黑色路面施工整体解决方案



摘 要：分析了我国沥青混凝土路面施工中存在的工艺问题。结合现场施工，介绍了沥青混合料转运车对改善沥青混合料温度和级配分布及路面施工质量的影响。根据沥青混凝土路面施工工艺及机械运行规律，提出了基于无线局域网的机群智能控制系统结构方案。
关键词：路面机械；转运车；机群；调度；监控


到2005年，我国高速公路将仅次于美国，跃居世界第二位；2010年,“五纵七横”国道主干线将基本建成，到2020年，公路总里程将达到145万公里，其中高等级、次高级路面占公路总里程的50％以上。
在已通车的高速公路中，刚性和半刚性基层沥青路面约占80% 。与国外沥青路面相比较，我国沥青路面的整体质量不高，包括高速公路在内的绝大部分沥青路面在交付使用2～3年后就出现路面早期损坏，严重影响道路的使用率和通行率，同时带来巨大的经济损失。因此，提高沥青路面的施工质量，延长道路的使用寿命，已经成为我国公路行业发展的当务之急。
1、目前沥青路面施工中存在的问题
传统的沥青路面铺筑施工工艺是将沥青混合料设备生产的沥青混合料由自卸卡车运输到施工现场，并卸至沥青摊铺机的料斗中，经摊铺机进行摊铺后，由压路机对路面进行最终压实。国内外的施工实践证明，用这种传统工艺铺筑成形的路面早期破损现象比较严重，致使道路的维修费用大大增加，寿命缩短，使用率降低。造成路面早期损坏的主要原因有如下三个方面：
(1)自卸车在装料、运输及卸料过程中导致沥青混合料出现三次材料离析和温度离析。
(2)因摊铺机料斗容量小、自卸卡车数量少等因素导致摊铺机停机待料，摊铺工作不能连续进行，造成路面结合处粘接力及其他力学性能的差异。
(3)自卸车卸料时对摊铺机进行碰撞和顶推，造成的路面的横向接缝（即纵向波）。
影响沥青混凝土路面铺筑施工质量及施工成本的因素除施工工艺外,单机性能及机群协同性方面也有重要作用。国外在上世纪90年代就已开展了机群智能控制技术的研究。由欧盟Brite-EuRam III计划支持，法国、芬兰、德国、英国、瑞典五个国家的七家单位合作，历时两年(1997~1999)实施“计算机集成道路建设计划（The Computer Integrated Road Cons- truction project）”，旨在为沥青路面施工提供全新的控制与监测工具。整个控制系统由地面子系统（GSS）、定位子系统（PSS）和机载子系统（OBSS）组成[1]。
三一重工股份有限公司于2002年开始，在国家863计划“机群智能化工程机械”重大专项经费支持下，以追求最终产品质量最优为目标，分别从“沥青路面施工工艺”、“单机智能化”和“机群监控与优化调度”三个方面，研究生产过程中各要素的约束机制及影响产品质量的工艺因素，寻求生产线中各环节的最优匹配与协调及单机最优状态调整的控制策略，旨在为施工企业和业主提供沥青路面施工的整体解决方案。
2、沥青混合料转运车及转运—摊铺工艺
为了提高沥青路面面层的施工质量，欧美国家提出了转运摊铺的施工工艺。三一重工股份有限公司在国内率先倡导这种工艺，并开发了国内第一台沥青混合料转运车LHZ25。
新工艺是在运料汽车与摊铺机之间增加转运车。转运车的二次搅拌使得在前面环节中造成的温度和级配离析的沥青混合料得到充分的拌合。同时，避免了运料汽车对摊铺机的碰撞。转运车的供料速度不受其它因素的干扰，保证摊铺机上的混合料数量始终是恒定的，拌和机和运料汽车在供料方面的不均衡通过转运车的料斗储存量得以调节，确保了摊铺机匀速稳定的摊铺，使施工路面平整度得到明显提高。
2002年9月三一重工路面机械公司研制了我国第一台沥青混合料转运车LHZ25。在此基础上于2003年9月推出了改进型的沥青混合料转运车LHZ25A（图1）。LHZ25A沥青混凝土转运车主要由机身、动力系统、液压系统、电气系统、行驶系统、物料储存系统、物料输送系统、物料搅拌系统和辅助系统等九大部分组成。
机身用来联接行走系统并支撑动力系统及各工作系统，主要由机架和料仓构成。
液压系统实现整机行走、入料、搅料、出料及辅助运动的传动及控制。
电气系统主要功能有：保证转运车柴油机安全、可靠地启动；实现转运车各功能部件的单动及联动工作状态；实现转运车与沥青摊铺机的配套作业；实现转运车工作状况的监控、故障诊断及报警的功能。
行驶系统采用了全液压驱动的轮胎行走方案。
2003年9月6日，LHZ25A参与长沙市市政工地联合摊铺施工，完成了长沙市劳动东路五十米沥青路面的摊铺。2003年9月下旬，浙江宁波交通建设集团公司租赁了LHZ25A样机参与杭州绕城高速公路的施工，完成了杭州绕城高速公路南线8标25公里沥青面层的摊铺。
2003年12月中旬在南昌新余沪内高速公路昌京段，完成12公里的沥青路面摊铺。国内40多家施工企业技术负责人及行业协会和国家科技部863专家观摩了施工过程

