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路橋過渡段設計質量影響著道路橋梁的日常行車安全。這就要求相關部門在進行路橋過渡段路面路基結構設計過程中,結合實際情況,防止設計不合理而造成路橋過渡段出現變形現象發生。同時,技術人員需對道路橋梁過渡段情況進行詳細檢查,從而為道路橋梁的性能提供保障。
1路橋過渡段路基路面結構設計的重要性
當前,各個地區的經濟往來越來越頻繁,這就要求相關部門進一步加快路橋建設步伐,這也是社會主義現代化建設的需要。在這一背景下,就必須對路橋工程進行進一步設計,促使工程建設水平得到有效提升,滿足新時期路橋運輸要求。針對路橋過渡段而言,結構設計對于路橋的安全性、穩定性均具有重要影響。因此,要滿足路橋工程穩定性要求,就必須增強設計方案的可行性和實用性。
2路橋過渡段路基路面結構的常見問題
2.1橋頭引道過渡段結構設計不當。針對橋頭引道路基過渡段而言,較為常見的處理方式有粗粒填筑、加筋土、鋼筋混凝土過渡板法等[1]。上述方式難以避免橋頭跳車現象,通過研究發現,橋頭跳車主要原因在于人們沒有找到可行的定型搭板處理計算方式。同時,搭板的長度不符合規定也會導致這一現象發生。2.2橋頭引道軟土地基處理不當。開展圖紙設計過程中,如果設置的地質鉆孔比較少,鉆探的深度不符合標準規定,就會導致工作人員很難明確路基深度和范圍,也難以探明軟土路基性質,這種情況下,會導致軟土路基段出現沉降,從而導致橋頭跳車。進行設計過程中,針對軟土地基,理論和實際之間存在一定的差異,會導致路基設置難以達到預期效果。2.3橋頭引道路堤邊坡防護措施不合理。雨水侵襲,道路橋梁會受到一定影響。我國一些沿海地區,降雨比較多,因此,需要對橋頭引道路堤采取相應的防護措施。但是,若防護措施不夠合理,即便實施相應的道路橋梁防水、排水工作,也難以實現預期效果,進而使臺背填土沖刷流失,進一步降低了路基的強度,從而引發橋頭跳車現象。
3路橋過渡段路基路面結構設計措施
3.1無搭板設計方案。近年來,路橋過渡段結構設計中,搭板設計得到廣泛應用,能夠有效降低路基沉降發生率。在采用該方式進行具體施工過程中,為使施工質量得到提高,采用不設置搭板的設計方案,需要進一步轉移設計重心,重點設計填筑工程,對其進行適當的填筑和加固,促使道路橋梁的性能以及路面、路基面承載力得到提升。相關單位需要采用先進的科學技術,進一步提高壓實力度,進而為路橋過渡段的施工質量提供保障。3.2有搭板設計方案。路橋過渡段沉降問題相對普遍,針對這一情況,可在橋頭位置設置搭板,從而防止橋頭跳車情況發生。此外,對橋臺搭板進行進一步分析,其長度主要是以坡度值作為依據進行設計,通過這種方式,能夠保障其有能力承擔車輛行駛過程中所帶來的負荷,從而有效降低沉降發生率[2]。采用這種方式比較簡單快捷,但不是全部的路橋工程均能夠使用這一方式。對于路橋過渡段,設置相應的橋頭搭板,以防止橋頭出現沉降現象,取得了一定的效果,但是還是存在一定弊端。例如,一些承受較大交通壓力的路橋,如果為其設置搭板,跳車現象就難以解決,導致這一路段被磨損,若路堤臺銜接處發生沉降問題,逐漸向其他方位轉移,會促使局部位置出現沉降問題。這種情況下,技術人員需將實際工程情況作為依據,從而對搭板進行合理化設計。圖1為搭板設置示意圖。對橋梁搭板的寬度進行設置,對搭板的寬度以及橋面的寬度進行控制,要求寬度一致,采用這一方式進行設計,能夠有效防止行車過程中發生安全事故。針對橋梁板的邊緣位置,兩者之間要設置0.5m的差距。這種情況下,相應技術人員和施工人員,需針對搭板厚度進行科學設置,并且充分考慮位移情況,設置的搭板厚度越大,出現的位移就會越小。在對橋梁建設過程中,工作人員應控制搭板厚度。在我國,一些小型路橋搭板厚度在20~36cm之間。但是對大型搭板進行設計過程中,需要對厚度做進行一定調整,一般情況下,其厚度被控制在30~40cm之間[3]。設計人員進行搭板設計過程中,需進一步研究搭板的長度,從而避免搭板設計缺乏合理性。同時,可以利用錨固栓連接臺頂和塔板,從而有效降低沉降情況。此外,結合橋臺實際情況,對搭板筋進行合理設計,從而有效提升過渡段性能。3.3路橋過渡段路基路面壓實設計。對路橋過渡段進行具體施工過程中,可以同時對路橋臺背和橋坡填實和填土,采用這一方式,能夠有效防止沉降現象的發生。同時,結合相關施工方案對其進行具體施工,也可以采用分層填筑的方式。對每一層的厚實度進行合理控制,按照相關規定對不同環節進行具體施工,首先將土卸下車,然后使用推土機推平,此后對路面進行灑水[4]。相應施工人員要使用專用工具對路面進行填平,然后使用壓路機實施具體的壓實操作。
4結語
當前我國基礎設施的建設還不是十分完善,如道路和橋梁的過渡段位置,結構設計存在一定問題,影響車輛行駛的安全性。這種情況下,相關部門應當加大重視力度,并對路橋施工技術進行深入研究,使我國路橋施工質量和施工水平得到有效提高,從而為人們提供一個安全、良好的出行環境。
作者:史龍 單位:石家莊宏業交通建設監理有限公司
參考文獻:
[1]范明亮.淺談路橋過渡段路基路面結構設計[J].黑龍江科技信息,2017(9):219.
1概述
高速公路排水設計對于高速公路路基的穩定性及路面的使用壽命有著顯著的影響。高速公路排水設計應包含以下兩個方面的內容:其一是要考慮如何減少地下水、農田排灌水對路基穩定性及強度的影響,一般稱之為第一類排水;其二是要考慮如何將路表水迅速排出路基之外,最大限度地減少雨水對路基、路面質量的影響,減少因路表水排水不暢或路表水下滲對路基、路面結構和使用性能產生的損害,這稱為第二類排水。
第一類排水設計通常采用適當提高路基最小填土高度或在路基底部設置隔水墊層等辦法。施工期間一般都考慮在施工前開挖臨時排水邊溝,排除施工期地表水并降低地下水,同時在路基底部摻加低劑量石灰處理,設置40cm厚的穩定層等。采用這一系列措施可起到事半功倍的效果。
第二類排水設計一般包括:
(1)通過路面橫坡、邊溝、邊溝急流槽等,將路表水迅速排出路基以外;
(2)設計中央分隔帶縱向碎石盲溝、軟式透水管及橫向排水管,將施工期進入中央分隔帶的雨水及運營期中央分隔帶的下滲水迅速排出路基之外;
(3)設計泄水孔以迅速排除橋面水;
(4)設計中采用瀝青封層、土路肩縱橫向碎石盲溝或排水管,將滲入路面面層的水引出路基之外。
綜上所述,筆者結合揚州西北繞城高速公路在設計以及施工中出現的問題談一點自己的體會。
2邊溝排水設計
邊溝設計在高速公路排水設計中占有很大的比重,設計人員都給予高度重視,但在設計過程中往往會忽視一些施工中的問題,如邊溝的尺寸不考慮具體情況,死搬硬套有關規范、規定;又如施工單位大都未能按有關設計要求將原地表土、河塘清淤土等棄土運送至取土坑內用于復墾還田,而是棄放于路線兩側河塘中,造成部分河塘無法將路基水排入。另外由于沿線農田為分戶承包,當地鄉鎮為了減少地方矛盾的產生,常常要求增加、改移和調整小型構造物設置位置。還有一點就是設計中沒有充分考慮利用高速公路施工中超寬填土土方等。
2.1邊溝尺寸選定
邊溝的排水能力主要取決于以下幾個設計參數:邊溝底流水坡度、邊溝截面尺寸、形狀、邊溝的表面粗糙程度。
依據江蘇省高速公路設計及公路排水設計規范要求,高速公路的邊溝一般采用邊坡為1∶1的梯形明溝,因此,可采用《公路設計手冊路基》中梯形斷面溝渠的水力計算公式計算梯形排水邊溝的排水能力:
Q=WC
式中:Q—流量;
W—邊溝斷面面積;
C—流速(謝才)系數;
R—水力半徑;
i—邊溝溝底縱坡。
根據高速公路所處地理位置,采用揚州市歷史最大小時降雨量,以流入邊溝的水不溢出邊溝為限,并假設揚州西北繞城高速公路的路基平均填土高度為3.5m,由此,匯水帶寬約為23m,則可依據不同的邊溝溝底坡度、不同的邊溝底寬(或邊溝截面積)的排水能力,計算出所能承受的路面排水最大長度。揚州西北繞城高速公路一般每公里設置三道涵洞,即300m左右有一道涵洞,也就是說路面排水長度一般在100m~200m之間。
通過分析、計算確定,揚州西北繞城高速公路邊溝采用50cm的梯形邊溝即可滿足路基排水需要。
2.2邊溝設計的原則
(1)一般路段的路基邊溝設計原則:以填筑式邊溝為主,盡量減少路基邊溝積水現象的發生。這主要是吸取已建成的高速公路中的教訓:1部分路段在汛期內路基水不能及時排除。2地方群眾干擾路基水排入灌溉涵洞內。
(2)路基邊溝縱坡的要求:根據交通部部頒《公路路基排水設計規范》要求,采用漿砌片石修筑的邊溝為滿足排水需要,邊溝縱坡應不小于0.12%,由于本項目位于丘陵崗區和沖積平原區,原地形既有較大起伏又有部分平坦地段,本著既要解決路基排水問題,又要經濟合理的原則,確定路基排水邊溝溝底縱坡一般情況下不小于0.15%。
(3)對于邊溝水進入涵洞及跨越通道等情況的處理:沿線設置的涵洞有排涵、灌涵和灌排兩用涵。對于需排入排涵的邊溝,其邊溝底標高不低于涵洞中心的標高;需排入灌涵的邊溝,其溝底標高不低于涵頂標高;而對于灌排兩用的涵洞應按灌涵要求設置,特殊情況時可適當降低。為防止沖刷涵洞,原則上采用邊溝急流槽連接邊溝和涵洞洞口。一般情況下邊溝盡量少穿越通道,當排水需通過通道排入涵洞時,應優先采用邊溝蓋板涵,特殊情況下可采用邊溝倒虹吸穿越通道。
(4)對邊溝標高及縱坡方向的問題:根據路線縱斷面和沿線自然地形情況綜合確定,通常以沿線自然地形為主確定排水方向。邊溝底標高控制應以該段路肩邊緣最低點標高以下大于1.7m為宜,原因是考慮到路線中央分隔帶橫向排水管不能因邊溝積水而引起倒灌。對于個別特殊路段不能滿足1.7m要求的,可放寬至1.4~1.5m,若另一側邊溝較低時應優先采用單側布設橫向排水管。
(5)對于挖方段邊溝:考慮到中央分隔帶橫向排水管排水要求,邊溝底標高不低于路肩標高1.2m,同時要求邊溝縱坡不小于0.5%。施工期要求各施工單位必須首先在挖方段邊坡頂開挖截水溝以防止路基外側水進入路基,并且應做好挖方段本身臨時排水溝的設置工作。
3中央分隔帶排水設計
高速公路中央分隔帶排水設計主要為排除中央分隔帶內積水,可分為施工期間和道路營運期下滲水的排除。
