC-13的防火阻燃性能,其中AC-13、SMA-13未添加阻燃组分,OGFC-13添加了阻燃组分。
3.2 结果与讨论
试件表面和上方30 cm空气的温度变化曲线图(图2、图3),燃烧时间、逃逸汽油量、烟气状况等相关指标见表1。
2组试验中OGFC-13的试件表面和试件上方空气的峰值温度都远远低于其他3种道路材料,仅在172.6 ℃和42 ℃,并且在整个燃烧试验过程中的温度也都低于其他试件,其温度变化范围比其他几种材料的变化范围要窄得多。在逃逸汽油量方面,OGFC-13的逃逸汽油量都远远高于其他几种路面材料,相比于其他几种路面材料,OGFC-13试件逃逸了大量的汽油,逃逸汽油量达到80%以上。说明OGFC-13试件中一定含有大量的未参与燃烧的残留汽油。另外阻燃沥青制OGFC-13沥青混合料的燃烧时间也远远低于其他路面材料,只有82 s,仅为SMA燃烧时间的1/4,表现出优异的阻燃防火性能。另外在燃烧实验过程中,OGFC-13试件表面火焰小,几乎看不到黑烟的释放仅有少量烟雾产生,而其他3种路面材料在汽油燃烧的过程中伴随有黑烟产生。说明采用复合阻燃技术的防火性能优良。
4 结 语
采用复合阻燃技术即从结构和材料2个方面同时进行综合阻燃的的设计思路,采用无机高效阻燃剂、矿物纤维等产品,设计大空隙沥青路面,发挥了各种阻燃技术的优点,很大程度上避免独立阻燃技术的缺点,试验结果也表面其优势和效果明显。因此笔者认为利用各种阻燃机理进行综合阻燃处理将会是今后隧道沥青面层材料阻燃技术的主要发展方向。而解决公路隧道火灾问题,对加快我国隧道工程,甚至交通道路工程的建设都有积极的指导和参考意义。
摘要：综述国内外隧道阻燃沥青路面材料的研究进展状况,介绍了3种阻燃技术的机理和特点,讨论各种阻燃技术在试验、工程上的研究与应用情况,提出复合阻燃新技术。研究表明采用复合阻燃技术制备的沥青混凝土路面燃烧时间较水泥混凝土缩短一半,逃逸汽油量高达89%,路表温度控制在200℃以下,空气温度不足50℃,其阻燃、防火性能优异。
关键词：阻燃,OGFC,矿物纤维
隧道路面应用技术 篇2
【关键词】桥梁隧道路面；施工质量；控制措施；
随着道路桥梁发展的日新月异，我国在道路桥梁施工方面也取得了很大程度上的进步，但进步中依旧会存在许多的问题需要不断的学习以便更好地去完善设计及施工中的那些不足。
一、桥梁隧道路面结构及特点
1.从结构上划分，桥梁隧道路面分为水泥路面、沥青路面、复合式路面三种。在早期的隧道路面建设中，由于水泥路面具有使用年限长、强度高、防火性好等特点在我国路面建设中是最主要的一种选择。但是随着我国对路面要求的不断提高以及工程技术变得更加先进，逐渐的采取复合式路面就成为了首选。目前主要的施工工艺是首先在素混凝土中找平层上浇筑水凝混凝土板作为基层，再在此基础上摊铺一层沥青混凝土面层从而形成复合式路面结构。
2.隧道路面特点。依照隧道路面的特点，主要是采用了以下一些新结构、新材料与新工艺：第一，为提高隧道路面的抗火灾能力，在隧道沥青路面中掺了阻燃剂。第二，连续配筋混凝土路面的端部采用了桥梁伸缩缝上使用的毛勒伸缩缝装置（见图）。第三，在复合式路面中，为增加沥青面层与连续配筋结构层之间的层间联结，对连续配筋混凝土结构层的表面进行裸化处理。
二、桥梁隧道路面施工质量控制措施
1.施工前的准备是一项非常重要的工作。首先需要利用专业设备对地质进行勘探了解，以及周边的地理条件，做好相关数据的记录工作，在了解一切的数据之后再进行工程的设计方案的制定。同时要制定一个健全的路面施工质量保证体系，保证施工质量要求有据可依。在完成设计方案的制定之后，施工方要全面了解工程建设中需要用到的建筑材料数量、规格，器材设备的类型以及数量，还要保证其所用的建筑材料和建设设备的质量。同时对于施工单位的资质、施工人员的素质也需要进行一番考察。
2.选材质量控制。
（1）目前，在市场经济的环境下，各种材料销售名目繁多，对采购人员极易产生误导，所以要督促承建单位严把材料关，大批量材料应制定进料计划，监理根据材料计划和到场通知，检查材料外观和质保单，检验合格，现场见证施工单位取样复试，复试合格后方可用于本工程。好质量的建筑材料才能建造出好质量的工程。
（2）选择石材要考虑两方面：一是技术要求；二是经济要求。技术要求应满足施工要求和以后的使用要求。通常建筑施工图上，建筑设计师都会注明在相关部位，要求选用相关性能的水泥，以满足防水、抗裂、保温隔热等效果，首先要确定物理力学性能指标，比如密度、强度、传热系数、耐久性等等，确保这些指标达到设计要求。钢筋是建筑物的骨架结构，所以钢筋的选择也是至关重要的，而其依据自然是从钢筋的性能和用途方面考虑。钢筋在结构中的的作用主要是承受拉力、压力、弯曲、冲击等外力作用，有时还要进行冷弯或焊接。因此钢筋的性能在抗拉强度、刚度、硬度、伸长率、和冲击韧性都是要有规定，还有可焊性、冷弯性能，从这些角度来选择不同的型钢，然后从实际作用经济角度来配筋。
3.施工技术人员的培养。优秀的建筑工程项目管理人才越来越受到企业青睐。对建筑中的管理及技术人员的要求基本如下，施工技术人员要在主管工程师的领导下开展各项技术工作。配合主管工程师编写每月施工进度质量安全的月报表，向主管工程师审报所管领域的资金预算和具体支付，参与开工前的有关工程与政府部门、设计单位与施工单位的联系、协调。负责初审施工单位报来的施工组织设计，施工过程中配合监理全面负责有关工程的施工检查验收，直到竣工验收合格交付使用。掌握熟悉施工图纸、施工规范和质量检查验收评定标准，负责工程进度，安全消防等文明施工的检查监督。技术人员有时还需协调现场施工中所出现的矛盾以及对现场施工设备和施工人员进行监督和管理。及时纠正施工中所出现的技术问题，保存各种档案资料，以备日后查对。
4.混凝土的质量控制。
（1）在桥梁隧道路面的施工中，对混凝土的需求量是十分庞大的。选择质量优的混凝土能够总体提高工程质量建设。从混凝土的组成中，水泥、砂、石和水，在对混凝土的采购时要选择质量有保证的厂家。要根据相关的技术要求选择合格的原材料，要认识到水泥的强度直接影响到混凝土质量，因此在采购水泥时，对水泥的强度大小等进行一系列的测量，在通过了测试之后才能够采购。针对砂的选择，尽量选择天然砂作为混凝土材料，将砂石料场修建在排水通畅的位置，底部做好硬化处理，针对不同的砂石要做好隔离措施，严禁出现混杂的情况发生。
（2）在完成了对混凝土原材料的选择之后，就需要进行混凝土的配制工作。在进行混凝土的配制工作时，应该严格按照相关要求进行，根据实际的工程建设的要求进行配制，尽量得出一个经济合理的配合比，在能够保证其经济性质的前提下又能够满足其施工质量的要求。为了能够提高混凝土强度，可以在拌制过程中加入外加剂。混凝土的施工工艺也是保证其施工质量的重要内容。在混凝土拌制的过程中，在已经得到了准确合适的原材料配合比的前提下，控制好拌制的时间。最好能够在拌合站进行集中拌合，其拌合站的位置要充分考虑到施工路线、运输工具等因素。其拌合站的生产能力要与工程建设的要求相一致，做好应急计划防治拌合站设备出现故障延误工程周期。
