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(二)路面施工
路面施工包括備料、路床施工、路面基層施工、路面面層施工、路容整修等。
1.路面基層的施工
(1)礫料類基層施工。
1)級配碎(礫)石基層施工。級配碎(礫)石料基層是將粒徑不同的石料和砂(或石屑)組成良好級配的混合料,經碾壓形成密實的基層結構。其施工方法有路拌法和廠拌法兩種。級配碎(礫)石料基層的施工關鍵是保證級配拌和均勻,含水量適宜,攤鋪均勻,壓實度達到規定的要求
級配碎(礫)石路拌法施工的工藝流程:準備下承層→施工放樣→運輸和攤鋪主要集料→灑水濕潤→運輸和攤鋪石屑→拌和并補充灑水→整形→碾壓。
級配碎(礫)石廠拌法:級配碎石混合料可以在中心站采用強制式拌和機、臥式雙軸漿葉式拌和機、普通水泥混凝土拌和機等進行集中拌和,然后運輸至現場進行攤鋪、整形和碾壓。
2)填隙碎石基層施工。用單一尺寸的粗碎石作骨料,形成嵌鎖作用,用石屑填滿碎石間的孔隙,以增加密實度和穩定性,這種結構稱為填隙碎石。按照施工方法的不同,填隙碎石基層可分為干壓碎石和水結碎石。其施工的工藝流程:準備下承層→施工放樣→運輸和攤鋪粗碎石→初壓→撒布石屑→振動壓實→第二次撒布石屑→振動壓實→局部石屑及掃勻→振動壓實填滿孔隙→終壓。
(2)穩定土類基層施工。
1)水泥穩定土基層施工。水泥穩定土基層施工方法有路拌法和廠拌法。
對于二級或二級以下的一般公路,水泥穩定土可以采用路拌法施工。其施工工藝流程:準備下承層→施工放樣→粉碎土或運送、攤鋪集料→灑水悶料→整平和輕壓→擺放和攤鋪水泥→拌和(干拌)→加水并濕拌→整形→碾壓→接縫處理→養生。
高速公路和一級公路的穩定土基層,應采用集中廠拌法施工。
中心站集中廠拌法施工與路拌法施工的主要區別在:
第一,水泥穩定土混合料在中心站用強制式拌和機、雙轉軸槳葉式拌和機等廠拌設備進行集中拌和。廠拌設備一般由供料系統(包括各種料斗)、拌和系統、控制系統(包括各種計量器和操縱系統)、輸送系統和成品儲存系統五大部分組成。
第二,混合料用攤鋪機進行攤鋪。其特點是:配料精度高,混合料拌和質量好,縮短了延遲時間,攤鋪的厚度均勻,平整度好。
不足之處是廠拌設備安裝在固定地點作業,且裝置多,整機龐大,占地面積較大。
廠拌法施工的工藝流程:準備下承層→施工放樣→拌和與運輸→攤鋪→整形→碾壓→接縫處理→養生。
2)石灰穩定土基層施工。石灰穩定土路拌法施工的工藝流程:準備下承層→施工放樣→粉碎土或運送、攤鋪集料→灑水悶料→整平和輕壓→擺放和攤鋪石灰→拌和→加水并濕拌→整形→碾壓→接縫處理→養生。
3)工業廢渣基層施工。目前已廣泛采用石灰穩定工業廢渣混合料來代替常用的路面基層。石灰工業廢渣材料可分為兩大類,一類是石灰與粉煤灰類,另一類是石灰與其他廢渣類,包括煤渣、高爐礦渣、鋼渣(已經崩解穩定)、其他冶金礦渣、煤矸石等。石灰工業廢渣基層的施工方法可分為路拌法和廠拌法兩種,其施工工藝與石灰穩定土基層的施工基本相同。
