CN109811627A - 快速成型的公路施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及市政道路技术领域，针对施工周期较长的问题，提供了一种快速成型的公路施工方法，包括：（1）土方开挖；（2）铺设防水层；（3）铺设基层：在防水层上方铺设若干预制的基层模块，基层模块上方铺设透水沥青连接层并压实；（4）铺设垫层：在透水沥青连接层上方铺设若干预制的垫层模块；（5）铺设面层：在垫层上铺设透水沥青面层；基层模块以及垫层模块均为放置时间大于28天的混凝土模块。由于基层模块以及垫层模块均为放置时间大于28天的混凝土模块，使得主要起承重作用的基层模块以及垫层模块无需像普通浇注混凝土路面那样在施工完毕后耗费大量时间进行养护，只需在透水沥青面层冷却至室温后便可通车，使得施工周期大幅缩短。
Description
技术领域
本发明涉及市政道路技术领域，尤其是涉及一种快速成型的公路施工方法。
背景技术
公路通常采用沥青混凝土或水泥混凝土高级路面，由于混凝土的存在，使得公路在修建完毕后，需要养护一段时间，通常以养护28天为佳，使得公路的施工周期较长，因此还有改善空间。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种快速成型的公路施工方法，具有施工周期较短的优点。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种快速成型的公路施工方法，包括以下步骤：
(1)土方开挖；
(2)铺设防水层，具体如下：
耙松土基层，喷涂防水沥青至土基层表面，将土基层与防水沥青层一起压实；
(3)铺设基层，具体如下：
控制防水层温度在110℃-140℃，在防水层上方铺设若干预制的基层模块，基层模块上方铺设透水沥青连接层并压实；
(4)铺设垫层，具体如下：
控制透水沥青连接层温度在110℃-140℃，在透水沥青连接层上方铺设若干预制的垫层模块；
(5)铺设面层，具体如下：
在垫层上铺设透水沥青面层；
所述基层模块以及垫层模块均为放置时间大于28天的混凝土模块。
通过采用上述技术方案，通过混凝土模块作为基层模块以及垫层模块，以利用混凝土结构提供强大的抗压力，再通过透水沥青连接层连接相邻基层模块以填充相邻基层模块之间的缝隙，并通过透水沥青面层连接相邻垫层模块并形成覆盖在垫层上的沥青路面，使得公路具有良好的防滑性能，路面弹性较佳，不易磨损、开裂，并配合基层模块以及垫层模块提供强大的抗压力使得路面承载能力较强；由于基层模块以及垫层模块均为放置时间大于28天的混凝土模块，使得主要起承重作用的基层模块以及垫层模块无需像普通浇注混凝土路面那样在施工完毕后耗费大量时间进行养护，只需在透水沥青面层冷却至室温后便可通车，使得施工周期大幅缩短；同时，由于基层模块以及垫层模块均通过沥青材料连接，不会存在新旧混凝土连接界面连接力下降的问题，使得公路施工时可多段同时进行，使得施工效率大幅提升；通过在防水层冷却至110℃以下之前铺设基层模块，使得基层模块挤压防水层以使得防水层在具有流动性以及粘性的状态下更好的与基层模块稳定连接；通过在透水沥青连接层冷却至110℃以下之前铺设垫层模块，使得垫层模块挤压透水沥青连接层以使得透水沥青连接层在具有流动性以及粘性的状态下更好的与垫层模块稳定连接，并且方便调整垫层平整度；通过将土基层耙松并将防水层喷涂在松土上一起压实，使得防水层与土基层连接紧密并且增大防水层的防水厚度，同时使得基层模块不仅仅与防水沥青连接还与部分土壤连接，利用土壤补强防水层，使得基层模块更为稳定地铺设在土基层上。
本发明进一步设置为：所述步骤(3)中，待防水层冷却至80℃以下，再铺设透水沥青连接层。
通过采用上述技术方案，铺设透水沥青连接层后趁热铺设垫层模块时，避免由于防水层温度高而结构强度不足导致基层模块被进一步压入防水层中的情况，避免防水层结构破坏，保证防水层的防水效果。