（3）针对混凝土的浇筑，首先应该做好天气变化对混凝土的影响。在高温季节应该避开中午进行施工，尽量选择在晨间、下午靠近傍晚时分进行，针对夜间进行施工则应该做好照明工作，防止出现安全事故。在进行振捣的过程中，应该是利用振捣梁结合插入式振捣器缓慢、匀速的进行振捣，不能够出现拌合物表面露出粗集料的现象，混凝土的表面不会冒出气泡。混凝土在浇筑的过程中，在进行分幅浇筑时应该从较低侧进行。为了防止离析现象，应该做到从下坡向上坡进行浇筑。针对混凝土的养护问题，应该从不粘养生膜时开始进行养护。根据每项施工的不同，结合实际情况可以采取渗水土工布覆盖洒水，薄膜覆盖保温保湿或者专业的养生剂进行养护，并且养护的时间不能少于 8天。
5.路基路面的质量控制。路基作為公路的基础部分，不但承受着本身的岩土自重以及路面重力，还承担了由路面传递而来的行车荷载，是整个公路构造的重要组成部分，因此路基工程的施工质量是整个公路工程质量保证体系的前提保证。在现阶段公路工程的建设施工过程中，路基工程的施工质量控制是保障公路工程建设质量、保证公路路面承载力以及实现公路工程设计使用寿命的关键，对保障公路行车的安全性也具有相当的重要意义。所以，路基路面的质量控制，对于公路的投入使用有着很重要的作用。
经济的增长带动了我国公路业的发展，而公路业的发展又为我国的经济增长提供了基础。在公路业的建设当中，其中桥梁隧道路面建设的比例也在不断加大，但是由于其特殊性，保证其施工质量能够为保障人民的生命做出重大贡献。因此，在了解桥梁隧道路面结构的基础上做好相应的施工质量控制就显得十分必要。
【参考文献】
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铁寨子一号隧道路面施工技术 篇3
铁寨子1号隧道为分离式双车道单向高速公路隧道,隧道左洞长2 792 m,右洞长2 940 m;左洞路面纵坡为2.65%,横坡为5%～2%,右洞路面纵坡为2.48%,横坡为-5%～-2%。隧道洞口段300 m范围内主洞路面上面层为沥青混凝土面层,下面层为24 cm厚连续配筋混凝土面层,其他地段主洞路面面层为26 cm厚连续配筋混凝土面层,水泥混凝土弯拉强度不得低于5.0 MPa。车行横洞路面面层为18 cm厚轻型水泥混凝土,要求弯拉强度不小于4.0 MPa,人行横洞路面采用C15混凝土,厚15 cm。主洞路面工程数量如下:24 cm厚面层10 020 m2,HRB335钢筋141 720 kg,26 cm厚面层37 842 m2,HRB335钢筋535 229 kg。
2 路面施工
隧道路面采用三滚轴机组全断面施工,施工工艺过程如图1所示。
2.1 检查、清扫基层
在布置钢筋前,对基层进行全面的破损检查。所有压碎、隆起、空鼓的基层应彻底清除;基层有渗水情况时,必须将基层清掉且要跟中心排水沟相通,然后埋设直径50 mm用无纺布包裹的波纹管,将水引向中心水沟,然后浇筑与基层相同标号的混凝土覆盖波纹管。
确定清除完破损、渗水的基层后,应对基层表面的虚渣、灰尘进行彻底的冲洗,以保证基层能与路面粘结良好。
2.2放样、安装模板
根据设计图纸测出路面中线和边线,沿边线安装模板,在线路中心线上每10 m设一中心控制桩,在模板上间隔10 m设一高程控制点,根据高程控制点采用水管法检查路拱横坡及基层标高。另外在曲线起点和纵坡转折点处及胀缝、缩缝处加设中心桩和高程控制点。在路线两旁电缆槽上设置临时水准点,以便于施工时对路面进行复核。立模板时,要观察模板是否变形,变形模板禁止使用;同时模板顶面混凝土要清除干净,模板要固定牢靠以便三滚轴机组施作时保持平整度。模板立好后,检查路面厚度是否满足设计要求。路面厚度低于设计要求的应把基层凿掉,然后清洗干净。
2.3布置钢筋
钢筋按设计图纸安放,纵向钢筋采用单面焊,焊条用J422,焊接长度为10d(10×1.6=16 cm),纵向钢筋与横向钢筋网格搭接点采用钢丝绑扎。
2.4浇筑、整平、磨光混凝土路面
在布置完钢筋浇筑混凝土前,对基层进行洒水。基层洒水要求均匀,不允许在基层不平整处有存水现象。洒水看似简单的一个工序,但合理洒水对路面施工很重要。因为基层太干,会使路面混凝土底部产生许多小裂纹,影响混凝土强度。存水过多会使局部混凝土坍落度增大,增大混凝土的收缩,影响混凝土强度和平整度。
洒完水后,马上进行混凝土浇筑。因为我们的卸料车装3.5 m3混凝土,考虑到松铺系数为1.2,实际混凝土为2.916 6 m3(3.5÷1.2=2.916 6)。而卸料车半幅倒料,半幅混凝土为1.085 5 m3,因而倒混凝土前在第四根横向钢筋处将钢筋用钢筋架抬起到设计高度(2.916 6÷1.085 5=2.686 9,而横向钢筋间距为60 cm,2.686 9÷0.6=4.478),剩下的等倒下混凝土后再抬高。
混凝土浇筑后,先用插入式振动棒振捣密实。在施工中我们用两根振动棒组成横向振动棒组。当混凝土全面振动液化,混凝土表面不冒气泡、泛水泥浆时即停止振捣,不宜过振,一般情况不少于30 s。振捣棒到模板边缘的距离不大于0.2 m,移动间距不宜大于0.5 m,插入深度距离基层3 cm～5 cm。在振捣过程中,避免碰撞拉杆、模板、传力杆、钢筋。振捣过程要轻插慢提,禁止猛插猛拔和推行、拖拉振捣棒振捣。随时检查振实效果、拉杆、传力杆、模板及钢筋网的松动、移位、变形、模板漏浆等情况,及时纠正振捣工艺,缺料时采用人工补料。
振捣施工完,开启三滚轴机碾压整平。整平度是施工中的重点也是难点。在一个作业单元长度内,三滚轴整平机分别滚压3遍,采用前进振动、后退静滚方式作业。碾压时应辅以人工补料、减料,以碾压过程中人蹲下看不到三滚轴机下有光线及表面不起砂浆为标准。施工中观察模板是否跑模、下沉,及时调整固定模板,以保证平整度。
光滑度是混凝土重要的外观质量。选择合适的时间对路面磨光很重要,混凝土不能太干也不能太湿,我们以用手指摁下出现2 mm手指印为标准。磨光前我们先用4 m刮尺对路面进行精平,3 m一个施工段,1 m搭接,这样可以消除施工段衔接处的不平整。而后用电动圆盘磨光机进行粗磨,粗磨后紧接着用叶片式柴油机精磨,这样就保证了路面的平整光滑。
2.5路面切缝、灌缝、刻槽、养护
纵横向缩缝采用切缝法施工,考虑到隧道里的风速、湿度、温度,我们采用硬切缝,切缝深度6 mm,切缝时锯片晃度不应大于2 mm。
根据施工气温所推荐的切缝方式见表1。
为保证缝壁和内部清洁、干燥,接缝中夹杂的砂石、凝结的泥浆等杂物采用切缝机清除,接缝中的尘土和其他污染物采用压力不小于0.5 MPa的压力水和压缩空气冲洗干净,缝壁擦不出灰尘后方可灌缝。填缝材料采用聚氯乙烯胶泥,填缝要厚度一致、饱满、均匀并连续贯通,填缝料不得开裂和渗水。灌缝顶面填为凹液面,中心低于周边路面1 mm～2 mm。
本隧道为曲线隧道,属于重交通混凝土路面,施工中我们采用了纵向刻槽。路面混凝土抗压强度达到40%后即可开始硬刻槽,并应在两周内完成。硬刻槽时注意不应掉边角,也不能中途抬起或改变方向,并保证硬刻槽到面板边缘。
刻槽完成后冲洗路面,及时恢复路面养护。隧道内温度稳定,保持在15℃左右,且洞内阳光照不到,采用直接洒水养护。隧道内湿度大,一天洒水两次进行养护。综合温度、湿度、风速等情况,我们养生时间一般为7 d,气温低时就延长养生时间。
3结语