黑色路面施工整体解决方案（续）




5、施工机群智能监控与调度系统
影响沥青混凝土路面铺筑施工质量及施工成本的因素除施工工艺外,单机性能及机群协同性方面也有重要作用。三一重工股份有限公司联合中南大学、长沙理工大学及北京机械工业自动化研究所研制了机群智能调度与监控系统。图5为该系统基本结构。整个系统由“调度与控制”、“机群定位”、“通信网络”、“状态监测”、“故障诊断与维护”五个功能模块组成。系统按空间位置布局由六个部分组成：中央控制室(管理与监控中心)、移动通信车(距离较远时)、摊铺机群(转运车、摊铺机、压路机)、搅拌站、自卸卡车车队、远程维护中心。
中央控制室：是整个智能化工程机械的中枢，与搅拌站毗邻，负责对整个系统中的各种机械进行统一管理、监控及调度。根据单机运行状态信息和单机工艺模型，在最优调度软件支持下产生单机调度信息，机群内各单机运行及施工状态均在控制中心大屏幕上显示。中央控制室与远程维护中心通过互联网相联。
摊铺机群系统：主要包括摊铺机、压路机和转运车，它们之间的协作控制是整个智能化机群系统的重点（图6）。
物料运输车队：以GSM短信息形式与中央控制中心室联系，按控制中心指令进行物料运输与调配。
通信网络系统：由无线局域网、数传电台、GSM和互联网组成。摊铺机群因相互位置邻近，通过安装在摊铺机上的AP网桥形成局域网，局域网与控制中心通过无线数传电台联系，当距离较远时，需加移动通信车。
远程维护中心：通过互联网接收机群控制中心的维护请求及发出维护指导意见。
机群调度的优化目标决定了机群作业模式的总价值，取决于各种目标因素的综合考虑。考虑问题的复杂性，本系统采用定量与定性相结合的方式，综合考虑施工质量和施工成本双重因素。主要考虑路面密实度和平整度，在机群调度中通过对运输车辆的调度保证沥青混合料的连续均匀供料，不允许摊铺机出现停机待料和待摊铺材料的过多积压。通过对摊铺机与压路机工作状态的监测与协调，以最经济的方式达到路面密实度指标。
6、结论
(1) 在现有沥青混凝土路面铺筑工艺模式下，材料的级配离析与温度离析是制约沥青路面铺筑质量的不可控因素，在机群系统中增加具有二次搅拌功能的沥青混合料转运车是一种简便可行的解决途径，应引起有关管理部门和行业协会的重视。
(2) 在高等级路面施工项目中，由于施工机械品种及数量较多，各种机械的运行状态具有一定的随机性，施工机械的优化配置及机器状态的动态调节可为挖掘机器潜能提供技术手段。
(3) 利用网络、通信、GPS定位等技术，实现施工机群的智能调度和施工环节的全过程监控与管理，使沥青路面施工进入全新的数字化作业模式，将对我国公路建设和提高工程机械技术水平产生深远的影响。

浅述冬季混凝士路面的施工



一、混凝土冻害原因：

混凝土路面应尽可能在高于5 C的气温条件下施工。因为其强度增长主要靠水化作用，水结冰时，水化作用停止，而且水结冰时，体积会膨胀，促使混凝士结构松散破坏，因此，当昼夜平均气温低于一5 C时，应停止施工。当昼夜平均气温在5℃至-5C之间，则应采取措施加以保护方能施工。我省气温虽然昼夜温差较大，但12月份昼夜平均气温都在5℃至- 5℃之间，顾应采取保温措施施工。

二、混凝土冻害的影响因素：

影响道路混凝土面层冻融破坏的原因比较复杂，大致如下：

(一)内部因震：如骨料、水泥、外加剂、水灰比、单位用水量、含气量、配合比，即混凝土本身的质量。

(二)外部因素：如冻融温度、冻融速度、湿润条件、冻融循环次数，即影响混凝土的工作环境条件。

(三)构造因素：如有筋无筋、体积大小、厚薄、排水措施等。

(四)施工因素：如配合比、拌合、浇捣、 养护条件等。

上述诸因素是互相关联，互相制约的，这些因素综合起来决定着混凝土冻融破坏的程度和速度，主要因素如下：

(一)混凝土设计抗冻标号偏低：决定混凝土抗冻能力的重要指标就是混凝土的抗 冻标号。在我省目前往往不考虑冻融破坏问题，经常是不确定混凝土抗冻性指标就进行施工。

(二)材料品质对混凝土冻融破坏的影响：组成混凝土的材料品质与抗冻性决定着混凝土抵抗冻融破坏的能力，另外抗冻性要求较高的混凝土可采用加气剂提高抗冻标号。

(三)混凝士在施工和养生阶段的主要影响因素：如配合比不严、水灰比过大、人工拌和不均、振捣不密实、不注意湿润养生等等。尤其在养生初期混凝土受冻，都会降低混凝土抵抗冻融破坏的能力。

三、混凝土防冻措施：

要提高混凝土的抗冻能力，尤其应特别强调施工和养生阶段的质量控制。针对以上论述和分析，我们在金雀山一路和临西八路混凝土路面作业中，从混凝土的原材料选择、配合比、浇筑和养生四个环节着重考虑：

(一)混凝士原材料的选择：

1．选用抗冻性高的水泥：我国各种水泥抗冻性高低次序如下：硅酸盐水泥＞普遍硅酸盐水泥＞矿渣硅酸盐水泥＞火山灰或粉煤灰硅酸盐水泥。在冬季混凝土施工中，应首选硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。

2．掺入提高抗冻性效果显著的外加剂，如加气剂、减水剂、早强剂、速凝剂、防水剂、发泡剂等，各种外加剂掺量如下：(以占水泥重量百分比计)
加气剂：1/10000----1.5/10000
减水剂：0．2—0．5％
防冻剂：4—5％
早强剂：氯化钙1．5—3％
氯化钠：l一2％
三乙醇按0．05％+食盐1％+亚硝酸钠1％
硅酸钠2％十食盐1％

(二)混凝土的配合比：

配合比、水灰比，最优砂率及含气量对混凝土的抗冻性都有影响。其中影响员大的就是水灰比。因为水化反应所需水份只占水泥重量的25—30％，但为了满足施工和易性的要求，常常将水量加大到50—70％，甚至更大。用水量大大超过水泥水化反应的实际水量．而且是游离态存在于混凝土中，游离水越多，孔隙就越多，密实度就越小，因而就会降低混凝士的抗冻能力，甚至结冰，使混凝士抹面工作难以进行。冬季进行混凝土施工时，一定要掌握好砂率，控制好水灰比，一般不宜超过 0.6。

(三)混凝士的浇筑：

混凝土搅拌得均匀透彻，有利于增进混凝土强度和提高抗冻性。因此尽量采用机械搅拌，如若用人工搅拌，一定要搅拌到混凝土混合物的颜色均匀一致。 在浇捣时避免过振与漏振，不允许产生分层离析泌水现象，如果出现泌水，应设法排除，以免破坏混凝土的整体结构，影响混凝土的强度、抗冻等性能。

