高速公路灌縫施工工藝與成本分析

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 摘   要：介紹了石安高速公路開通營運幾年來，對瀝青混凝土路面縫修補所采用的幾種方法，并對施工成本進行比較分析，最后指出研究開發(fā)裂縫修補設備的重要性。 
    關鍵詞：高速公路；瀝青混凝土路面；裂縫；灌縫；成本分析 裂縫是高速公路路面各類破損中最常見、最易發(fā)生和最早期產生的病害之一，它幾乎伴隨著高速公路的整個使用期，并隨著路齡的增長而加重。路面出現(xiàn)裂縫不但影響路容美觀和行車的舒適性，而且容易擴展造成路面的結構性破壞，縮短路面的使用壽命。瀝青混凝土路面出現(xiàn)裂縫，應及時進行密封修補，否則雨水及其他雜物就會沿裂縫進入面層結構及路基，導致路面承載能力下降，加速路面局部或成片損壞。  

    石安高速公路全長234km，于1997年12月30日正式建成通車，最早發(fā)現(xiàn)首條路面裂縫是在1998年4月，到目前為止，全路橫向、縱向裂縫累計長度達4?6×105m，灌縫修補工作已經成為日常養(yǎng)護工作中的一項重要內容。現(xiàn)將石安高速公路幾年來的裂縫修補工藝及成本分析介紹如下。  
    一、裂縫修補工藝及方法  
    裂縫修補方法很多，一般根據裂縫的寬度和深度確定修補工藝。我們根據裂縫寬度將裂縫分為4種：(1)微裂縫，此類裂縫縫寬<5 mm，裂縫邊緣無碎裂或僅有輕微碎裂，沒有或有少量支縫，對車輛行駛的平穩(wěn)性影響不太大；(2)小裂縫，此類裂縫寬為 5～15mm，裂縫邊緣有輕微碎裂，并有少量支縫，裂縫兩側有微量錯臺，會引起車輛輕微跳動；(3)中裂縫，此類裂縫縫寬為15～25 mm，裂縫邊緣有中等碎裂，并有少量支縫，裂縫兩側有少量錯臺，會引起車輛明顯跳動；(4)大裂縫，此類裂縫縫寬>25mm，裂縫邊緣有嚴重碎裂，并有較多支縫，裂縫兩側有較大錯臺，會引起車輛劇烈跳動。  
    1、 非開槽修補法(傳統(tǒng)修補法)  
    非開槽修補法適合對微裂縫進行修補，根據使用材料的不同，這種修補方法可以分為熱補和冷補2種。  
    1AH—110重交通石油瀝青熱補施工  
    機具設備：瀝青熱熔和噴涂設備(安裝在工程車上)。  
    施工工藝：準備工作→備料→加熱熔解AH— 110重交通石油瀝青→清除裂縫四周灰塵→騎縫噴涂熱熔石油瀝青→抹板抹平→自然冷卻→開放交通。  
    2、改性乳化瀝青冷補施工  
    改性乳化瀝青是液態(tài)的混合冷補材料，對機具設備無特殊要求，現(xiàn)場攪拌后人工刮涂封縫(三涂)。  
    施工工藝：準備工作→清縫→工人拌料→人工刮涂一次→固化→二次刮涂→固化→三次刮涂→固化→開放交通(固化時間15～20min)。  
    這些傳統(tǒng)的方法經多年的生產實踐證明，無論是采用重交通石油瀝青還是改性乳化瀝青灌縫，隨著表層及基層的溫度收縮，最多不超過1年，維修后的裂縫又在原灌縫位置重新開裂，其失效率占86％以上，只好第二年重新修補。這樣經常的維修，不僅增加了養(yǎng)護費用，而且頻繁的養(yǎng)護作業(yè)會造成行車的諸多不便和不安全因素。  
    3、開槽修補法  
    開槽修補法適合于中小裂縫，是國外通用的裂縫處理方法，使用的設備包括開槽機和灌縫機，補縫 材料采用針對裂縫修補專門設計的密封膠(改性瀝青聚合物)，開槽尺寸至少為1 cm寬，1~3 cm深，開槽的深度、寬度比不應超過2：1，深度比越低越好。開槽修補法施工工藝流程一般分5個步驟。  
    (1)準備工作。檢查開槽機與灌縫機，確保其技術狀況良好；根據路面裂縫的具體情況，確定補縫設計方案；啟動灌縫機并向密封膠加熱罐內添加密封膠，將密封膠加熱、攪拌至193℃，不能超過204℃；加熱期間將灌縫機拖掛在卡車后面，并把密封膠、隔離墩、安全指示標牌、開槽機和肩背式吹風機等裝在卡車上，拖到預定施工地點，將高速公路半幅的一半封閉作為施工區(qū)。  
    (2)開槽。按照設計的開槽尺寸，預先調節(jié)好開槽機開槽深度，然后進行開槽作業(yè)。作業(yè)時，根據裂縫寬度種類情況，及時調節(jié)開槽尺寸，滿足最低設計要求。  
    (3)清槽。用肩背式吹風機將槽內的碎渣及裂縫兩側至少10cm范圍內的灰塵徹底清掃干凈。  