本文通过对铁寨子一号隧道路面施工特征的分析总结和研究,采用了三滚轴机组施工工艺,并就施工中的难点、重点进行了论述。按照论文中所述施工工艺路面混凝土取得了很好的质量,对类似路面施工有一定的借鉴作用。
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隧道路面应用技术 篇4
本研究采用一种新型玻纤复合防裂材料———聚酯玻纤布作为隧道路面复合结构层的防水粘结材料,以期解决隧道路面常见的水损害及反射裂缝等问题。
1 国内隧道路面防水研究概况
1.1 国内隧道路面防水的现状
目前,隧道防水大多针对隧道洞体进行,往往忽视了对路面的防水。隧道开挖改变了山体的水渗流条件,使山体内部水向开挖的临界面渗流,地下水向防水最为薄弱的路面部分渗流,地下水沿水泥混凝土面板接缝处上升,当水分进入到沥青混凝土层后,在行车荷载的反复作用下就会使沥青从集料表面剥落并最终形成坑槽,导致水损坏。
我国公路隧道内的复合式路面主要为水泥混凝土+沥青混凝土复合式路面,其中水泥混凝土为下层,沥青混凝土为上层。下层的水泥混凝土可采用普通混凝土、贫混凝土、碾压混凝土、钢纤维混凝土及连续配筋混凝土等;上层沥青路面一般采用超薄沥青混凝土层。在隧道内采用超薄沥青混凝土铺装可以减小沥青层的厚度,从而在隧道净空高度一定的情况下减小围岩的开挖量,大大降低了工程费用。
1.2 隧道路面渗漏水原因分析
隧道路面一般采用特殊的复合式路面结构形式,容易产生裂缝[3]。隧道路面的裂缝主要存在于复合式路面的沥青面层上,究其原因主要有:(1)由于不同季节的温度变化造成水泥板的收缩与膨胀,使水泥混凝土板接缝处产生水平位移,从而产生张开型反射裂缝;(2)在车辆荷载的连续作用下,水泥混凝土板接缝两边产生竖向位移,从而引起沥青面层的剪切型反射裂缝。
通过上述分析可知,隧道中路面产生破坏是水泥面板和沥青混凝土面层间缺少一层能起到防水阻裂作用的粘结层。因此,在水泥面板和沥青混凝土面层之间铺设一层防水粘结层,可以有效阻止面板的渗水和反射裂缝,改善复合结构层间受力条件,从而对防治隧道路面复合结构层的破坏产生重要作用。
2 隧道路面防水阻裂技术研究
2.1 试验方案
为了研究聚酯玻纤布的防水阻裂性能,试验选取了聚酯玻纤布、SBS改性沥青防水卷材和自粘式玻纤格栅进行了对比试验,测定几种材料与上下层间的抗剪强度随浸水时间的变化,以评价材料的水稳定性。
试验试件采取成型水泥混凝土+防裂材料+沥青混凝土的形式。为模拟防裂材料在隧道路面中的实际使用状态,使试件层间接触面处于含水状态,将试件分别进行浸水5 d、15 d、25 d处理后,进行剪切试验。试验设备为UTM试验机。
2.2 试验所选聚酯玻纤布简介
聚酯玻纤布是由玻璃纤维与聚酯纤维复合而成的材料,具有玻璃纤维的强度及聚酯纤维的韧性[4],如抗拉强度好、延伸率低、高温稳定性好、与沥青和沥青混凝土相容性好等。另外,聚酯玻纤布施工方便,易于回收。正因为如此,由聚酯玻纤布和沥青混凝土组成的复合夹层具有良好的防水性能和分散应力集中的作用。
在国外,聚酯玻纤布已广泛用于沥青混凝土罩面、水泥混凝土路面改造、半刚性基层收缩裂缝处置、桥面防水层的处理中,并且取得了良好的效果[5]。
2.3 试验结果及分析
3 种试样的剪切强度试验结果,见表1。
由表1可知,采用聚酯玻纤布作为层间粘结材料的试样,其层间抗剪强度优于采用防水卷材和玻纤格栅的试样。另外,聚酯玻纤布的粘结性能受层间水的影响比其他两种材料小,在隧道路面特殊的环境中具有较大的应用优势。
3 实际工程应用
3.1 工程概况
本试验路段位于重庆绕城高速公路狮子岩隧道右幅,总长度为1 630 m。隧道所处地区地下水丰富,主要为松散岩类孔隙水、基岩(红层)裂隙水、裂隙层间水和碳酸盐岩岩溶水,这些水的存在是导致隧道路面早期破坏的潜在因素。
3.2 路面防水设计方案
结合工程实际情况,拟定了在隧道路面中设置聚酯玻纤布的防水方案,见表2。
3.3 基本施工工艺
1)隧道水泥混凝土面板处理
将水泥混凝土面板的尘土及杂物清扫干净,将尖锐的部分铲除。对水泥混凝土面板进行喷砂打毛处理,清除表面浮浆。面板切缝采用沥青混合料填充。
在经监理工程师验收合格的水泥板上,按铺设方案确定聚酯玻纤布铺设位置。按拟铺设的聚酯玻纤布宽度在水泥混凝土面板上定好基准线,并用石灰或粉笔划线作为铺设聚酯玻纤布的基线。
2)粘层油喷洒
采用智能沥青洒布车洒布SBS改性热沥青粘结层。洒布粘结层时,施工温度应在5℃以上,粘结料温度应保持在160~180℃,并且喷洒均匀、计量准确,切忌洒布量不足或过多;粘结层的喷洒宽度应该比聚酯玻纤布宽出5~10 cm左右;水泥面板潮湿时不得喷洒粘结层,必须等干燥后方可安排施工。
3)聚酯玻纤布铺设
待粘结料完全渗透底面且仍呈液体状时,立即进行聚酯玻纤布铺设施工。用自制辅助摊铺车铺设,不得使沥青喷洒车与铺装车距离过远;若铺装时发生褶皱现象,应当及时用工具刀切开褶皱部位,然后沿铺设方向再搭接连贯成整体,用粘结料胶结并压实;在弯道处铺设时,将聚酯玻纤布在弯曲处剪开,重新铺设并喷粘结料胶结,尽量避免聚酯玻纤布打折起皱;横向搭接方向应当为摊铺沥青混凝土的方向,将后一端压在前一端之下,并用热粘结料粘结好。聚酯玻纤布搭接宽度宜为5~10 cm。对于水泥混凝土面板接缝,应保证接缝两侧的布宽≥1.0 m。
4)摊铺碾压沥青混合料
按设计要求铺筑并碾压沥青混合料,宜隔天进行。施工车辆可以在聚酯玻纤布上行驶,但不得在上面转向调头及左右移动或突然刹车。为防止出现粘轮,可在摊铺机及料车行驶轨迹上洒布沥青混合料。
3.4 试验路性能检测
采用拉拔试验测试材料粘结性能。通过测试沥青混凝土与水泥混凝土面板拉离时的力,然后换算成单位面积上的受力,即可评价层间粘结性能。在铺设聚酯玻纤布的路面和SBS改性沥青防水卷材的路面分别进行拉拔试验,测试结果见表3。可以看出,采用聚酯玻纤布作为防水粘结层粘结强度高于SBS改性沥青防水卷材。
4 结语
防止隧道山体中的水分从路面底部进入沥青混凝土层是保证路面结构稳定性的关键,也是防治隧道路面水损害的关键,采用聚酯玻纤布作为路面粘结层,可以较好地解决隧道路面的水损害问题。
摘要：分析了我国隧道沥青混凝土路面的水损坏现象,采用试验的手段对聚酯玻纤布在隧道路面中的防水阻裂效果进行了研究,提出了采用聚酯玻纤布作为层间粘结层的解决方法,并进行了实践应用。
关键词：隧道路面,聚酯玻纤布,防水阻裂
参考文献
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隧道路面应用技术 篇5
在混凝土中砂石一个非常重要的组成材料, 随着我国基础建设的不断发展以及对工程质量的重视程度不断提升, 砂在工程中的应用是越来越多, 同时对于质量的要求也是日益提升。天然河砂固然优质, 但是其为不可再生资源, 随着时间的推移合格的天然砂源会变得越来越少, 由此造成的工程质量、破坏水利资源和农田等问题越来越严重, 为了降低对自然资源的采掘和攫取, 对隧道内的弃渣进行合理的利用。所谓机制砂指的就是将废石进行除土处理, 然后利用机械破碎、筛分制成的[1]。原材料包括直径不超过4.75mm的工业废渣颗粒、矿山尾矿以及岩石等, 但不是不含风化的或者软质的颗粒, 机制砂又可以称为人工砂[2]。本文就机制砂在黄竹山隧道路面混凝土中的应用情况进行了介绍。