原材料加热：在混凝土拌和前将水或粒料加热。通常是仅将水加热，因为加热水设备简单，同时水的热容量比粒料容量大，一 般1lkg水升高 1℃时所吸收的热量要比1lkg 粒料升高 1℃所吸收的热量多4倍。拌制混凝土时，把水加热65—85℃。或者把水和石砂料一齐加热到60一70℃，要保证混凝士在拌和时的温度不超过4O℃，摊铺后的温度不低于 l0--20℃。因而，混凝土的运输距离不宜太远。防止在运输过程中降温过快。应事先将前台各种机具准备好。混凝土入模后抓紧时间振捣、整平、抹面。

(四)混凝土的养生：

我省的气温情况，主要对新浇筑的混凝土表面的冻害作用明显。由于冬季气温较低，水泥的水化反应迟缓，致使浇捣作业过后很长时间(一般5小时之后)才能进行最后一道抹面工作 。一 般早上开机挠筑混凝 土．这样下午浇筑的混凝吐—般到晚上零点 之后才能完成抹面工作。12月份，我省的气温白天一般在 0℃之上，晚上一般在0℃之下，甚至达-10℃之下。如此低的温度，已过冰点(0℃)，晚上混凝土表面往往结冰，不能抹面

沥青路面水破坏原因分析与设计探讨



原因分析：
1、造成水破坏的因素。沥青路面产生深刻会破坏的外因主要有交通量、交通组成、降雨量以及不尽完善的路面排水系统。进十年来，重载车辆特别是大幅度超载车辆日益显著增加，其后轴载从额定的100KN增加到180KN以上；轮胎冲气压力从额定的0.7Mpa增加到0.9Mpa以上。其作用的直接结果是路面裂缝的产生和扩展，路面开裂破损后，雨水下渗，产生冻涨、翻浆等水破坏，如果不及时养护维修，其破损面积会逐年增大。沥青路面产生水破坏的内因可以归纳为排水设施不完善、沥青混和料空隙率过大、路面渗水、路面压实度不足、沥青混合料抗水损害能力不足、厚度偏薄等。我国的沥青路面设计方法一般不考虑路面结构层的排水问题。
2、水进入路面层不可避免。汽车行驶在沙地中，随着汽车向前行进轮胎下的沙子也在动，使一部分沙子被理轮胎挤到两侧，少部分沙子被轮胎压在下面。同样的道理，路面上的水大部分被高速行驶的汽车的轮胎溅到路边（从波型梁护栏上的水滴即可知），还有很少一部分水被挤压而进入路面沥青层中。即使采用密级配沥青混凝土面层，如果沥青混合料的不均匀性较大、局部面积的实际空隙率较大、施工质量控制不好也会造成局部路段的水破坏。我国早期建成的沈大、京石、京塘等高速公路都采用沥青路面技术规范中的I型沥青混凝土面层，但都未能避免水破坏的产生。只要水侵入并滞留在沥青混凝土的空隙中，不管是传统的纯立即请混凝土还是改性沥青或加抗剥落剂的SMA，在大量行车的作用下，都会立场声沥青剥落现象，并产生水破坏。
3、半刚性基层强度高，容易开裂，反射到路面会加速水破坏。我国的高速公路路面结构基本上采用半刚性基础结构，其干缩性和温缩性相对较大，故其施工碾压、养护过程中不可避免地产生裂缝。在冬季突然降温时基层的裂缝会因为温度收缩而继续拉裂，将给同样产生温度收缩的沥青混凝土面层一个附加拉应力，两个拉应力叠加一旦超过沥青混凝土的抗拉强度，沥青混凝土将产生温度型反射裂缝。下雨时，雨水沿裂缝进入，滞留在半刚性基层与面层之间，很难排走，加之车辆的高速行驶与压迫，路面结构层的受力情况一定会发生变化。过的高速公路重交通路面大多采用柔性结构，虽然沥青用量较大，造价相对较高，但很少出现路面早期破坏现象。
设计探讨：防止路面水下渗的办法，一是封（堵），二是排。现在的问题是沥青面层本身封不住水，基层又不透水，透层油或下封层也不能完全进入沥青层内部。而我们的路面设计一般不考虑结构层内部的排水，相反在设计中埋置路缘石、现浇混凝土坡形护肩、更阻碍了路面渗水的排出（桥面上路面破坏尤为严重）。高速公路沉降严重的路段开挖湖，水多集中在路面边缘，排水不畅通，而且养护部门对边坡采用浆砌片石进行了封闭式护面，反而阻碍了内部积水的排出。鉴于以上所述，很有必要对路面的防排水设计进行探讨。
（1）做好中央分隔带的排水，避免雨水及绿化浇水横向渗入路基。在中央分隔带内填土前采取复合土工膜铺地隔水；超高路段应采取设置中央集水井或将中央分隔带开口的设计方案。
（2）保证路面排水顺畅，从理论上讲设置拦水带是好的，可将路面水集中后通过边坡急流槽排走，以减小路基边坡的冲刷。 但实际施工时（特别公路运营后的自然沉降），路面很难达到理想横坡，所以在高速公路全线通设拦水带还是只在较高填土路段设拦水带还需进一步斟酌。
（3）挖方路段的排水尤其要注意边沟的深度，不但要排路表水，还应能让路面内部的水渗入边沟，作者建议最好采用浆砌边沟而不是混凝土边沟 。
（4）增加路面防水层设计。在沥青面层结构组合设计中，至少两层按密级配沥青混凝土设计或设置必要的隔水层，以减少面层渗水。
（5）下面层与基层之间必须浇洒透层油，沥青面层之间需涂粘层油，护肩、路缘石与沥青混凝土接触面之间也应涂粘层油。透层沥青宜采用经试验确定具有渗透性强、防水性好的煤沥青。粘层的沥青材料一宾采用洒布型乳化沥青或采用快、中凝液体石油沥青。同时要求做好施工管理，减少施工过程中（主要是施工车辆及层间污染）对透层油、粘层油的破坏。透层油使得基层材料中的毛细孔隙全部或部分被封闭，有一定的防水封闭作用，但仅仅依靠透层，是不能抵抗水对基层表面的损毁的。因此稳定类基层使用乳化沥青封闭基层还是采用煤沥青渗入基层，或者二者兼施，其效果还需实践验证。但有一点可以肯定，乳化沥青封闭基层后会防止路面渗水再次渗入基层。
（6）实践证明已经竣工通车的高速公路路面裂缝相当一部分是由基层引起的反射裂缝，路面开裂后如不及时灌缝，雨水进入面层中就会产生水破坏。所以基层的结构设计和配合比设计就显得较为重要。通常情况下，采用提高基层抗拉强度，在面层与基层结合部位铺设土工布等以缓减半刚性基层材料的收缩应力。但基层的结合料如水泥，剂量太大易干缩开裂 。建议采取规则

