南疆沙漠地区高速公路路面施工工法

技术领域

本发明属于路面施工技术领域，具体为南疆沙漠地区高速公路路面施工工法。

背景技术

我国南疆高速公路路面因受其特有的气候条件的影响，病害比内地高速公路严重得多，表现在：路面开裂严重，一般裂缝间距5～10m；沙漠地区车辙严重，一般通车不到一年就出现不同程度的车辙。

南疆沙漠地区冬季极端低温达-30.9℃，夏季短而炎热，夏季极端高温达43.6℃，路面的实测，春、秋季气候变化剧烈，冷热悬殊，且夏季日照时间长、昼夜温差大、极端恶劣天气较多，要求沥青混合料既要具备良好的耐高温性能，又要具备良好的耐低温性能，这给当下施工工法造成较大的难度；而南疆地区集料母岩的岩性，以片麻岩为主，为酸性岩，集料洛杉矶磨耗值、坚固性、磨光值等指标均满足当下规范要求，适于施工工法的就地取材，但与普通沥青的黏附性较差，影响沥青混合料的水稳定度，采取有效措施保证混合料的水稳定度，亦是现有技术中路面施工需要面对的技术难题。

因此需要研发一种适于南疆沙漠地区高速公路铺设的新型路面施工工法。

发明内容

本发明的目的在于提供南疆沙漠地区高速公路路面施工工法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：南疆沙漠地区高速公路路面施工工法，包括有原理分析和现场施工，所述原理分析步骤为：

1)对影响沥青路面性能的各种因素进行实地分析；

2)利用马歇尔试验方法，对不同沥青、不同级配的矿料进行性能对比，选取符合本地区施工的最佳配合比；

3)采取主动切缝的方式有效释放温度应力，减少基层裂缝的产生，进而有效减少沥青面层的开裂；

4)施工过程中，通过控制各项温度指标、物料的离析、沥青站场实际配合比，以保证沥青路面的施工质量；

所述现场施工的工艺流程为：

S1.原材料选择：根据施工工艺要求及受现场环境限制选取沥青、粗集料、细集料、填料、抗剥落剂，并按照所述原理分析步骤2)中最佳配备进行配置；

S2.主动切缝：南疆地域极端的温差会使得基层结构不断的处于膨胀与收缩之中，形成温度应力，当基层结构的温度应力超过其允许值时，就会产生裂缝，而主动切缝则是提高基层结构耐应力强度；

S3.信息化建设：在沥青站设置摄像头，接入操作室监视屏，不仅监视沥青混合料拌和站出料口的观感质量，同时对运料车的装料情况进行监视，并指挥运料车平移调整装料位置；

S4.现场准备及放样：

施工前采用人工配合清扫车对下承层进行全面清扫；

在试验段开始铺筑的前一天进行施工放样及测量，按沥青面层铺筑宽度，放出中、边线桩，每10m一点(曲线段5m一点)并用白灰将边线进行标记，作为摊铺机行走指示边界线；

待测量放出边线后，沥青面层两侧安装钢模板，模板高度较压实层厚度小2cm，并采用钢钎将模板加固；

施工中，专用一台水准仪随作业面后方进行跟踪测量，每10m检查一断面，根据测量数据及时调整横坡，碾压完毕后再每10米一个断面进行高程检测；

S5.混合料的拌和：混合料在拌合站统一集中拌和，并严格按照配合比进行加注拌和，并以依次加集料→沥青(抗剥落剂)→矿粉→拌和→出料的顺序进行操作；

S6.沥青混合料的摊铺：沥青面层摊铺机选用福格勒超级2100-3L摊铺机，摊铺机最大的摊铺宽度为13m，可满足单幅全宽一次性摊铺成型；

S7.沥青混合料的碾压：摊铺起点铺设5*10m土工布，土工布均匀涂洒植物油后，胶轮压路机反复碾压2-4遍，使轮胎上均匀粘满植物油；

S8.横向接缝处理：横向施工缝采用平接缝，接缝处在沥青摊铺后，及时用人工对接缝处沥青混合料进行处理，铲除两侧多余混合料、用钉扒过滤出接头处过粗的骨料，并使用筛网筛出细料进行局部修整，在横向碾压完成后，再使用双钢轮压路机实施45度斜向碾压，斜压方式从中间向两侧依次分开碾压，每次重叠宽度约为1/2轮宽。

