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高速公路灌缝施工工艺与成本分析

高速公路灌缝施工工艺与成本分析

发布日期:2016-11-24 作者: 点击:

石安高速公路全长234km,于1997年12月30日正式建成通车,最早发现首条路面裂缝是在1998年4月,到目前为止,全路横向、纵向裂缝累计长度达46×105m,灌缝修补工作已经成为日常养护工作中的一项重要内容。现将石安高速公路几年来的裂缝修补工艺及成本分析介绍如下。  
    一、裂缝修补工艺及方法 
    裂缝修补方法很多,一般根据裂缝的宽度和深度确定修补工艺。我们根据裂缝宽度将裂缝分为4种:(1)微裂缝,此类裂缝缝宽<5 mm,裂缝边缘无碎裂或仅有轻微碎裂,没有或有少量支缝,对车辆行驶的平稳性影响不太大;(2)小裂缝,此类裂缝宽为 5~15mm,裂缝边缘有轻微碎裂,并有少量支缝,裂缝两侧有微量错台,会引起车辆轻微跳动;(3)中裂缝,此类裂缝缝宽为15~25 mm,裂缝边缘有中等碎裂,并有少量支缝,裂缝两侧有少量错台,会引起车辆明显跳动;(4)大裂缝,此类裂缝缝宽>25mm,裂缝边缘有严重碎裂,并有较多支缝,裂缝两侧有较大错台,会引起车辆剧烈跳动。 
    1、 非开槽修补法(传统修补法) 
    非开槽修补法适合对微裂缝进行修补,根据使用材料的不同,这种修补方法可以分为热补和冷补2种。 
    1AH—110重交通石油沥青热补施工 
    机具设备:沥青热熔和喷涂设备(安装在工程车上)。 
    施工工艺:准备工作→备料→加热熔解AH— 110重交通石油沥青→清除裂缝四周灰尘→骑缝喷涂热熔石油沥青→抹板抹平→自然冷却→开放交通。 
    2、改性乳化沥青冷补施工 
    改性乳化沥青是液态的混合冷补材料,对机具设备无特殊要求,现场搅拌后人工刮涂封缝(三涂)。 
    施工工艺:准备工作→清缝→工人拌料→人工刮涂一次→固化→二次刮涂→固化→三次刮涂→固化→开放交通(固化时间15~20min)。 
    这些传统的方法经多年的生产实践证明,无论是采用重交通石油沥青还是改性乳化沥青灌缝,随着表层及基层的温度收缩,最多不超过1年,维修后的裂缝又在原灌缝位置重新开裂,其失效率占86%以上,只好第二年重新修补。这样经常的维修,不仅增加了养护费用,而且频繁的养护作业会造成行车的诸多不便和不安全因素。  
    3、开槽修补法 
    开槽修补法适合于中小裂缝,是国外通用的裂缝处理方法,使用的设备包括开槽机和灌缝机,补缝 材料采用针对裂缝修补专门设计的密封胶(改性沥青聚合物),开槽尺寸至少为1 cm宽,1~3 cm深,开槽的深度、宽度比不应超过2:1,深度比越低越好。开槽修补法施工工艺流程一般分5个步骤。 
    (1)准备工作。检查开槽机与灌缝机,确保其技术状况良好;根据路面裂缝的具体情况,确定补缝设计方案;启动灌缝机并向密封胶加热罐内添加密封胶,将密封胶加热、搅拌至193℃,不能超过204℃;加热期间将灌缝机拖挂在卡车后面,并把密封胶、隔离墩、安全指示标牌、开槽机和肩背式吹风机等装在卡车上,拖到预定施工地点,将高速公路半幅的一半封闭作为施工区。 
    (2)开槽。按照设计的开槽尺寸,预先调节好开槽机开槽深度,然后进行开槽作业。作业时,根据裂缝宽度种类情况,及时调节开槽尺寸,满足最低设计要求。 
    (3)清槽。用肩背式吹风机将槽内的碎渣及裂缝两侧至少10cm范围内的灰尘彻底清扫干净。 
    (4)灌缝。若在气温低于4℃时补缝,灌缝机须配有预热设备对开槽部位进行预热,若在此温度下不预热就进行补缝,会降低密封胶的粘结力;如果在气温高于4℃时补缝,可不进行预热,一般预热后的补缝效果要好。在密封胶加热温度达到193℃左右时,用灌缝机上带有刮平器的压力喷头将密封胶均匀地灌入槽内,并在裂缝两侧拖成一定宽度与厚度的封层。 
