《交通運(yùn)輸科學(xué)技術(shù)新成果推廣目錄》（２０２０）——第一部分公鐵水《大傾角高速跑道瀝青曲面施工關(guān)鍵技術(shù)研究》

1. 項(xiàng)目名稱: 大傾角高速跑道瀝青曲面施工關(guān)鍵技術(shù)研究

2. 完成單位: 中交一公局第五工程有限公司、中交一公局集團(tuán)有限公司

3. 主要完成人: 任偉濤、 高建清、 米存芳、徐彬超、 石志旺、 毛云波、 趙春華、 孟慶春、 方明亮、 謝小波

　　(一)項(xiàng)目背景

　　1.曲面施工方面

　　高速跑道曲線段呈“盆腔式冶形狀,曲面最大傾角為49毅39憶,目前是國內(nèi)最大傾角的瀝青類高速跑道,其施工難度在國內(nèi)瀝青混凝土高環(huán)曲面施工中屬于最難的。

　　2.指標(biāo)驗(yàn)收檢測方面

　　高速跑道曲線段平整度檢查模擬3mm曲線規(guī),曲線規(guī)的差值-2mm臆吟h臆+2mm即為合格,反之不合格,高速跑道此種平整度堅(jiān)持方法在國內(nèi)甚至國外均無相關(guān)記錄。

　　(二)適用范圍

　　本項(xiàng)目研究的關(guān)鍵技術(shù)可應(yīng)用于試驗(yàn)場高速環(huán)道“盆腔式冶曲面路面工程施工。

　　(三)技術(shù)概況

　　本項(xiàng)目以大傾角高速跑道曲面施工與質(zhì)量控制為研究目標(biāo),針對國內(nèi)試驗(yàn)場的瀝青類大傾角高速跑道進(jìn)行研究,根據(jù)大傾角高速跑道曲面施工關(guān)鍵點(diǎn),分別對其進(jìn)行分項(xiàng)研究。

　　(1)通過對高速環(huán)道測量控制系統(tǒng)進(jìn)行研究,提出了“強(qiáng)制水準(zhǔn)點(diǎn)+基準(zhǔn)導(dǎo)軌冶組合形式的高程控制系統(tǒng),解決了常規(guī)測量控制系統(tǒng)無法滿足曲面攤鋪機(jī)施工中控制高程的困難。

　　(2)通過對高速跑道曲面攤鋪施工方案、曲面配合比設(shè)計(jì)、曲面攤鋪施工技術(shù)的研究,提出了曲面一次攤鋪成型技術(shù)、曲面4車道滑料控制等技術(shù),解決了高速跑道曲面攤鋪中易出現(xiàn)局域混合料傾斜下滑問題,通過應(yīng)用新技術(shù)和新設(shè)備提高了曲面成型后的高程、平整度合格率。

　　(3)通過對曲面碾壓設(shè)備、曲面碾壓順序進(jìn)行研究,提出了曲面碾壓技術(shù),解決了曲面攤鋪成型后常規(guī)壓路機(jī)無法進(jìn)行曲面碾壓密實(shí)的問題。

　　(4)為保證曲面施工質(zhì)量,在曲面攤鋪過程中應(yīng)用了曲面高程控制檢測技術(shù)和曲面壓實(shí)度檢測設(shè)備,實(shí)現(xiàn)了曲面攤鋪過程高程檢測控制的目的,也解決了曲面成型后無法檢測壓實(shí)度的問題,對曲面高程及壓實(shí)度質(zhì)量控制有了較大的提高。

　　(四)獲獎情況

　　本項(xiàng)目對大傾角高速跑道曲面施工及質(zhì)量控制關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)性研究,形成了一批具有自主知識產(chǎn)權(quán)的科技創(chuàng)新成果,項(xiàng)目研究成果已獲國家發(fā)明專利1項(xiàng)、實(shí)用新型專利2項(xiàng)、省級工法1項(xiàng)、省級QC成果4項(xiàng),主編了“CECS冶團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)《汽車試驗(yàn)場特種道路設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)程》1部。

