項目基本情況
邢衡高速公路,是河北省高速公路網主骨架的重要補充,在衡水市外圍形成環線,對衡水市城市布局和帶動沿線縣市經濟起著重要作用。南繞城段西起邢臺衡水交界的黃家莊,與邢臺段邢衡高速連接,東至衡水市棗強縣柳林莊與大廣高速相通,路線長16.9 6公里,雙向四車道,路基寬度28.5米。路面結構形式為4厘米AC-13C,SB S改性瀝青防水粘結層,6厘米A C-2 0;36厘米多孔改性水泥混凝土基層,防水卷材,粘層;22厘米水泥穩定碎石底基層,這種路面結構設計是不透水瀝青面層和透水基層的組合,是防排結合設計理念的體現。
多孔改性水泥混凝土作為排水基層,是邢臺路橋中心試驗室推出一種具有高承載力、大孔隙、抗滲水的新型路面結構形式。該路面基層具多重特性,采用近似等粒徑的集料作為混凝土骨料,不需要進行集料級配計算;以碎石、水泥、水和改性劑形成的多孔改性水泥混凝土路面基層結構,本身具備了遇水浸不塑化,強度不減的性質;采用等粒徑集料,結構受力的應力集中轉向集料顆粒內部,從而使破壞特征表現為集料斷裂;采用了等粒徑集料和凈水泥漿,形成一定膜厚固結集料,形成了最大化的孔隙率,減少和延緩了收縮裂縫的產生。
施工流程為:下承層清掃干凈無散落石子,噴灑熱瀝青,鋪設防水卷材;石料經過整形篩分、水洗機分選,形成潔凈的等粒徑石料分倉存放,在拌和樓摻加水泥及改性劑進行拌和,通過自卸車運輸到攤鋪現場;攤鋪養生。
質量控制要點與難點
原材料
集料
集料應使用質地堅硬、耐久、潔凈的碎石。進場石料經過專用整形石料篩分機篩分、水洗、選料、整形,達到符合要求的單一粒徑,該項目采用2 2.5、2 7.5、32.5三種等粒徑,集料粒徑范圍代表值±2.5毫米。
防水材料
防水材料采用雙面纖維防水卷材,由特定廠家生產,每批卷材進場須附有廠家的合格檢測報告。防水卷材的技術指標參照《土工合成材料非織造復合土工膜》(GB/T17642)規定。
過程控制
下承層準備
下承層表面應平整、光潔、無浮塵。由于該項目下承層為水泥穩定碎石底基層,對于局部松散、離析等現象一定要加以處理。通行施工車輛散落的石子必須掃凈,避免尖銳石子扎破卷材。
鋪設防水卷材
防水層是在下承層(水泥穩定碎石底基層)上噴灑熱瀝青(普通7 0號),后鋪設防水卷材(一膜雙面纖維防水土工布)。鋪設防水卷材的作用,是防止滲入水進入水泥穩定碎石底基層及路基,滲入水沿防水卷材表面,排向基層兩側級配碎石盲溝,并經出水管排到路基以外,保證路基穩定。
在水穩碎石底基層檢查無任何質量問題的情況下,利用瀝青噴灑車灑布熱瀝青,邊角部位人工涂抹。
熱瀝青噴灑后,即開始進行防水卷材的鋪設。鋪設時采用人工自然平鋪,并利用膠輥碾壓,防水卷材鋪設應平整,無褶皺,無受力,與底基層密貼。
防水卷材相鄰兩幅卷材的搭接寬度為10厘米。搭接部位用熱熔焊接機焊接,搭接層次依據路拱方向,高處的卷材在上面,低處的卷材在下面。
防水卷鋪設寬度,應包括盲溝底部及擋水墻立面和頂面。
與構造物連接處,應將結構物四周涂抹一層熱瀝青,防水卷材沿著結構物立面豎起緊貼,并用瀝青粘接牢固。特殊部位應用聚合物水泥砂漿封實。