影响沥青路面平整度原因分析与对策



摘 要：路面平整度是衡量高等级公路使用性能的一项重要指标。本文通过沪宁高速公路和南京机场高速公路沥青路面施工实践，对影响沥青路面平整度的原因进行了细致的分析，并提出相应的对策。
关键词：高速公路　沥青路面　平整度　影响因素　对策


　　在高速公路建设中，由于沥青路面具有表面平整、行车舒适、耐磨抗滑、低噪声、施工周期短、维修简便等特点，而被广泛应用。人们乘车在高速公路上行驶，平整度能直接反映高速公路通车后的整体效果，是体现路面使用品质与行车舒适性的最直接的外观指标。我公司在沪宁高速公路和南京机场高速公路沥青路面施工过程中，严密组织，精心施工，使路面平整度均方差分别达到0.68和0.55的较高水平，圆满地完成了争创国优的目标。本文结合施工实践就影响沥青路面平整度的原因进行分析，并提出相应对策。
1. 基层施工质量的影响
　　以往“基层不平面层调，下层不平上层找”的老方法，对平整度要求很高的高速公路来说是根本行不通的。如规范允许基层顶面偏差10mm，当用沥青混合料将10mm低洼处填平时，尽管表面是铺平了，但该处多出的10mm松厚经压实后仍会出现低洼现象，其深度为10-（10／1.2）＝1.7mm(1.2为沥青混合料平均压实系数)。如误差大于10mm则不平整度将更大，由此可见基层顶面的平整度对沥青面层的平整度影响可谓举足轻重。
1.1　重视基层平整，厂拌混合料摊铺机铺筑
　　二灰碎石半刚性基层的施工，过去习惯采用平地机作业，它的缺点是高程、厚度难以控制，且反复找平表面容易离析，同时混合料浪费也多。
　　沪宁和机场高速公路业主按新规范标准，提出了混合料集中厂拌、进口摊铺机铺筑的高要求，之所以强调进口摊铺机主要原因是它能保证所铺混合料均匀、表面平整，高程、纵横坡、厚度等指标能满足设计要求。实践证明进口ABG型摊铺机铺筑效果最佳，而国产摊铺机几次试铺均未成功。
　　对设计厚度超过30cm者可分二层铺筑，摊铺宽度控制在6～8m时平整度效果较好。
1.2　控制混合料的最大粒径及含水量
　　为提高基层平整度及方便摊铺机铺筑，基层混合料集料最大粒径宜适当减小。因为集料粒径越大，混合料越易产生离析，且对搅拌、摊铺设备的磨损也大。因此，适当减小集料最大粒径，有利于摊铺机作业和基层顶面平整度的提高。
　　另外，混合料施工含水量的控制亦十分重要，含水量过小影响结构的板体形成，含水量过大碾压成型困难，且易形成路面大波浪，致使基层平整度降低，甚至导致结构层收缩开裂。
　　实践表明，提高沥青路面平整度必须从基层抓起，而提高基层施工质量的关键在于采用精良的施工机械，如好的稳定粒料厂拌设备与进口摊铺机。
2. 施工机械作业的影响
2.1　摊铺机
2.1.1　基准钢丝及装置的准确程度
　　在施工中我们采用底面层“走钢丝”、中、上面层“走雪撬”的基准控制方法，收到了较好的效果。
　　底面层施工前，先要张拉好用于承托仪表传感器的基准线(2～3mm钢丝绳)，然后设好各桩(桩距10m)，根据测量的挂线高确定各桩位钢丝的高度。应精心测量、认真调整，并检查钢丝拉力不得小于784N。否则，由于测量不准、量线失误或拉力不够钢丝下挠等都会通过架设在钢丝上的仪表反映到摊铺路段上，造成路面波浪状起伏，影响平整度。
　　在沪宁高速公路沥青上面层施工中我们采用了自制移动式基准梁，长度为10m，摊铺精度达到平整度均方差0.68。为了实现南京机场高速公路平整度0.60以下的高标准，又引进美国布鲁诺克斯公司生产的移动式基准梁。该装置长16.77m，在摊铺机前面的基准梁上装有2×12个可上下伸缩的“雪撬”板，后基准梁上装有2×16个可上下伸缩的橡胶轮，前后基准梁在摊铺机大臂处铰接，可消除下层局部不平整，将原有路面纵坡(通过前基准梁获得)和新铺层(通过后基准梁获得)的平均高程结合在一起，与“走钢丝”及自制雪撬相比，摊铺精度明显提高，从而提高了路面平整度。
2.1.2　摊铺机仪表性能及微调器的正确使用
　　路面标高的控制是靠仪表来实现的。摊铺机带全自动调平装置，能够根据自动找平仪的指令达到设计高程，这样铺筑的路面平整度好。如仪表反映迟缓，加上微调器使用不当升降太快均会反映到新铺路面上，影响平整度。
2.1.3　摊铺机熨平板加热及调整
　　在沪宁高速公路、南京机场高速公路施工中，我们使用了德国产ABG422型、ABG311型、VOGELE2000型、VOGELE1800型摊铺机。这四种摊铺机的熨平板加热装置中ABG型属于液化气加热，VOGELE型属于电加热。摊铺前，如果熨平板加热温度不够或加热不均匀，摊铺时会造成温度较高的混合料与温度较低的熨平板粘结，使得摊铺层面出现拉毛、小坑洞、深槽等不规则的凹凸不平。因此，摊铺前熨平板温度必须加热到85°Ｃ～90°Ｃ。
　　另外，摊铺前一

