长沙绕城高速公路SMA沥青面层施工质量控制QC.docx

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长沙绕城高速公路SMA沥青面层
施工质量控制

中交一公局六公司长沙绕城高速B1标公路SMA沥青面层施工QC小组
发表人：邬永飞
2014年07月
一、概述
长沙绕城高速公路全长28公里，分东南段和东北段，属于京港澳高速的一条重要通道，路面工程于2012年5月开工建设， 2013年12月28日建成通车。中交一公局六公司承建京港澳高速长沙绕城段路面工程，工程范围位于长沙市长沙县黄花镇，双向四车道,设计时速120km/h,全长28Km，
开工前，建设单位和本项目部对京港澳高速公路建成后的通车情况进行了联合调查，在原京港澳高速通往长沙的半幅道路破坏严重,而从长沙到外出的半幅车道破坏轻微,原因是长沙外围产大量优质河砂,而长沙外围是长沙建设用砂主产地, 运砂车辆超载严重，并且黄沙里含有大量的水，滴在路面上，路面长期处于水饱和状态；运砂车辆沿路洒落砂粒，路面受“砂粒-车轮”的组合式磨耗，所以，京港澳路面长沙绕城段建成后将长期受超重载、水饱和、砂粒的不利作用。
采用SMA-13沥青玛蹄脂碎石:
为了增强路面使用性能，延长道路使用寿命，建设单位采用了SMA-13沥青玛蹄脂碎石混合料铺筑表面层，提高路面的安全性、耐久性和延长使用寿命。该结构为骨架密实型，具有高温抗车辙、低温抗冻裂的优点。路面结构为38cm水稳基层+AC-25下面层+AC-20中面层+SMA-13上面层。
二、QC小组概况
QC小组成立于2012年12月。
小组活动课题：SMA沥青面层施工质量控制。
小组类型：技术攻关型
注册号：YGS-2012-12
活动时间：2012年12月-2013年12月。
小组成员情况如下表：
QC小组成员表
序号
姓名
年龄
性别
职称
组内职务
接收QC培训时间
备注
1
邬永飞
29
男
工程师
组长
48

2
曹冬冬
29
男
助工
副组长
48

3
王克强
34
男
工程师
组员
48
实验指导
4
王四军
41
男
工程师
组员
48
现场指导
5
张春杰
55
男
工程师
组员
48

6
彭鹏明
29
男
助工
组员
48

7
刘恩忠
45
男
工程师
组员
48
技术指导

三、选题理由
1、SMA沥青面层施工技术在国内正处在前期实践阶段，已施工项目较少，公司施工此类工程虽然不少，有成熟经验借鉴。
2、SMA沥青面层施工技术控制要求高，其混合料骨架结构属于断级配结构， 很难压实，对施工压实度是一重大挑战。
3、建设单位对渗水系数的要求远高于行业规范。
以下是路面质量检查项目和控制指标。

四、现状调查
为了掌握SMA-13沥青上面层容易出现的质量问题，我们按照常规施工方法和掌握的关于SMA-13的特点，做了300 m长的试验段，小组成员对试验段进行检查，抽查了50处，其中23处存在问题，具体情况如下：
统计汇总: 邬永飞

SMA沥青面层质量问题排列图
制图: 邬永飞
从以上调查情况可以看出，影响SMA沥青面层施工质量的主要问题是渗水和密实度不够。而渗水问题主要是由不密实引起的，也就是说，只要解决了压实度问题，渗水问题也就解决了。
五、目标设定
压实度达标，渗水系数达到建设方要求。
目标可行性分析：
1、控制配合比的临界点,找到最佳级配，使沥青玛蹄脂充分填充；
2、控制沥青混合料出料温度，控制碾压温度，达到在高温状态下充分压实。
六、原因分析

小组成员通过以上分析，共找出了15个影响压实度的因素，对这些原因进行确认如下：

根据调查确认可知，主要影响因素有5个，即：
1、粗骨料硬度小、形状欠佳
2、玛碲脂含量过高或过低
3、混合料保温差导致碾压温度低
4、混合料拌合不均匀
5、混合料运距远
对策表

根据以上对策，小组成员开始实施。
实施一、骨料选择、配合比设计及调整
配合比设计的任务就是确定骨架和沥青玛蹄脂部分各种材料的规格和比例，以保证形成的粗集料骨架间隙能恰好被玛蹄脂填充，使玛蹄脂能真正发挥胶结作用。我们的步骤如下：
（1）选择材料。SMA之所以有较高的高温稳定性，是基于含量较高的粗集料之间的嵌挤作用。粗集料嵌挤作用的好坏在很大程度上取决于集料石质的坚韧性，集料的颗粒形状和棱角性。因此，小组选择了抗压碎值高，坚韧、粗糙、有棱角的优质石料，严格限制集料的扁平颗粒含量；所采用碎石均为反击破碎石机加工的，使粗集料符合抗滑表层混合料的技术要求，同时，为增加碎石与沥青的粘结性，尽量采用了碱性材料，选择了南京金磊交通工程材料有限公司的优质玄武岩，石料规格为0－3mm，5－10mm，10－15mm三个档。
沥青为江苏宝利沥青股份有限公司生产SBS（Ⅰ-D）改性沥青，技术性能优良。
玄武岩与SBS改性沥青的粘附性达不到5级，需添加抗剥落剂。为选择质量好的抗剥落剂，经大量高温稳定性对比试验，我们最终选择了江苏文昌化工的TW-1型液体抗剥落剂。
SMA中沥青用量大，为了避免泛油，我们加入了德国产的木质素纤维采用德国瑞登梅尔父子公司（JRS）生产颗粒状纤维，可有效的吸油、裹附混合料。
（2）确定初试级配，在《沥青施工技术规范》的级配范围内，以4.75mm通过率为标志选定3个不同通过率的级配。测定3种配比矿料的毛体积相对密度，及各项物理指标。按照确保质量、经济合理、易于控制的原则，选择2#级配，进行后续设计。