本发明进一步设置为：所述步骤(5)中，待透水沥青连接层冷却至80℃以下，再铺设透水沥青面层并压实。
通过采用上述技术方案，避免压实透水沥青面层时由于透水沥青连接层强度不足导致受压后断裂破损等情况，保证透水沥青连接层连接相邻基层模块的连接稳定性，进而保证基层的稳定性。
本发明进一步设置为：所述基层模块为块状的混凝土砌块，所述基层模块的最大长度不大于公路路宽的10％。
通过采用上述技术方案，保证基层由多个基层模块组成以保证相邻基层模块之间缝隙数量较多，是配合透水沥青连接层形成数量较多的透水通道，以保证路面排水效果。
本发明进一步设置为：所述基层模块呈立方体状，所述基层模块的长、宽、高均为公路路宽的5％。
通过采用上述技术方案，通过立方体状的基层模块，使得基层模块铺设时易于稳定安放，操作方便；通过基层模块的长、宽、高均为公路路宽的5％，保证相邻基层模块的缝隙数量足够多，排水效果较好。
本发明进一步设置为：所述垫层模块为板状的混凝土板，所述垫层模块沿公路宽度方向的尺寸为公路上一条车道的宽度的95％。
通过采用上述技术方案，利用垫层模块承载单一车道上的负载，减少垫层模块沿公路宽度方向的力臂长度，减少垫层模块受到的剪切力；同时使得垫层模块与土方侧壁留有间隙以便于铺设排水沟等辅助结构，并且利用透水沥青面层连接垫层模块与土方侧壁以使得公路路面与公路两侧的路基弹性连接，使得汽车经过时产生的路面振动被缓冲、消耗，减少路面振动对公路两侧土壤的影响，减少滑坡等土壤松脱的情况。
本发明进一步设置为：所述垫层模块沿公路长度方向延伸的长度不大于10m。
通过采用上述技术方案，相邻垫层模块之间通过透水沥青面层连接以实现柔性连接，控制垫层模块的长度以减少垫层模块过长导致抗剪力下降而断裂的情况。
本发明进一步设置为：所述透水沥青连接层包括以下质量份数的组分：
沥青100份；
沥青油50-60份；
气相二氧化硅3-5份；
荷叶粉末2-3份；
填料40-50份；
玻璃纤维3-5份；
所述填料为单一粒径聚氨酯颗粒。
通过采用上述技术方案，通过沥青油稀释以使得沥青流动性增强，通过气相二氧化硅通过氢键形成网络以限制沥青分子运动，降低流动性，并且在收到强度较高的外力时，氢键断裂，以取消对沥青分子运动的限制，使得在步骤(3)中的压实过程中，沥青分子易于流动进入相邻基层模块之间的缝隙中，当沥青停止流动后，气相二氧化硅再次自行形成氢键以形成网络，限制沥青分子运动，以使得透水沥青连接层更好的连接相邻基层模块；通过荷叶粉末提高透水沥青连接层的憎水性，使得水分通过透水沥青连接层的空隙流动，不易残留在透水沥青连接层上，减少浸泡侵蚀基层模块的情况；通过玻璃纤维补强以提高透水沥青连接层的强度，提高连接稳定性；通过采用聚氨酯颗粒作为填料，以进一步增加透水沥青连接层的弹性，使得相邻基层模块之间通过透水沥青连接层弹性连接，使得汽车经过时产生的振动可通过透水沥青连接层缓冲消耗，减少对公路基层的影响，使得公路的使用寿命较长，稳定性较佳。
本发明进一步设置为：所述透水沥青连接层包括以下质量份数的组分：
沥青100份；
沥青油50-60份；
气相二氧化硅3-5份；
荷叶粉末2-3份；
填料40-50份；
玻璃纤维3-5份；
陶瓷粉7-9份；
所述填料为单一粒径聚氨酯颗粒。
通过采用上述技术方案，通过加入陶瓷粉，使得透水沥青面层的耐磨性提高，使得透水沥青面层不易磨损，延长公路的使用寿命。
本发明进一步设置为：所述垫层模块以及所述基层模块表面刺有若干盲孔。