影响沥青路面平整度原因分析与对策 （续）



3. 施工过程中其它因素的影响
3.1　沥青拌和站的生产能力应与摊铺能力相匹配
　　实践证明，当沥青拌和站的生产能力与摊铺机的摊铺能力相匹配时，摊铺机能连续、均匀、不间断作业，此时路面平整度就好。但在低温季节施工，如供料不及时，摊铺机待料时间过长，虽然ABG型摊铺机装有防爬锁，但因混合料温度下降会引起局部不平整，而且自动找平系统在每次启动后，需行驶3～8m后才能恢复正常，因此切忌摊铺机经常停机。只有加强拌和站管理，保证连续供料，运用中途不停机加油，操作手轮换休息等办法，做到每天早晨开机，晚上收工关机，中途力争不停机，以确保路面摊铺作业连续不间断。
3.2　摊铺作业速度的影响
　　沥青路面施工技术规范要求：“摊铺过程中不得随意变换速度或中途停顿”。在施工过程中我们感到这是提高路面平整度的一个关键环节。
　　摊铺速度过快，易造成摊铺层表面的粗颗粒在熨平板下沿摊铺方向滑动，使表面粗颗粒后方出现小坑小空洞，从而影响面层平整度和预压密实度；但亦不能太慢，否则会影响生产效率。摊铺速度经实践比较后认为：上面层应控制在2～3.5m／min，中、下面层2～4m／min为好。
　　摊铺过程中一般不宜随便改变速度，因为速度变化必然导致摊铺层面预压密实度起变化，从而最终压实度有差异，影响路面平整度。
3.3　运料车辆与摊铺机的配合
　　摊铺作业时，常因运料车辆操作不熟练而与摊铺机配合不协调，使混合料洒落在摊铺机行走履带前，如不及时清除会使摊铺机左右晃动，造成自动调平系统工作仰角发生变化，影响路面平整度。因此，必须专人负责指挥倒车，严禁运料车撞击摊铺机。
3.4　施工缝的处理
　　沥青路面施工缝处理的好坏对平整度有一定的影响，往往连续摊铺路段平整度较好，而接缝处的一个点数据较差。因此，接缝水平是制约平整度的重要因素之一。处理好接缝的关键是要舍得切除接头，用3m直尺检查端部平整度，以摊铺层面直尺脱离点为界限，以切割机切缝挖除。新铺接缝处采用斜向碾压法，适当结合人工找平，可消除接缝处的不平整，使前后两路段平顺衔接。
3.5　现场人工修补
　　施工过程中，不论何种原因，只要是混合料中混杂有少量的枯料、花料，摊铺到路面后就必须彻底挖除，换上合格的混合料。人工填平混合料不可能达到摊铺机铺筑的水平，必然会影响路面平整度。
3.6　桥头与伸缩缝的处理
　　平整度好的路面，必须与减少和消除桥头跳车相结合，才能解决好高速公路的行车舒适问题。沪宁高速公路与南京机场高速公路高度重视桥头跳车问题，如采取先填路堤后钻桩，采用工程性质良好的材料填筑桥头路堤，用手扶震动压路机处理边角以减少桥头路堤日后的沉降，收到了很好的效果。由于车辆在高速公路上高速行驶时产生的冲击力大，国产橡胶板式伸缩缝经受不了大交通量高速行车的冲击。因此，沪宁、南京机场高速公路对大、中桥桥面伸缩缝一律采用自德国进口和中德合资江苏毛勒桥梁附件有限公司生产的毛勒伸缩缝，这种伸缩缝是当今国际上公认的性能可靠且又耐久的桥面伸缩装置，安装使用效果明显，桥面行车平稳舒适，接缝处无跳车现象。
4. 路面结构类型与平整度的关系
　　施工中发现，采用相同的摊铺机和相同的碾压工艺，摊铺不同类型的路面结构层，其各自的平整度不同。相同的厚度，开级配料由于其混合料松铺系数较密级配大，所以平整度不如密级配。在同一级配条件下，厚度小的结构层比厚度大的平整度好。
5. 结束语
　　沥青路面平整度涉及的面很广，影响因素很多，关系到路基、路面施工全过程，情况复杂，有的是机械性能引起，有的则是人为操作、安排失误造成，我们只有在充分研究分析产生的原因后，才能对症下药抓好施工中的每一细小环节。沥青路面平整度是施工机械、人员素质、操作水平的综合反映，只有加强施工现场管理，精心组织施工，才能保证路面平整度，提高路面工程质量。