施工期間排水量取決于最大瞬時降雨量及中央分隔帶的匯水面積。一般情況下,由于高速公路中央分隔帶內設置有通訊、監控用管線的人手孔,因此,中央分隔帶排水長度應為兩個人手孔之間的間距,一般路段的最大間距為180m。
揚州市歷年最大瞬時降雨量為28.8mm/10min,根據本次設計中央分隔帶寬為2m,計算出中央分隔帶施工期需要的最大排水能力為:
Q=Aγ=2×180×0.0028.8=1.0368m3/S
式中:A—中央分隔帶匯水面積;
γ—最大瞬時降雨量
橫向排水管的排水能力按長管自由出流的流量計算公式進行計算:
式中:K—流量模數,與管道斷面形狀、尺寸和粗糙度有關;
H—水頭高度;
L—橫向排水管長度
由以往高速公路設計經驗可知,高速公路橫向排水管長為15m左右,橫向排水管坡度為2%,采用以上公式計算出施工期最大瞬時降雨量時所需要的橫向排水管管徑為255mm。如果按有關排水設計規范要求50m設置一道橫向排水管,即排水長度縮短為50m,則需要的橫向排水管管徑為75mm。
但在實際施工過程中存在許多問題,如中央分隔帶是在基層施工后進行開挖施工的,開挖的邊溝表面粗糙,瀝青不易粘結牢固,不能形成均勻、無破損的防滲層。土工布因有接縫,不能形成整體而達到完全不透水的程度。因此,當盲溝積水時側面仍將無法阻止水滲入路基。
由于施工質量不易控制,造成橫向排水管標高誤差或產生淤塞,從而使上游橫向排水管排水不暢,大量的水流向最低處,而最低處的橫向排水管由于設計時包裹無紡土工布或產生淤塞,使排水能力嚴重不足,從而導致下游中央分隔帶積水嚴重,有的下雨后幾天中央分隔帶仍有積水,使路基長時間浸泡,影響了路基、路面的強度。
由于通訊、監控管線人手孔的設(下轉第9頁)(上接第13頁)置阻斷了中央分隔帶排水,造成中央分隔帶積水或積水滲入人手孔。
為了解決這些問題,采用以下辦法處理:對于設計底坡小于0.3%的,采用鋸齒形縱向矩形碎石盲溝,并于盲溝底部設置軟式透水管和每隔30~50m設置集水槽匯集中央分隔帶雨水或滲水;根據以上計算,中央分隔帶每隔30~50m設置一道橫向排水管,將盲溝中的水排出路基以外;在中央分隔帶內設置2cm厚水泥砂漿層、瀝青防滲層及土工布防滲層,防止中央分隔帶中水從側面向路基滲透。
4路面滲水的排水設計
沿路面邊緣設置由透水性填料集水溝、橫向出水管和過濾織物(土工布)組成的路面邊緣排水系統。
通過設置瀝青封層、土路肩縱橫向碎石盲溝和排水管,將滲入路面面層的水引出路基之外。由于通過瀝青面層下滲的水量有限,考慮到排水路徑的限制,因此,設計中采用每10m左右設置一道Ф5cm橫向排水管以確保路面下滲水的排除。
2.路基的沉陷路基的沉陷問題也是比較嚴重的公路問題。主要有以下三個原因導致這類問題:(1)施工問題所導致的路基軟土層含水量超標,使得在路面擠壓之后,路基內部的砂石分布出現不均勻的狀況,長時間這樣下去,公路的鏤空部分經過車輛的壓力作用就會直接塌陷甚至是自身的重量也會導致塌陷;(2)設計時忽略了公路自身是持續不斷的受到剪力作用的,從而導致了公路的損傷;(3)設計時做的剪力處理與路面下部的實際地質情況不相符,或者地下出現反水現象導致了軟土層的水分出現嚴重超標狀況所帶來的路基沉陷。
3.邊坡的滑塌我國公路中最為常見的問題就是邊坡的滑塌。造成邊坡的滑塌主要是有以下原因:(1)路基的邊坡自身的土質存在問題;(2)長時間的雨水沖刷再加上滲水的作用,使得路基內部的沙土流失和土壤的結構變松散。(3)施工過程中的疏忽也導致邊坡不斷下滑,最終造成局部坍塌甚至是直接斷裂。邊坡的滑塌問題在長期遭到積水沖刷和雨水滲漏的區域最為嚴重,它對公路的損壞屬于蔓延式,會持續進行,如果不及時地進行修善和處理,就容易導致公路遭到持續的損壞最后達到無法使用的程度
。4.路面的早期破損路面的早期破損對混凝土路面的影響是比較低的,一般得到混凝土公路對于早期破損的預防能力比較高。由于混凝土公路是采用一體澆筑版塊進行拼接的。但是,路面的早期破損對瀝青公路的影響是比較大的。由于瀝青公路的瀝青干燥度比較高,使得瀝青表面容易出現細小的裂紋,因而在溫度和雨水的影響下,路面才剛投入使用就會有破損現象。
5.面層的不平整就公路這種交通基礎設施而言,其路面施工存在以下兩種形式:(1)第一種是傳統的瀝青路面,此種路面比較容易出現鋪設之后不平整的現象。一般施工的溫度太高、油石的混合搗碎不夠充分、施工鋪設時出現大塊土石的混入、材料的混合比例不正確等都會導致路面鼓起以及出現不規則的地坑和局部的尖銳物凸顯現象;(2)第二種是混凝土澆筑的路面,此類路面出現不平整的現象比較少,如果出現的話,就是澆筑不合格造成的。
二、路基路面的施工技術
路基不僅僅是交通基礎設施線形輪廓的主體,也是路面的基礎,因此,它的質量的好壞對路面的穩定性是有著極其重要的影響。掌握好路基的施工技術,有利于確保路面的基礎質量,路基路面的施工技術主要包括了以下幾個方面。
1.填筑路基在填筑之前一定要先做好場地的清理工作,進而加快施工的速度和提高施工的質量。同時,在填筑前要使用導排措施處理路基范圍內的地下水。分層填筑方案主要包括豎向填筑和水平填筑。豎向填筑指的是從中心向前進行填筑。在進行豎向填筑的施工中,一般使用夯擊機進行壓實填料,一般選取沉陷量小并且粒徑均勻的礫石填料,以確保填壓是密實的。豎向填筑不同于水平填筑,通常是采取混合的填筑方式,也就是上層為橫向而下層為豎向。以進一步確保填壓足夠密實,必要時也要采取地基加固等措施。水平填筑有利于壓實,但是這個環節和用土水平的分層是不相同的。為了防止水毀和保證填筑強度是均勻的,透水性比較差的用土要填鋪于底層,并且在表面構成雙向橫坡。在同一層用土卻不同的地方要采取斜坡的搭接方式進行連接。
2.開挖路塹(1)在正式進行施工前要做好準備工作,做好臨時的排水渠道修建工作,并且配備相關施工機械,同時落實相關環保措施;(2)在正式進行土方開挖工作時,要利用好適于種植草皮的表土,嚴禁使用掏洞方式獲取表土,除此之外,要充分利用有用的材料進行路基填筑;(3)要安排好邊溝的排水措施,重視并處理好所出現的地下水路塹;(4)要推廣使用人工壓實的方式處理路基,確保其足夠的穩定性和強度;(5)進行壓實工作的時候要控制好最佳汗水的比率和有效土層的厚度;(6)在含水量比較高的地層,要先用干粉等物質吸除過多的水分;(7)軟土地的壓實工作,需要按照實際情況進行;(8)淺層軟土地基,適合先在地表進行土工布的鋪筑,然后進行填筑路堤,確保達到排水和過濾的作用;(9)含水量比較低的地層,對相應的土質要事先浸潤。
3.基層和底基層的施工路橋基層和底基通常是由石灰和水泥的穩定結構來構成的,要提高材料質量并且保證強度達到要求,就需要控制好材料含水量以及其配合比。控制含水量時,要確保壓實度并且避免出現干縮的裂縫,就要控制好混合料的壓實和拌合,使含水量趨向最佳,確保路面成型或者壓實的時候有足夠的含水量。混合料在被拌制之前,需要對各材料的含水量進行檢測,做好混合料原始的含水量的預測工作,便于在出現氣溫發生變化或者集料含水量發生改變的情況下及時做出反應,保證施工的時候混合料是處在最佳的狀態。拌料和壓實時,要對含水量進行跟蹤驗證,確保施工狀態是符合要求的。除此之外,在材料配合比的控制方面要做到進行拌制混合料工作之前,要先對混合料進行調試和拌和,以符合要求,從而保證機械處在完好的生產狀態。要準確地進行投料的拌合,實時進行施工配合比的檢驗,確保其符合目標配合比。
4.路基路面的排水技術(1)地下排水技術地下排水技術主要是依靠滲透,滲溝、盲溝以及滲井等實現的,水勢較猛的情況下,能夠采用滲水管滲溝排水的方法。(2)路面的排水技術路面排水的任務主要是快速排出路面區域的降水,從而防止水自路面滲透下去而導致路基邊坡受到沖刷。路面排水技術主要有以下兩種途徑:a.分散性排水,這種方法適合在地勢平緩或者路線縱坡低于0.3%的區域實行。具體可以通過硬化路肩和加固路基邊坡來實現;b.集中性排水,這種方法指的是在硬路的肩外側進行水泥的混凝土預制塊的設置或者澆筑瀝青混凝土攔水帶,與硬路肩路面形成三角形集水槽,在每隔20~50米的間距處設置泄水口使其與路堤的邊坡急流槽進行銜接,從而把雨水排放到坡腳的排水溝里。在降水量比較低的地區比如說我國西部地區主要采用的是在中央設置分隔帶的措施實現排水。(3)地面的排水技術地面的排水技術一般使用急流槽、排水管、邊溝和跌水等地面的排水設備。高速公路和一級公路的排水系統,一般使用的是鋪砌方法來防護的。高速公路和一級公路所經過的水網路基面已經改良了不少,路面的灌溉溝渠都被重新的建造了,因此不再從排灌的涵洞進行排水,這樣做就達到了提高路基施工質量的目的。
5.路基路面的各類防護工作由于施工導致了土質的平衡結構的破壞,再加上外界環境的不斷侵蝕,路基路面遭受到了不同程度和方面的威脅,因此做好其防護工作具有重要的意義。路基路面的防護工作從做好坡面防護工作開始。坡面和外部環境是直接接觸的,因此,最容易遭受路面巖性風化和地表水沖洗等自然災害。可以采用栽植耐蝕性植物防護帶以及使用凝聚脂材料做護面板的方法來防治水流沖洗,來提高坡面防護能力。除此之外,可以在路面的邊緣修筑一些砌石的擋土墻,進行地基擋護,減少自然災害對地基結構的侵蝕。
2公路工程路基路面壓實技術體系的健全