优选地，通过进行矿料级配设计及马歇尔试验得知，最终可以确定所述最佳配合比，经试验确定的最佳油石比为3.7％，矿料的掺配比例为，1#(10-25mm)：2#(10-20mm)：3#(5-10mm)：4#(3-5mm)：石屑(0-3mm)：矿粉＝18％：29％：20％：7％：23％：3％(抗剥落剂掺沥青质量的0.3％)为最终目标配合比。

优选地，所述抗剥落剂的掺加能使沥青粘附性达到5级，经长期老化后的掺抗剥落剂沥青混合料，其水稳定性能、耐高温性能及耐低温性能均有显著提升。

优选地，所述抗剥落剂的混入通过改进型沥青罐进行与沥青的混合，所述改进型沥青罐包括有主存储罐，所述主存储罐的内部设置有左右两个搅拌装置，所述主存储罐右侧的底部连接有循坏管道，所述循坏管道的另一端由上至下延伸至主存储罐内腔左侧的底部，所述循坏管道的内部连接有循坏泵。

优选地，所述S2中主动切缝的流程为：

a.基层每100m设置一道2cm宽伸缩缝，伸缩缝横向纵向均需贯穿基层、深度即为基层的整体厚度，伸缩缝位置及间距可根据桥涵结构物进行适当调整；

b.首先用切缝机进行切缝处理，切缝完成后将缝隙清扫干净，并用压缩空气吹去尘土；

c.清理完成后，在缝隙处灌注热沥青，在灌注过程中适量加入5-10mm的碎石；

d.在沥青面层施工前，在切缝处加铺玻纤格栅，格栅宽度为2m，即位于切缝两侧各1m。

优选地，所述S3中沥青拌和站质量监控系统配合沥青拌和站黑匣子技术，将沥青混合料搅拌过程中的数据(材料用量、拌合温度、拌合时间等)自动采集并实时上传到云中心；云中心基于预先设置的筛分实验结果计算级配曲线，并且实时与生产工艺上下限要求进行比对；当出现数据超差、不符合规范时系统会自动给相关管理人员发送手机短信、微信消息进行预警。

优选地，所述S5至S6中在运输车对沥青混合料进行装料时前后移动，确保运输车上的沥青混合料侧面呈“品”字型装料，以消除粗集料的离析问题。

优选地，通过所述S1-8完成沥青路面的摊铺施工后，及时进行压实度及平整度等指标检测，不合格的要及时采取措施进行处理，直至合格；而针对当天碾压后尚未冷却的沥青混合料面层上，不得停放任何机械设备或车辆，不得散落矿料、油料等杂物；且在碾压完成后对现场进行封闭，禁止车辆通行。

本发明的有益效果如下：

1、本发明通过对基层的主动切缝技术，释放基层的温度应力，减少基层裂缝的形成，进而减少了沥青面层的反射裂缝，同时通过配合比设计的优化，选用了高温性能好又能保证低温抗裂性能的配合比，有效控制了路面病害的形成，减少裂缝的处理费用及路面的维护费用。

附图说明

图1为本发明实施的流程框图；

图2为本发明改进型沥青罐内部示意图。

图中：1、主存储罐；2、搅拌装置；3、循环管道；4、循环泵。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1至图2所示，本发明实施例提供了南疆沙漠地区高速公路路面施工工法，包括有原理分析和现场施工，其特征在于，原理分析步骤为：

1)对影响沥青路面性能的各种因素进行实地分析，在保证沥青混合料低温性能的基础上，提高沥青混合料的高温性能，既提高了路面高温抗车辙能力，又保证了路面的低温抗裂性能；同时通过抗剥落措施，提高沥青与集料间的粘附性，改善了沥青混合混合料的水稳定性；