　　(1)本項(xiàng)目提出了“強(qiáng)制水準(zhǔn)點(diǎn)+基準(zhǔn)導(dǎo)軌冶組合形式的高程控制系統(tǒng),此測量控制系統(tǒng)穩(wěn)定性好、測量精準(zhǔn)度高,解決了常規(guī)測量控制系統(tǒng)無法滿足曲面攤鋪機(jī)施工中控制高程的困難。國內(nèi)外尚未見文獻(xiàn)報(bào)道,在國內(nèi)外具有新穎性。

　　(2)本項(xiàng)目通過對高速跑道曲面攤鋪施工方案、曲面配合比設(shè)計(jì)技術(shù)的研究,提出了曲面一次攤鋪成型技術(shù)、曲面4車道滑料控制等技術(shù),解決了高速跑道曲面攤鋪中易出現(xiàn)局域混合料傾斜下滑問題,通過應(yīng)用新技術(shù)和新設(shè)備提高了曲面成型后的高程、平整度合格率。國內(nèi)外尚未見文獻(xiàn)報(bào)道,在國內(nèi)外具有新穎性。

　　(3)本項(xiàng)目通過對曲面碾壓設(shè)備、曲面碾壓順序進(jìn)行研究,提出了曲面碾壓技術(shù),解決了曲面攤鋪成型后常規(guī)壓路機(jī)無法進(jìn)行曲面碾壓密實(shí)的問題,通過應(yīng)用特殊設(shè)備及先進(jìn)的曲面碾壓工藝,碾壓成型后曲面無明顯車轍印,曲面整體外觀之良好,平整度合格率有效提高。國內(nèi)外尚未見文獻(xiàn)報(bào)道,在國內(nèi)外具有新穎性。

　　(4)為保證曲面施工質(zhì)量,在曲面攤鋪過程中應(yīng)用了曲面高程控制檢測技術(shù)和曲面壓實(shí)度檢測設(shè)備,解決了曲面成型后無法檢測壓實(shí)度的問題,通過應(yīng)用以上技術(shù)和設(shè)備,對曲面高程及壓實(shí)度質(zhì)量控制有了較大的提高。國內(nèi)外尚未見文獻(xiàn)報(bào)道,在國內(nèi)外具有新穎性。

　　本課題以汽車試驗(yàn)場高速跑道曲面施工技術(shù)為背景,依據(jù)國內(nèi)已成型的“盆腔式冶曲面高速跑道施工經(jīng)驗(yàn)和關(guān)鍵技術(shù),對高速跑道曲面攤鋪施工、高程控制系統(tǒng)、曲面碾壓工藝及質(zhì)量控制方式進(jìn)行深入研究。

　　(一)大傾角高速跑道曲面施工測量控制系統(tǒng)技術(shù)研究

　　以高速跑道內(nèi)環(huán)線為線路進(jìn)行現(xiàn)場勘查,布設(shè)水準(zhǔn)高程點(diǎn),對閉合的環(huán)形水準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行水準(zhǔn)測量,然后安裝上下部基準(zhǔn)導(dǎo)軌,安裝軌道后對高程進(jìn)行調(diào)整,為曲面施工提供高程控制保障。曲面攤鋪機(jī)以閉合導(dǎo)線為控制基礎(chǔ),施工先建立攤鋪高程控制基準(zhǔn)軌,采用基準(zhǔn)線的方法不能作為曲面攤鋪高程控制的基準(zhǔn)線。水準(zhǔn)點(diǎn)布設(shè)原則:兩個(gè)水準(zhǔn)點(diǎn)之間必須能達(dá)到通視,不得存在遮擋視線的物體或者邊坡。提出了“強(qiáng)制水準(zhǔn)點(diǎn)+基準(zhǔn)導(dǎo)軌冶組合形式的高程控制系統(tǒng),此測量控制系統(tǒng)穩(wěn)定性好、測量精準(zhǔn)度高,能有效避免曲面每層瀝青攤鋪過程中存在的累計(jì)誤差,解決了常規(guī)測量控制系統(tǒng)無法滿足曲面攤鋪機(jī)施工中控制高程的困難。

