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精细养护:对养护机械的新要求【图】
作者:文 交通运输部公路科学研究院、中路高科交通检测检验认证有限公司 郭盛 陕西中大机械集团有限责任公司 李伟 来源:《中国公路》 时间:2019-04-15

机械养护是推动公路养护施工转向精细化的核心任务,这不仅对养护机械化程度、养护机械设备的先进性都提出了更高要求,还需要精密的道路检测设备提供精确的分析数据,帮助施工决策、检验施工质量。但当前,养护的机械化程度不高,养护决策、施工等,仍大量依靠人工,与实现精细化养护的新要求不相适应,需推动机械养护向更高效、集约、综合、环保、精准转变。

一次完成沥青路面面层再生

《“十三五”公路养护管理发展纲要》对公路废旧路面材料回收利用率作了明确的要求:“十三五”期间,高速公路、普通国省干线废旧路面材料回收率分别达到l00%、98%,循环利用率分别达到95%、80%以上。在政策指引下,厂拌热再生设备、就地热再生设备已得到大范围应用。

“就地热再生重铺机组”公路再生铺设技

术被列为国家“863”计划项目、国家重点新产品、国家火炬计划项目,是目前国际上先进的沥青路面就地热再生施工设备。这项公路养护新技术兼具“绿色养护”和“经济高效”于一体,可实现各工艺环节流水化作业,被誉为“再生列车”。当机组驶过,老旧路面将依次经历被加热、再翻起、旧料回收、沥青及新材料添加、沥青摊铺碾压等过程,实现完整修复,成为崭新路面。

其中,近几年研发成功的SY3900型沥青路面就地热再生重铺机组(简称“新机组”),是由三台路面加热机、一台加热翻松机、一台加热拌和机、一台加热复拌机组成,作业时与自卸车、摊铺机、压路机共同组成再生列车,一次完成沥青路面面层的就地热再生,使旧路翻新并快速开放交通。该机组加热宽度4.2米,再生宽度3.9米,再生深度6厘米,施工速度每分钟0米至5米。

转场不便曾是困扰机组快速投入使用的问题。机组转场时,往往需要大型吊车将加热机吊起放在运输车上,而翻松机和复拌机运输时需拆卸半轴,为解决这一问题,新机组采用了全新的产品结构,在所有设备上增加了液压支腿,实现了设备转场的自装卸。当机组转场时,只要将液压支腿升起架高设备,运输车辆驶入即可完成机组的自装卸工作,方便快捷,高效省力。而翻松机和复拌机改进后的结构设计,也免去了运输时拆卸半轴的工序,省时省力,高效便捷。

其中,再生剂的精确喷洒,对降低施工成本和提高施工质量至关重要。为避免再生剂喷洒量不准确、测量精度不高而导致输出的实际流量与测量流量差距较大,翻松机采用了全新的椭圆齿轮流量计,大大提高了再生剂流量的

测量精度。

精准判别公路浅层缺陷

道路养护施工方式正逐步向精细化转变,这就需要道路检测机械设备提供精确的分析数据,如通过路面综合检测车、横向摩擦力系数检测车、弯沉仪、激光平整度仪等检测设备自动采集数据,为精细化机械养护提供

必要前提。

高速激光弯沉仪(TSD)和探地雷达(GPR)是目前国际上无损检测的两类先进设备。其中,GPR能无损检测出公路浅层缺陷,最早应用于公路各结构层的测定及评价,通过将雷达天线置于载车上,配备测距定位系统,可以准确地测定公路各结构层的厚度;采用不同耦合方式、不同频率的天线可以准确地探测出公路面层、基层、垫层的准确深度。随着雷达技术的不断发展,GPR目前已在国内外应用于公路浅层缺陷的检测中,其原理同路面厚度的检验,即电磁波在地下传播时遇到异常体(松散、空洞)后发生反射,被天线接收后形成特定的图像,经后期技术人员判别成不同病害。

TSD则能快速检测出公路的弯沉值,与GPR综合应用能有效提高浅层缺陷判别的准确性。

例如,内蒙古自治区某一级路,始建于2000年年初,因交通流量增长较快,原道路通行能力已不能满足现行需求,当地交通主管部门计划对其进行改造,升级为高速公路。现需对原道路技术状况进行评定,提出合理的改扩建建议。原路

面结构为:4厘米厚细粒式沥青混凝土上面层+6厘米厚中粒式沥青混凝土下面层+20厘米厚水泥稳定级配碎石基层+20厘米厚水泥稳定级配砂砾底基层,设计弯沉值为24.1。原道路为正常通车路段,为达到对该道路内部整体结构进行评价的目的,采用TSD和GPR技术对原道路进行检测,不影响正常交通流。

选取右幅行车道1公里的弯沉数据,该段落数据按20米采样间隔共采集50个数据,其中大于设计弯沉值的单点值个数为60个,小于设计弯沉值的单点值个数为40个;该多段经雷达数据共发现29处内部缺陷,缺陷影响深度在0米至1.5米范围内。

在60个大于设计弯沉值的位置处,共发现有21处存在内部缺陷,占比为35.0%;而在29处内部缺陷处,有21处缺陷处的弯沉值大于道路设计弯沉值,占比为72.4%。经全路段数据统计分析,通过雷达图像共识别出病害857处,其中有60处病害处的弯沉值大于设计弯沉值,占比为75.0%。

其试验结果表明,GPR与TSD能以正常车速完成对高等级公路的路况检测,数据稳定、可靠,能够提高公路浅层缺陷识别的准确性。

快速实现水稳基层整体成型

在高速公路改扩建过程中,如何确保四改八车道路面反开挖回填连续摊铺压实的整体性,遏制“弹簧”、翻浆、扰动等工程质量通病出现,缩短施工工期……成为大型养护机械研究的重点之一。

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“十三五”期间公路养护管理压力将快速上升,但资金供给能力与养护高峰期实际需要不适应,仍然束缚着养护机械行业的发展。

双机组同步大厚度连铺连压一次整体成型工法,采用两组特种高端成套设备组合,一前一后快速连铺连压。其主要通过带水泥浆喷洒装置的抗离析摊铺机超重吨位智能调向振动压路机、超重吨位强力揉搓轮胎式压路机、侧向物料转运车四种高端设备的集成创新,来实现双机组同步作业、快速大厚度连续摊铺、快速大厚度连续压实、一次水稳整体成型,确保在水泥初凝期内快速完成。这套设备推动了工法的创新变革,真正意义上消除存在的质量通病,根本解决施工周期长等施工难题。

以水稳基层总厚度为54厘米为例,实现双机组同步作业,由三层18厘米分层摊铺压实变为两层27厘米同步大厚度快速连铺连压,可以省去2道施工工序、2道层间结合处理工序、2道水稳养生工序、克服了压实对下承层的扰动问题,克服施工周期长、养生时间长的弊病,提高了路面板结强度,保证了工期。

此外,该工法还提高了反开挖部位的施工质量。施工过程中,料车不用进入反开挖槽底部,能在水泥稳定层初凝期内实现双机组同步分层大厚度连铺连压,是以侧向物料转运车、带水泥浆喷洒装置的抗离析摊铺机、超重吨位的YZ36压路机、雾化补水强力揉搓提浆的YL37胶轮压路机等设备,在水泥稳定层初凝期内实现的水稳两层连铺连压的创新施工工艺。

与三层逐层摊铺、压实、养生相比,双机组同步分层大厚度连铺连压整体成型是一项“又好又快又省”的整体成型施工工艺,是一场重大施工工法的革命,为水稳基层整体成型创造了一条新路。


【编辑: 任 燕】

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