2)利用马歇尔试验方法，对不同沥青、不同级配的矿料进行性能对比，选取符合本地区施工的最佳配合比；

3)采取主动切缝的方式有效释放温度应力，减少基层裂缝的产生，进而有效减少沥青面层的开裂，由于沥青路面的开裂，主要受路面基层裂缝的影响，往往是由于基层裂缝的反射而产生的，在温度变化大的地区，基层开裂非常严重，本工法采取主动切缝的方式；

4)施工过程中，通过控制各项温度指标、物料的离析、沥青站场实际配合比，以保证沥青路面的施工质量；

提前对施工原理进行分析，不仅可以极大程度上预防施工中困难出现的突发事件，避免影响工程进度，而且可以为后期的现场施工提供理论基础，确保各流程按照预期顺利的进行；

现场施工的工艺流程为：

S1.原材料选择：根据施工工艺要求及受现场环境限制选取沥青、粗集料、细集料、填料、抗剥落剂，并按照原理分析步骤2)中最佳配备进行配置；

S2.主动切缝：南疆地域极端的温差会使得基层结构不断的处于膨胀与收缩之中，形成温度应力，当基层结构的温度应力超过其允许值时，就会产生裂缝，而主动切缝则是提高基层结构耐应力强度；

基层主动切缝密度为每100m设置一个宽度为2cm的伸缩缝,且伸缩缝横向纵向均需贯穿基层，其深度即为基层的整体厚度，伸缩缝位置及间距可根据桥涵结构物进行适当调整，首先伸缩缝的设置可以提高区域内基层对温差的耐应力，避免由于基层裂缝反射到沥青面而造成沥青面层出现裂缝甚至断裂的情况；

S3.信息化建设：在沥青站设置摄像头，接入操作室监视屏，不仅监视沥青混合料拌和站出料口的观感质量，同时对运料车的装料情况进行监视，并指挥运料车平移调整装料位置；

S4.现场准备及放样：

施工前采用人工配合清扫车对下承层进行全面清扫；

在试验段开始铺筑的前一天进行施工放样及测量，按沥青面层铺筑宽度，放出中、边线桩，每10m一点(曲线段5m一点)并用白灰将边线进行标记，作为摊铺机行走指示边界线；

待测量放出边线后，沥青面层两侧安装钢模板，模板高度较压实层厚度小2cm，并采用钢钎将模板加固；

施工中，专用一台水准仪随作业面后方进行跟踪测量，每10m检查一断面，根据测量数据及时调整横坡，碾压完毕后再每10米一个断面进行高程检测；

S5.混合料的拌和：混合料在拌合站统一集中拌和，并严格按照配合比进行加注拌和，并以依次加集料→沥青(抗剥落剂)→矿粉→拌和→出料的顺序进行操作；

拌合物观感质量为：沥青均匀覆盖于集料表面，无未被沥青裹覆的“花白料”及粗细料离析的现象，该现象同时可以被摄像头检测到，以便操作室内人员掌握对现场信息并进行指挥；

S6.沥青混合料的摊铺：沥青面层摊铺机选用福格勒超级2100-3L摊铺机，摊铺机最大的摊铺宽度为13m，可满足单幅全宽一次性摊铺成型；

S7.沥青混合料的碾压：摊铺起点铺设5*10m土工布，土工布均匀涂洒植物油后，胶轮压路机反复碾压2-4遍，使轮胎上均匀粘满植物油；

S8.横向接缝处理：横向施工缝采用平接缝，接缝处在沥青摊铺后，及时用人工对接缝处沥青混合料进行处理，铲除两侧多余混合料、用钉扒过滤出接头处过粗的骨料，并使用筛网筛出细料进行局部修整，在横向碾压完成后，再使用双钢轮压路机实施45度斜向碾压，斜压方式从中间向两侧依次分开碾压，每次重叠宽度约为1/2轮宽。

其中，通过进行矿料级配设计及马歇尔试验得知，最终可以确定目标最佳配合比，经试验确定的最佳油石比为3.7％，矿料的掺配比例为，1#(10-25mm)：2#(10-20mm)：3#(5-10mm)：4#(3-5mm)：石屑(0-3mm)：矿粉＝18％：29％：20％：7％：23％：3％(抗剥落剂掺沥青质量的0.3％)为最终目标配合比；