在現階段公路工程路面壓實過程中,進行壓實技術模塊的優化是必要的,路面質量與壓實作業質量密切相關,進行攤鋪速度及其壓路機碾壓長度的控制,保證好這兩者的協調性。這樣即使應對較高的氣溫,也可以滿足壓實作業的質量工作需要。在實際施工中,碾壓環節也容易出現瀝青混凝土材料的牯輪現象,可以利用碾壓輪的灑水進行控制。在路面瀝青混合料的施工環節中,如果路面的瀝青混合料表層沒有冷卻完畢,就不能進行相當重量物體的放置,避免往上面放油料、礦料等物體。在公路路基路面施工過程中,如果無法確定壓路機的壓實性,就需要進行振動夯板的應用,進一步的提升壓實性。這就需要針對路面瀝青的出場溫度等進行碾壓段的長度控制,保證公路工程質量的優化。在公路工程路基路面壓實環節中,進行壓實質量的控制非常必要,這可以進行相關質量檢測方法的應用,比如進行核子密度儀法等的應用,保證瀝青混合料的路基路面的整體壓實度的控制。這種方法是需要做好壓實質量的檢測工作,比如需要進行測定層的厚度控制。在瀝青表面層的壓實密度控制過程中,進行散射法的測定非常必要。在土基層材料的壓實控制過程中,可以進行直接透射的方法應用。做好相關的測試,比如進行儀器位置的確定,保證儀器的預熱工作。可以按照隨機取樣的方法進行測試位置的確定,進行儀器的預熱,再進行核子儀測試位置的放置。通過對儀器測量及其測量數據的應用,保證路面的整體密實度。測量設備要進行打開,按照相關的測量方案進行工作,保證對測量結果的讀取,要保證核子密度儀器的良好工作及其放置。在路基路面壓實過程中,進行灌砂法也能保證路面的壓實質量,但是這種測量方法具備一定的局限性。其不能進行填石路堤的路基路面施工。要進行這種方法的應用,需要進行一定規格的均勻砂的配制,并且按照一定的高度進行測試,從而落實好路基路面的壓實質量檢測工作。為了保證公路工程的路基路面壓實性,進行壓實度的控制體系的健全是必要的,這需要滿足路基填土及其路面結構材料的應用需要,滿足公路路基用土的需要。需要針對土的塑性指標、土層的有機質含量等進行分析,保證路基的填筑,對公路進行修建。在路面結構層的施工中,進行碎石、礫石集料質量的控制是必要的,這也要進行級配的控制,保證結構層的良好密實性,以提升其強度及其穩定性。在路堤的填筑環節中,進行堤基的碾壓是必要的,這樣能夠保證路面的足夠強度。在路堤填筑環節中,需要注意到不同層次的路基的壓實施工。比如在第二層路面碾壓中,如果進行重型壓路機的不合理應用,很可能就出現土層的坍塌情況,這種情況可能隨著碾壓遍數的增加而不斷嚴重。在公路施工過程中,做好含水量的試驗工作也是必要的,主要有烘干法及其酒精燃燒法。通過方法的應用,可以進行土層的含水量的檢測,這種方法比較快捷簡易,但是,不適合進行有機質土層的檢測,在一些施工工程中應用比較普遍。標準擊實試驗分輕型和重型兩種試驗方法,采用哪種方法,應根據有關規范的規定或工程科學試驗的實際需要選定。在一般情況下,加水法也是比較好測試手段。在施工過程中,土層可以反復進行使用。但是不能反復使用比較容易擊碎的試料。針對高含量的土,為了保證試驗的良好性,可以進行減水法的應用,這種方法適合進行試料的干燥處理。在方法應用的過程中,需要進行不同土樣的含水量狀態的采集。這里需要明確好含水量及其干密度的關系,從而進行著兩者關系圖的確立,這里可以進行曲線的設置,做好相關的計算及其重做工作。合理選擇壓實機具和采用正確的壓實方法,采用的壓實機具應先輕后重,以便能適應土體強度的增長。碾壓速度應先慢后快,以免樣土被機械推走。組織壓實機具合理的工作路線,直線段一般先兩側后中間,以便保持路拱;在彎道部分沒有超高時,由低的一側開始逐漸向高的一側碾壓。相鄰的兩次輪跡應重疊輪寬的三分之一,保證壓實均勻不得漏壓,對于壓不到的邊角,應輔以人工或小型機械夯實。
1 前言
水泥混凝土路面有很多的優點:路面強度高、承載能力大,耐磨耗能力強,能見度好,使用壽命長,養護費用少,行車的油耗也較瀝青路面少10%——15%,正因為有這些優點,所以水泥混凝土路面在許多省市廣泛使用,也取得了比較好的效果。
80年代至90年代初期,我國的水泥混凝土路面建設呈現一個高峰期。但從道路使用運營狀況來看,大多數的水泥混凝土路面難以達到20一30年的設計使用年限,并且出現一些較嚴重的缺陷,如路面的早期斷裂、錯臺邊角破損、平整度及粗糙度差等給行車和養護帶來一定的困難,且不易處理,修復費用高難度大。究其原因,除了設計施工質量問題外、還有各種自然因素的影響。因此本文將從設計構造的角度,就如何提高水泥混凝土路面的使用性能,有效的控制路面的缺陷,結合自己的實踐體會與具體做法提出一些探討意見,供同仁參考討論。
2 水泥混凝土路面設計中的理論依據問題
2.1 路面設計指標可靠度的分折
公路工程結構的設計安全等級為3個等級.路面工程的安全等級僅考慮高速公路。一級公路和二級公路的路面,相應的安全等級要求規定為一級、二級和三級。為三級和四級公路路面增加一個設計安全等級-- 四級。并規定了相應的設計基準期為20MPa;而設計安全等級為四級的路面結構的目標可靠指標和目標可靠度.系按前三級的數值級差遞降得到的。按施工技術、施工質量控制和管理要求達到和可能達到的具體水平.選用其他等級。降低選用的變異水平等級,須增加混凝土面層的設計厚度要求;而提高選用的變異水平等級.則可降低混凝土面層的設計厚度或混凝土的設計強度要求。可通過技術經濟分析和比較予以確定 但對于高速公路的路面,為保證優良的行駛質量,不宜降低變異水平等級 材料性能和結構尺寸參數的變異水平等級.按施工技術、施工質量控制和管理水平分為低、中、高三級 由滑模或軌道式施工機械施工.并進行認真,嚴格的施工質量控制和管理的工程.可選用低變異水平等級。由滑模或軌道式施工機械施工,但施工質量控制和管理水平較弱的工程,或者采用小型機具施工,而施工質量控制和管理認真、嚴格的工程可選用中低變異水平等級。采用小型機具施工,施工質量控制和管理水平較弱的工程。可選用高變異水平等級。
設計時.可依據各設計參數變異系數值在各變異水平等級變化范圍內的情況選擇可靠度系數。目標可靠度是所設計路面結構應具有的可靠度水平。它的選取是一個工程經濟問題:目標可靠度定得較高,則所設計的路面結構較厚,初期修建費用較高。但使用期間的養護費用和車輛運行費用較低;目標可靠度定得較低,初期修建費用可降低,但養護費用和車輛運行費用需提高。通常采用“校準法”來確定目標可靠度。“校準法”是對按現行設計規范或設計方法設計的已有路面進行隱含可靠度的分析,參照隱含可靠度制定目標可靠度,則所設計的路面結構接納了以往的工程設計和使用經驗,包含了與原有設計方法相等的可接受性和經濟合理性。
2.2 交通量計算取值的分析
軸載換算公式是以等效疲勞斷裂損壞原則導出的。對于同一路面結構,軸載和標準軸載產生相同疲勞損耗時。才能等效換算。在交通調查分析雙向交通的分布情況時,應選取交通量方向分配系數,一般可取0.5;并依據設計公路的車道數.確定交通量車道分配系數(應剔除2軸4輪以下的客、貨車交通量),即為設計車道的年平均日貨車交通量ADTT,然后用軸載當量換算系數法或車輛當量軸載系數法求得),再根據設計基準期l和輪跡分布系數、交通量增長率求得累計f 用次數N,確定交通分級。
2.3 水泥混凝土路面結構組合的設計分析
對于路基用土.高液限粘土及含有機質細粒土.不能用做高速公路和一級公路的路床填料或二級和二級以下公路的上路床填料;高液限粉土及塑性指數大于16或膨脹率大于3%的低液限粘土,不能用做高速公路和一級公路的上路床填料。因條件限制而必須采用上述土做填料時,應摻加石灰或水泥等結合料進行改善。對于基層材料選擇時。特重交通適宜貧混凝土、碾壓混凝土或瀝青混凝土時,設計計算應按復合式路面分析。且強度以試驗為準 對水泥混凝土面層下基層的首要要求是抗沖刷能力不耐沖刷的基層表面。在滲入水和荷載的共同作用下會產生淤泥、板底脫空和錯臺等病害,導致行車的不舒適,并加速和加劇板的破裂。混凝土面層下采用貧混凝土基層,主要是為了增加基層的抗沖刷能力,并不要求它有很高的強度。高強度的貧混凝土并不能使面層厚度降低很多,反而會增加混凝土面層的溫度翹曲應力,并產生會影響到面層的收縮裂縫。另外.新規范取消了基層頂面綜合模量的規定值的要求。
對于面層板來說,我國絕大部分混凝土路面的橫向縮縫均未設傳力桿。不設傳力桿的主要原因是施工不便。但接縫是混凝土路面的最薄弱處,唧泥和錯臺病害,除了基層不耐沖刷外.接縫傳荷能力差也是一個重要原因。同時,在出現唧泥后。無傳力桿的接縫由于板邊撓度大而容易迅速產生板塊斷裂。此外,接縫無傳力桿的舊混凝土面層在考慮設置瀝青加鋪層時.往往會因接縫傳荷能力差易產生反射裂縫而不得不加大加鋪層的厚度。為了改善混凝土路面的行駛質量,保證混凝土路面的使用壽命,便于在使用后期鋪設加鋪層,新規定了在承受特重和重交通的普通混凝土面層的橫向縮縫內必須設置傳力桿。另外,新規范僅強調了在鄰近橋梁或其他固定構造物處設置脹縫,取消了變坡點、小半徑曲線設脹縫的限制,使行車更順暢。
3 路面接縫處理的設計
水泥混凝土路面接縫多,易于損壞,尤其是脹縫位置面板破損較為普遍和嚴重。有的道路在通車l~3年后逐步破碎損壞。破損率高達50%~90% 以上。究其原因是多方面,影響因素也復雜,但筆者認為主要是脹縫的構造問題、施工工藝及管理問題。從脹縫設計構造的角度主要解決位置設置、構造型式、傳力桿設置和面板局部加強。脹縫設置應遵循新頒水泥混凝土路面設計規范第4.2.5條規定外,要盡可能少設或不設脹縫,特別是平縱線形標準較高的平原微丘地形設置長間距脹縫,或只在結構物銜接處。這一點已經在國外工程中得到證實。其次一般常用的脹縫型式為設傳力桿和不設傳力桿兩大類,不設傳力桿的脹縫其傳荷能力較差,在重車反復作用下,脹縫的兩側容易發生錯臺。而設傳力桿的脹縫,其傳荷性能較好,從實際的應用效果來看,設傳力桿的脹縫能較好的抑制脹縫病害,因此建議對于交通量大、重載車多的公路和城市道路采用傳力桿的脹縫為最佳;反之可采用不設傳力桿的枕梁式脹縫。但為了減少車輛反復沖擊作用.枕梁上最好設置一層緩沖橡膠墊。根據傳荷受力的需要設置傳力桿。傳力桿宜用
直徑為32~35 較粗的光園鋼筋,同時脹縫兩側30~40mm 面板范圍內因傳力桿存在而受力復雜,應在脹縫兩側30~40cm水泥混凝土板內布置加強鋼筋。
4 結束語
綜上所述.在公路水泥混凝土路面設計中,還有許多問題.只有認真研究設計規范,并結合生產實際,才能設計出經濟合理的路面結構。
參考文獻
1概述