    (5)养护。用密封胶灌缝后,在密封胶充分冷却并把路面上的碎渣清扫干净后,才能开放交通,一般冷却时间为15min左右,具体开放交通时间可根据气温情况灵活掌握。 
    经过几年的灌缝实践证明,灌缝失效的最主要表现是密封胶与裂缝两壁未能牢固地粘结,主要与密封胶技术性能、清槽是否彻底和施工时的环境温度有关,因此选择施工季节和适合当地施工环境的密封胶非常重要。  
    二、裂缝修补成本分析 
    以下采用石安高速公路5年来对裂缝修补的统计数据为依据,进行成本对比分析。  
    1、传统修补法成本分析 
    根据我单位采用传统修补法几年的施工统计,平均工程造价在2.5~4元/m左右,工程造价主要受灌缝材料价格变动的影响,1年内失效率在86%以上,因此5年的工程总造价达到10.25~ 20元/m,平均工程总造价在15元/m左右。  
    2、开槽修补法成本分析 
    选用CRAFCO设备、SS125DC灌缝机和 MODEL200开槽机。材料选用CRAFCO宝利福2型,常温下该材料密度为12 kg/L;以开槽后平均宽度为2cm、深度为25cm的中小裂缝为例。 
    (1)每延米密封胶消耗费用。 
    填槽用量:2cm×25cm×100cm=0.5L 
    0.5 L×12 kg/L=0.6 kg 
    密封胶1kg价格:1t报价13 000元人民币,则 1 kg即为13元人民币。 
    每延米价格:0.6kg×13元/kg=7.8元 
    (2)设备折旧费用。 
    该设备折旧费通常以10年为使用期限,每年折旧购价的10%,SS125DC灌缝机和开槽机总价 550 000元人民币,则设备每年折旧费为550 000×10%=55 000元。 
    每年工作日以300 d计算,每天折旧费为 55 000÷300=183元。 
    每天正常工作6 h可灌缝600m,则每延米折旧183÷600=0.305元。 
    (3)燃料费用。 
    每天正常工作需消耗柴油45 L,汽油18 L,以每升3.2元计,则每延米费用:(45+18)×3.2÷600=0336元。 
    (4)正常耗损件费用。 
    开槽机刀片每套报价6 000元人民币,可开槽 6 000~28 000m左右,以15 000m计算,每延米刀具损耗费为6 000÷15 000=0.4元,包括其他维修、配件损耗,费用以0.6元计。 
    (5)卡车费用。 
    每台班300元,则每延米费用为300÷600=0.5元。 
    (6)人工费用。 
    正常施工需6人,平均每人每天50元,则人工费6×50÷600=0.5元。 
    以上6项费用累计得每延米造价为10.041元,包括5年内失效返工费用后每延米工程总造价为11元左右。
    3、结语 
    (1)对于传统修补法,虽然施工设备费用投入几 乎没有、初期施工造价较低,但其使用寿命最多不超过1年,裂缝密封的效果不好,1年失效率为86%以上,5年内每延米工程总造价为15元左右。 
    (2)对于开槽式修补法,虽然初期施工设备费用投入较高、初期施工造价较高,但其使用寿命大为延长,裂缝密封的效果好,有效率大为提高,使用5年后,开槽式修补处理裂缝的有效率为87。6%,5年内每延米工程总造价为11元左右。 
    (3)传统修补法适合处理微裂缝和对中小裂缝进行临时应急处理。开槽式修补对中小裂缝进行一次修补可以保持5年以上,一次修补多年受益。 
    (4)高速公路大量横向、纵向裂缝出现高峰集中在开通后2~3年,以后随着路龄的增加开始出现大量支裂缝,对路面的危害性相当大。因此,裂缝修补作为一项主要的日常养护工作,应引起公路养护工作人员的足够重视。 
    (5)目前,开槽修补法的设备、工艺和材料大多采用国外产品,国内有关部门应重视设备和材料的研发,以降低工程造价。

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