CN114182595A - 一种长寿命沥青道路的施工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于道路施工的技术领域，具体的涉及一种长寿命沥青道路的施工方法。该施工方法，包括以下步骤：(1)修筑路基；(2)铺筑水泥改善土；(3)撒布、碾压单层大粒径碎石；(4)喷洒乳化沥青；(5)喷洒热沥青；(6)铺筑沥青混合料层。该施工方法改变传统半刚性基层沥青路面的受力损伤模式，设计使用寿命可达35年以上。寿命周期内无需结构性的大修重建，仅需对表面磨耗层进行修复，以满足功能性需求。大大缓解因路面维修和重建造成的对道路交通的影响。

Description

一种长寿命沥青道路的施工方法
技术领域
本发明属于道路施工的技术领域，具体的涉及一种长寿命沥青道路的施工方法。
背景技术
目前我国道路依然以半刚性基层沥青路面作为沥青道路结构的主要形式。由于半刚性基层材料的收缩特性，会引起沥青路面存在不同程度的反射裂缝，造成道路的破坏。半刚性基层材料在行车荷载、水和温度梯度的综合作用下会出现基层唧泥现象，逐渐使基层失去支撑能力，在荷载的重复作用下，最终将产生板断裂的现象。纵观已经建成的半刚性基层沥青道路，设计疲劳寿命为15年，但实际寿命通常不到设计寿命的1/2，以3万公里的高速公路估算，每公里4车道的建造费平均为2000万元，耗资6000亿元，其寿命减少一半，提前7～8年便需要大修或重建，保守计算平均每年要多花850亿元。另外，大修需要较长时间，对现代快速和大容量的交通发展极为不利，中断或影响交通所造成的损失同样十分严重。此外道路结构性维修时废弃的道路材料对环境也会造成严重的污染。因此亟需解决如何施工可以克服现有沥青道路寿命短的问题。
发明内容
本发明的目的在于针对上述存在的缺陷而提供一种长寿命沥青道路的施工方法，该施工方法改变传统半刚性基层沥青路面的受力损伤模式，设计使用寿命可达35年以上。寿命周期内无需结构性的大修重建，仅需对表面磨耗层进行修复，以满足功能性需求。大大缓解因路面维修和重建造成的对道路交通的影响。
本发明的技术方案为：一种长寿命沥青道路的施工方法，包括以下步骤：
(1)修筑路基；
(2)铺筑水泥改善土：首先确定达到设计荷载要求所需水泥用量及处理深度；对路基进行复检，确保下承层承载力满足要求且平整后，洒水湿润；然后采用水平分层填筑，在路基顶面进行布料、拌和、碾压；
(3)撒布、碾压单层大粒径碎石：选取具有一定粒径的颗粒状碎石，筛除超粒径和细粒成分并除尘后在步骤(2)水泥改善土铺筑完成后，水泥初凝时间前进行单层撒布，其中碎石的撒布量为15～20kg/m2；撒布完成后按先静压后振动、从低处到高处、先慢后快的顺序进行碾压，控制碾压速度在1.8～2km/h，待碾压完成后形成部分嵌入铺筑完成的路床顶面的碎石层；
(4)喷洒乳化沥青：首先清除碎石层的浮动碎石，然后在水泥改善土表面湿润状态下进行喷洒乳化沥青，喷洒的乳化沥青呈均匀雾状，在路基及碎石层表面形成均匀分布的薄层；喷洒后乳化沥青透入深度至少10mm，与碎石层、路基顶面联结为一体；待乳化沥青喷洒完成，稳定养生至少7天；其中乳化沥青的喷洒量至少为1.5kg/m2；
(5)喷洒热沥青：待稳定养生后在乳化沥青稳定的碎石层上喷洒热沥青；热沥青的洒布量为1.6～2.0kg/m2，热沥青的温度为150～170℃；热沥青固化时间为12～24h；
(6)铺筑沥青混合料层：在热沥青达到固化时间要求后，分层铺筑沥青混合料层；沥青混合料层由一定厚度的抗疲劳层、连接层、下面层、中面层和上面层自下而上组合而成.