4)瀝青穩定土基層施工。瀝青穩定基層是指以瀝青為結合料,將其與粉碎的土拌和均勻,攤鋪平整,碾壓密實成型的基層。瀝青穩定混合料的拌和有人工和機械兩種。關鍵在拌和與碾壓。瀝青穩定土碾壓可采用胎輪式壓路機碾壓,也可采用鋼輪壓路機碾壓,但應選用輕型或中型,且只壓一遍即可,否則會出現裂縫和推移。碾壓后再過2?3d復壓1?2遍效果最佳。
2.路面面層施工
(1)瀝青路面面層施工。
瀝青路面按施工方法分為層鋪法、路拌法和廠拌法。
層鋪法是用分層灑布瀝青、分層鋪撒礦料和碾壓的方法修筑路面。該法施工工藝和設備簡單、工效高、進度快、造價低,但路面成型期長。用此種方法修筑的瀝青路面有層鋪式瀝青表面處治和瀝青貫入式兩種。
路拌法即在施工現場以不同的方式(人工的或機械的)將冷料熱油或冷油冷料拌和、攤鋪和壓實的辦法。通過拌和,瀝青分布比層鋪法均勻,可以縮短路面成型期。但該法要求瀝青稠度較低,故混合料強度較低。路拌法較有利于就地取材,乳化瀝青碎石混合料和拌和式瀝青表面處治即按此法施工。
廠拌法即集中設置拌和基地,采用專門設備,將具有規定級配的礦料和瀝青加熱拌和,然后將混合料運至工地熱鋪熱壓或冷鋪冷壓的方法。當碾壓終了溫度降至常溫即可開放交通。此法需用黏稠的瀝青和精選的礦料,因此,混合料質量高,路面使用壽命長,但一次性投資的建筑費用也較高。采用廠拌法施工的瀝青路面有瀝青混凝土和廠拌瀝青碎石。
1)熱拌瀝青混合料路面施工。熱拌瀝青混合料路面的施工過程包括四個方面:混合料的拌制、運輸、攤鋪和壓實成型。
①瀝青混合料拌制。瀝青混合料必須在拌和廠采用拌和機械拌制,拌和機械設備的選型應根據工程量和工期綜合考慮,而且拌和設備的生產能力應與攤鋪能力相匹配,最好高于攤鋪能力5%左右。拌和機可以是固定式的或移動式的。
②運輸。熱拌瀝青混合料采用自卸汽車運輸到攤鋪地點。運送路途中,為減少熱量散失、防止雨淋或污染環境,應在混合料上覆蓋篷布。混合料運送到攤鋪地點的溫度應符合相應規定。為防止瀝青同車廂的黏結,車廂底板上應涂薄層摻水柴油(油和水比例為1:3)。運送到工地時,已經成團塊、溫度不符合要求或遭受雨淋的瀝青混合料,應予廢棄。
③攤鋪。鋪筑瀝青混合料前,應檢查確認下層的質量。當下層質量不符合要求,或未按規定灑布透層、粘層、鋪筑下封層時,不得鋪筑瀝青面層。熱拌瀝青混合料應使用攤鋪機作業。攤鋪前,根據施工需要調整和選擇攤鋪機的結構參數及運行參數。
④壓實及成型。瀝青混合料的分層厚度不得大于10cm。應選擇合理的壓路機組合方式及碾壓步驟,以求達到最佳效果,壓實應按初壓、復壓、終壓(包括成型)三個階段進行。初壓應在混合料攤鋪后較高溫度條件下進行,不得產生攤移、開裂,壓路機應從外側向路中心碾壓,應采用輕型鋼筒式壓路機或關閉振動裝置的振動壓路機碾壓2遍;復壓應緊接在初壓后進行,宜采用重型輪胎式壓路機,也可采用振動壓路機或鋼筒式壓路機,碾壓遍數應經試壓確定,不宜少于4?6遍;終壓應緊接在復壓后進行。終壓后選用雙輪鋼筒式壓路機或關閉振動的振動壓路機碾壓,不宜少于2遍,并要求壓后無軌跡。壓路機應以慢而均勻的速度碾壓。
2)乳化瀝青碎石混合料路面施工。瀝青碎石路面的施工方法和施工要求基本上與瀝青混凝土路面相同。乳化瀝青碎石混合料宜采用拌和廠機械拌和。在條件限制時也可以現場用人工拌制。其施工順序類同熱瀝青的施工。
乳化瀝青碎石混合料的碾壓可與熱拌瀝青混合料相同,但應注意:
①混合料攤鋪后,初壓可采用6t左右的輕型壓路機壓1?2遍,使混合料初步穩定,再用輪胎式壓路機或輕型鋼筒式壓路機壓1?2遍。初壓應勻速進退,不得在碾壓路段緊急制動或快速啟動。
②當乳化瀝青開始破乳,混合料由褐色變成黑色時,用12?15t壓路機或10?12t鋼筒式壓路機復壓,復壓2?3遍后立即停止,待晾曬一段時間,水分蒸發后再補充復壓密實為止。
③碾壓時,發現局部混合料有松散或開裂時,應立即挖除,補換新料,整平后繼續碾壓密實。
④上封層應在壓實成型、路面水分蒸發后方可加鋪。
3)瀝青貫入式路面施工。根據瀝青材料貫人深度的不同,貫入式路面可分為深貫入式(60?80mm)和淺貫入式(40?50mm)兩種。其施工程序如下:
①放樣和安裝路緣石。
②清掃基層。
③厚度為40?50mm的淺貫式應澆灑透層或粘層瀝青。
④撒鋪主層礦料,其規格和用量符合規定,并檢查其撒鋪厚度。
⑤主層礦料攤鋪后,先用6?8t壓路機進行慢速初壓,至無明顯推移為止。然后再用10?20t壓路機碾壓,直至主層礦料嵌擠緊密、無明顯軌跡而又有一定孔隙,使瀝青能貫入為止。
⑥澆灑第一次瀝青。
⑦趁熱撒鋪第一次嵌縫料,撒鋪應均勻,掃勻后應立即用10?12t壓路機碾壓(約碾壓4?6遍),隨壓隨掃,使其均勻嵌人。
⑧以后施工程序為澆灑第二層瀝青,撒鋪第二層嵌縫料,然后碾壓,再澆灑第三層瀝青,鋪封面料,最后碾壓。最后碾壓采用6?8t壓路機,碾壓2?4遍,即可開放交通。
4)瀝青表面處置施工。瀝青表面處治最常用的施工方法是層鋪法。按其澆灑瀝青及撒鋪礦料次數多少可分為單層式、雙層式及三層式三種。單層式厚度為1.0?1.5cm,雙層式厚度為1.5?2.5cm,三層式度為2.5?3.0cm。層鋪法瀝青表面處治的施工工序及要求如下:
①清理基層。在表面處治層施工前,應將路面基層清掃干凈,使基層的礦料大部分外露并保持干燥。對有坑槽、不平整的路段應先修補和整平。
②灑布瀝青。在澆灑透層瀝青后4?8h,或已作透層(或封層)并開放交通的基層清掃后,即可澆灑第一次瀝青。瀝青要灑布均勻,不應有空白或積聚現象。
③鋪撒礦料。灑布瀝青后應趁熱迅速鋪撒礦料,按規定用量一次撒足并要鋪撒均勻。
④碾壓。鋪撒一層礦料后隨即用6?8t雙輪壓路機或輪胎壓路機及時碾壓。碾壓應從一側路緣壓向路中心,然后再從另一邊開始壓向路中。碾壓時,每次輪跡重疊約30cm,碾壓約3?4遍。壓路機行駛速度開始不宜超過2km/h,以后可適當提高。雙層式或三層式瀝青表面處治的第二、三層施工即重復第②?④工序。
⑤初期養護。碾壓結束后即可開放交通,但應禁止車輛快速行駛(不超過20km/h),要控制車輛行駛的路線,使路面全幅度都獲得均勻碾壓,加速處置層反油穩定成型。對局部泛油、松散、麻面等現象,應及時修整處理。
(2)水泥混凝土路面施工。
1)水泥混凝土路面小型機具施工。水泥混凝土路面的小型機具施工是指由機器拌和,人工攤鋪,輔助配備一些小型機具(如插入式振搗器、平板振動器、振動梁、真空吸水設備、切縫機等)進行混凝土路面施工的方式。