半剛性基層瀝青路面是黑龍江省公路的主要路面結構形式,它具有與柔性路面完全不同的結構特征。因此,其病害成因和維修對策也與傳統的柔性路面有所不同,主要體現在:(1)半剛性基層有較高的剛度,其受力特性類似于“板體”,具有較強的荷載擴散能力。因此在整個施工和運營期間必須保持半剛性基層的整體性;(2)半剛性基層瀝青路面的結構承載能力主要由半剛性基層提供,瀝青面層主要起功能層作用。半剛性基層的彎拉疲勞損壞是這種路面結構的主要破壞形式;(3)采取防水下滲措施的重要性。規范規定,不管是二層式或三層式結構,其中至少必須有一層是型密級配瀝青混凝土混合料。當各層均采用瀝青碎石時,瀝青面層下必須做下封層。忽視這些區別,而仍舊采用傳統柔性路面的維修方法,是導致半剛性基層瀝青路面維修失敗的主要原因。近些年來,類似的工程教訓很多。根據半剛性基層瀝青路面的典型病害特征及產生原因,提出了路面養護維修的主要對策。內容包括:按結構性損壞與非結構性損壞進行分類和維修、半剛性基層的最小維修面積、維修施工的平面布置等。
2半剛性基層路面的典型病害特征
半剛性基層瀝青路面的典型病害可劃分為兩大類型:非結構性損壞和結構性損壞。前者指半剛性基層的板體性未受到破壞,而后者是指路面損壞位置下的半剛性基層受到損壞,板體強度減弱或完全喪失。
2.1非結構性損壞
該類病害主要有橋頭跳車、間距規則的橫向裂縫、路表局部網裂和正常車轍等,病害特征如下。
2.1.1橋頭跳車
橋頭跳車有兩種情況:(1)臺背填土壓實不足,導致填土在臺背后數十米范圍內下沉。其特征為:沉降在行車方向是漸變的,延續距離相對較長,路面的整體強度未受破壞,路表面也少有損壞,但行車時具有明顯的“波浪”感;(2)由于橋梁與臺背填土剛度的差異而產生的不均勻沉降,從而出現的跳臺。其特征為:延續距離短,只有幾米,路面少有損壞發生,行車時具有明顯的“瞬間跳車沖擊”感。
2.1.2間距規則的橫向裂縫
這種裂縫一般為半剛性基層的結構性收縮而導致的反射裂縫。它橫向貫穿公路全幅路面,深度方向貫通全部結構層,并且縫隙寬隨季節變化。一般認為這種裂縫不可避免,對路面的整體性沒有損害。
2.1.3縱向裂縫
這種裂縫的數量較少,大多發生在高路堤地段路基外側。成因是路堤中央與外側壓實不均勻、舊路幫寬或地基受外部水源的長期侵蝕,導致路基或地基的不均勻沉降。一般情況下裂縫較寬。
2.1.4路表局部網裂
路表局部網裂多發生在行車道輪跡下,成因為路面局部施工缺陷。如:材料不均勻、基層成型不好、瀝青面層與基層間有軟弱夾層等。它起始于輪跡處,而遠離輪跡處的路面施工缺陷由于受車輛荷載的影響較小,因此難以出現此類損壞。
2.1.5正常車轍
正常車轍是指施工質量正常的情況下所出現的車轍。它特征是:(1)由于半剛性基層的剛性較大,車轍主要是瀝青面層受交通荷載的二次壓密和蠕變作用而產生;(2)重載對車轍的影響十分明顯。
2.2結構性損壞
該類損壞主要有路面局部凹陷龜裂和結構性轍槽。
2.2.1路面局部凹陷龜裂
這種損壞是路面局部網裂的延續。因局部網裂沒有得到及時的維修封堵,雨水滲人到基層,而高速行駛車輛輪胎的強大“泵吸”作用使半剛性基層的膠結材料被吸出。長時間下去,導致基層材料散失,路面出現局部下陷和網裂,進而由局部網裂發展成為明顯的凹陷龜裂,對行車的平順性和安全性有很大影響。其特征為:起始于輪跡處,路面結構在該處完全破壞,在破壞過程中雨天有灰漿外瀉痕跡。
2.2.2結構性轍槽
結構性轍槽是由于路面承載能力不足,在車輛荷載和環境因素的綜合作用下而在輪跡處產生的路面變形。轍槽產生初期伴有微細裂縫,其發展規律類似于路面局部凹陷龜裂。
3路面維修對策
針對以病害,在制定路面維修方案時需考慮四方面影響因素:(1)病害的類型和平面位置。對行車的影響以及行車對病害發展的影響;(2)病害的嚴重程度;(3)經濟條件;(4)維修目標。主管工程師在綜合評估后必須作出明確回答。
3.1非結構性損壞的維修
維修的基本目的有兩個,一是恢復行車平順,二是封閉裂縫,以避免引發結構性損壞。
3.1.1恢復行車平順
主要是對橋頭跳車和車轍的處理。它們的平面分布截然不同,橋頭跳車是橫向的,車轍是縱向的。
對橋頭跳車應以整幅路作為維修寬度,維修長度應滿足三個要求:(1)從橋梁伸縮裝置起,伸人正常路段一定長度;(2)保證攤鋪機能正常施工;(3)拉坡平順。銑刨厚度以瀝青面層的一個結構層為單位,一般只銑刨表層。
對車轍的維修,在其橫向平面位置應作適當調整。我國車輛基本為左位駕駛,駕駛員駕駛車輛有明顯靠車道左側行駛的習慣,從而導致車轍在行車道上分布偏左,部分高速公路行車道左輪跡的車轍外輪廊還延伸到超車道。因此,維修寬度應滿足以下條件:(1)包括車轍的整個影響范圍;(2)與攤鋪機的攤鋪寬度及碾壓機的輪寬相適應;(3)縱向接縫距行車道輪跡外邊緣30cm以上。維修長度以車轍出現的長度作為基本長度,并伸人相鄰路段一定距離,或以結構物為界。在與相鄰路段的連續上要注意輪跡平過度,選擇合適的碾壓機械和碾壓方式,必要時輔以人工修整,避免在連接處形成新的行車沖擊點。如需銑刨,銑刨厚度以瀝青面層的一個結構層厚度為宜。
3.1.2封閉裂縫
對于單條橫縫和縱縫建議采用常規的灌縫措施。如果縫隙太寬灌縫難以實施,可沿裂縫兩側切割出10一15~寬的條形槽,深度為瀝青面層全厚。隨后清潔槽壁,人工填實至表層底部。最后,涂刷粘油層,用細粒式瀝青混合料填筑碾壓作為路面表層。這種處理方法屬柔性連接,由于膠結材料充足,可以適應縫寬的季節性變化,宜在春融或秋冬交替季節實施。
局部網裂發生于行車輪跡位置,對路面整體結構的危害最大。其維修原則是:(1)及時處置,以免損壞范圍和程度擴大;(2)維修范圍不宜定得太小,在橫向至少以一個單向車道為單位,在縱向以一輛重車長度的1.5倍為單位。同時,保證路面維修的橫、縱向平整,減小顛簸;(3)在平面上全部清除局部網裂的影響范圍;(4)與攤鋪機和碾壓設備相適應;(5)維修深度以瀝青面層的結構厚度為單位;(6)縱向接縫位置與車轍處理方案相同。
3.2結構性損壞的維修
3.2.1局部凹陷龜裂
雖然局部龜裂表現的是路面存在局部缺陷,但也可能是整個路段施工所存在的問題,只是該處路面裂縫出現得早、局部滲水嚴重而提前破壞。因此,局部凹陷龜裂分以下兩種情況進行維修。
(1)基層局部存在缺陷
有兩種備選方案:一是將損壞的基層挖出,用半剛性材料回填修補;二是將損壞的基層局部挖出,用瀝青混合料回填修補。
(2)整個路段基層均勻存在缺陷
有三種備選方案:①如果整個路段達到大修期限,則對存在缺陷的半剛性基層進行翻新重鋪,同時對局部凹陷龜裂一并處置;②雖然存在缺陷,但累計軸次遠未達到使用期限,則按3.2.1(1)方法進行處置;③如對有缺陷的路段實施整體補強措施,施工前將局部凹陷龜裂仍按3.2.1(1)的方案先行處置。
3.2.2結構性轍槽
這種轍槽的特點是路面承載力不足,基層損壞或板結完全喪失。它對路面結構和交通安全的威脅較大,需專門設計維修方案。
確定維修方案時要考慮以下因素:(1)轍槽雖然只在輪跡處發生,但它反映了整幅路面均有缺陷;(2)轍槽的產生表明了半剛性基層已受侵害或已破壞;(3)兩側車道未出現轍槽,表明兩側車道與行車道實際上成為擁有不同承載能力的“兩種路面”,此時行車道的結構承載力已達到極限,而兩側車道的結構承載力有較多富余,尚有較長的使用壽命。
因此,擬定兩種維修方案:(1)一次性整幅重鋪基層,徹底消除缺陷,使整個路段的路面完全恢復其正常的使用性能;(2)兩側車道與行車道分期維修,先維修行車道。根據兩側車道的承載能力,結合已有的交通資料分析確定其剩余使用壽命,以此作為行車道轍槽損壞維修方案的設計使用壽命。待兩側車道與行車道同時達到使用壽命末期時再一并整幅處置。
4結論與建議
將傳統的柔性基層瀝青路面養護維修經驗應用到高等級公路半剛性基層瀝青路面的養護維修上,導致路面維修失敗的原因主要是:
(1)忽視半剛性基層瀝青路面病害的成因。只考慮損壞的平面位置和尺寸,不考慮病害的成因、輪載分布和對路面病害的影響,從而造成維修范圍在短時期內再次破壞。
(2)對防水下滲的認識不足。自由水對半剛性基層的侵蝕破壞作用遠大于對柔性基層,因此,規范對瀝青面層的密級配結構組合非常重視。但在養護維修過程中往往忽略了這一點,過分強調維修路段的摩擦性能,如采用空隙率較大的n型級配,從而導致維修路段滲水量加大,基層很快受水侵蝕破壞。
(3)對半剛性基層板體結構的認識不足。由于加人了無機結合料,使半剛性基層形成板體結構,從而具有較大的剛度。可減薄瀝青面層的厚度。然而,由于對其形成機理認識不足,對半剛性基層小面積局部損壞采用半剛性材料作小面積局部開挖修補,并且在完工后立即開放交通。其結果導致維修路段在短時間內再次發生破壞,車輛荷載的作用使破壞范圍擴大。
根據以上分析,提出如下半剛性基層瀝青路面的養護維修對策要點。
4.1半剛性基層的維修
在對局部凹陷龜裂進行維修時,必須對半剛性基層進行處置。傳統的做法是采用同類的半剛性材料來維修半剛性基層,但在具體操作時應注意以下要點。
(1)保證基層開挖的面積或維修的面積足夠大,以使維修后的半剛性基層能夠真正形成板體。一般情況下,在橫向不應允許局部或一個單向車道的開挖,而建議橫向整幅開挖;縱向開挖的長度建議不小于重車長的1.5倍,至少大于6m;深度方向應將原基層整層挖除。只有這樣才能使維修后的半剛性基層整體受力。如果開挖面積太小,新的半剛性基層難以形成足夠大的板體,而是獨立受力的“塊”體,易破壞。
(2)基層修補完成后可立即鋪筑瀝青面層,但維修完成后不能立即開放交通,必須等半剛性基層強度達到了一定的程度后方可開放。其原因是:①維修是在短時間內完成的,半剛性材料的初期強度仍未形成,如果此時承受連續的車輛荷載將會破壞已經初步形成的半剛性材料凝膠結構,從而導致板體結構難以形成;②車輛荷載對維修位置所施加的沖擊力要大。
(3)另一方面,由于瀝青混合料模量與半剛性材料相近,而養護單位常備的路面維修材料和設備主要是針對瀝青面層的,因此,用瀝青混合料修補局部損壞的半剛性基層在受力和成本方面更具優勢。它不需要擴大基層的開挖,使得維修工程量和施工對交通的影響都較小,也是半剛性基層瀝青路面快速修補的好方法。
4.2采用密實防水的瀝青面層維修材料
對于局部損壞的維修,養護單位不可能按原有路面的結構和材料逐層恢復。中粒式型瀝青混合料可作為瀝青面層維修的典型材料,因為它既密實防水,又可保證維修路段瀝青表層的抗滑要求,其經濟性也相對較好。