所述长寿命沥青道路的施工方法步骤(3)中碎石公称粒径为上层铺筑抗疲劳层沥青混合料集料公称最大粒径的两倍以上。
所述长寿命沥青道路的施工方法中步骤(3)碎石为石灰岩碎石、钢渣或其他碱性集料。
所述长寿命沥青道路的施工方法中步骤(4)乳化沥青为慢裂阴离子或非离子乳化沥青。
所述长寿命沥青道路的施工方法中乳化沥青为PC-2或PA-2乳化沥青。
所述长寿命沥青道路的施工方法中步骤(4)乳化沥青喷洒时喷管与路基顶面成30°角。
所述长寿命沥青道路的施工方法中步骤(5)热沥青为改性沥青。
所述长寿命沥青道路的施工方法中改性沥青为SBS改性沥青。
所述长寿命沥青道路的施工方法中步骤(6)抗疲劳层、连接层、下面层、中面层和上面层分别由具有特定功能的不同沥青混合料铺筑而成，总厚度为30-40cm。
本发明的有益效果为：本发明所述施工方法首先通过水泥改善土对路基顶面进行承载力加强，有效控制沥青层产生疲劳破坏；然后通过撒布、碾压单层大粒径碎石形成类似双向锯齿状的碎石层，增强路基与后续沥青混合料层之间的粘结力，防止路基与路面之间发生滑动，进一步加强道路结构受力的整体性和抗开裂性能，解决了沥青路面的温缩裂缝、半刚性基层路面反射裂缝及重载交通下路面疲劳裂缝等典型病害，避免沥青层疲劳开裂和结构性车辙，显著提高了道路使用性能，提升了道路通行能力，有效延长路面结构使用寿命。此外，在碎石层上分步喷洒乳化沥青和热沥青，乳化沥青一方面稳固碎石，另一方面可以对水泥改善土进行保水养护，无需额外铺设布进行保湿，省时省力。热沥青则进一步加固碎石层，并在路基路面之间形成一层防水层，阻止路表水分下渗冲刷路基，同时防止路基毛细水分上升造成路面损坏，起到双向防水的功能。最后铺筑能够改善路面性能的由不同功能沥青混合料组合形成的路面结构层，不设水泥稳定碎石基层，实现了路面结构总厚度减薄30cm以上，节约了石料资源，大大减少了施工工期，避免了由于水泥稳定碎石开裂而出现的反射裂缝问题。
所述施工方法通过多角度全方位的综合设计，环环相扣，显著提高了道路的使用性能，有效延长路面结构使用寿命，延长了养护维修周期，降低工程造价，减少砂石料等道路建筑材料的消耗，节约资金投入和资源消耗，大幅降低全寿命周期成本。
通过本发明所述施工方法铺筑的道路可以保证道路使用至少35年～50年，仅表面层(4cm)在每隔8～12年左右进行功能性的维护，而其路面结构可以长久的使用下去。与传统路面结构需要每隔10年进行大修、设计期末(15年)进行周期性重建比较，其性价比最优，可极大的减少维修废料产生，节省了巨大的重建费用。减少砂石料等道路建筑材料的消耗，节约资金投入和资源消耗，大幅降低全寿命周期成本，对保护生态环境有重要意义，符合绿色公路要求，具有显著的经济及社会效益。
以某高速改扩建工程为例，全长15.7km,为双向八车道高速公路，设计速度120km/h,标准路基宽度34.5m。该高速施工成功运用了该施工方法，施工简便，操作性强，可大大缩短工期，且道路各项使用性能指标良好，经此工法的运用，缩短工期70天，节约人工25％，路面无裂缝产生，有效延长路面结构使用寿命，延长了养护维修周期，降低工程造价，共节约成本1000余万元，具有一定的经济、社会和环境效益。
以某高速为例，里程全长37.758km。主路设计速度为120km/h，双向六车道高速公路标准。其中5公里成功运用了该施工方法，该施工简便，操作性强，可大大缩短工期，且能有效保证质量，具有一定的推广应用价值。经此工法的运用，缩短工期40天，节约人工22％，共节约成本126万元，解决了沥青路面温缩裂缝、半刚性基层路面反射裂缝及重载交通下路面结构性车辙和疲劳裂缝等典型病害，显著提高了道路使用性能，具有一定的经济、社会和环境效益。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
所述长寿命沥青道路的施工方法，包括以下步骤：
(1)修筑路基；
(2)铺筑水泥改善土：首先确定达到设计荷载要求所需水泥用量及处理深度；对路基进行复检，确保下承层承载力满足要求且平整后，洒水湿润；然后采用水平分层填筑，在路基顶面进行布料、拌和、碾压；具体操作如下：
a.原材料指标：水泥改善土层应选用级配较好的砾类土作为路基填料，最大粒径为53mm，土的均匀系数13，液限35，塑性指数不应超过10，有机质含量小于1.1％的土。
b.水泥改善土性能指标：水泥改善土层设计厚度40cm，分两层填筑，压实度96.9，贝克曼梁弯沉值代表值73。水泥改善土水泥剂量为6％(质量百分比)，现场取稳定土室内7天无侧限抗压强度代表值1.8MPa。
c.施工方法：施工时采用4×4m方格，撒布灰线，根据水泥用量计算以每格7袋水泥进行分配，然后用“扣掀法”将水泥均匀地撒布在格线内。布灰完成后采用路拌机进行拌和，拌和两遍以上，确保路拌机拌合深度能侵入下层1-2cm，并拌合均匀，不留夹层。拌和完成后，采用单钢轮压路机进行振动碾压，碾压4遍，达到规定压实度。