2)水泥混凝土路面軌道攤鋪機施工。高等級公路水泥混凝土路面的技術標準(如平整度)要求高,工程數量大,要保證施工進度和工程質量,應盡可能采用機械化施工。軌道式攤鋪機鋪筑混凝土板,就是機械施工的一種方法,它利用主導機械(攤鋪機、拌和機)和配套機械(運輸車輛、振搗器等)的有效組合,完成鋪筑混凝土板的全過程。
3)水泥混凝土路面滑模式攤鋪機施工。滑模式攤鋪機是機械化施工中自動化程度很高的一種方法。它具有現代化的自控高速生產能力,與軌道式攤鋪機械施工不同,滑模式攤鋪機不需要人工設置模板,其模板就安裝在機器上。機器在運轉中將攤鋪路面的各道工序:鋪料、振搗、擠壓、熨平、設傳力桿等一氣呵成,機器經過之后,即形成一條規則成型的水泥混凝土路面,可達到較高的路面平整度要求,特別是整段路的宏觀平整度更是其他施工方式所無法達到的。
(三)筑路機械
常用的筑路機械包括土石方施工機械、壓實機械和路面施工機械。
1.土石方施工機械
道路工程施工中常用的土石方施工機械有推土機、鏟運機、平地機、裝載機、挖掘機和破碎篩分機械。其中推土機、鏟運機、裝載機和挖掘機在其他工程中亦為常見,不做介紹。
(1)平地機。平地機是在前后輪軸之間裝一平地板,可按各種坡度要求平整地面和攤鋪物料的鏟土運輸機械,更換工作裝置后還可以進行多種作業。其工作裝置有推土鏟和松土器,可進行地面平整、挖溝、刮土、推土、松土、除雪等多種作業。
平地機是由拖拉機作牽引動力的機械,分機械操縱式和液壓操縱式兩種。根據車輪數目,又有四輪與六輪兩種。
(2)破碎篩分機械。破碎篩分機械是一種可將開采得到的巖石破碎,并按一定規格進行篩分的機械設備。為了滿足各種基本建設工程對碎石的需求,破碎篩分機械已成為一種不可缺少的施工設備。
2.壓實機械
壓實機械是一種利用機械自重、振動或沖擊的方法,對被壓實材料重復加載,排除其內部空氣和水分,使之達到一定密實度和平整度的作業機械。根據工作原理的不同,壓實機械可分為靜力壓路機、振動壓路機和夯實機械三類。
(1)靜力壓路機。靜力壓路機是用碾輪沿被壓實材料表面往復滾動,靠自重產生的靜壓力作用,使被壓物產生永久變形達到壓實的目的。靜力壓路機又分為光輪壓路機和輪胎壓路機。
1)光輪壓路機。光輪壓路機又稱鋼輪壓路機,用來壓實路基路面,有時也被用來碾壓密實土方,是公路和城市道路施工必備的施工機械。根據光輪壓路機的整機質量,可分為輕型(6?8t)、中型(8?10t、10?12t)、重型(12?15t以上)。輕型壓路機大多為二輪二軸式,適用于城市道路、簡易公路路面壓實和臨時場地壓實及公路養護工作等;中型壓路機有二輪二軸式和三輪二軸式兩種,前者大多用來壓實、壓平各種路面,后者大多用于壓實路基、地基以及初壓鋪砌層;重型壓路機大多為三輪二軸式,主要用于最終壓實路基和其他基礎層。
2)輪胎壓路機。輪胎壓路機用于壓實工程設施基礎,壓平礫石、碎石、瀝青混凝土路面,是市政、公路和水利等工程不可缺少的壓實機械。輪胎壓路機具有可增減配重與改變輪胎充氣壓力的性能。輪胎對被壓實材料既有一定的靜負荷,又有一定的緩沖作用,故壓實砂質土壤和黏性土壤都能取得良好的效果,即壓實時不破壞原有的黏度,使各層間有良好的結合性能。在壓實碎石路面時,不會破壞碎石的棱角。由于前輪能夠擺動,故壓實較均勻,不會出現假象壓實。