预防水泥混凝土路面断板的几项措施



水泥混凝土路面是一种刚度大、扩散荷载能力强、稳定性好的路面结构。由于路面经常受重交通荷载、环境条件等外部作用，致使水泥混凝土路面使用性能下降，引起路面的断板，影响了公路运输的效益和行车安全，因此，必须采取措施，加强对水泥混凝土路面的设计、施工及养护管理。
严把水泥混凝土路面的设计关：为了防止水泥混凝土路面的断板，各有关部门应认真及时地组织设计人员和有关专家，对水泥混凝土路面的设计理论及规范要求，进行深入细致地研究和讨论，根据当地的地理位置，环境、地形、沿线工程地质和水文地质，特别是交通量的组成和车辆的类别以及地方材料的供应情况提出符合实际的轴载设计参数、路面结构、材料组成、路基填料、碾压方案和要求，以设计出适宜的水泥混凝土面板以及完善的排水系统，提出合理经济的水泥混凝土配比设计及要求。
严把工程质量施工关：水泥混凝土路面的施工，是保证工程质量的关键，要预防混凝土路面断板，就要切实把好施工质量关。在施工中预防断板的措施有以下几个方面：
(1)严格控制混合料组成配合比，使施工配合比与设计配合比相符合。在施工中要经常检查骨料的级配和杂质，发现所购进的骨料级配与原试验级配不符时，必须及时调整施工配合比，同时还要检查含泥量，使其不能超标。而在施工中最应注意的是水灰比的控制，如果水灰比忽大忽小，在摊铺时又不注意摊铺的均匀性，就会造成水灰比的不同片块，在其交界结合部，由于凝固收缩率或受热膨胀率不同，在结合部位形成裂缝和断板的情况；如果水灰比过大，混合料便偏稀，在其凝固成型时，收缩率就大，一旦缩缝设置和施工仍按正常进行，就会造成缩缝间距相对过长，从而易在较大的收缩应变作用下形成裂缝，如果进一步发展，还可以形成贯通的混凝土路面断板，因此，在施工中要严格把住混合料的配比关，特别是水灰比这一关。
(2)施工中严格把住材料关，是保证混凝土质量的前提。材料是构成混凝土路面的主体，如果由于施工中管理不严，购进材料质量低劣，那么这样的材料组成的混凝土路面面板的弯拉应力就达不到设计要求，很容易在施工期间产生不规则断裂，或在使用过程出现更多的病害。
(3)在施工中水泥混凝土必须振捣均匀密实。如果水泥混凝土振捣不均匀，将造成水泥混凝土的密实度不均匀。在密度小的区域内混凝土面板下部多成蜂窝和空洞状，形成了承受应力的薄弱部位或区域，从而易使面板产生断板。
(4)在混凝土浇筑过程中，要始终保持施工作业的连续性，一旦出现间断作业，必须设置一道施工缝，并布置传力杆，以防止因不设施工缝而出现断板的现象。
(5)施工中及时正确地切缝是预防断板的有力措施。当水泥达到终凝后，水泥混凝土即告凝固成型，这时水泥混凝土体收缩变形也在不断进行，并产生了较大的拉应力，当混凝土路面面板与基层之间的摩擦力大于这个成型凝固产生的收缩拉应力时，在混凝土面板承受拉应力最薄弱的位置就会被拉断而产生断板。而如果能够及时准确地切缝，就能引导混凝土面板凝固收缩力在切缝处规则拉断面板，从而避免在其他位置产生断板。根据河北省的具体情况，切缝深度约为板厚的1／4，同时切缝的时间也要及时，一定要在产生最大收缩应力之前切缝，才能有效。在混凝土抗压强度达到11MPa时，抹面后约3小时左右，就可以进行切缝，它可以比较有效地引导裂缝在预定的切缝位置上断裂，故避免了不规则的断板。
(6)在基层施工中，使基层表面平整，也是预防混凝土路面断板的一个措施。当基层表面凹凸不平，不仅会使面板与基层间的摩擦力增大，而且使面板下面的摩阻力形成不均匀的片状区，这样在不均匀片状区的边缘部位和摩阻力集中的区域就最容易形成断板；另一方面，当基层标高低时，浇筑的混凝土面板就偏厚，而切缝深度又是按正常板厚实施的，这样在混凝土凝固过程中产生的拉应力的作用下，就会在面板相对比较薄的部分产生不规则裂缝，因此把基层的标高控制准确，表面平整光滑是预防断板的一个措施。
(7)在施工中尽量避免产生较大的温差效应。温差效应过大或突变，容易造成混凝土面板强度形成的不同步。当气温高时，上部强度的形成比下部要慢。在这样的情况下，面板强度的形成不同步，容易出现翘曲变形，一旦有不规则裂缝发生就会使强度较低部位拉断开裂，形成不规则断板，所以在施工中要注意尽量避免在温差大天气或大风天气施工，或者当混凝土浇筑完毕后立即采用遮阳、洒水、喷洒养护剂等措施，使混凝土体的表面始终保持潮湿，确保昼夜温差不至太大，以预防面板断裂。
(8)正确地在纵坡变化处、平曲线及构造物结合部设置胀缝，是预防断板的有力措施。纵坡变化处、平曲线及构造物结合部都是应力应变集中的位置，在此处设置胀缝，是减少或释放应力应变的最佳方案，它可以大大降低在此处的断板率。
(9)正确安装传力杆可以防止断板。传力杆的安装必须