(3)撒布、碾压单层大粒径碎石：选取公称粒径为9.6～19mm的石灰岩碎石，筛除超径和细粒成分并除尘至粉尘含量0.1％后在步骤(2)水泥改善土铺筑完成后，水泥初凝时间前进行单层撒布，采用专业碎石撒布车，碎石撒布量为20kg/m2,碎石覆盖率为100％，且没有重叠。采用26T单刚轮压路机静压2遍，后振动、从低处到高处、先慢后快的顺序进行碾压，控制碾压速度在1.8～2km/h。施工过程中按每10000平方米5处的频率挖孔检测，测试碎石嵌入深度；待碾压完成后形成双向锯齿状的碎石层。其中选用碎石的质量技术要求如表1所示。
表1碎石质量技术要求
Figure BDA0003364513900000041
Figure BDA0003364513900000051
(4)喷洒乳化沥青：首先清除浮动碎石，然后在嵌入碎石层碾压完成后，水泥改善土表面湿润状态下进行喷洒，喷洒的乳化沥青呈均匀雾状，在路基及碎石层表面形成均匀分布的薄层；在施工过程中按每10000平方米5处的频率挖孔检测。透层油渗透入基层的深度不得不小于10mm，与碎石层、路基顶面联结为一体；待乳化沥青喷洒完成，稳定养生至少7天；其中乳化沥青选用PC-2乳化沥青。乳化沥青的喷洒量为3.3L/m2，乳化沥青渗透深度约12mm。PC-2乳化沥青主要技术指标应分别符合表2的要求。
表2PC-2透层乳化沥青质量技术要求
Figure BDA0003364513900000052
Figure BDA0003364513900000061
(5)喷洒热沥青：待稳定养生后在乳化沥青稳定的碎石层上喷洒热沥青；热沥青选用SBS改性沥青，其技术指标详见表3。热沥青的洒布量为1.8kg/m2，热沥青的温度为150～170℃；热沥青固化时间为12～24h。
表3：SBS改性沥青质量技术要求
Figure BDA0003364513900000062
Figure BDA0003364513900000071
(6)铺筑沥青混合料层：所述沥青混合料层由6cm厚的FAC-13抗疲劳层、12cm厚的AC-25连接层、12cm厚的AC-25下面层、6cm厚的AC-20中面层和4cm厚的SMA-13上面层自下而上组合而成。其技术要求应满足《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)中对各种热拌沥青混合料的要求。

Claims (9)

1.一种长寿命沥青道路的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)修筑路基；
(2)铺筑水泥改善土：首先确定达到设计荷载要求所需水泥用量及处理深度；对路基进行复检，确保下承层承载力满足要求且平整后，洒水湿润；然后采用水平分层填筑，在路基顶面进行布料、拌和、碾压；
(3)撒布、碾压单层大粒径碎石：选取具有一定粒径的颗粒状碎石，筛除超粒径和细粒成分并除尘后在步骤(2)水泥改善土铺筑完成后，水泥初凝时间前进行单层撒布，其中碎石的撒布量为15～20kg/m2；撒布完成后按先静压后振动、从低处到高处、先慢后快的顺序进行碾压，控制碾压速度在1.8～2km/h，待碾压完成后形成部分嵌入铺筑完成的路床顶面的碎石层；
(4)喷洒乳化沥青：首先清除碎石层的浮动碎石，然后在水泥改善土表面湿润状态下进行喷洒乳化沥青，喷洒的乳化沥青呈均匀雾状，在路基及碎石层表面形成均匀分布的薄层；喷洒后乳化沥青透入深度至少10mm，与碎石层、路基顶面联结为一体；待乳化沥青喷洒完成，稳定养生至少7天；其中乳化沥青的喷洒量至少为1.5kg/m2；
(5)喷洒热沥青：待稳定养生后在乳化沥青稳定的碎石层上喷洒热沥青；热沥青的洒布量为1.6～2.0kg/m2，热沥青的温度为150～170℃；热沥青固化时间为12～24h；
(6)铺筑沥青混合料层：在热沥青达到固化时间要求后，分层铺筑沥青混合料层；沥青混合料层由一定厚度的抗疲劳层、连接层、下面层、中面层和上面层自下而上组合而成。
2.根据权利要求1所述长寿命沥青道路的施工方法，其特征在于，所述步骤(3)中碎石公称粒径为上层铺筑的抗疲劳层沥青混合料集料公称最大粒径的两倍以上。
3.根据权利要求1所述长寿命沥青道路的施工方法，其特征在于，所述步骤(3)中碎石为石灰岩碎石或钢渣。
4.根据权利要求1所述长寿命沥青道路的施工方法，其特征在于，所述步骤(4)中乳化沥青为慢裂阴离子或非离子乳化沥青。
5.根据权利要求4所述长寿命沥青道路的施工方法，其特征在于，所述乳化沥青为PC-2或PA-2乳化沥青。
6.根据权利要求1所述长寿命沥青道路的施工方法，其特征在于，所述步骤(4)中乳化沥青喷洒时喷管与路基顶面成30°角。
7.根据权利要求1所述长寿命沥青道路的施工方法，其特征在于，所述步骤(5)中热沥青为改性沥青。
8.根据权利要求7所述长寿命沥青道路的施工方法，其特征在于，所述改性沥青为SBS改性沥青。
9.根据权利要求1所述长寿命沥青道路的施工方法，其特征在于，所述步骤(6)中沥青混合料层总厚度为30-40cm。
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