我们经过拟订了三组配合比进行试验，最终选定其中的2#配合比进行了生产配合比的设计，并进行300米试验段试铺并进行了检测。

压实度刚刚合格，但富余系数较低，不合格的风险较大。
渗水值内控指标合格率82%，不合格的风险较大，未达到100%的控制目标。
对配合比进行调整，发现通过增加细集料的比例可以有效增加压实度，减小渗水，但是，此措施同时降低了构造深度，降低了摩擦系数，不是有效方案。经数次微调，减小4.75mm的通过率，适当加大0.6mm以下的通过率，有效解决了压实度、渗水和构造之间的矛盾。
实施二、混合料拌和质量控制
为了提高混合料的拌和质量，我们选用了JRM4500型间歇式沥青混凝土拌和站，采用电脑控制，能够对沥青温度、矿料加热温度、混合料的温度进行及时红外检测，同时对每一盘的混合料生产情况逐盘记录并打印。
SMA沥青混合料需要投放木质纤维素，我们在沥青拌和机组中增加了木质纤维素投料机，根据每盘混合料数量设定添加数量。
SMA沥青混合料沥青用量多，为了充分拌和均匀，我们调整了原料添加顺序，采取先添加木质纤维素，后添加沥青，并延长了拌和时间，具体时间如下：

实施三、混合料温度控制
由于SMA沥青混合料温度敏感性较强，并且面层较薄，仅4cm，且项目工段长，沥青混合料运距远，温度损失大，必须保证混合料的碾压温度，才能达到良好的压实效果。为此，我们必须从各个环节采取措施控制温度。
1、控制混合料出厂温度：在混合料拌和过程中，业主下发作业指导书要求混合料超过190度必须废弃，我们采用靠近上限的办法，控制混合料出场温度在175~185度左右，这样，保证了初始温度，也是摊铺温度的重要保证。
2、加强运输过程中保温措施： 我们采取在混合料装车后，在运输车周围都用棉被进行覆盖，并且覆盖完全，在车顶部先用双层加厚帆布进行覆盖，用铁丝将帆布紧紧扎牢在车厢上，防止运输过程中被风吹起。
3、摊铺施工时的温度控制：对现场摊铺速度和运距及拌和站产量进行计算，达到拌和、运输和摊铺匹配，在保证不出现停机待料的情况下，现场不积压料车，保证混合料到场得到及时摊铺。混合料运输到现场时，不揭开蓬布，待卸料完毕后才允许整理蓬布。混合料温度摊铺温度不低于160℃，否则，作为废料处理。
4、及时跟踪碾压：在摊铺机摊铺完成后，采取跟踪式碾压方式进行碾压，争取沥青混合料在较高的温度状态下及时得到压实。
通过以上保温控制，我们检测得到运输20km距离时候，温度仅下降1-2℃，初压温度均在165℃以上，压实温度得到有力的保证。
其他指标控制
在按以上步骤实施的同时，对摊铺的平整度、横坡度、厚度和摊铺段接缝均进行的效的控制，确保SMA沥青路面的各项质量指标均满足规范和建设方的要求。
八、SMA沥青面层效果检查

12月份，交通厅质量监督站、建设单位、监理单位对已施工结束的SMA沥青面层的质量进行验收检测结果统计如下:

检验结果很好的满足规范和建设单位的要求，也达到了项目部的自控目标，得到建设单位的充分肯定和检测单位高度认可，工程验收一次性通过，获得业主一致的质量好评，树立了良好的社会形象，创造了较好的经济效益。该项目通过了长沙公司的优质工程质量验收。
通过开展活动，小组成员探索出了一套合理的SMA沥青面层施工方案，得出了一系列经验性的工艺参数，为企业下一步施工类似工程提供了宝贵的经验。
九、巩固措施和下一步打算
1、巩固措施：
小组成员认真总结，完善SMA沥青路面的施工工艺，形成工法上报公司。同时还将其作为科研课题进行了更深入的研究，现正在撰写科研报告。
2、下一步打算：
本项目已施工完毕，小组准备在中交一公局六公司以后高速公路项目路面施工中，继续开展《SMA质量控制与成本最小化》进行研究。

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