1 工程概况
京台高速公路 (福州段) JTA1合同段起点 (里程K99+128) 位于闽清县东桥镇的须弥山, 终点 (里程K103+718.5) 位于东桥镇下溪坪村, 线路总长4.5905km;公路等级:I级高速公路;设计时速100km/h, 为双向四车道。标段工程内有隧道0.5座、斜井1座、路基1段、涵洞1处。其中黄竹山隧道左洞长4259m, 右洞长4234m;水泥混凝土路面设计弯拉强度为5.0MPa。
2 原材料和实验方法
2.1 原材料
2.1.1 水泥
所选用的水泥的技术性能如表1所示。
2.1.2 细集料
采用机制砂和河砂都进行实验, 以便进行对比, 如图1~2所示为细集料级配曲线图。其中如表2所示为细集料的各项性能指标。根据《建设用砂》相关的规定要求, 表2中所示的机制砂中粒径小于0.075mm的石粉其含量为7.2%, 能够满足相关的要求, 国标中的要求是小于10%。吴明威等人[3]对石粉含量对机制砂混凝土的抗折以及抗压强度进行了研究, 结果表明, 当石粉的含量不超过10%的时候, 机制砂混凝土3d、28d的抗折以及抗压强度都随着石粉含量的增加而增大。
2.1.3 粗集料
粗集料选用4.75~9.5mm、9.5~19mm的反击破凝灰岩碎石, 详细的技术性能如表3所示, 而如图3所示为其级配图。
2.1.4 外加剂
采用某公司生产的道路抗折剂。
2.1.5水
使用自来水。
2.2 实验方法
混凝土的抗折强度以及抗压强度实验根据《公路规程水泥及水泥混凝土试验规程》 (JTGE30-2005) 相关要求来严格执行, 抗折强度的试件其尺寸规格为150mm×150mm×550mm, 而抗压强度的试件其尺寸规格为150mm×150mm×150mm。
3 实验方案及其实验数据
3.1 实验方案
(1) 配置混凝土的抗压强度等级为52.5MPa, 抗折强度等级为5.0MPa, 在采用不同砂率以及不同砂的条件下, 研究不同砂类型对于混凝土凝结硬化性能指标的变化的影响规律。
(2) 为了研究对比河砂以及机制砂配置混凝土的性能指标, 在充分结合其他研究的相关结论, 配制等级强度要求相同的混凝土的最佳配合比。
3.2 实验数据
根据《公路水泥混凝土路面施工技术规范》 (JTGF30-2014) 中相关的要求来进行混凝土的配制, 同时对配合比设计实施优化, 得到的结果如表4~5所示。
(1) 第一组实验:在水泥剂量和水灰比相同的情况下, 配制出符合相关施工要求的坍落度的混凝土。
(2) 第二组实验:在满足相同相关的强度的基础之上, 确定两种砂的最佳配合比。
4 实验结果分析
(1) 混凝土机械性能:对第二组数据进行分析对比可以明显看出, 即便是在很少胶凝材料的条件下, 机制砂混凝土还是能够达到比使用河砂同时使用更多胶凝材料情况下的相同机械性能, 基于上述的数据可以说明, 如果所选用的机制砂质量足够好, 完全可以配制出比河砂混凝土机械性能更优的混凝土出来。这是因为机制砂中粒径小于0.075mm的颗粒可以在一定程度上改善混凝土的机械性能, 这些细小的颗粒可以填充颗粒之间存在的孔隙, 从而使得水泥石的颗粒排列结构得以改善, 最终使得混凝土的粘聚性、保水性、和易性都有所提升。因此, 即便是用的外加剂比河砂的少仍然能够配制出满足相关要求的混凝土。从这个角度来看, 质量合格的机制砂性能是比河砂强的。
(2) 对第一组实验数据进行分析可以知道, 在水泥用量以及水灰比相同的条件下, 不管是抗折强度还是抗压强度机制砂混凝土都比河砂混凝土的更优。柯国炬[4]的研究同样证明了这一点, 其研究表明, 在水泥用量以及水灰比相同的情况下, 机制砂混凝土其耐磨性和强度明显高于河砂混凝土。因为机制砂颗粒其表面比较粗糙, 并且棱角比较多, 这种粗糙的表面在一定程度上强化了混凝土的界面, 且棱角状颗粒更加有助于混凝土的机械啮合, 使得界面的粘结力变得更大, 颗粒之间的啮合更紧密, 所以最终混凝土强度更高。
(3) 对第二组的实验数据进行对比分析可以发现, 在所配置的抗压强度相等的前提条件之下, 机制砂混凝土中用到的水泥量要比河砂混凝土的少, 并且砂率降低了一点。这是因为机制砂中的石粉对于混凝土起到了一定程度上的填充作用, 使得混凝土变得更加密实。
通过上述的两组实验数据以及分析可以清楚的看到, 机制砂可以完全代替河砂在混凝土中进行使用, 甚至机制砂混凝土的机械性能比河砂混凝土的机械性能更优。
5 结论
(1) 机制砂其细度模数属于中粗砂范围内, 并且当机制砂中的石粉含量在10%以内的时候, 得到的混凝土其粘聚性、保水性以及和易性都得到了改善, 并且机制砂混凝土的机械性能明显优于河砂机械性能。这是由于机制砂中存在的石粉能够对混凝土骨料间的空隙进行填充, 这样就使得混凝土的密实性以及强度得到显著提升, 有利于混凝土的长期耐久性。
(2) 机制砂属于机械化生产, 不会受到气候、季节等各方面因素的影响, 如果进行批量生产产品质量还会比较稳定, 这样就可以有效地保障混凝土拌和物其耐久性以及机械性能。供应量可以得到保障, 可以在一定程度上缓解河砂紧缺的状态, 具有非常好的环境效益以及社会效益。
(3) 最近几年来, 不管是地材价格还是柴油、人工成本都显著提升, 但是使用机制砂混凝土可以在降低整个工程的造价, 经济效益显著。总而言之, 机制砂混凝土在黄竹山隧道路面中的应用非常成功, 不但机械性能能够满足相关的要求, 并且在一定程度上降低了工程成本。利用机制砂来配制混凝土具有非常好的应用前景, 应该予以大力推广。
参考文献
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隧道路面应用技术 篇6
温拌沥青混合料WMA(Warm Mix Asphalt)作为近年来新兴的一项环境友好型沥青混合料技术正越来越受到道路界的重视。温拌沥青混合料技术起源于欧洲,目前国内外已付诸实施的温拌沥青混合料技术主要有4类:(1)Aspha-Min(沥青-矿物法);(2)WAM-Foam(温拌沥青混合料泡沫);(3)添加低熔点的有机添加剂从化学角度来改变粘温曲线;(4)基于乳化平台的温拌沥青混合料技术。
目前国内占主流的温拌沥青混合料技术是美国Meadwestvaco公司开发研制的基于乳化平台的温拌沥青混合料技术,利用该技术国内已实施了多条温拌沥青混合料试验路,但在长大公路隧道中采用温拌沥青混合料技术尚无相关报道。
文章重点介绍基于乳化平台的温拌沥青混合料技术的发展情况、长大公路隧道沥青路面铺装采用温拌沥青混合料技术的优势以及在台金高速公路长达7.6 km的苍岭隧道实施基于乳化平台的温拌沥青混合料试验路的情况,此外还对温拌沥青混合料与热拌沥青混合料同时在长大公路隧道进行施工时的有害气体排放和路面施工质量检测结果进行了对比分析。
1 基于乳化平台的温拌沥青混合料技术的发展
Meadwestvaco公司开发的第1代温拌沥青技术是基于表面活性剂开发的温拌技术,称为乳化平台温拌技术(Evotherm)。在混合料拌和过程中,乳化沥青(或添加剂浓缩液)内含的化学包与水在热料作用下,在混合料内部充分分散,并形成内部水膜润滑结构,在基本不改变胶结料本身的物理和化学特性的前提下,实现沥青混合料可工作温度的显著下降(下降30~60℃)。
