科技創新 Case

水泥混凝土路面加鋪瀝青面層工程創新

日期: 2012-02-20
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       一、項目概況

1、基本概況

北二環高速公路為水泥混凝土路面與瀝青混凝土路面交替,經過9年的運營,為廣州市的經濟發展及交通發展做出了很大的貢獻,但同時隨著交通量的日益增長及重載車輛的作用,北二環現有水泥混凝土路面已經出現了不同程度的破壞,影響了道路的行車安全性與舒適性。因此,我司提出對水泥路面進行加鋪瀝青面層改造(簡稱白加黑)。

2、施工重點及難點

(1)為不影響營運收費,本次工程須邊施工邊通車,由於北二環交通量大且重車比例高,給施工帶來了很大的影響。為保證施工區域交通順暢,我司著重開展了施工交通組織方案的討論研究,最終確定根據不同路段的交通量情況分流採用交通組織方案。

(2)北二環中分帶防撞牆路面以上高度為90cm,《公路交通安全設施設計細則》JTG/T D 81-2006中要求中分帶防撞牆路面以上高度為81cm,瀝青加層路面結構層厚度最大為8cm,為使薄層結構能夠承受重載的作用,則只能通過提高瀝青混合料的各項技術指標來達成。

二、新材料及新工藝的創新

(一)、白加黑抑制反射裂縫新技術

白加黑路面結構的破壞一方面是由於溫縮和車輛垂直荷載作用下在裂縫及接縫位置處產生水準方向的拉應力導致產生反射裂縫,另一方面是由於車輛荷載作用在接縫或裂縫位置一側時因豎向位移而產生較大的剪切應力,從而產生反射裂縫,而在這兩種情況產生的破壞作用中,後一種情況所占比重更大一些。

本次初步設計方案採用的新材料GSOG高粘度瀝青間斷半開級配瀝青混合料是一種兼具結構性與功能性的瀝青混合料,它具有大孔隙和高勁度模量等優良性能,大孔隙具有應力吸收和消散作用,高勁度模量增強了混合料抵抗豎向剪切的能力,可以有效解決“白加黑”中路面結構及反射裂縫的產生。

(二)、新材料及新工藝考察

在得知GSOG這種新材料後,我司領導帶領技術人員赴上海進行了實地考察,經瞭解上海的楊高路交通流量大,重載車輛多,路面標高受限,採用了GSOG瀝青混合料通車5年後,路面仍未出現反射裂縫,楊高路的路況與北二環極為相似,故我司認為其採用的方案對本次白加黑有很大的參考價值。但RST改性後的GSOG 瀝青混合料是上海浦東路橋建設股份有限公司發明的專利產品,具有原料唯一性。

(三)、選定設計方案

本次白加黑工程設計由公路行業權威單位中交第一公路勘察設計研究院承接,經與設計方商洽後,我司向其推薦了此種新材料、新工藝的方案。設計方經與上海浦東公司進行調查瞭解,認為針對北二環目前的交通量狀況及路面狀況,該方案具有可行性,初步確定設計方案採用 5cm GSOG-20改性瀝青混合料 + 3cm SMA-10改性瀝青混合料。

(四)、瀝青及瀝青混合料試驗

在瀝青及瀝青混合料各技術指標試驗過程中我司發現,GSOG採用的是RST直投式改性瀝青混合料,並不存在成品RST改性瀝青,在混合料生產過程中存在著不可控性且因是專利產品,材料來源具有唯一性。本次白加黑為北二環主線全線大面積施工,本著選擇更優良且適合北二環路況的方案、為施工品質負責的原則,在技術交底會上,經與多方進行充分探討,提出了對5種混合料進行試驗,通過試驗結果選用最優的方案。

(五)、方案比選

五種方案分別為:方案一GAC-20高粘改性瀝青混合料,方案二GSOG-20高粘改性瀝青混合料,方案三 GSOG-20 RST改性瀝青混合料,方案四 GAC-20 RST改性瀝青混合料及 方案五 GAC-20 SBS改性瀝青混合料。從豎向剪切應力引起的破壞在產生反射裂縫上占主要因素方面考慮,試驗除規範要求的高溫穩定性及水穩定性指標外,另提出增做抗剪切能力的擬剪切效應動態粘性勁度模量、反映溫縮穩定性的間接拉伸勁度模量差和反映彎拉疲勞性能的彎拉疲勞壽命指標,其中以擬剪切效應動態粘性勁度模量和彎拉疲勞壽命指標為衡量反射裂縫產生情況的最主要指標。

試驗結果表明,方案四、五的彎拉疲勞性能指標不滿足要求,其餘三個方案均滿足要求,指標值基本接近;最為主要的抗剪切性能指標方案一、二、三均滿足要求,且方案一抗剪切能力最強;在高溫穩定性、水穩定性及溫縮穩定性上,方案一指標性能最好,故經多方評定後選定本次白加黑工程下面層採用GAC-20高粘改性瀝青混合料。

本次白加黑工程,我司大膽引進新材料、新工藝,發現問題後當機立斷,不局限於其專利品牌,本著為施工品質負責的原則,勇於改進完善施工方案,通過試驗結果的比選確定最優的方案。選定後的方案既可以達到原方案抵抗反射裂縫的效果又降低了工程造價,同時可以有效的控制工程品質且材料來源不存在局限性,從而可以加快施工進度,縮短施工日期為公司帶來現實效益。

本項目完成後,不僅能夠確保高速公路的營運安全,延長道路使用壽命,同時能很大程度提高行車安全與舒適性,能更充分發揮其經濟效益,對促進廣州市經濟發展具有重要的政治及經濟意義。

二、交通組織方案的創新

本次白加黑工程的施工交通組織方案經過多方評審及多次修改後而確定。該方案根據不同路段的交通量情況及收費站匝道可繞行情況,選用不同的交通組織方案或各交通組織方案的搭配組合,在北二環交通量大、重載車輛多的情況下,保證施工區域交通順暢,降低對營運收費的影響。

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