通过对最佳配比的分析，确保混合沥青达到既具有耐高温性能，又具有耐低温性能，同时还具有了良好的水稳定性能，以适用于南疆特殊环境中路面的铺设，达到施工要求的同时，确保该工法能够有效降低裂缝和车辙的产生，提高道路使用年限。

其中，抗剥落剂的掺加能使沥青粘附性达到5级，经长期老化后的掺抗剥落剂沥青混合料，其水稳定性能、耐高温性能及耐低温性能均有显著提升。

其中，抗剥落剂的混入通过改进型沥青罐进行与沥青的混合，改进型沥青罐包括有主存储罐1，主存储罐1的内部设置有左右两个搅拌装置2，主存储罐1右侧的底部连接有循坏管道3，循坏管道3的另一端由上至下延伸至主存储罐1内腔左侧的底部，循坏管道3的内部连接有循坏泵4；

搅拌装置2的底部延伸至主存储罐1内腔的底部，并实时对其底部混合料进行搅拌，并在循坏管道3和循坏泵4的配合下将下方搅拌后的混合料抽出，使得上方为充分混合的混合料下降至搅拌装置2螺旋叶片处进行充分搅拌，从而提高搅拌充分混合的效率，同时也提高充分混合度。

其中，S2中主动切缝的流程为：

a.基层每100m设置一道2cm宽伸缩缝，伸缩缝横向纵向均需贯穿基层、深度即为基层的整体厚度，伸缩缝位置及间距可根据桥涵结构物进行适当调整；

b.首先用切缝机进行切缝处理，切缝完成后将缝隙清扫干净，并用压缩空气吹去尘土；

c.清理完成后，在缝隙处灌注热沥青，在灌注过程中适量加入5-10mm的碎石；

d.在沥青面层施工前，在切缝处加铺玻纤格栅，格栅宽度为2m，即位于切缝两侧各1m；

合理设置主动切缝，使切缝既可以达到提高对温度的耐应力，同时也避免过多切缝而使施工人员的劳动强度过大的情况。

其中，S3中沥青拌和站质量监控系统配合沥青拌和站黑匣子技术，将沥青混合料搅拌过程中的数据(材料用量、拌合温度、拌合时间等)自动采集并实时上传到云中心；云中心基于预先设置的筛分实验结果计算级配曲线，并且实时与生产工艺上下限要求进行比对；当出现数据超差、不符合规范时系统会自动给相关管理人员发送手机短信、微信消息进行预警。

其中，S5至S6中在运输车对沥青混合料进行装料时前后移动，确保运输车上的沥青混合料侧面呈“品”字型装料，以消除粗集料的离析问题；

采用自卸车运输，车厢内清理干净，为防止沥青与车厢板粘结，车厢侧板和底板涂一薄层植物油，为了防止粉尘污染和热量的损失，运输时辆覆盖篷布，车槽四角密封牢固，可保温、防雨、防污染，在卸料过程中持续覆盖直到卸料结束后取走篷布；采用插入式温度计检测沥青混合料的出机温度和到场温度，插入深度大于150mm；混合料运至现场后，在专人指挥下，准确的停靠在摊铺机前10～30cm摊铺机前进时运输车挂空档，依靠摊铺机推力前进运输车卸料时注意卸料速度，听从摊铺机操作手的指挥，分多次起斗进行卸料；同时混合料运输车在卸料结束后在取走篷布；每天保证至少有4辆运输车到达现场后方可进行摊铺，先摊铺第四车、第三车，再摊铺第二车、第一车；运输车按照规定的线路、速度行驶，禁止在封层上掉头或急刹车。

其中，通过S1-8完成沥青路面的摊铺施工后，及时进行压实度及平整度等指标检测，不合格的要及时采取措施进行处理，直至合格；而针对当天碾压后尚未冷却的沥青混合料面层上，不得停放任何机械设备或车辆，不得散落矿料、油料等杂物；且在碾压完成后对现场进行封闭，禁止车辆通行。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。