4.3轍槽分期維修實施時舊路面結構層的處置
采用分期維修措施時,先維修行車道。此時,盡管整個行車道的結構承載能力不足,但半剛性基層結構仍然很密實,因此可以作為柔性基層或弱粘結穩定基層使用。在正常情況下,將舊路面瀝青表面的1--2個層次銑刨掉,然后噴灑粘層油,重新鋪筑新的瀝青面層與兩側車道路表面銜接,就足以實現分期維修的目的。如有必要,可在新面層下面設置一層玻璃格柵,以增強抗疲勞性能,延緩反射裂縫的出現。
4.4新鋪瀝青面層的平面布置
路面損壞與車輛荷載相伴而生,維修效果應考慮荷載影響。因此,新鋪瀝青面層的平面分布須注意以下要點:
1前言
水泥混凝土路面有很多的優點:路面強度高、承載能力大,耐磨耗能力強,能見度好,使用壽命長,養護費用少,行車的油耗也較瀝青路面少10%——15%,正因為有這些優點,所以水泥混凝土路面在許多省市廣泛使用,也取得了比較好的效果。
80年代至90年代初期,我國的水泥混凝土路面建設呈現一個高峰期。但從道路使用運營狀況來看,大多數的水泥混凝土路面難以達到20一30年的設計使用年限,并且出現一些較嚴重的缺陷,如路面的早期斷裂、錯臺邊角破損、平整度及粗糙度差等給行車和養護帶來一定的困難,且不易處理,修復費用高難度大。究其原因,除了設計施工質量問題外、還有各種自然因素的影響。因此本文將從設計構造的角度,就如何提高水泥混凝土路面的使用性能,有效的控制路面的缺陷,結合自己的實踐體會與具體做法提出一些探討意見,供同仁參考討論。
2水泥混凝土路面設計中的理論依據問題
2.1路面設計指標可靠度的分折
公路工程結構的設計安全等級為3個等級.路面工程的安全等級僅考慮高速公路。一級公路和二級公路的路面,相應的安全等級要求規定為一級、二級和三級。為三級和四級公路路面增加一個設計安全等級--四級。并規定了相應的設計基準期為20MPa;而設計安全等級為四級的路面結構的目標可靠指標和目標可靠度.系按前三級的數值級差遞降得到的。按施工技術、施工質量控制和管理要求達到和可能達到的具體水平.選用其他等級。降低選用的變異水平等級,須增加混凝土面層的設計厚度要求;而提高選用的變異水平等級.則可降低混凝土面層的設計厚度或混凝土的設計強度要求。可通過技術經濟分析和比較予以確定但對于高速公路的路面,為保證優良的行駛質量,不宜降低變異水平等級材料性能和結構尺寸參數的變異水平等級.按施工技術、施工質量控制和管理水平分為低、中、高三級由滑模或軌道式施工機械施工.并進行認真,嚴格的施工質量控制和管理的工程.可選用低變異水平等級。由滑模或軌道式施工機械施工,但施工質量控制和管理水平較弱的工程,或者采用小型機具施工,而施工質量控制和管理認真、嚴格的工程可選用中低變異水平等級。采用小型機具施工,施工質量控制和管理水平較弱的工程。可選用高變異水平等級。
設計時.可依據各設計參數變異系數值在各變異水平等級變化范圍內的情況選擇可靠度系數。目標可靠度是所設計路面結構應具有的可靠度水平。它的選取是一個工程經濟問題:目標可靠度定得較高,則所設計的路面結構較厚,初期修建費用較高。但使用期間的養護費用和車輛運行費用較低;目標可靠度定得較低,初期修建費用可降低,但養護費用和車輛運行費用需提高。通常采用“校準法”來確定目標可靠度。“校準法”是對按現行設計規范或設計方法設計的已有路面進行隱含可靠度的分析,參照隱含可靠度制定目標可靠度,則所設計的路面結構接納了以往的工程設計和使用經驗,包含了與原有設計方法相等的可接受性和經濟合理性。
2.2交通量計算取值的分析
軸載換算公式是以等效疲勞斷裂損壞原則導出的。對于同一路面結構,軸載和標準軸載產生相同疲勞損耗時。才能等效換算。在交通調查分析雙向交通的分布情況時,應選取交通量方向分配系數,一般可取0.5;并依據設計公路的車道數.確定交通量車道分配系數(應剔除2軸4輪以下的客、貨車交通量),即為設計車道的年平均日貨車交通量ADTT,然后用軸載當量換算系數法或車輛當量軸載系數法求得),再根據設計基準期l和輪跡分布系數、交通量增長率求得累計f用次數N,確定交通分級。
2.3水泥混凝土路面結構組合的設計分析
對于路基用土.高液限粘土及含有機質細粒土.不能用做高速公路和一級公路的路床填料或二級和二級以下公路的上路床填料;高液限粉土及塑性指數大于16或膨脹率大于3%的低液限粘土,不能用做高速公路和一級公路的上路床填料。因條件限制而必須采用上述土做填料時,應摻加石灰或水泥等結合料進行改善。對于基層材料選擇時。特重交通適宜貧混凝土、碾壓混凝土或瀝青混凝土時,設計計算應按復合式路面分析。且強度以試驗為準對水泥混凝土面層下基層的首要要求是抗沖刷能力不耐沖刷的基層表面。在滲入水和荷載的共同作用下會產生淤泥、板底脫空和錯臺等病害,導致行車的不舒適,并加
速和加劇板的破裂。混凝土面層下采用貧混凝土基層,主要是為了增加基層的抗沖刷能力,并不要求它有很高的強度。高強度的貧混凝土并不能使面層厚度降低很多,反而會增加混凝土面層的溫度翹曲應力,并產生會影響到面層的收縮裂縫。另外.新規范取消了基層頂面綜合模量的規定值的要求。
對于面層板來說,我國絕大部分混凝土路面的橫向縮縫均未設傳力桿。不設傳力桿的主要原因是施工不便。但接縫是混凝土路面的最薄弱處,唧泥和錯臺病害,除了基層不耐沖刷外.接縫傳荷能力差也是一個重要原因。同時,在出現唧泥后。無傳力桿的接縫由于板邊撓度大而容易迅速產生板塊斷裂。此外,接縫無傳力桿的舊混凝土面層在考慮設置瀝青加鋪層時.往往會因接縫傳荷能力差易產生反射裂縫而不得不加大加鋪層的厚度。為了改善混凝土路面的行駛質量,保證混凝土路面的使用壽命,便于在使用后期鋪設加鋪層,新規定了在承受特重和重交通的普通混凝土面層的橫向縮縫內必須設置傳力桿。另外,新規范僅強調了在鄰近橋梁或其他固定構造物處設置脹縫,取消了變坡點、小半徑曲線設脹縫的限制,使行車更順暢。
3路面接縫處理的設計
水泥混凝土路面接縫多,易于損壞,尤其是脹縫位置面板破損較為普遍和嚴重。有的道路在通車l~3年后逐步破碎損壞。破損率高達50%~90%以上。究其原因是多方面,影響因素也復雜,但筆者認為主要是脹縫的構造問題、施工工藝及管理問題。從脹縫設計構造的角度主要解決位置設置、構造型式、傳力桿設置和面板局部加強。脹縫設置應遵循新頒水泥混凝土路面設計規范第4.2.5條規定外,要盡可能少設或不設脹縫,特別是平縱線形標準較高的平原微丘地形設置長間距脹縫,或只在結構物銜接處。這一點已經在國外工程中得到證實。其次一般常用的脹縫型式為設傳力桿和不設傳力桿兩大類,不設傳力桿的脹縫其傳荷能力較差,在重車反復作用下,脹縫的兩側容易發生錯臺。而設傳力桿的脹縫,其傳荷性能較好,從實際的應用效果來看,設傳力桿的脹縫能較好的抑制脹縫病害,因此建議對于交通量大、重載車多的公路和城市道路采用傳力桿的脹縫為最佳;反之可采用不設傳力桿的枕梁式脹縫。但為了減少車輛反復沖擊作用.枕梁上最好設置一層緩沖橡膠墊。根據傳荷受力的需要設置傳力桿。傳力桿宜用
直徑為32~35較粗的光園鋼筋,同時脹縫兩側30~40mm面板范圍內因傳力桿存在而受力復雜,應在脹縫兩側30~40cm水泥混凝土板內布置加強鋼筋。
4結束語
綜上所述.在公路水泥混凝土路面設計中,還有許多問題.只有認真研究設計規范,并結合生產實際,才能設計出經濟合理的路面結構。
參考文獻
二、SMA混合料的技術性能
它具有耐磨抗滑、密實耐久、抗疲勞、抗高溫車轍、減少低溫開裂等優點,適用于高等級道路瀝青路面的上面層使用。
1.高溫抗車轍性。(1)SMA由粗集料骨架和瀝青瑪蹄脂兩個部分組成;(2)粒徑≥4.75mm的粗集料高達70%~80%。礦粉用量為10%左右,細集料較少,一般為10%~20%左右;(3)因骨架嵌擠作用,混合料高溫條件下抵抗荷載變形能力較強,有著較強的高溫抗車轍能力。
2.低溫抗變形性。在低溫條件下,由于SMA混合料中有著相當數量的瀝青瑪蹄脂,當溫度下降時,瀝青瑪蹄脂具有較高的粘結能力,它的韌性和柔性使得混合料具有良好的低溫變形能力。
3.耐久性。在SMA混合料中,粗集料骨架空隙被富含瀝青的瑪蹄脂密實填充,并將集料顆粒粘結在一起,瀝青在集料邊、面形成較厚的瀝青膜。此外,SMA混合料空隙較小,瀝青與水或空氣的接觸較少,因而SMA混合料的水穩定性和抗老化性、抗疲勞性較普通瀝青混合料好;同時,又由于SMA混合料基本是不透水的,對中、下面層和基層有著較好的保護作用和隔水作用,使瀝青路面保持較高的整體強度和穩定性。
4.表面獨特性。SMA混合料一方面要求使用堅硬、粗糙、耐磨的高質量碎石,另一方面采用間斷級配的礦料,壓實后表面形成的構造深度大,一般超過1mm,而摩擦系數也能滿足8BBM以上,這使得瀝青面層具有良好的抗滑性和耐磨性能,還能減少濺水,減少噪聲,從而提高道路行駛質量。
5.SMA混合料施工前控制。(1)合格的原材料是工程質量的第一前提。必須通過大量的調查了解、取樣試驗,在進行質量、產量、運輸等各方面的綜合考慮后初步選定了用于SMA路面施工的玄武巖砂石材料,并按要求對原材料加工、儲存、運輸等作了嚴格的控制,使其各項技術指標均滿足高速公路路面工程對粗細集料的質量要求;(2)配合比設計階段。一個完善的配合比設計必須是經過反復的對比、試驗,綜合考慮各項關鍵技術指標后才能確定。經過反復試驗,反復調整,最終完成了SMA-13的目標配合比設計和施工配合比設計;(3)工前技術交底不能少。SMA混合料施工技術要點較多。因此,在SMA路面正式攤鋪前,要求所有技術人員和機械操作人員必須充分了解并掌握SMA路面的施工工藝和技術特點,作好技術交底。
6.SMA-13瀝青瑪蹄脂碎石路面的施工。(1)施工前的準備工作;(2)砂石材料的供應情況:正式開工時,堆料倉保證有4000m3以上的材料儲量,避免施工時因缺料而產生等料現象,從而造成混合料溫度過高或停機情況出現;瀝青供應:充分考慮瀝青拌和樓的日產量和時產量,每天(按20小時的有效施工時間算),開工前將所有瀝青儲存罐全部注滿,同時配備30噸以上的改性瀝青運輸車,避免因運輸車輛的不能正常運行導致瀝青用量跟不上而停機待料;(4)礦粉供應:SMA所用礦粉均由石灰石經粉磨而成,必須組織了8-10輛運輸車輛,保證礦粉的及時供應;(5)柴油、重油及纖維于開工前全部準備就緒。配備足夠的混合料運輸車(運輸車輛在裝料前先用清潔液將車廂清洗干凈),避免因運輸車輛不足造成拌和樓停機等車;(6)施工現場的機械設備準備:攤鋪機至少2臺。采用單幅雙機攤鋪,以避免瀝青瑪蹄脂料離析;8-12噸全鋼輪壓路機至少3臺,無觸點平衡梁一套,平板夯機一臺,各施工機械的使用性能在施工前必須進行了全面檢查,以保證各施工機械都能正常工作。