　　(二)大傾角高速跑道曲面攤鋪技術(shù)研究

　　1.高速跑道曲面施工方案研究

　　曲面攤鋪的銜接存在縱向冷接縫通縫的問題。曲面攤鋪搭接順序要合理,保證高速跑道質(zhì)量。

　　2.曲線段整體攤鋪方案研究

　　高速跑道曲線段由三部分組成,曲面攤鋪機(jī)主要進(jìn)行2/3/4車道+曲面安全帶區(qū)域的攤鋪,其余需要常規(guī)的攤鋪機(jī)攤鋪?zhàn)鳂I(yè)。

　　3.高速跑道曲面瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)

　　高速跑道曲面傾角過大,在攤鋪過程中使用常規(guī)的配合比無法滿足曲面攤鋪施工,為解決離析及滑料問題,確定最佳配合比。

　　4.高速跑道曲面混合料溫度控制技術(shù)

　　在攤鋪過程中對混合料溫度嚴(yán)格控制,碾壓時(shí)溫度過低無法達(dá)到壓實(shí)度要求。

　　5.曲面攤鋪施工技術(shù)

　　攤鋪時(shí)曲面上料速度可根據(jù)攤鋪機(jī)的行駛速度來調(diào)整,避免攤鋪機(jī)行駛速度過快,導(dǎo)致曲面壓密實(shí)度不夠,上部出現(xiàn)滑料。

　　(三)大傾角高速跑道曲面碾壓成型技術(shù)研究

　　1.曲面碾壓設(shè)備的組成

　　高速環(huán)道圓曲線段曲面橫斷呈三次拋物線型、緩和曲線段呈麥克康奈爾曲線型,曲面最大傾角為49毅39憶,所以曲面碾壓采用特殊的曲面壓路機(jī)。

　　2.曲面壓路機(jī)行走系統(tǒng)研究

　　膠輪壓路機(jī)對在曲面上碾壓施工的壓路機(jī)提供可靠的重力,能隨著曲面壓路機(jī)的行走而同步移動,以確保設(shè)備能承受曲面壓路機(jī)在曲面上行走時(shí)產(chǎn)生的側(cè)向拉力,使曲面壓路機(jī)能安全地在曲面上行走而不會側(cè)翻。

　　3.曲面碾壓技術(shù)

　　避免曲面在碾壓過程中受到斜向擠壓,出現(xiàn)混合料傾斜下滑堆積在2車道,曲面碾壓時(shí)遵循從低到高的原則,先采用小曲率壓路機(jī)碾壓2車道,在采用大曲率鼓式壓路機(jī)碾壓3/4車道。在碾壓時(shí)小曲率壓路機(jī)在最前,3車道大曲率壓路機(jī)在中間,4車道+安全帶大曲率壓路機(jī)在后,保證3臺壓路機(jī)在垂直方向上不在同一位置,3臺壓路機(jī)在碾壓過程中前進(jìn)和后退同步進(jìn)行。

　　(四)大傾角高速跑道曲面施工質(zhì)量控制技術(shù)研究

　　1.曲面高程控制技術(shù)

　　高速跑道曲面施工過程中高程控制以網(wǎng)格為依據(jù),將曲面數(shù)據(jù)導(dǎo)入電腦中,且電腦與全站儀使用數(shù)據(jù)線相連接,在攤鋪過程中每20m檢測一個(gè)斷面,每個(gè)斷面檢測20個(gè)高程點(diǎn)。

　　2.曲面壓實(shí)度檢測技術(shù)