灌浆法在加固处理软路基中的应用



摘 要：介绍了广州市内环路南田路东段软土路基灌浆加固设计、施工、检测及效果。
关键词：灌浆；软路基；复合地基；承载力1工程概况


广州市内环路南田东段k1＋229．782～427．647路段（长198m，宽36m～40m）工程地质条件较差，上部地层（主要受力层）主要由杂填土（厚度1．3m～3．2m，平均2．0m）、淤泥或淤泥质土（厚度0．4m～1．4m，平均0．64m）、粉、细砂（厚度0．6m～3．6m，平均1．8m）组成。由于杂填土结构疏松（fk＝90kPa）、淤泥或淤泥质土呈软～流塑状（fk＝50kPa）、粉、细砂饱和松散（标贯试验锤击数平均6击，fk＝100kPa），满足不了上部荷载对路基的要求，因而导致路基在通车后将产生较大沉降。为保证该段路基的稳定，提高地基土强度和变形模量，以满足上部荷载对地基土承载力的要求，提出了对该段路基采取灌浆加固处理方案。这主要是基于杂填土孔隙大，可灌性好，灌浆后其力学强度、抗变形能力和均一性会有所提高，整体结构得到加强；淤泥或淤泥质土和粉、细砂通过钻孔灌入浓浆后，使土体压密和置换；杂填土之上已施工完的30cm厚6％水泥石屑稳定层为良好的灌浆盖板。
2. 灌浆加固机理
灌浆就是要让水泥或其他浆液在周围土体中通过渗透、充填、压密扩展形成浆脉。由于地层中土体的不均匀性，通过钻孔向土层中加压灌入一定水灰比的浆液，一方面灌浆孔向外扩张形成圆柱状浆体，钻孔周围土体被挤压充填，紧靠浆体的土体遭受破坏和剪切，形成塑性变形区，离浆体较远的土体则发生弹性变形，钻孔周围土体的整个密度得到提高。另一方面随着灌浆的进行，土体裂缝的发展和浆液的渗透，浆液在地层中形成方向各异、厚薄不一的片状、条状、团块状浆体，纵模交错的浆脉随着其凝结硬化，造成结石体与土体之间紧密而粗糙的接触，沿灌浆管形成不规则的、直径粗细相间的桩柱体。这种桩柱体与压密的地基土形成复合地基，相互共同作用起到控制沉降、提高承载力的作用。
3. 灌浆设计
3．1灌浆标准
3．1．1强度控制标准
灌浆后，杂填土承载力标准值（fk）要求达到130kPa，淤泥或淤质土fk值80kPa～100kPa，粉细砂fk值大于110kPa；复合地基承载力标准值不小于130kPa。
3．1．2施工控制标准
施工控制标准是获得最佳灌浆效果的保证。本次灌浆对象之一的杂填土，由于均一性差、孔隙变化大、理论耗浆量不定，故不单纯用理论耗浆量来控制，同时还按耗浆量降低率来控制，即孔段耗浆量随灌浆次序的增加而减少。
3．2灌浆段选择
本次灌浆分两个灌浆段，即第一灌浆段为杂填土范围；第二灌浆段为淤泥或淤泥质土和粉、细砂范围。
3．3浆材及配方设计浆材采用两种配方的纯水泥浆，在第一灌浆段水灰比为0．5，在第二灌浆段为0．75。若杂填土中局部孔隙较大，导致灌浆量过大时，采用水∶水泥∶细砂＝0．75∶1∶1的水泥砂浆灌注。
3．4浆液扩散半径（r）的确定由于杂填土均一性差，其孔隙率、渗透系数变化大，因而仅用理论公式计算浆液扩散半径显然不甚合理，现据大量的经验数据，暂定r值为1．5m。在现场进行灌浆试验后进一步确定r值。
3．5灌浆孔位布置
灌浆孔采取梅花形分布，假定灌浆体的厚度b为1．66m，则灌浆孔距L＝2×（r2－b2／4）1／2＝2×1．52－1．662／4）1／2＝2．5m，最优排距Rm＝r＋b／2＝1．5＋1．66／2＝2．33m。
3．6灌浆孔孔深
根据工勘资料，暂定孔深3．5m～6．0m，平均约4．5m，以孔底到粘性土层为准。
3．7灌浆压力
由于灌浆压力与土的重度、强度、初始应力、孔深、位置及灌浆次序等因素有关，而这些因素又难以准确地确定，因而本次灌浆的压力通过灌浆试验来确定。现据有关公式计算，暂定灌浆压力在第一、第二灌浆段灌浆时分别为0．1MPa～0．2MPa、0．3MPa～0．4MPa，在灌浆过程中根据具体情况再作适当的调整。
3．8灌浆量
灌浆量主要与灌浆对象的体积v、土的孔隙率n和经验系数k值有关，据Q＝k．v．n公式，理论估算杂填土、淤泥或淤泥质土和粉、细砂的单位吸浆量分别为0．35m3、0．28m3和0．18m3。
3．9灌浆结束标准
在规定的灌浆压力下，孔段吸浆量小于0．6L／min，延续30min即可结束灌浆，或孔段单位吸浆量大于理论估算值时也可结束灌浆。
4. 灌浆施工
4．1正式施工前准备工作
正式施工前，保证设备器具和材料按时到场，着重做好灌浆试验工作，调整灌浆压力、浆液扩散半径、孔距和排距后及时将孔位放样至实地。
4．2施工设备机具选型
针对地层条件和设计要求，选择的主要施工设备机具及材料见表1。
4．3施工工艺
4．3．1施工顺序
根据多台机同时作业、现场施工条件、工程地质条件和灌浆方法等，施工顺序采取从里往外的方式进行。
4．3．2施工程序

灌浆法在加固处理软路基中的应用 （续）



5. 效果检验与评价
5．1效果检验
5．1．1灌浆资料分析
本次施工路段共完成灌浆孔1209个，计5579．72m，共灌入水泥1855．4t，平均每孔灌入水泥1．535t，平均灌入水泥0．333t／m，第Ⅰ序孔单位耗浆量比第Ⅱ序孔大，并且地面上抬数厘米。从总灌入量和单位灌入量数据分析，受灌段土体空隙均有大幅度地降低，从而也说明了施工段地层的可灌入性。
5．1．2静载荷试验
施工结束15d后，监理在施工段范围内选择了5个代表性地点（其中2个在灌浆点位，2个在两相邻灌浆点位中间，1个在相邻对角灌浆点中间），由广东省建设工程质量安全监督检测总站做复合地基压板（0．5m2）静荷试验。当在杂填土顶面单点加载达130kN或140kN即满足设计要求后便停止加载，这时最大沉降量仅9．31mm～11．70mm，平均10．30mm。表明该点地基土未达极限破坏状态，说明了施工段复合地基承载力标准值大于130kPa，同时也验证了杂填土承载力标准值大于130kPa。
5．1．3钻孔取芯标贯试验和探槽开挖检查
施工结束半个月后，监理在施工段范围内选择了12个钻孔检验点（其中6个钻孔距灌浆点0．5m，6个钻孔距灌浆点1．0m），由广东省建设工程质量安全监督检测总站进行钻孔取芯和标贯试验。从钻孔取上的芯样中可见：杂填土中水泥结石较多，并且结石与土体胶结紧密；淤泥或淤泥质土体中水泥结石成团块状，有的块状结石由淤泥或淤泥质土胶结；粉、细砂中也可见水泥结石，土工试验表明了其密度有所增加，状态也由原来的松散状变为密实状（e＝0．637）。标贯试验结果表明：杂填土较密实，平均击数11．2击；粉、细砂平均击数由原来的6击增加到11击，承载力标准值也由原来的100kPa增加到148kPa。从探槽开挖剖面可见：杂填土中的水泥结石呈片状、条带状，尤其是杂填土顶面与石屑垫层底面之间和石屑垫层顶面与水稳层底面之间普通充填条带状水泥浆石，厚1cm～5cm，构成了路基硬壳表层。
5．1．4弯沉试验
在施工段范围内，正式水稳层施工一周后，由交通部四航局科研所进行了30个点的弯沉试验，结果弯沉值为0．16mm～0．80mm（平均0．41mm），均小于设计弯沉值0．9mm，完全满足设计要求。
5．2效果评价
从上述效果检验分析可见，灌浆施工范围内的杂填土层空隙得到有效充填，淤泥或淤泥质土受到充填、挤密和置换，粉、细砂层得到有效充填和压密，由松砂变为密砂。这三种土体经灌浆后，不同程度地得到加固，承载力明显提高，达到了控制沉降目的。
6. 结语
6．1灌浆技术加固软路基，在技术上是可行的，在施工质量和处理效果上是好的，对其承载力和稳定性将得到较大的提高；
6．2灌浆技术的关键是灌浆压力的选择和控制、浆材配比和灌浆工艺；
6．3灌浆参数的选择是一个复杂的问题，只有通过现场试验才能切实地确定；
6．4在城市道路软基加固处理方面，选择灌浆方法比其他诸如碎石桩、大开挖换填等处理方法，不但技术上可行、经济上合理、工期上缩短，而且极大地减少了环境污染问题。