四、SMA混合料施工中控制
(1)改性瀝青SMA-13的拌制。采用先進的瀝青拌和樓進行混合料的拌和,該拌和樓必須具有除塵系統、控溫系統和計量稱重系統;(2)SMA-13混合料的攤鋪。①由于SMA的瀝青馬蹄脂粘性較大,運料車的車廂底部須涂刷較多的油水混合物;為了防止表面混合料結殼,運料過程中要加蓋蓬布,而且運料車數量也要適當增加。為保證平整度,也要做到緩慢、均勻、連續不間斷地攤鋪。這是提高路面平整度最主要措施。②上面層采用非接觸式平衡梁裝置控制攤鋪厚度和平整度。③將攤鋪機調整到最佳工作狀態,調試好螺旋布料器兩端的自動料位器,并使料門開度、鏈板送料器的速度和螺旋布料器的轉速相匹配。螺旋布料器的料量應高于螺旋布料器中心,使熨平板的擋料板前混合料在全寬范圍內均勻分布,并在每天起步前就應將料量調整好,再實施攤鋪,避免攤鋪層出現離析現象。④攤鋪應選擇在當日高溫時段進行,路表溫度低于15℃時不宜攤鋪。攤鋪遇雨時,立即停止施工,并清楚未壓實成型的混合料。遭受雨淋的混合料應廢棄,不得卸入攤鋪機攤鋪;(3)SMA-13混合料的碾壓。碾壓是SMA路面施工中極其關鍵的環節,碾壓工藝、碾壓遍數、碾壓溫度等的情況如何,直接影響到SMA路面的壓實度、平整度和滲水情況;(4)路面壓實完成24小時后,方能允許施工車輛通行;(5)施工接縫的處理。采用三米直尺沿縱向位置,在攤鋪段端部拉尺,使得直尺呈懸臂狀,以攤鋪層與直尺接觸處定出接縫位置,用鋸縫機割齊后鏟除;繼續攤鋪時,應將接縫鋸切時留下的灰漿擦洗干凈,涂上少量粘層改性瀝青,攤鋪機熨平板從接縫后起步攤鋪;碾壓時用鋼筒式壓路機進行橫向壓實,從已經施工完成的路面上開始碾壓逐漸移動新鋪面層。
五、SMA混合料施工階段的質量管理
1.原材料的質量檢查:包括改性瀝青、粗集料、細集料、填料、木質絮狀纖維等。
2.混合料的質量檢查:油石比、礦料級配、穩定度、空隙率;混合料出廠溫度、攤鋪溫度、初壓溫度、碾壓終了溫度。
3.碾壓成型路段的質量檢查:厚度、平整度。寬度、橫坡度、壓實度、偏度;攤鋪的均勻性。同時還應進行構造深度和滲水的跟蹤檢測。
4.施工壓實度的檢查以鉆孔法為準,鉆孔檢測頻率單幅每公里每車道2個。
5.滲水系數合格率宜不少于90%,當合格率宜小于90%時,應加倍頻率檢測,如檢測結果仍小于90%,需對該路段面層進行處理。
六、結束語
以往“基層不平面層調,下層不平上層找”的老方法,對平整度要求很高的高速公路來說是根本行不通的。如規范允許基層頂面偏差10mm,當用瀝青混合料將10mm低洼處填平時,盡管表面是鋪平了,但該處多出的10mm松厚經壓實后仍會出現低洼現象,其深度為10-(10/1.2)=1.7mm(1.2為瀝青混合料平均壓實系數)。如誤差大于10mm則不平整度將更大,由此可見基層頂面的平整度對瀝青面層的平整度影響可謂舉足輕重。
1.1重視基層平整,廠拌混合料攤鋪機鋪筑
二灰碎石半剛性基層的施工,過去習慣采用平地機作業,它的缺點是高程、厚度難以控制,且反復找平表面容易離析,同時混合料浪費也多。按照高速公路基層施工規范標準,采用混合料集中廠拌、進口攤鋪機來鋪筑,可以保證所鋪混合料均勻、表面平整,高程、縱橫坡、厚度等指標能滿足設計要求。
對設計厚度超過30cm者可分二層鋪筑,攤鋪寬度控制在6~8m時平整度效果較好。
1.2控制混合料的最大粒徑及含水量
為提高基層平整度及方便攤鋪機鋪筑,基層混合料集料最大粒徑宜適當減小。因為集料粒徑越大,混合料越易產生離析,且對攪拌、攤鋪設備的磨損也大。因此,適當減小集料最大粒徑,有利于攤鋪機作業和基層頂面平整度的提高。
另外,混合料施工含水量的控制亦十分重要,含水量過小影響結構的板體形成,含水量過大碾壓成型困難,且易形成路面大波浪,致使基層平整度降低,甚至導致結構層收縮開裂。
實踐表明,提高瀝青路面平整度必須從基層抓起,而提高基層施工質量的關鍵在于采用精良的施工機械,如好的穩定粒料廠拌設備與進口攤鋪機。
2.施工機械作業的影響
2.1攤鋪機
2.1.1基準鋼絲及裝置的準確程度
在施工中我們采用底面層“走鋼絲”、中、上面層“走雪撬”的基準控制方法,收到了較好的效果。
底面層施工前,先要張拉好用于承托儀表傳感器的基準線(2~3mm鋼絲繩),然后設好各樁(樁距10m),根據測量的掛線高確定各樁位鋼絲的高度。應精心測量、認真調整,并檢查鋼絲拉力不得小于784N。否則,由于測量不準、量線失誤或拉力不夠鋼絲下撓等都會通過架設在鋼絲上的儀表反映到攤鋪路段上,造成路面波浪狀起伏,影響平整度。
2.1.2攤鋪機儀表性能及微調器的正確使用
路面標高的控制是靠儀表來實現的。攤鋪機帶全自動調平裝置,能夠根據自動找平儀的指令達到設計高程,這樣鋪筑的路面平整度好。如儀表反映遲緩,加上微調器使用不當升降太快均會反映到新鋪路面上,影響平整度。
2.1.3 攤鋪機熨平板加熱及調整
在湖北隨岳南高速公路施工中,我們使用了德國產ABG422型、ABG311型、VOGELE2000型、VOGELE1800型攤鋪機。這四種攤鋪機的熨平板加熱裝置中ABG型屬于液化氣加熱,VOGELE型屬于電加熱。攤鋪前,如果熨平板加熱溫度不夠或加熱不均勻,攤鋪時會造成溫度較高的混合料與溫度較低的熨平板粘結,使得攤鋪層面出現拉毛、小坑洞、深槽等不規則的凹凸不平。因此,攤鋪前熨平板溫度必須加熱到85°C~90°C。
另外,攤鋪前一定要認真檢查熨平板的平直度,若有正拱或反拱現象,則必須調整撐拉熨平板的拉桿長度,使熨平板下表面同屬一坡度,以確保路面橫向平整度。
2.1.4攤鋪機振搗器、夯錘對路面平整度的影響
振搗器、夯錘的頻率與攤鋪速度、混合料級配、溫度和厚度等有很大的關系,應按使用說明書規定認真選定合適的頻率。如果攤鋪較薄的上面層,振搗器、夯錘頻率過大會造成熨平板共振,使攤鋪機找平裝置處于不穩定狀態而影響平整度。同時,應經常檢查振搗器、夯錘皮帶,皮帶過于松弛會使振搗頻率、夯實次數快慢不一,形成路面“搓板”。
2.1.5校正行駛方向引起路面不平整
攤鋪機行駛方向發生偏斜時,必須及時校正。此時,攤鋪機履帶一邊前進,另一邊緩慢前進,快的一邊熨平板前方會有一個向前抬高的小臺階,慢的一邊熨平板后端會有一個向后推擠的小臺階,影響路面平整度,應在碾壓時采取措施予以消除。
此類校正行駛方向出現的小臺階,在曲線半徑較小的路段容易產生。
2.2壓路機
路面平整度好壞的關鍵在攤鋪機,但與壓路機的碾壓有著不可分割的關系。合理的碾壓工藝與正確的碾壓操作是保證路面平整度的重要手段。
2.2.1碾壓方式及碾壓速度的控制
碾壓瀝青混合料應采用組合碾壓的方式,初壓時首先采用雙鋼輪壓路機,碾壓2遍,速度為1.5~2km/h;復壓緊接在初壓后進行,應采用重型輪胎壓路機,碾壓4~5遍,速度為3.5~4.5km/h;終壓采用雙鋼輪壓路機,碾壓2遍,速度為2.5~3.5km/h。碾壓時除按規范標準進行外,應注意碾壓路線和方向不得突然改變,以免使混合料產生推移或發裂。
2.2.2碾壓溫度的控制
瀝青混合料的溫度控制是瀝青路面施工過程中的關鍵,現場應有專人負責對來料車、攤鋪后、碾壓前、碾壓中及碾壓終了的溫度進行測試。碾壓應在混合料較高溫度下進行最為有利,一般初壓不低于120°C,復壓不低于90°C,終壓完成時不低于70°C。溫度越高越容易提高路面的平整度與壓實度,溫度偏低導致瀝青混合料顆粒間摩擦阻力加大,使瀝青面層壓實度不均勻,且容易形成局部松散和發裂,影響路面平整度。
2.2.3壓路機的正確使用
輪胎壓路機使用時,應注意檢查各個輪胎的新舊程度和輪胎壓力,必須做到新舊一致、壓力相等。否則輪胎軟硬不一,在碾壓過程
1.基層施工質量的影響
以往“基層不平面層調,下層不平上層找”的老方法,對平整度要求很高的高速公路來說是根本行不通的。如規范允許基層頂面偏差10mm,當用瀝青混合料將10mm低洼處填平時,盡管表面是鋪平了,但該處多出的10mm松厚經壓實后仍會出現低洼現象,其深度為10-(10/1.2)=1.7mm(1.2為瀝青混合料平均壓實系數)。如誤差大于10mm則不平整度將更大,由此可見基層頂面的平整度對瀝青面層的平整度影響可謂舉足輕重。
1.1重視基層平整,廠拌混合料攤鋪機鋪筑
二灰碎石半剛性基層的施工,過去習慣采用平地機作業,它的缺點是高程、厚度難以控制,且反復找平表面容易離析,同時混合料浪費也多。按照高速公路基層施工規范標準,采用混合料集中廠拌、進口攤鋪機來鋪筑,可以保證所鋪混合料均勻、表面平整,高程、縱橫坡、厚度等指標能滿足設計要求。
對設計厚度超過30cm者可分二層鋪筑,攤鋪寬度控制在6~8m時平整度效果較好。
1.2控制混合料的最大粒徑及含水量
為提高基層平整度及方便攤鋪機鋪筑,基層混合料集料最大粒徑宜適當減小。因為集料粒徑越大,混合料越易產生離析,且對攪拌、攤鋪設備的磨損也大。因此,適當減小集料最大粒徑,有利于攤鋪機作業和基層頂面平整度的提高。
另外,混合料施工含水量的控制亦十分重要,含水量過小影響結構的板體形成,含水量過大碾壓成型困難,且易形成路面大波浪,致使基層平整度降低,甚至導致結構層收縮開裂。
實踐表明,提高瀝青路面平整度必須從基層抓起,而提高基層施工質量的關鍵在于采用精良的施工機械,如好的穩定粒料廠拌設備與進口攤鋪機。
2.施工機械作業的影響
2.1攤鋪機
2.1.1基準鋼絲及裝置的準確程度
在施工中我們采用底面層“走鋼絲”、中、上面層“走雪撬”的基準控制方法,收到了較好的效果。