第2代温拌技术(DAT)是在第1代乳化沥青温拌技术基础上的工艺升级。主要特点是:回避了沥青乳化供应环节,温拌化学包改由浓缩液模式与热沥青同时向拌和锅添加。由于引进拌和锅,水分减少约80%~90%,节能效果更加明显,水蒸汽等排放显著减轻。由于有效突破了沥青乳化的粘度瓶颈和乳化沥青温拌混合料的胶结料用量瓶颈,DAT可以应用到几乎所有的沥青混合料类型中。
无论是第1代乳化沥青温拌技术还是第2代直接添加剂方式,其基本原理都是在沥青混合料拌和过程中,在表面活性类添加剂和水的共同作用下,沥青内部形成水膜润滑结构。该水膜结构能够显著增加混合料的工作性,在压实前,水膜的存在将避免混合料的团聚,增加混合料的摊铺工作性,同时,水膜的隔离作用会有效减轻混合料与运输车体的沾粘;在压实过程中,在振动和轮碾的揉搓作用下,水膜润滑作用得到最大的体现,粗集料位置调整和骨架结构形成更加容易。除此以外,表面活性类化学物质与沥青抗剥落剂具有类似结构,在拌和过程中,可改善沥青与集料的粘结效力。
热拌沥青混合料的工作性取决于沥青的粘度(布氏旋转粘度),而沥青的粘度具有显著的温度相关性,温度与粘度呈对数线性关系。热拌混合料的工作温度(拌和温度和压实温度)取决于沥青的粘度。温拌混合料通过水膜的润滑作用,极大地弱化了混合料的工作温度与沥青粘度的相关性。
2 长大公路隧道采用温拌沥青混合料技术的优势
结合温拌沥青混合料技术的特点,在长大公路隧道内采用温拌沥青混合料技术主要有如下几点优势:
(1)针对长大公路隧道内相对封闭的空间,温拌沥青混合料比热拌沥青混合料释放出更少的热量和有害气体,从而保证现场施工机械顺利作业,现场施工人员的身体免受有害气体侵害。
(2)采用温拌混合料技术可以降低燃料费用。研究表明,温拌混合料与热拌沥青混合料相比可以降低30%以上的燃油费用。这对于目前我国面临的燃油紧缺、油价高涨的情况具有非常现实的意义。
(3)和传统的热拌沥青混合料相比,温拌沥青混合料可以减少废气排放,降低废气控制成本,起到保护环境的作用。
(4)温拌沥青混合料可以容许较长的运输距离,而不必担心过多的温度损失,方便了施工组织。
(5)由于采用较低的混合料生产温度,温拌混合料技术可以减少沥青的老化,从而降低沥青混合料发生疲劳开裂的可能性。
(6)温拌沥青混合料可以使用现有的热拌沥青混合料拌和楼生产,并且可以达到和热拌沥青混合料相同的性质指标要求。
3 台金高速公路苍岭隧道温拌沥青混合料试验路简介
台金高速公路苍岭隧道左右洞总长1 5110 m(左洞7 530 m,右洞7 580 m),最大埋深达673 m,地质条件复杂,施工难度大,为台金高速公路全线重点控制性工程。隧道内沥青路面铺装分2层,下层为6 cm的AC-20C,上面层为4 cm的AC-13C,原设计2层都是采用热拌沥青混合料施工,但考虑到进行沥青路面施工时隧道内的排风和照明设施都还未安装运行,在这样的条件下进行热拌沥青混合料施工,混合料释放出大量的热量和有害气体使得隧道内环境温度高、空气质量恶劣,现场施工人员和设备都受到较大的影响。考虑到温拌沥青混合料技术具有施工温度低,烟尘排放少的优势,因此项目业主决定在苍岭隧道左洞中部选择1 km作为试验路进行温拌沥青混合料施工。试验路共铺筑2层,下层为6 cm WMA-20C温拌沥青混合料,上层为4 cm WMA-13C温拌沥青混合料。以上层4 cm WMA-13C温拌沥青混合料的配合比设计和施工情况为例来具体说明温拌沥青混合料用于长隧道沥青路面施工的优势。
4 WMA-13C温拌沥青混合料配合比设计
4.1 原材料的选择
本次苍岭隧道温拌沥青试验路所采用的沥青是由镇海炼化提供的东海牌SBS改性沥青,温拌浓缩液由Mead Westvaco公司提供,施工时将SBS改性沥青和温拌浓缩液按质量比9∶1的比例同时喷入拌合锅与集料混合搅拌。温拌浓缩液的各项指标技术要求见表1。
本次苍岭隧道温拌沥青混合料试验路所采用的集料为仙居上山湖石料厂生产的玄武岩集料,矿粉采用建德三狮水泥厂生产的石灰岩矿粉。
4.2 温拌沥青混合料合成级配的设计
本次苍岭隧道温拌沥青混合料试验路上面层所采用的WMA-13C混合料的合成级配见表2。
%
4.3 温拌沥青混合料的拌制
文章采用Superpave方法对温拌沥青混合料进行配合比设计。进行室内试验时,首先将温拌沥青混合料的矿料在130℃下恒温4h以上,SBS改性沥青的温度控制在165℃,温拌浓缩液的温度控制在50℃,PH值控制在2.5~3;然后将温拌浓缩液和沥青按质量比1:9与矿料一起拌和。混合料的拌和温度控制在130~135℃,旋转压实成型温度控制在125~130℃。
由于矿料的加热温度、沥青混合料的拌和温度、成型试件的温度都低于热拌沥青混合料的温度,因此,在拌制过程中,能源的消耗、废气和粉尘的排放相对都较小。表3是2种不同类型沥青混合料在各阶段的温度对比。
4.4 最佳沥青用量的确定
利用Superpave方法确定WMA-13C的最佳沥青用量为4.9%。表4为WMA-13C在最佳沥青用量时的物理力学性能试验结果。
4.5 温拌沥青混合料WMA-13C的水稳定性能
采用48 h浸水马歇尔试验和T283试验来测试WMA-13C的水稳定性。WMA-13C 48 h浸水马歇尔试验稳定度为8.21 k N,流值为42.8 mm;标准马歇尔稳定度为9.25 k N,流值为29.8 mm,残留稳定度比为88.7%,满足技术要求(≥85%)。WMA-13C冻融循环后的劈裂强度为0.505 8 MPa,标准试件的劈裂强度为0.612 4 MPa,残留稳定度比为82.6%,满足技术要求(≥80%)。
4.6 温拌沥青混合料WMA-13C的低温抗裂性能
采用低温小梁弯曲试验(试验温度为-10℃,加载速率为1 cm/min)来测试WMA-13C的低温抗裂性。试验结果见表5。
4.7 温拌沥青混合料WMA-13C的高温稳定性
采用标准车辙试验(试验温度为,60℃试验荷载为0.7 MPa)来测试WMA-13C的高温稳定性,在最佳沥青用量下其动稳定度为4 865次/mm,满足要求(≥2 800次/mm)。
5 温拌沥青混合料和热拌沥青混合料的性能对比
从上述对温拌沥青混合料的性能试验可知,WMA-13C均满足同类型热拌沥青混合料规范要求。但为了比较温拌沥青混合料和相同类型的热拌沥青混合料之间的性能,本次温拌沥青混合料室内试验还以WMA-13C的级配和沥青用量,配制了热拌沥青混合料HMA-13C,并对其进行了相同条件下的路用性能(水稳定性、高温稳定性、低温抗裂性)测试。表6是2种不同沥青混合料之间的路用性能试验对比。
从温拌沥青混合料和热拌沥青混合料性能对比来看,两者的水稳定性基本相当,低温抗裂性能和高温稳定性温拌沥青混合料略好于热拌沥青混合料。
6 温拌沥青混合料和热拌沥青混合料施工现场烟尘排放量对比
采用专用设备对苍岭隧道内温拌和热拌沥青混合料施工现场的CO、NO、NO2、SO2和苯并[α]芘等有害气体排放量进行检测。检测结果见表7。
从检测结果来看,温拌沥青混合料的有害气体排放量较热拌沥青混合料要减少50%以上,对改善长大公路隧道内沥青路面施工环境,保护现场施工人员的身体健康具有积极的意义。
7 苍岭隧道温拌沥青混合料试验路路面施工及质量检测