沥青路面设计与施工中弯沉指标的初探



摘 要：在路基、路面工程验收中人们常常发现：同一碾压层在相同碾压条件下通过弯沉指标总比通过压实度指标容易得多，两种指标同是用于检验路基、路面的碾压质量，为什么会差异甚大？本文对此进行了分析和探讨，并建议建立一套专用于计算施工检验弯沉的数学公式来进一步完善道路工程的质量验收。

　　关键词：设计容许弯沉 施工检验弯沉 压实度


1．概述

　　我国现行的柔性路面设计规范是以设计容许弯沉为控制指标，但在施工规范中则采用压实度作为验收控制指标，而将弯沉检验作为参考值。在实际操作中：压实度表示某一有限厚度的路面结构层经碾压后的相对密实程度；弯沉表示被测路面结构层以下各层（包括路基）在汽车标准轴载下产生的总位移。两者均可反映路基、路面的碾压质量，但在理论上却没有关联。由于路面结构体系的复杂性，不能使设计与施工采用相同的控制指标显然是一件憾事。

　　工程监理方出于对工程质量的严格要求，总希望多一些检测手段，以便于将检验资料进行对比和相互印证。而且弯沉检验在实施过程中也比压实度检验更为方便、快捷，故许多工程监理方很愿意采用“双控（即控制压实度和弯沉）指标”来掌握路基、路面的碾压质量。

　　然而大量的施工实践告诉我们：经碾压后的路基、路面在通过弯沉检验时远比通过压实度检验容易的多，以苏州市南环西路工程验收记录资料为例（见表1）：当压实度满足要求后，实测弯沉值已比设计容许弯沉值小了许多。因此，名为“双控”，实际上只要满足压实度验收指标就可以了。

　　按理压实度和弯沉指标是从两个不同角度来衡量筑路材料的碾压质量，检验手段虽不同而目的是一致的。因此，对于同一路面（或路基）结构层在相同碾压条件下的检验结论应该基本一致或相近才是，为什么会产生较大差异呢？本文对此进行分析并提出建议，不妥之处请同行批评指正。

2．路面设计公式（或参数）不能照搬用来计算施工检验弯沉

　　柔性路面结构体系比较复杂，首先它是以层状结构支撑在无限深的路基上，各层材料性质多变，实际具有弹－粘－塑和各向异性，特别还受到周围环境的气候、水文、地质的影响。其次，作用在路面上汽车荷载的轻、重、多、寡以及分布不均匀等。所有这些因素都造成了试图建立一个精确的、通用的路面结构设计数学模型几乎是不可能的，因此我们现在采用的路面设计理论是经过某些假定、简化过程的半理论、半经验的设计方法。此外，虽然路面计算公式中没有明确给出安全系数，但数学公式在推导过程中的假定、简化以及经验资料的分析取值都是偏安全考虑的。也就是说：在通常情况下采用现行的路面设计方法是可靠和安全的。

　　但是从设计角度来说是可靠和安全的计算方法（包括采用的设计参数）若照搬来计算施工检验弯沉却是不可靠。例如确定筑路材料回弹模量的大小：对于设计而言取小一些计算出的路面结构偏厚，偏安全，这是合理的。但较小的回弹模量计算出的弯沉值偏大，若以此弯沉作为施工检验指标无疑是在人为降低路基、路面的强度指标，与真实情况不符。但如果适当加大路基、路面的回弹模量值再重新计算检验弯沉，则显然当计算至路表顶面弯沉时必然与原设计容许弯沉值不符，这与设计又产生了矛盾。

　　旧路面补强亦同理。由旧路面计算弯沉公式：
L0＝（L0＋λ·б）·k1·k2·k3

　　可知：旧路面计算弯沉L0在考虑了保证率系数及季节影响等诸因素后，总是大于旧路面实测平均弯沉值，由此旧路面计算弯沉设计出的补强厚度是有强度保证的。但是绝不能以此旧路面计算弯沉来推算各补强层的检验弯沉，否则也是在人为地降低路面材料本身具有的强度指标，这同样也是毫无道理的。

　　由此可见，套用路基、路面设计计算公式（或参数）来计算路基、路面各层次的施工检验弯沉是不妥当的。

3．路表设计容许弯沉不能用于施工检验

　　美国各州公路工作者协会ＡＡＳＨＯ耗巨资进行的试验路资料（见图1）表明：路面结构强度（更广义的说是“现有路面耐用性指数ＰＳＩ”）在竣工后至设计年限末（即相当于Ｎ次累计当量轴载）是一个因疲劳而逐步衰减的过程。另外，从北京市建立网级路面管理系统过程中实测的资料（见图2）同样反应出：随着路面结构强度的逐年衰减路表弯沉值是在不断增大。

　　根据路表设计容许弯沉公式：

　　可以知道：路表设计容许弯沉值是指当汽车累计当量轴载次数达到Ｎ次后（即设计年限末）所容许的弯沉值，而非路面竣工时的弯沉值。因此，路面竣工不能以此设计容许弯沉值作为检验指标。

4．一点异议

　　在《华东公路》１９９２年第６期中有一文“柔性路面强度衰减对设计弯沉的影响”，对路表设计容许弯沉不能用于施工检验这一观点有详尽的描述，本人基本赞同。但对该文末尾“