(2)振動壓路機。振動壓路機是在靜力壓路機的碾輪上安裝激振機構,工作時,碾輪沿被壓實材料表面做往復滾動,又以一定的頻率、振幅對被壓實材料振動,使被壓層間同時受到碾輪的靜壓力和振動力的綜合作用,提高壓實效果。振動壓路機適用于公路工程的土方碾壓,墊層、基層、底基層的各種材料碾壓,在瀝青混凝土路面施工時,初壓和終壓適宜靜壓,在復壓時可以使用振動碾壓。振動壓路機以其行走形式不同分為拖式(單軸單輪)、手扶式(單軸兩輪、兩軸兩輪)、自行式(兩軸兩輪常規式、兩軸組合式、兩軸綜合式)三種類型。新型壓路機有輪胎驅動光輪式振動壓路機和輪胎驅動凸塊式振動壓路機,適用于各種土質的碾壓,壓實厚度可達150cm;還有適宜邊坡、路肩、堤岸、水渠、人行道、管道溝槽等狹窄地段施工的手扶振動壓路機;適用黏土壩壩面板壓實的平斜面兩用振動壓路機等。
(3)夯實機械。
夯實機械是一卻沖擊式機械,適用于對黏性土壤和非黏性土壤進行夯實作業,夯實厚度可達到1?1.5m。在筑路施工中,可用在橋背涵側路基夯實、路面坑槽的振實,以及路面養護維修的夯實、平整。
根據夯實沖擊能量大小,分為輕型(0.8?1kN· m)、中型(1?10kN·m)和重型(10?50kN·m)三種。按結構和工作原理分為自由落錘式夯實機、振動平板夯實機、振動沖擊夯實機、爆炸式夯實機和蛙式夯實機。
3.路面施工機械
(1)攤鋪機。
1)瀝青混凝土攤鋪機。瀝青混凝土攤鋪機是用于鋪筑瀝青混凝土路面的專用設備。
瀝青混凝土攤鋪機與瀝青混凝土攪拌設備、自卸汽車配套施工,適用于公路、城市道路、機場等鋪筑作業。
瀝青混凝土攤鋪機分自行式與拖式兩類。自行式又分為履帶式與輪胎式兩種。
履帶式攤鋪機的最大優點是對路基的不平度敏感性差,因而攤鋪工作穩定性好,又因其接地壓力低,具有較大的牽引力,所以很少出現打滑現象,多用于新建公路及大規模的城市道路施工。
輪胎式瀝青混凝土攤鋪機的最大優點是機動性好,適用經常轉移工地或較大距離的運行。但在攤鋪寬度較大、厚度超厚時,輪胎易出現打滑現象,輪胎式攤鋪機多用于城市道路施工。
目前,大量用于公路建筑施工的瀝青混凝土攤鋪機多為進口設備。其共同特點是微機控制,精度高,速度快。
2)水泥混凝土攤鋪機。水泥混凝土攤鋪機是完成水泥混凝土路面鋪筑的專用機械。除發動機外,主要由布料機、搗實機、平整機、表面修光機組成。
水泥混凝土攤鋪機因其移動形式不同分為軌道式攤鋪機和滑模式攤鋪機兩種。
水泥混凝土攤鋪機適用于水泥混凝土路面(公路、機場跑道、大面積地坪等)的混凝土攤鋪。
(2)瀝青灑布機。瀝青灑布機是一種黑色路面機械,瀝青貫入式路面在碎石層攤鋪碾壓擠密實、平整均勻后,在表面清掃干凈、保持干燥的基層上用瀝青灑布機噴灑第一遍瀝青;在趁熱撒布嵌縫料均勻覆蓋后,再由瀝青灑布機噴灑第二遍瀝青,直至噴灑罩面瀝青形成路面。瀝青灑布機被用來運輸與灑布各類液態瀝青。
瀝青灑布機按運行方式可分為自行式和拖式兩種。自行式是將整套瀝青灑布設施裝在汽車底盤上,瀝青油箱容量大,適用于大型路面工程和距離瀝青供應基地較遠的野外筑路工程。拖式又分手壓式和機壓式,手壓式是手壓油泵,機壓式是單缸柴油機驅動油泵,拖式瀝青灑布機構造簡單,適用于路面維修。
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