　　曲面碾壓時(shí)由于受到傾斜牽引力的影響,實(shí)際法向碾壓做功小于常規(guī)平面道路碾壓的效果,在碾壓時(shí)易發(fā)生碾壓遍數(shù)不夠,且壓實(shí)功無法達(dá)到設(shè)計(jì)要求,導(dǎo)致瀝青路面的壓實(shí)度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求,造成質(zhì)量病害的問題。

　　為保證路面壓實(shí)度質(zhì)量,發(fā)明了曲面鉆芯取樣車,可以對成型的曲面路面進(jìn)行鉆芯取樣,以檢測壓實(shí)度是否到達(dá)設(shè)計(jì)要求。

　　(1)中汽中心鹽城汽車試驗(yàn)場該項(xiàng)目總投資20億元,占地面積2383畝,試驗(yàn)道路總長60公里。該試驗(yàn)場是集汽車技術(shù)法規(guī)實(shí)驗(yàn)、產(chǎn)品研發(fā)試驗(yàn)、道路安全及技術(shù)培訓(xùn)等功能于一體的具有國際水平、國內(nèi)領(lǐng)先的汽車公共實(shí)驗(yàn)檢測平臺。高環(huán)全長7850m,4車道,路基曲線段寬57.6m,直線段寬58.6m,高環(huán)最大傾角35.72。一期為高環(huán)路基工程,二期為高環(huán)路面工程,在施工中采用大傾角高速跑道瀝青曲面施工技術(shù),路面成型后指標(biāo)精度高、誤差小,施工質(zhì)量驗(yàn)收合格率高,施工質(zhì)量達(dá)到了業(yè)主及監(jiān)理的要求。

　　(2)中亞輪胎試驗(yàn)場高速跑道路面結(jié)構(gòu)工程,高速環(huán)道全場5301.831m。由直線段、緩和曲線段、圓曲線段組成、圓曲線半徑為275m。整條環(huán)道分四車道,側(cè)擺加速度變化率為6°/s"。圓曲線段采用三次拋物線型,緩和曲線段采用邁克康奈爾曲線。全程實(shí)施無接縫攤鋪,由于最大傾角為49°39"屬于國內(nèi)之最,導(dǎo)致其施工難度在國內(nèi)瀝青混凝土高環(huán)曲面施工中屬于最難。

　　通過應(yīng)用此技術(shù)提高了曲面攤鋪成型和各項(xiàng)指標(biāo)合格率,經(jīng)檢測各項(xiàng)指標(biāo)結(jié)果均滿足設(shè)計(jì)和業(yè)主要求。施工結(jié)果得到了監(jiān)理和業(yè)主單位的認(rèn)可,在行業(yè)內(nèi)所有瀝青跑道測試精度最高。

　　(一)經(jīng)濟(jì)效益

　　應(yīng)用“大傾角高速跑道瀝青曲面施工關(guān)鍵技術(shù)冶后,在“盆腔式冶高速跑道曲面施工中高程控制、曲面傾斜滑料等各方面控制更加精準(zhǔn),施工成型后的測試結(jié)果精確度更加準(zhǔn)確。通過優(yōu)化配合比、改進(jìn)施工工藝,從人工、機(jī)械、材料方面都節(jié)約了較大的投入,目前將本技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用到了多個(gè)試驗(yàn)場工程,預(yù)計(jì)直接和間接產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益為400余萬元。

　　(二)社會效益

　　對高速跑道曲面施工先進(jìn)的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行歸納總結(jié),形成了一套適用于高速跑道曲面施工的成套技術(shù),此技術(shù)已在多個(gè)試驗(yàn)場應(yīng)用,施工質(zhì)量達(dá)到了同行業(yè)內(nèi)領(lǐng)先地位,國內(nèi)試驗(yàn)場建設(shè)份額占到了50%,得到了各單位業(yè)主的認(rèn)可,試驗(yàn)場分公司在試驗(yàn)場建行領(lǐng)域具有較高的知名度。