7.1 苍岭隧道温拌沥青混合料试验路施工
2007-12-28在苍岭隧道左洞K97+700~K98+700段落组织实施了温拌沥青混合料试验路施工,路面摊铺采用1台福格勒1800型伸缩式摊铺机,熨平板振动频率设为4.0级,振捣频率也设为4.0级,摊铺速度3 m/min。路面辗压组合见表8。
对温拌混合料的出料温度、到场温度、摊铺温度、初压温度、复压温度和终压温度进行了全程跟踪检测,检测结果见表9。
℃
7.2 温拌和热拌沥青混合料能源消耗量对比
目前沥青路面施工,拌和楼的燃油一般采用重油,对温拌沥青混合料和热拌沥青混合料生产时的重油消耗量统计分析结果表明,温拌沥青混合料与热拌沥青混合料相比单位产量可节省重油约30%。具体统计结果见表10。
7.3 苍岭隧道温拌沥青混合料试验路质量检测
2007-12-29对28日施工的苍岭隧道温拌沥青混合料试验路进行了路面取芯和渗水试验检测,检测结果见表11和表12。
温拌沥青混合料试验路压实度检测结果表明,在与热拌沥青混合料相同的摊铺设备和碾压组合的情况下,温拌沥青混合料的路面压实度能够达到规范对热拌沥青混合料的技术要求。
根据《浙江省高速公路沥青路面规范化施工与质量管理指导意见》(2007版)对沥青路面渗水系数的要求,沥青路面上面层渗水系数≤60 ml/min,温拌沥青混合料试验路渗水试验结果表明,路面渗水系数能够满足该要求。
8 结语
基于乳化平台的温拌沥青混合料(WMA)与热拌沥青混合料相比可以节省燃料约30%,减少烟尘排放50%以上。而应用于长公路隧道沥青路面施工,温拌沥青混合料所具有的热量释放少、有害气体排放少、施工环境舒适度好的优势就更加明显。作为一种低排放和低能耗的环保型沥青混合料技术,温拌沥青混合料(WMA)在国外已得到了较为广泛的应用,随着我国对环境保护日益重视,这种技术在我国具有良好的推广价值和应用前景。从目前的研究和应用实践现状来看,基于乳化平台的温拌沥青混合料(WMA)产品成熟、生产设备可靠、施工工艺可行,且路面压实度和渗水系数都能满足要求。在我国长大公路隧道沥青路面施工中大规模推广温拌沥青混合料技术无论对于改善洞内施工环境,保护现场施工技术人员身体健康,还是对于实现节能减排,创建环保节能型社会都具有重要的现实意义。
参考文献
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隧道路面应用技术 篇7
辽宁省路桥建设集团湖北翻坝项目部顺利完成了湖北翻坝高速公路LM1合同段龚家坝隧道的温拌沥青路面的全幅施工任务。并确定了温拌沥青混合料非常适用于长大隧道沥青面层的施工与大修,超薄层沥青混合料磨耗层(通用方向),人口密集城区快速罩面,高海拔山区和交通不便地区,寒冷季节高等级沥青路面施工,再生料大比例用于沥青面层(通用方向),高粘度胶结料降温施工(橡胶沥青),温拌超薄罩面路面的施工。
温拌剂的主要成分为高浓度表面活性剂,性状为棕色或黄绿色液体,25℃PH值6.5～11;胺值167.5～185.6;沸点100℃;添加时需要对沥青拌和站进行设备简单改造。拌和施工过程的降温效果理想,同时不降低性能,易于摊铺和成型碾压。
2 温拌沥青混凝土配合比设计
2.1 原材料
(1)温拌添加剂(Evotherm 益路TM)。
(2)矿料为王家坪生产的石灰岩碎石以及石灰岩矿粉,机制砂采用现场加工生产的0～1.18mm、1.18～2.36mm、2.36～4.75mm三档石灰石机制砂,PO 42.5的华新牌硅酸盐水泥,沥青为武汉路翔集团生产的SBS改性沥青。
2.2 配合比
(1)生产配合比
经过沥青拌和站热料仓筛分取样确定SMA-16各仓比例如下,4#仓∶3#仓∶2#仓∶1#仓∶矿粉∶消石灰=32∶28∶11∶19∶8∶2,油石比5.7%,经过冷料带调整,该比例满足各仓供应水平,拌和站可以连续均衡生产,不产生溢料现象。
(2)配合比结果比对
温拌沥青混合料的配合比设计仍遵从《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)中关于热拌沥青混合料配合比设计的目标配合比、生产配合比及试拌试铺的三个阶段,级配要求与最佳沥青用量的确定和热拌沥青混合料一致。添加剂掺量为沥青质量的1/9。以我们项目的NP-3000型沥青拌和站为例,每拌和一盘温拌剂用量=3000kg×5.7%×1/9=19kg;调整添加设备的喷射时间为8.4s时满足添加计量要求。
温拌沥青混合料推荐采用结合旋转压实成型方法的马歇尔试验配合比设计方法,在现有条件下采用马歇尔击实方法,考虑到马歇尔击实仪击实原理的缺陷,以及室内拌和能力较弱,部分室内数据可能与现场存在差异,在进行配比验证时相应的操作温度比热拌混合料降低15℃左右,而选用降低30℃。表1是两种结构类型温拌SMA16和热拌SMA16混合料的部分指标对照。
3 拌和设备安装改造
温拌剂添加设备安装见图2。
(1)喷洒杆安装
为了保证分散剂顺利地喷洒在沥青上,避免与石料的直接接触,分散剂喷头方向应与沥青喷头方向相匹配,另外,喷头安装高度应该不低于沥青喷头的高度。同时要调整喷射时的角度为70°,使得温拌剂第一时间与沥青混合。
(2)电路、气路安装及添加剂标定
厂家提供了专业的添加设备及专用的控制开关电路,使温拌剂的添加、计量完全自动化、机械化,拌和时只要保证添加剂的原材料足够用即可,并且厂家有专业的技术人员为我们指导工作,使得设备安装调试生产等环节顺利进行。
(3)排气口设置
考虑气体的冲击力会影响到矿料的计量,需要在拌缸设置排气口,一般可借用观察孔。
4 温拌混合料拌和
4.1 热料仓配比、下料顺序确认及拌和顺序
根据目标配合比,取热料进行热料仓配比设计。同时,确认拌和楼加料程序。矿粉采用后加法,温拌浓缩液与沥青质量比5∶95,温拌浓缩液在沥青开始喷洒后延时3s开始喷入,喷入时间宜控制在8～10s以内,且必须保证在沥青喷洒结束之前完成浓缩液的喷洒,在沥青喷洒结束后延后6s添加矿粉,避免在水蒸气排出时添加矿粉,影响矿粉计量精度、减少矿粉损失和减少矿粉堵塞概率,室内外实践证明,后添加完全不影响温拌料的裹覆性及质量。
4.2 温拌沥青混合料的拌和
(1)单盘料拌和周期不低于60s,其中干拌3s,喷沥青和浓缩液控制在10s,然后湿拌6s添加矿粉,再继续湿拌32s,加上开关门放料时间7s,每一盘拌和周期为58s,同时必须保证温拌沥青混合料无花白料为止。否则适当调整拌和时间和拌和工艺。
(2)拌和楼控制室要逐盘打印沥青及各种矿料的用量和拌和温度,施工开盘头三车混合料控制温度比热拌混合料出料温度低10～20℃,以后逐步降低到比热拌低30℃。
注意:因为环境温度较低,因此混合料出料温度有所提高,如果环境温度在10℃以上,出料温度一般在135～140℃左右。
(3)目测检查混合料搅拌的均匀性,及时分析异常现象,如混合料有无花白或离析等现象。
(4)混合料检测项目及标准同热拌沥青混合料。
5 沥青混合料的运输
考虑到环境温度较低施工,温拌料降温速度较快,因此,温拌料运输的时候运输车的保温措施一定要做好,运输车顶部除了盖油布外,另外加盖1层棉被。
运输过程中应注意以下事项:
(1)采用数字显示插入式热电偶温度计检测沥青混合料的出厂温度和运到现场温度。