通过采用上述技术方案，使得透水沥青连接层可渗入盲孔中以增加透水沥青连接层与基层模块以及垫层模块的连接面积，同时增加了透水沥青面层与垫层模块的连接面积，进而使得公路稳定性较高，不易空鼓，质量较好。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1.由于基层模块以及垫层模块均为放置时间大于28天的混凝土模块，使得主要起承重作用的基层模块以及垫层模块无需像普通浇注混凝土路面那样在施工完毕后耗费大量时间进行养护，只需在透水沥青面层冷却至室温后便可通车，使得施工周期大幅缩短；
2.由于基层模块以及垫层模块均通过沥青材料连接，不会存在新旧混凝土连接界面连接力下降的问题，使得公路施工时可多段同时进行，使得施工效率大幅提升；
3.通过荷叶粉末提高透水沥青连接层的憎水性，使得水分通过透水沥青连接层的空隙流动，不易残留在透水沥青连接层上，减少浸泡侵蚀基层模块的情况。
具体实施方式
以下结合实施例，对本发明作进一步详细说明。
一种快速成型的公路施工方法，包括以下步骤：
(1)土方开挖，具体如下：
根据设计图纸要求开挖土方，土方宽度为公路设计宽度的105％，土方底部为土基层。
(2)铺设防水层，具体如下：
耙松土基层，耙松厚度为10cm，然后将防水沥青喷涂在耙松的土基层上方以及土方侧壁，防水沥青喷涂温度为130℃，土方侧壁上的喷涂厚度为1cm，土基层上方的喷涂厚度为5cm，压实土基层以及防水沥青以形成密实的土基层以及防水层。
(3)铺设基层，具体如下：
防水层压实后，将路基贴着土方侧壁安装，然后将若干预制的基层模块铺设在公路两侧的路基之间的防水层上，在防水层冷却至110℃以下之前完成基层铺设；
相邻基层模块之间留有1cm-2cm的间隙，基层模块与路基之间留有3-4cm的间隙；
若防水层冷却至110℃以下则通过沥青就地热再生设备对防水层加热至130℃后再放置基层模块；
基层模块采用预制的水泥混凝土砌块，基层模块呈立方体状，基层模块的长、宽、高均为公路设计路宽的5％。
路基采用预制的水泥混凝土砌块，路基高度为土方深度的110％，路基预埋有排水管，相邻路基紧密贴合以使排水管相互连通。
基层模块铺设完毕后，等待防水层冷却，防水层冷却至75℃后，在基层模块上方铺设透水沥青连接层，透水沥青连接层铺设温度为135℃，铺设厚度为基层模块高度的10％，铺设完毕后通过压路机压实，以使得透水沥青连接层因受到外力而沿着相邻基层模块之间的缝隙向下流动以填满相邻基层模块之间的缝隙，使得透水沥青连接层包裹基层模块并连接相邻基层模块。
(4)铺设垫层，具体如下：
透水沥青连接层压实后，在透水沥青连接层上铺设若干垫层模块，在透水沥青连接层冷却至110℃以下之前完成垫层铺设；
相邻垫层模块之间留有5cm-6cm的间隙；
若透水沥青连接层冷却至110℃以下则通过沥青就地热再生设备对透水沥青连接层加热至130℃后在继续放置垫层模块；
垫层模块采用预制的钢筋混凝土板，垫层模块中的钢筋伸出垫层模块侧壁且伸出长度为2-3cm。
垫层模块沿公路宽度方向的尺寸为公路设计图中一条车道宽度的95％，垫层模块沿公路长度方向延伸的尺寸为10m。
垫层模块沿公路长度方向的中线与垫层所放置的相应车道沿公路上的方向的中线位于同一竖直面上。
(5)铺设面层，具体如下：
垫层模块铺设完毕后，等待透水沥青连接层冷却至75℃后，在垫层上铺设透水沥青面层。
透水沥青面层铺设温度为140℃，透水沥青面层铺设厚度为垫层模块厚度的120％，通过压路机压实以使得透水沥青面层因受到外力而沿着相邻垫层模块之间的缝隙流动以包裹垫层模块并连接相邻垫层模块。
透水沥青面层压实后再次铺设沥青并压实以调整路面高度以及路面表面的形状。
待透水沥青面层冷却至室温即可通车。
本实施例中，公路总厚度为80-85cm。
本实施例中，采用的垫层模块以及基层模块均已养护28天，垫层模块以及基层模块表面均刺有若干盲孔。
通过透水沥青连接层连接相邻基础模块以及通过透水沥青面层连接相邻垫层模块，使得公路施工完毕后只需等待透水沥青面层冷却至室温即可通车，无需等待混凝土结构养护时间，大幅缩短了施工周期。