底面層施工前,先要張拉好用于承托儀表傳感器的基準線(2~3mm鋼絲繩),然后設好各樁(樁距10m),根據測量的掛線高確定各樁位鋼絲的高度。應精心測量、認真調整,并檢查鋼絲拉力不得小于784N。否則,由于測量不準、量線失誤或拉力不夠鋼絲下撓等都會通過架設在鋼絲上的儀表反映到攤鋪路段上,造成路面波浪狀起伏,影響平整度。
2.1.2攤鋪機儀表性能及微調器的正確使用
路面標高的控制是靠儀表來實現的。攤鋪機帶全自動調平裝置,能夠根據自動找平儀的指令達到設計高程,這樣鋪筑的路面平整度好。如儀表反映遲緩,加上微調器使用不當升降太快均會反映到新鋪路面上,影響平整度。
2.1.3 攤鋪機熨平板加熱及調整
在湖北隨岳南高速公路施工中,我們使用了德國產ABG422型、ABG311型、VOGELE2000型、VOGELE1800型攤鋪機。這四種攤鋪機的熨平板加熱裝置中ABG型屬于液化氣加熱,VOGELE型屬于電加熱。攤鋪前,如果熨平板加熱溫度不夠或加熱不均勻,攤鋪時會造成溫度較高的混合料與溫度較低的熨平板粘結,使得攤鋪層面出現拉毛、小坑洞、深槽等不規則的凹凸不平。因此,攤鋪前熨平板溫度必須加熱到85°C~90°C。
另外,攤鋪前一定要認真檢查熨平板的平直度,若有正拱或反拱現象,則必須調整撐拉熨平板的拉桿長度,使熨平板下表面同屬一坡度,以確保路面橫向平整度。
2.1.4攤鋪機振搗器、夯錘對路面平整度的影響
振搗器、夯錘的頻率與攤鋪速度、混合料級配、溫度和厚度等有很大的關系,應按使用說明書規定認真選定合適的頻率。如果攤鋪較薄的上面層,振搗器、夯錘頻率過大會造成熨平板共振,使攤鋪機找平裝置處于不穩定狀態而影響平整度。同時,應經常檢查振搗器、夯錘皮帶,皮帶過于松弛會使振搗頻率、夯實次數快慢不一,形成路面“搓板”。
2.1.5校正行駛方向引起路面不平整
攤鋪機行駛方向發生偏斜時,必須及時校正。此時,攤鋪機履帶一邊前進,另一邊緩慢前進,快的一邊熨平板前方會有一個向前抬高的小臺階,慢的一邊熨平板后端會有一個向后推擠的小臺階,影響路面平整度,應在碾壓時采取措施予以消除。
此類校正行駛方向出現的小臺階,在曲線半徑較小的路段容易產生。
2.2壓路機
路面平整度好壞的關鍵在攤鋪機,但與壓路機的碾壓有著不可分割的關系。合理的碾壓工藝與正確的碾壓操作是保證路面平整度的重要手段。
2.2.1碾壓方式及碾壓速度的控制
碾壓瀝青混合料應采用組合碾壓的方式,初壓時首先采用雙鋼輪壓路機,碾壓2遍,速度為1.5~2km/h;復壓緊接在初壓后進行,應采用重型輪胎壓路機,碾壓4~5遍,速度為3.5~4.5km/h;終壓采用雙鋼輪壓路機,碾壓2遍,速度為2.5~3.5km/h。碾壓時除按規范標準進行外,應注意碾壓路線和方向不得突然改變,以免使混合料產生推移或發裂。
2.2.2碾壓溫度的控制
瀝青混合料的溫度控制是瀝青路面施工過程中的關鍵,現場應有專人負責對來料車、攤鋪后、碾壓前、碾壓中及碾壓終了的溫度進行測試。碾壓應在混合料較高溫度下進行最為有利,一般初壓不低于120°C,復壓不低于90°C,終壓完成時不低于70°C。溫度越高越容易提高路面的平整度與壓實度,溫度偏低導致瀝青混合料顆粒間摩擦阻力加大,使瀝青面層壓實度不均勻,且容易形成局部松散和發裂,影響路面平整度。
2.2.3壓路機的正確使用
輪胎壓路機使用時,應注意檢查各個輪胎的新舊程度和輪胎壓力,必須做到新舊一致、壓力相等。否則輪胎軟硬不一,在碾壓過程中形成輪跡,使瀝青面層橫向平整度超標。鋼輪壓路機應裝霧狀噴水裝置以防混合料粘輪,輪胎壓路機應有專人負責用1∶3的油水混合液噴灑輪胎表面,防止碾壓時將瀝青混合料粘起形成路面不平整。
壓路機應停在冷卻后的瀝青路面上,否則極易形成小坑槽影響平整度。
3.施工過程中其它因素的影響
3.1瀝青拌和站的生產能力應與攤鋪能力相匹配
實踐證明,當瀝青拌和站的生產能力與攤鋪機的攤鋪能力相匹配時,攤鋪機能連續、均勻、不間斷作業,此時路面平整度就好。但在低溫季節施工,如供料不及時,攤鋪機待料時間過長,雖然ABG型攤鋪機裝有防爬鎖,但因混合料溫度下降會引起局部不平整,而且自動找平系統在每次啟動后,需行駛3~8m后才能恢復正常,因此切忌攤鋪機經常停機。只有加強拌和站管理,保證連續供料,運用中途不停機加油,操作手輪換休息等辦法,做到每天早晨開機,晚上收工關機,中途力爭不停機,以確保路面攤鋪作業連續不間斷。
3.2攤鋪作業速度的影響
瀝青路面施工技術規范要求:“攤鋪過程中不得隨意變換速度或中途停頓”。在施工過程中我們感到這是提高路面平整度的一個關鍵環節。
攤鋪速度過快,易造成攤鋪層表面的粗顆粒在熨平板下沿攤鋪方向滑動,使表面粗顆粒后方出現小坑小空洞,從而影響面層平整度和預壓密實度;但亦不能太慢,否則會影響生產效率。攤鋪速度經實踐比較后認為:上面層應控制在2~3.5m/min,中、下面層2~4m/min為好。
攤鋪過程中一般不宜隨便改變速度,因為速度變化必然導致攤鋪層面預壓密實度起變化,從而最終壓實度有差異,影響路面平整度。
3.3運料車輛與攤鋪機的配合
攤鋪作業時,常因運料車輛操作不熟練而與攤鋪機配合不協調,使混合料灑落在攤鋪機行走履帶前,如不及時清除會使攤鋪機左右晃動,造成自動調平系統工作仰角發生變化,影響路面平整度。因此,必須專人負責指揮倒車,嚴禁運料車撞擊攤鋪機。
3.4施工縫的處理
瀝青路面施工縫處理的好壞對平整度有一定的影響,往往連續攤鋪路段平整度較好,而接縫處的一個點數據較差。因此,接縫水平是制約平整度的重要因素之一。處理好接縫的關鍵是要舍得切除接頭,用3m直尺檢查端部平整度,以攤鋪層面直尺脫離點為界限,以切割機切縫挖除。新鋪接縫處采用斜向碾壓法,適當結合人工找平,可消除接縫處的不平整,使前后兩路段平順銜接。
3.5現場人工修補
施工過程中,不論何種原因,只要是混合料中混雜有少量的枯料、花料,攤鋪到路面后就必須徹底挖除,換上合格的混合料。人工填平混合料不可能達到攤鋪機鋪筑的水平,必然會影響路面平整度。
3.6橋頭與伸縮縫的處理
平整度好的路面,必須與減少和消除橋頭跳車相結合,才能解決好高速公路的行車舒適問題。湖北隨岳南高速公路高度重視橋頭跳車問題,如采取先填路堤后鉆樁,采用工程性質良好的材料填筑橋頭路堤,用手扶震動壓路機處理邊角以減少橋頭路堤日后的沉降,收到了很好的效果。由于車輛在高速公路上高速行駛時產生的沖擊力大,國產橡膠板式伸縮縫經受不了大交通量高速行車的沖擊。因此,湖北隨岳南高速公路對大、中橋橋面伸縮縫一律采用自德國進口和中德合資江蘇毛勒橋梁附件有限公司生產的毛勒伸縮縫,這種伸縮縫是當今國際上公認的性能可靠且又耐久的橋面伸縮裝置,安裝使用效果明顯,橋面行車平穩舒適,接縫處無跳車現象。
4.路面結構類型與平整度的關系
施工中發現,采用相同的攤鋪機和相同的碾壓工藝,攤鋪不同類型的路面結構層,其各自的平整度不同。相同的厚度,開級配料由于其混合料松鋪系數較密級配大,所以平整度不如密級配。在同一級配條件下,厚度小的結構層比厚度大的平整度好。瀝青路面平整度涉及的面很廣,影響因素很多,關系到路基、路面施工全過程,情況復雜,有的是機械性能引起,有的則是人為操作、安排失誤造成,我們只有在充分研究分析產生的原因后,才能對癥下藥抓好施工中的每一細小環節。瀝青路面平整度是施工機械、人員素質、操作水平的綜合反映,只有加強施工現場管理,精心組織施工,才能保證路面平整度,提高路面工程質量。
施工中發現,采用相同的攤鋪機和相同的碾壓工藝,攤鋪不同類型的路面結構層,其各自的平整度不同。相同的厚度,開級配料由于其混合料松鋪系數較密級配大,所以平整度不如密級配。在同一級配條件下,厚度小的結構層比厚度大的平整度好。
引言
國內自上世紀70年代引進旋噴樁技術以來在房屋基礎、鐵路基礎以及市政基礎中得到廣泛應用,其加固體強度高、加固體形狀可控等特點而被廣泛接受。該技術形成的固結體,其形狀與噴射流動方向有關,在旋噴時期噴嘴一邊噴射一邊旋轉和提升,固結體呈圓柱狀,其可提高地基的抗剪強度,改善土體的變形性質。
1.旋噴樁加固機理
旋噴樁是利用鉆機將帶有特殊噴嘴的注漿管鉆至土層的預定深度,之后用高壓脈沖泵將水泥漿液通過鉆桿下端的噴射裝置向四周以高速水平噴入土體,在噴射過程中通過3600旋轉并徐徐提升注漿管,鉆桿在以一定速度逐步向上提升和旋轉漿液形成高壓噴出后具有很大動能即產生高壓、高速噴射流,其高壓噴射流可置換大量軟弱層并擠密樁周土,并可讓沙礫石墊層或粘土與水泥漿充分混合、膠結、硬化,固結成為一個整體,最終可在樁周圍形成具有高強度的水泥土樁實現改良土壤、增加地基強度、減少土體壓縮變形、提高地基承載力。其加固過程可分為三個步驟:
破壞土體。在高壓噴射流沖擊土體時其能量高度集中于一個很小的區域,因此該區域內與周圍土和土結構間會產生很大的壓應力作用,當該應力超過土顆粒結構的破壞臨界值時則土體會受到破壞,且破壞力與流速的平方成正比,而要增加流速則應增加噴射壓力,使其具有足夠的能量沖擊并破壞土體,其壓力越高、流速越大、破壞力也越大。
旋噴成樁。高壓噴射流對土體的破壞作用導致土體由整體變為松散狀態,隨著噴射流的連續沖切和移動其對土體破壞的深度和范圍不斷擴大,被切削下來的部分細小土粒被漿液置換發生升揚置換作用,隨著液流以泥漿的形式被帶到地面,而其余的土顆粒在噴射動壓力、離心力和重力的共同作用下,在橫斷面上按照質量大小有規律的重新排列并與漿液攪拌混合形成新型的水泥-土網絡結構。
水泥與土的硬化。在噴射過程中土體被破壞粉碎成各種粒徑或大小不同的土團,其間隙被水泥漿所填滿,因此在水泥土內可形成一些水泥及細土顆粒較多的微區,而土團內則無水泥,水泥的水解水化作用及其與土顆粒間作用,并不斷在水泥和土顆粒周圍形成各種晶體,并不斷生成、延伸并交織在一起形成空間網絡結構,土團則被包圍在骨架中間,隨著土體被擠密,其內部水分也逐步消失,并形成特殊的水泥土骨架結構而增強了水泥土的強度。
2.施工工藝
2.1 灰漿制作
其應按照灰漿的配比要求,根據泥漿罐的容量提前制作灰漿,制作過程中應充分攪拌,其攪拌時間不少于15min,且超過初凝時間的漿液也不可使用,對攪拌成的灰漿應經過兩道過濾網過濾以防噴嘴堵塞。
2.2 泵壓設置