防水卷材的鋪設長度宜在2 0 0米左右,間隔50米預留運料車的進出口和調頭處,待即將攤鋪到預留口的位置時,及時將預留的口的防水土工膜卷材鋪設好,車輛到下一個預留口掉頭,盡量避免因運料車的行駛而破壞卷材,所有運料車輛設專人指揮。
整個段落防水部位施工完畢后,攤鋪改性水泥混凝土之前,嚴禁任何車輛通行。
拌和
施工開始及攪拌過程中,都應按規定的頻率檢驗拌和物的初凝時間,按要求預留規定數量的抗彎拉強度試件和孔隙率試件。
混凝土拌和物應均勻一致,干料、生料和離析料必須廢棄,不得運輸到攤鋪現場。
實驗室所得用水量須進行試拌和鋪筑試驗段驗證,在施工中應根據天氣、季節和運距等的變化而進行調節,確保多孔改性混凝土的工作性能。
攤鋪與養生
攤鋪前,認真清掃防水卷材,對卷材作全面質量檢查,并安排專人監守,隨時檢查、清掃遺落石子,卷材局部破損應及時修補,可用比破損處周邊大10厘米的卷材,刷熱瀝青粘貼封實。
攤鋪與養生同步進行,薄膜寬度大于覆蓋面5 0厘米,并將裸露的側面覆蓋,確保混凝土全覆蓋,薄膜搭接寬度不小于2 0厘米。一般養生3天至7天,當達到設計彎拉強度的80%,可停止養生。
基層初凝前不得擾動、擠壓或踩踏,養生期間禁止一切車輛通行。
需改進的問題
橋頭、加寬段機械化施工能力不強
橋頭攤鋪時,因攤鋪機需要前進到橋面,有攤鋪厚度及標高的變化,攤鋪完成后平整度和標高均不能滿足要求,需要進行銑刨。
該項目采用2臺專用攤鋪機梯形作業,最大寬度不能滿足緊急停車帶的寬度,以及加寬三角地帶無法使用攤鋪機直接攤鋪,需要二次施工,并且剩余寬度無法滿足攤鋪機施工,只能用人工攤鋪,造成施工時間長,多次擾動破壞集料之間膜的厚度,造成質量下降等問題。
多孔改性混凝土直接通行能力不強
在瀝青面層攤鋪時,瀝青混合料運輸車輛對多孔改性混凝土損害嚴重,特別是在車輛轉彎時,對表層粒料施加揉搓力,造成表層粒料脫落,并且難于用機械清掃,只能用人工清理,工作量大。
對防水卷材鋪設要求高
多孔改性混凝土基層下的防水卷材相當重要,是路面滲入水的排水界面,是透水基層與下基層的隔水層。該項目采用熱瀝青和防滲土工膜(一膜兩布),以此防止路面水下滲,因而對防水卷材的完好性提出了很高的要求。在施工中防水卷材的破壞,主要表現為水泥穩定碎石底基層不密實平整,特別是局部出現松散、坑槽、尖銳石子外露;防水卷材在施工車輛包括運輸車、攤鋪機的碾壓下出現破損,有的局部出現布膜分離。施工中安排了多人進行清掃、檢查,發現破損及時修補。
值得注意的是,因為工序安排的問題,需要外露的防水卷材,如半幅施工中央分隔帶部位、盲溝擋水墻部位,外露時間較長,因風吹日曬,老化、破損現象嚴重,影響防滲水功能,后續施工時需要重新更換,給施工造成不便。項目應對防水卷材進行改良,或選擇更加符合要求的材料。
鋼護欄對防水卷材的影響
該項目的多孔改性混凝土基層下方的防水層,是路基全寬范圍內的一個整體。但是,無論是鋼護欄水平位置,還是打入深度,均需要穿過防水卷材,對防水卷材的完整性造成破壞,如何防止水從這個薄弱環節侵入路基,特別是凹形豎曲線底部位置,是一個值得思考的問題。
邢衡高速公路衡水南繞城段,通過一年的運營,證明采用多孔混凝土基層加密級配瀝青路面防排結合的方式,可有效地解決水損害問題,雖然多孔改性混凝土施工還有待于提高,但多孔改性混凝土路面,具備良好的承載能力和排水能力,已經得到體現。