同时由于若干垫层模块以及若干基层模块均通过沥青材料连接，不存在新旧混凝土连接界面连接力下降的情况，使得公路施工时可多段同时施工，使得施工效率大幅提升。
行车时，车辆产生的震动通过沥青材料的弹性缓冲，使得基层模块以及垫层模块受到的震动冲击较少，主要其承载抗压的作用，使得公路的结构稳定性较强，不易开裂，使用寿命较长。
通过垫层模块中的钢筋伸出垫层模块侧壁2-3cm，使得相邻垫层模块之间的间隙通过钢筋补强透水沥青面层，以使得透水沥青面层的强度更佳。
本实施例中透水沥青连接层的制备方法包括以下步骤：
a.将50kg沥青油加入搅拌装置中加热至140℃，加入气相二氧化硅3kg、荷叶粉2kg、玻璃纤维3kg，转速100r/min，搅拌10min；
b.加入100kg沥青，转速10r/min，边搅拌边加热，以使混合物温度升高至140℃，转速60r/min，搅拌30min；
c.加入40kg填料，转速50r/min，搅拌40min。
本实施例中，填料采用单一粒径聚氨酯颗粒，聚氨酯颗粒为粒径50mm的球状颗粒。
通过采用粒径50mm的球状颗粒，使得透水沥青连接层以及透水沥青面层流动性较好，易于填充相邻基层单元以及相邻垫层单元之间的缝隙。
本实施例中透水沥青面层的制备方法包括以下步骤：
a.将50kg沥青油加入搅拌装置中加热至140℃，加入气相二氧化硅3kg、荷叶粉2kg、玻璃纤维3kg、陶瓷粉7kg，转速100r/min，搅拌10min；
b.加入100kg沥青，转速10r/min，边搅拌边加热，以使混合物温度升高至140℃，转速60r/min，搅拌30min；
c.加入40kg填料，转速50r/min，搅拌40min。
本实施例中，填料采用单一粒径聚氨酯颗粒，聚氨酯颗粒为粒径50mm的球状颗粒。
实施例2
与实施例1的区别在于
透水沥青连接层的制备方法包括以下步骤：
a.将60kg沥青油加入搅拌装置中加热至140℃，加入气相二氧化硅5kg、荷叶粉3kg、玻璃纤维5kg，转速100r/min，搅拌10min；
b.加入100kg沥青，转速10r/min，边搅拌边加热，以使混合物温度升高至140℃，转速60r/min，搅拌30min；
c.加入50kg填料，转速50r/min，搅拌40min。
本实施例中，填料采用单一粒径聚氨酯颗粒，聚氨酯颗粒为粒径50mm的球状颗粒。
透水沥青面层的制备方法包括以下步骤：
a.将50kg沥青油加入搅拌装置中加热至140℃，加入气相二氧化硅3kg、荷叶粉2kg、玻璃纤维3kg、陶瓷粉8kg，转速100r/min，搅拌10min；
b.加入100kg沥青，转速10r/min，边搅拌边加热，以使混合物温度升高至140℃，转速60r/min，搅拌30min；
c.加入40kg填料，转速50r/min，搅拌40min。
本实施例中，填料采用单一粒径聚氨酯颗粒，聚氨酯颗粒为粒径50mm的球状颗粒。
实施例3
与实施例1的区别在于
透水沥青连接层的制备方法包括以下步骤：
a.将50kg沥青油加入搅拌装置中加热至140℃，加入气相二氧化硅5kg、荷叶粉3kg、玻璃纤维4.5kg，转速100r/min，搅拌10min；
b.加入100kg沥青，转速10r/min，边搅拌边加热，以使混合物温度升高至140℃，转速60r/min，搅拌30min；
c.加入48kg填料，转速50r/min，搅拌40min。
本实施例中，填料采用单一粒径聚氨酯颗粒，聚氨酯颗粒为粒径50mm的球状颗粒。
透水沥青面层的制备方法包括以下步骤：
a.将50kg沥青油加入搅拌装置中加热至140℃，加入气相二氧化硅3kg、荷叶粉2kg、玻璃纤维3kg、陶瓷粉9kg，转速100r/min，搅拌10min；
b.加入100kg沥青，转速10r/min，边搅拌边加热，以使混合物温度升高至140℃，转速60r/min，搅拌30min；
c.加入40kg填料，转速50r/min，搅拌40min。