    (4)灌縫。若在氣溫低于4℃時補縫，灌縫機須配有預熱設備對開槽部位進行預熱，若在此溫度下不預熱就進行補縫，會降低密封膠的粘結力；如果在氣溫高于4℃時補縫，可不進行預熱，一般預熱后的補縫效果要好。在密封膠加熱溫度達到193℃左右時，用灌縫機上帶有刮平器的壓力噴頭將密封膠均勻地灌入槽內，并在裂縫兩側拖成一定寬度與厚度的封層。  
    (5)養(yǎng)護。用密封膠灌縫后，在密封膠充分冷卻并把路面上的碎渣清掃干凈后，才能開放交通，一般冷卻時間為15min左右，具體開放交通時間可根據氣溫情況靈活掌握。  
    經過幾年的灌縫實踐證明，灌縫失效的最主要表現(xiàn)是密封膠與裂縫兩壁未能牢固地粘結，主要與密封膠技術性能、清槽是否徹底和施工時的環(huán)境溫度有關，因此選擇施工季節(jié)和適合當?shù)厥┕きh(huán)境的密封膠非常重要。
    二、裂縫修補成本分析  
    以下采用石安高速公路5年來對裂縫修補的統(tǒng)計數(shù)據為依據，進行成本對比分析。  
    1、傳統(tǒng)修補法成本分析  
    根據我單位采用傳統(tǒng)修補法幾年的施工統(tǒng)計，平均工程造價在2.5～4元／m左右，工程造價主要受灌縫材料價格變動的影響，1年內失效率在86％以上，因此5年的工程總造價達到10.25～20元／m，平均工程總造價在15元／m左右。  
    2、開槽修補法成本分析  
    選用CRAFCO設備、SS125DC灌縫機和 MOD 程總造價在15元／m左右。  
    3、開槽修補法成本分析  
    選用CRAFCO設備、SS125DC灌縫機和 MODEL200開槽機。材料選用CRAFCO寶利福2型，常溫下該材料密度為12&kg／L；以開槽后平均寬度為2cm、深度為25cm的中小裂縫為例。  
    (1)每延米密封膠消耗費用。  
    填槽用量：2cm×2?5cm×100cm＝0.5L  
    0.5 L×12 kg／L＝0.6 kg  
    密封膠1kg價格：1t報價13 000元人民幣，則 1 kg即為13元人民幣。  
    每延米價格：0.6kg×13元／kg＝7.8元  
    (2)設備折舊費用。  
    該設備折舊費通常以10年為使用期限，每年折舊購價的10％，SS125DC灌縫機和開槽機總價 550 000元人民幣，則設備每年折舊費為550 000×10％＝55 000元。  
    每年工作日以300 d計算，每天折舊費為 55 000÷300＝183元。  
    每天正常工作6 h可灌縫600m，則每延米折舊183÷600＝0.305元。  
    (3)燃料費用。  
    每天正常工作需消耗柴油45 L，汽油18 L，以每升3.2元計，則每延米費用：(45+18)×3.2÷600＝0?336元。  
    (4)正常耗損件費用。  
    開槽機刀片每套報價6 000元人民幣，可開槽 6 000～28 000m左右，以15 000m計算，每延米刀具損耗費為6 000÷15 000＝0.4元，包括其他維修、配件損耗，費用以0.6元計。  
    (5)卡車費用。  
    每臺班300元，則每延米費用為300÷600＝0.5元。  
    (6)人工費用。  
    正常施工需6人，平均每人每天50元，則人工費6×50÷600＝0.5元。  
    以上6項費用累計得每延米造價為10.041元，包括5年內失效返工費用后每延米工程總造價為11元左右。
    3、結語  
    (1)對于傳統(tǒng)修補法，雖然施工設備費用投入幾 乎沒有、初期施工造價較低，但其使用壽命最多不超過1年，裂縫密封的效果不好，1年失效率為86％以上，5年內每延米工程總造價為15元左右。  
    (2)對于開槽式修補法，雖然初期施工設備費用投入較高、初期施工造價較高，但其使用壽命大為延長，裂縫密封的效果好，有效率大為提高，使用5年后，開槽式修補處理裂縫的有效率為87.6％，5年內每延米工程總造價為11元左右。  
    (3)傳統(tǒng)修補法適合處理微裂縫和對中小裂縫進行臨時應急處理。開槽式修補對中小裂縫進行一次修補可以保持5年以上，一次修補多年受益。  
    (4)高速公路大量橫向、縱向裂縫出現(xiàn)高峰集中在開通后2～3年，以后隨著路齡的增加開始出現(xiàn)大量支裂縫，對路面的危害性相當大。因此，裂縫修補作為一項主要的日常養(yǎng)護工作，應引起公路養(yǎng)護工作人員的足夠重視。  
    (5)目前，開槽修補法的設備、工藝和材料大多采用國外產品，國內有關部門應重視設備和材料的研發(fā)，以降低工程造價。