(2)拌和机向运料车放料时,汽车应前后移动,分几堆装料,以减少粗细集料的分离。
(3)沥青混合料运输车的运量应较拌和能力和摊铺速度有所富余,摊铺机前方应有足够的运料车等候卸料。
(4)运料车应有良好的篷布覆盖设施,在前车倒料完成前,不要掀开篷布。
(5)连续摊铺过程中,运料车在摊铺机前10～30cm处停住,不得撞击摊铺机。卸料过程中运料车应挂空档,靠摊铺机推动前进。
6 沥青混合料的摊铺
(1)正常摊铺部分,一般不用人工整修。对于边缘和伸缩缝位置有人工(过度)凿除的部分,跨缝作业和摊铺边缘不能避免人工作业时,要求适当多预留松铺厚度。
(2)螺旋布料器内的混合料表面略高于螺旋布料器2/3为度,使熨平板的挡板前混合料的高度在全宽范围内保持一致,避免摊铺层出现离析现象。
(3)检测松铺厚度是否符合规定,以便随时进行调整。摊铺前熨平板应预热至100℃。摊铺机熨平板必须拼接紧密,不许存有缝隙,防止卡入粒料将铺面拉出条痕。
(4)摊铺遇雨时,立即停止施工,并清除未压成型的混合料。遭受雨淋的混合料应废弃,不得卸入摊铺机摊铺。
7 沥青混合料的碾压
(1)压路机碾压组合、遍数及碾压温度范围如施工单位检测结果表(表2)所示。总体原则为紧跟、慢压,注重于胶轮的压实以及钢轮的振动压实。
说明:整个施工过程试验室全程监控;同时施工拌和过程的沥青温度在165℃以上,拌和时间由原来的干拌15s调整到14s;湿拌由50s调整到47s。温拌剂的添加时间与沥青共同加入,添加剂量为沥青的5%。
问题:由于拌和站的设备特点,想把沥青混合料出厂温度均匀稳定降低到160℃左右有些困难,并且会伴随着出现许多溢料,影响施工效率。故平时的出料温度都在165℃左右甚至更高些。
(2)根据混合料的级配类型,选择合理的压路机组合方式及碾压步骤。为保证压实度和平整度,初压应在混合料不产生推移、开裂等情况下尽量在摊铺后较高温度下进行。
(3)值得提出的是SMA改性沥青混合料的碾压,胶轮碾压对于沥青路面压实度及渗水指标有积极的作用,提倡在SMA沥青混合料复压过程中采用胶轮碾压,但需要通过现场实践得到胶轮的复压开始时机。过早上胶轮会造成提浆、粘轮等现象,造成粘结料损失;过晚上胶轮则会导致后续钢轮终压温度过低,难以消除轮迹。按照以往经验看来,建议钢轮初压振动压实(去静回振)2～3遍后,路表温度在80～100℃之间开始复压过程,此时路面结构层内部温度在110℃以上,仍然处于温拌沥青混合料的良好碾压温度范围。
8 现场试验检测结果
(1)上面层温拌沥青面层相对于常规热拌沥青的施工温度由180～190℃降低为150～160℃,降低了30℃左右,明显地降低了拌和楼的温度与烟尘。现场温度检测见图3。
(2)摊铺现场的温度、烟尘明显地降低,施工人员的感觉明显舒适。摊铺现场见图4。
(3)施工单位的试验检测结果也表明:温拌沥青面层相对于热拌沥青面层不仅施工温度明显降低,而且压实度还得到提高,渗水系数合格,构造深度合格,详见施工单位检测结果表(表2)。
9 温拌沥青混合料的优势和特点
(1)通过对龚家坝隧道的温拌沥青施工的工艺参数调整,施工方法的确定,以及现场施工环境的检测,试验数据的整理和总结。使得温拌沥青混凝土能在长隧道及特长隧道的施工中发挥极大的施工优势。
①施工中温拌超薄层施工温度比热拌低40℃左右,温度下降速度减缓为热拌的一半以下,为压实等操作赢得了时间。
②温拌超薄层施工接缝更加容易,易于分幅摊铺,保障超薄面层的有效实施。温拌混合料更适应手工操作,特别适合于集中应对摊铺前后发现的修补等下承层不均匀性问题。不管是新路还是罩面,温拌混合料超薄磨耗层还均具备一定的成本优势。
温拌隧道沥青路面无烟尘操作,将免去施工的多数通风成本,完全改变工人操作环境。
③温拌沥青混合料的抗水损坏能力较强,有效抵抗隧道的无冰冻的潮湿工况。
(2)温拌沥青技术,适合于较低的隧道路表温度的压实工况。
①适应潮湿施工作业环境,更短的作业时间,减少施工对交通的干扰。
②厂拌热再生混合料采用温拌技术要求的拌和温度较低,不会造成胶结材料的进一步老化。
③沥青以较低温度注入,新沥青老化减少,拌和过程中同样与旧沥青充分结合,再生效果更好。
④温拌再生料的拌和温度低,因此,再生料的添加比例将可以得到显著的增加,突破厂拌热再生的经济性瓶颈,降低再生面层成本,添加剂残留少,配合比设计结果与热拌相近,对现有热拌体系改变少。
⑤采用表面活性剂类添加剂,起到类似抗剥落剂作用,抗车辙能力较热拌有所提高。
10 结束语
经过对龚家坝隧道的温拌沥青混合料的拌和、摊铺、碾压、检测等过程的严格控制及对施工中的不足和经验的总结,以及施工过程中超薄层的局部修补应用,明显看出温拌沥青混合料是长隧道施工中的最佳选择。
参考文献
[1]翻坝高速咨询专家组.三峡翻坝高速温拌施工与质量监测建议书.
[2]益路TM温拌施工技术指导书.
[3]JTG F40-2004,公路沥青路面施工技术规范[S].
[4]JTGF80/1-2004,公路工程质量检验评定标准[S].
隧道路面应用技术 篇8
独墅湖隧道是沟通苏州市古城区至工业园区下穿湖底的一条城市快速路,全长3 460 m,双向6车道。2007-09铺筑沥青路面,表面层为4 cm的SMA-13,底面层为6cm的Sup-20。
目前,独墅湖隧道的正常车流量每天(6:00～24:00)已达6万辆。运营3年以来,整条道路路面状况正常,路容美观,获得社会好评。为了解确切状况,于2010-12就隧道SMA-13沥青面层的外表状况进行一次观测,其结果见表1。现场常规检测项目的检测结果表明:独墅湖隧道SMA-13路面目前技术状况确属良好,路容美观。
修正后的独墅湖隧道SMA-13路面的交通噪声值虽已接近广受推颂的多孔隙沥青路面低噪声水平,但以我国《城市区域环境噪声标准》要求衡量,仍有较大差距。
本文针对独墅湖隧道沥青路面的现状,对该工程SMA-13在原材料选用、混合料组成设计及施工等方面进行分析总结,以提高隧道沥青路面的设计、施工技术水平。
注:独墅湖隧道只能用噪声仪作随车行进时的非标准检测,经与苏州市内标准检测的固定式噪声仪作对比检测证明:非标准检测值高于标准检测值5 dB。为此,表1的隧道内外噪声值已是修正值。
2 隧道沥青路面工程特点与应对策略
长距离隧道内铺设沥青路面,由于烟雾多、空气差、温度高、噪声大,对长时间从事操作的施工人员的精神和情绪均产生不利影响,易于损害工程施工质量。隧道内还由于能见度低,使得沥青面层的摊铺、碾压等作业程序均只能在灯光下进行,是事实上的夜间施工方式,从而增加了沥青路面压实度、平整度和均匀性的难度。隧道内从事沥青路面施工作业,还应对防火、防毒和防机械事故进行高度戒备。
基于以上对隧道沥青路面工程特点的认识,独墅湖隧道沥青路面施工期间采取了以下安全对策和防范措施:
(1)建立健全安全生产管理体系,制定隧道内施工安全规章制度;根据隧道施工特点,完善各岗位安全技术操作规程。
(2)采取安全技术对策与预防措施。隧道内发生故障的机械设备,应拖移至隧道外维修;禁止灯光不齐备的车辆和机具进入隧道内作业;隧道内汽车和行走机具不允许高速行驶,禁鸣高音汽笛;安排专人进行施工现场交通指挥,做好隧道口交通管制;施工工艺采取顺风向铺筑方式,以减少碾压作业场所的沥青废气量和烟雾,增加能见度;隧道内作业严禁吸烟和使用明火;现场人员在施工作业前要确定好手势指挥信号,避免误指挥和误操作。