本实施例中，填料采用单一粒径聚氨酯颗粒，聚氨酯颗粒为粒径50mm的球状颗粒。
比较例1
现有的透水沥青混凝土路面，路面总厚度与实施例1一致。
比较例2
现有的水泥钢筋混凝土路面，路面总厚度与实施例1一致。
实验1
通过负载的五轴货车在各实施例以及比较例制备所得的路面进行碾压试验，检测路面因过载而出现压痕、龟裂时货车负载的重量。
具体检测数据见表1
| 货车负载(吨) | |
| 实施例1 | 66 |
| 实施例2 | 67 |
| 实施例3 | 65 |
| 比较例1 | 58 |
| 比较例2 | 62 |
根据表1可得，通过从下至上以沥青-混凝土-沥青-混凝土-沥青的结构排布，使得路面承载能力有所提高，在负载时，透水沥青面层弹性形变以抵消部分负载，并将负载传导至垫层模块上，通过若干个独立的垫层模块抵抗负载并且由于垫层模块之间为非刚性连接，使得相邻垫层模块之间剪切力较低，并且作用面积较少的车辆造成的压力被整块垫层模块分担并以较大的作用面积传递至透水沥青连接层，并通过透水沥青连接层弹性形变以部分抵消，在传递至若干个独立的基层模块中，使得透水沥青路面承受的负载分级下传，以使得路面不易受到车辆碾压所施加的局部作用力而凹陷、开裂等。
本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种快速成型的公路施工方法，其特征是：包括以下步骤：
（1）土方开挖；
（2）铺设防水层，具体如下：
耙松土基层，喷涂防水沥青至土基层表面，将土基层与防水沥青层一起压实；
（3）铺设基层，具体如下：
控制防水层温度在110℃-140℃，在防水层上方铺设若干预制的基层模块，基层模块上方铺设透水沥青连接层并压实；
（4）铺设垫层，具体如下：
控制透水沥青连接层温度在110℃-140℃，在透水沥青连接层上方铺设若干预制的垫层模块；
（5）铺设面层，具体如下：
在垫层上铺设透水沥青面层；
所述基层模块以及垫层模块均为放置时间大于28天的混凝土模块。
2.根据权利要求1所述的快速成型的公路施工方法，其特征是：所述步骤（3）中，待防水层冷却至80℃以下，再铺设透水沥青连接层。
3.根据权利要求2所述的快速成型的公路施工方法，其特征是：所述步骤（5）中，待透水沥青连接层冷却至80℃以下，再铺设透水沥青面层并压实。
4.根据权利要求1所述的快速成型的公路施工方法，其特征是：所述基层模块为块状的混凝土砌块，所述基层模块的最大长度不大于公路路宽的10%。
5.根据权利要求4所述的快速成型的公路施工方法，其特征是：所述基层模块呈立方体状，所述基层模块的长、宽、高均为公路路宽的5%。
6.根据权利要求1所述的快速成型的公路施工方法，其特征是：所述垫层模块为板状的混凝土板，所述垫层模块沿公路宽度方向的尺寸为公路上一条车道的宽度的95%。
7.根据权利要求6所述的快速成型的公路施工方法，其特征是：所述垫层模块沿公路长度方向延伸的长度不大于10m。
8.根据权利要求1所述的快速成型的公路施工方法，其特征是：所述透水沥青连接层包括以下质量份数的组分：
沥青100份；
沥青油50-60份；
气相二氧化硅3-5份；
荷叶粉末2-3份；
填料40-50份；
玻璃纤维3-5份；
所述填料为单一粒径聚氨酯颗粒。
9.根据权利要求8所述的快速成型的公路施工方法，其特征是：所述透水沥青连接层包括以下质量份数的组分：
沥青100份；
沥青油50-60份；
气相二氧化硅3-5份；
荷叶粉末2-3份；
填料40-50份；
玻璃纤维3-5份；
陶瓷粉7-9份；
所述填料为单一粒径聚氨酯颗粒。
10.根据权利要求1所述的快速成型的公路施工方法，其特征是：所述垫层模块以及所述基层模块表面刺有若干盲孔。
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