(3)加强劳动防护措施。施工人员必须经体检合格后方能上岗,须穿戴耐高温皮鞋及工作服;配戴好防毒口罩、护目镜与耳塞。在完工后还需组织专项体检。在出风洞口安装大功率排风机引风,以增加洞内空气流动速度,保持空气新鲜。
(4)预设事故应急救护措施。作业现场配备医护人员,备好氧气袋和医疗急救包,一旦发生人员中毒、中暑情况,可先予以现场急救,再就近送医院救护。摊铺机上配备一定数量的干粉灭火器。洞口外停放满载水的车辆(2台以上)备用,供水管路长度要以保证送达作业现场为准。停车待料时必须预留消防通道,并保持通道畅通。
3 沥青混合料组成设计、施工技术总结
普遍认为,SMA不仅抗滑和抗车辙性能优异,而且因其有良好的宏观结构和高沥青含量具有较好吸收车辆滚动噪声的功能[3]。隧道内由于声波难以扩散传递,易于产生回音,交通噪声较其他道路尤为严重,为此,独墅湖隧道的沥青路面设计,表层宜选用SMA-13。
3.1 材料选择
沥青混合料的原材料的主体是矿料和沥青。矿料的力学性能、颗粒性状直接关系到沥青混合料的抗车辙能力和路面的抗磨耗性能。本工程SMA-13集料采用玄武岩,粗集料磨光值PSV为49;矿粉为石灰岩矿粉。各种矿料的技术指标都满足规范[5]要求。现场检测的路面摩擦系数值(表1)显示了玄武岩矿料的优良路用性能,并为路容的长期保持美观创造了条件。
稳定剂采用絮状木质素纤维,便于高度分散和拌匀,避免SMA-13路表产生油斑;掺加抗剥落剂,以确保粗集料与沥青的粘附性为5级。
沥青选用壳牌(SHEER)SBS类,性能指标符合规范的技术要求[1],见表2。苏州地处北纬31°,如以2010-08-09～08-15 7 d气温34.9℃、36.2℃、38.1℃、39.7℃、39.4℃、39.6℃为例,按SHRP公式(详见公式1[4])计算出当年沥青路面表层内2 cm的设计高温T20 mm=59.9 665℃(按最高气温计算则为61.407 8℃),因此,苏州地区沥青路面所用沥青的性能等级最低为PG64-16(可称为基础等级)。最后确定采用沥青的性能等级还应根据累计交通荷载次数予以调整,即应比基础等级再提高1～2级,由此可见,苏州独墅湖隧道SMA-13采用PG70-22SBS改性沥青是合理的。几年来的路面工作状况已初步验证了PG70-22沥青的适用性。如计及沥青面层在15年设计使用年限内的长年累计变形,独墅湖隧道的SMA-13沥青性能等级或应选用PG76-22。
式中:T20mm为路面设计高温;T空气为7 d平均高气温;Lat为工程项目所在地理纬度。
3.2 沥青混合料组成设计
在材料相同的条件下,将主要由沥青混合料组合特性决定沥青面层的路用性能。SMA是典型的骨架密实式沥青混合料结构,其中粗集料占70%以上,交通荷载主要由它承担,使沥青面层表现出较强的抗荷载变形能力和高温抗车辙能力;沥青玛蹄脂填充粗集料骨架间隙,与集料粘结力好,抗水损害性能大大加强;正是沥青玛蹄脂在结构内的充分填充,减少了沥青与阳光和空气的接触,有利于沥青混合料耐老化性能的提高;裹附在粗集料表面的沥青玛蹄脂具有良好的柔韧性,从而大幅度提高了沥青路面的低温抗裂性能。SMA之所以有降低交通噪声的功能,则是因为混合料结构的沥青含量高,因阻尼的增大而降低噪声的形成;以及SMA路面的构造深度大,使车轮滚动过程中空气易于由空隙中排出,形成的泵吸噪声就小[3]。
(1)矿料合成级配
原设计中矿料合成级配控制粒径大于4.75 mm的粗集料含量为73.5%,0.075 mm以下粉料含量为10%,在级配曲线图上呈折线型,并保持粗细2段各级集料通过量的顺适。这一设计旨在确保合成矿料的骨架密实级配和沥青玛蹄脂中粉料的充分。详见图1。
(2)沥青混合料试验及验证
SMA沥青混合料按规范要求采用马歇尔击实法成型试件,测算各项体积指标和力学指标。依据技术指标确定SMA-13的最佳沥青用量,见表3。并对配合比试验所得到的沥青混合料按规范要求进行SMA的各项性能指标验证,确认符合技术要求。
独墅湖隧道上面层的几年工作状况,已经证明了上述按马歇尔仪方法设计的SMA-13沥青混合料在抗车辙、抗磨耗和抗渗水等路用性能方面均属良好。但如果改用旋转压实法设计SMA-13混合料,则可期望独墅湖隧道沥青上面层会有更好、更耐久的路用性能。
独墅湖隧道SMA-13上面层所暴露出的交通噪声偏大弊病,可在沥青混合料组成设计时进行以下调整:
(1)在矿料级配允许范围内控制4.75mm筛孔通过量为24%左右,即适当提高粗集料含量;
(2)调整沥青混合料体积指标:矿料间隙率VMA=17.0～17.5%,试件空隙率VV=4.0～4.5%,混合料饱和度VFA=70～75%。
调整后可增加SMA-13沥青上面层的构造深度,进一步降低交通噪声。
4 施工技术
沥青混合料的制拌、摊铺和碾压是沥青面层施工技术的3大环节。独墅湖隧道SMA-13沥青混合料采用4000型间歇式拌和设备按生产配合比进行混合料制拌;采用带有加热和自动找平装置的摊铺机进行混合料摊铺;采用大吨位钢轮振动压路机碾压成型。
4.1 沥青混合料拌和
沥青混合料的拌和质量关键在于配料准确、充分拌匀和制拌全过程的温度控制。用于独墅湖隧道的SMA-13沥青混合料严格保证了制拌的充分拌匀和木质素纤维的高度分散;并保证了沥青混合料的加热温度、拌和与储存温度以及混合料出厂温度。
4.2 沥青混合料摊铺
摊铺机应在刮料板运料速度、螺旋布料器转动速度和摊铺机行进速度相匹配的条件下进行沥青混合料的摊铺作业。独墅湖隧道路面施工采用2台摊铺机作梯式摊铺SMA-13沥青混合料,严格遵循“连续、匀速、慢行”的原则,达到了摊铺层均匀、平整的预期效果。
4.3 SMA面层碾压
独墅湖隧道SMA-13沥青面层采用4台CC522双钢轮压路机,进行连续、全幅式进静退振的初、复压;1台DD110双钢轮压路机作终了碾压。初、复压压路机均遵循“紧跟、慢压、高频、低幅”的原则,趁混合料高温不失时机的进行作业,4台压路机在灯火通明下循环往复,忙而不乱,不使施工作业面有一处漏压、少压。交工验收时SMA-13面层压实度代表值达到98.7%。
5 结论
(1)独墅湖隧道SMA-13沥青面层运营3年来,目前路面平整、色泽均匀、路况良好;
(2)公路隧道的封闭环境,导致沥青路面施工烟气和热量排放量大、环境温度高、噪声大和在灯光下作业,必须切实加强施工技术管理和安全防范措施,以确保工程质量和人、机安全;
(3)具有降低交通噪声性能的SMA用于隧道,交通噪声仍偏大,通过变更沥青混合料组成设计,可望进一步降低SMA-13沥青面层的交通噪声。
参考文献
[1]JTG F80/1—2004公路工程质量检验评定标准[S].
[2]GB3096—93城市道路环境噪声标准[S].
[3]吕伟民,孙大权.沥青混合料设计手册[M].北京:人民交通出版社,2007.
[4]美国沥青协会.高性能沥青路面(Superpave)基础参考手册.贾渝,曹荣吉,李本京编译[M].北京:人民交通出版社,2005.
[5]JTG F40—2004公路沥青路面施工技术规范[S].
[6]JTJ052—2000公路工程沥青及沥青混合料试验规程[S].