根據噴射機理在鉆桿下鉆時采用10Mpa的清水壓力進行噴射,其在防止堵塞噴嘴的同時并應在土體第一次噴射時使土體成為混合液減小噴漿時土體的阻力,從而保證漿液被充分攪拌、增加狀體強度。
2.3 設置提升速度
在整個樁長范圍內應設置兩種提升速度,其是為了增加樁的端承力而在樁底部脫檔旋噴30s,即使鉆桿原位不動而旋轉噴漿以增強該部位的攪拌效果并擴大狀體直徑,形成樁底盤,之后方可變速提鉆,正常成樁。
2.4 鉆孔
待鉆機穩固后應先測量機臺的水平度方可開鉆,且在鉆進過程中應隨時檢測鉆桿的垂直情況,當鉆孔達到設計深度后方可停鉆。
2.5 旋噴施工
當旋噴管達到預定深度后應立即攪拌漿液,并開始自下而上進行旋噴作業,過程中應根據冒漿情況嚴格控制旋轉和提升速度,在拆卸旋噴管時應快速進行,并保持節間不少于0.2m的搭接長度,并應隨時檢查漿液的初凝時間、注漿流量、風量以及壓力旋轉提升速度等,在旋噴過程中應保證注漿壓力不小于2Mpa,提升速度應控制在20-25cm/min,旋轉速度為20-25r/m等參數。
2.6 送漿
過程中司泵人員應根據泵壓情況隨時調整異常情況,并應迅速切換送水與送灰漿以保證連續送液,司鉆人員則應隨時檢查鉆進時的冒漿情況。
2.7 沖洗
待噴射完成后應及時將注漿管等設備沖洗干凈,保證管內、機內不得殘存水泥漿,一般采取將漿液換為水在地面上噴射的方法將泥漿泵、注漿管及軟管內漿液排除干凈。
2.8 樁頭處理
當噴射注漿達到設計頂面標高后應繼續用注漿泵注漿,當水泥漿從孔口返出后方可停止注漿,噴射作業完成后由于注漿的離析作用而會發生不同程度的收縮,最終在固體頂部出現凹穴,該種情況應采用水灰比為0.5的水泥漿進行補灌,同時應防止其他鉆孔排出的泥土等雜物進入。
3.質量控制要點
鉆孔和注漿管插入深度。在鉆孔過程中應及時記錄鉆孔深度,并應核對注漿管深度和鉆孔深度是否相符,并應保證鉆孔垂直度不超過設計要求。
冒漿處理。冒漿是指施工過程中部分土體隨漿液冒出,并伴隨周圍地面隆起現象,其最遠可發生在離樁體幾十米范圍內。首先應及時外排冒出漿液,并將其加以回收再灌入,并可通過冒漿時間、冒漿中含土的種類和數量以及水泥的含量和冒漿的多少等來了解高壓噴射的注漿質量,并應根據檢測結果放慢施工速度,并待水泥土初凝后方可進行臨樁施工以免孔隙內水壓疊加,并可采取跳樁施工的方法,即在一個地方施工完成一個樁后將機子挪到另外一個地方,并保證兩根樁相隔一定距離,并遵循先施工外測樁后施工內測樁的原則,便于外測樁施工完成后其強度可起到阻擋作用。
壓力、流量控制。施工過程中若出現壓力下降并低于設計值或壓力驟增而超過設計值時均說明注漿管內發生異常現象,一般是有漏獎或接頭松動甚至脫落,也有時是發生堵管現象,發生該類現象應立即停機進行檢修,施工完成后應及時繼續施工噴完該孔。
樁位、樁徑、樁長控制。對樁位的允許偏差為±5cm,樁徑和樁長以及垂直度偏差應不大于1.5%,噴射孔與高壓注漿泵的距離不應大于50m,對采用水泥漿應嚴格過濾以防堵塞噴嘴,旋噴過程中應隨制隨用以防止水泥漿沉淀,并應對漿液進行不間斷攪拌以防漿液離析而降低其濃度。
垂直度控制。噴漿開始前應將機子調整水平以確保鉆桿垂直,對噴漿過程中冒出的漿液、泥巴等應及時清理,避免其堆積過高將機子頂起來,或導致機子傾斜最終造成樁體傾斜,導致在取芯檢測時取不到完整的芯樣。
4.結語
在高速鐵路軟土地基施工中高壓旋噴樁工藝因設備簡單、施工靈活、快速、投資少、效果好,并可減少不均勻沉降等優點而被廣泛利用,但在施工中應根據不同的地質情況合理選擇設計、施工參數等以確保施工質量。
參考文獻:
【1】徐至鈞,全科政.高壓噴射注漿法處理地基[M].北京:機械工業出版社,2004.
瀝青混凝土材料是道路施工中常用的材料,其具有較強的性能,不但可以提高路面的承載能力,還能提高道路的抗滑性以及防滲性,對車輛的安全通行有著保障作用。對道路路面設計的原則進行了介紹,還對瀝青路面結構組合的類型以及各層次之間的影響進行了分析,希望可以提高道路設計的質量與水平。瀝青路面結構有著多種層次,這些層次通過不同的組合,可以形成不同性能的路面,所以,道路設計中路面結構組合的類型,對道路整體質量有著較大影響,路面結構組合影響著道路的等級強度。路面設計是道路設計的基礎,工程師為了提高路基的穩定性,必須改進路面結構,從而提高路面結構的抗變形性。
一、瀝青路面結構組合類型選擇時需遵循的原則
1、因地制宜的原則。道路工程的工期一般比較長,在施工的過程中需要應用多種材料,為了提高資源的利用率,設計人員需要采用因地制宜的原則對設計方案進行優化,這樣才能避免在施工的過程中出現資源浪費問題。瀝青路面有多個結構層,不同的層面需要利用不同的施工材料,而且材料的用量也有一定差異,為了降低材料運輸的成本,設計人員可以根據施工環境,多選用天然的材料或者當地的建筑資源,這樣可以降低工程造價,也可以減少材料運輸的費用。
2、方便施工與養護的原則。為了提高施工的質量,設計人員要對施工技術以及流程進行優化,要引進先進的設備,這樣可以簡化施工操作,也可以提高施工的效率,保證道路工程如期完工。道路在使用一段時間后,受到外界因素的影響,會出現較多的質量問題,為了方便日后養護,設計人員需要在有限的時間內,優化設計方案,還要合理應用資金,實現資源利用的最大化,這樣才能保證道路交通的暢通性。
3、綜合排水設計的原則。在對瀝青路面結構進行優化時,要做好路面排水設計,這樣可以延長路面的耐久性,也可以增強路面的承載能力。南方地區,由于夏季雨水比較多,如果路面排水設計存在漏洞,很容易造成路面積水問題。另外,設計人員還要合理布局道路周圍的排水設施,需要充分考慮路面結構組合設計。另外,在進行路面改建施工時,也需要結合實際,對道路排水系統進行更改,提高路面的防滲性以及路基的承載能力,使瀝青路面結構組合設計更加優質。
4、增加路面結構層功能性的原則。瀝青路面是道路施工中常見的類型,瀝青這種材料的性能比較強,在設計其層面結構時,要注意提高路面的抗滑性以及耐磨性,還要提高路面結構的抗剪性以及抗拉能力。由于道路暴露在外界環境中,所以自然氣候因素以及車載作用力對其質量影響比較大,如果面層材料的強度不高,粘結力不強,則會影響路面的整體質量,還會影響其功能的發揮。面層的等級越高,其承受車載的能力則越強。在城市快速路以及一級公路設計中,由于交通量比較大,所以設計人員需要增強路面結構層的功能,要選擇優質的施工材料,提高混凝土面層的質量。瀝青結構層一般是由細粒式瀝青混凝土作為表面層,中、粗粒式瀝青混凝土作為中下面層構成,既可有效防水又可保證強度,所以,優化路面結構層設計,應注意確保路面的剛度以及穩定性。
二、對于設計中應注意的問題
1、加強路床。路面要求路基必須具有足夠的穩定性和強度。路床是指路面的結構層之下的0~80cm范圍內的路基,而這個范圍恰好在路基r工作區的范圍內,是路基主要承重的區域。
2、設置墊層和底基層。在目前來看,瀝青路面的設計通常采用半剛性的基層結構,常采用的基層大多是水泥或石灰粉煤灰等無機結合料穩定的碎石基層。在路面結構設計中,要考慮土基及路面結構層各層之間有著適當的模量比,這樣才能夠保證結構層受力后合理穩定。而提高路面耐久性的關鍵就在于保證層間結合狀態的連續。因此,路面結構設計中增加粒料類墊層和無機結合料穩定類底基層,就可以高效地防止雨水和地下水對路面造成的影響,能保證路面的結構始終保持在干燥或者中濕的狀態,延長路面的使用期限。
3、基層和底基層的厚度。基層作為瀝青路面主要的承重層,就必須具有穩定性、耐久性和高性能的承載能力。可以根據交通量的大小、采用材料的性能等有利于施工進行的因素來確定基層的厚度。瀝青路面通常采用的是半剛性基層,包括石灰穩定類、水泥穩定類、石灰粉煤灰穩定類等等。這些穩定類材料的基層一層適宜的厚度為18~20cm,如果壓實機的性能比較先進的話,可以適當地提高基層一層的壓實厚度。設計基層的厚度應該為基層一層適宜厚度的整數倍。
4、稀漿封層。稀漿分層可以作為新建路面的下封層和瀝青路面的罩面。
5、瀝青路面的選擇。瀝青面層應該具有密實、抗滑、平整、耐久等性能。并且還要擁有高溫抗車轍、低溫抗開裂和良好的抗水損害的能力。瀝青面層可以分為瀝青貫入式、瀝青表面處治、熱拌瀝青混合料三大類。
三、瀝青路面結構組合類型之間的影響
1、各結構層荷載應用分布特點。路面在投入使用后,其各個結構層會受到荷載作用力的影響,而且荷載的大小隨道路結構層的深度而遞減,在不同的層面中,需要應用不同的施工材料,這些材料的強度會隨道路結構層的深度而減小。所以,在設計路面結構層時,需要以強度自上而下的遞減方式進行組合,這種組合類型在瀝青路面設計中應用較為廣泛,而且收到了較好的效果。
2、各結構層特性以及相互影響。瀝青路面結構是由多種材料構成,在不同的層面上,需要應用不同的施工材料,這樣材料的強度以及影響有一定差異。在組合的過程中,要注意其相互之間的影響,消除各結構層特性的不利因素,并采用有限的措施,對結構層組合類型進行限制。在道路工程中,經常會用到石灰以及水泥這類材料,其受溫度影響比較大,如果施工工藝存在漏洞,會導致路面出現大量的裂縫現象,所以,設計人員需要采取有效的措施降低基層材料的收縮問題,可以增加細料含量,還可以增大結合料的劑量,從而降低反射裂縫出現的概率。設計人員可以適當增加面層厚度、設置瀝青碎石緩沖層、設置應力消散層或吸收層等; 在潮濕的粉土或粘性土路基上,不宜直接鋪筑碎(礫)石等粗顆粒材料。必要時可在路基頂面設土工布隔離層,以防止相互摻雜而污染基層,或導致過大變形而使面層損壞。層間結合應盡量緊密,避免產生滑移,以保證結構的整體性和應力分布的連續性。瀝青面層與半剛性基層或粒料層之間應設置透層瀝青,根據施工條件如多層瀝青層次能否連續施工、施工期內是否多雨等采取相應的層間結合措施。
四、結語
路面作為道路建設最主要的部分之一,在設計時就應該引起我們的足夠的重視。就我國目前修建的瀝青路面的使用狀況看來,因為交通量的急劇增加、交通超載現象嚴重,在道路的早期運營時就已經損壞了路面。所以我們應該全面深刻地認識城市道路瀝青路面設計的要點,總結經驗,改進不足,揚長避短,做到精益求精,才能更好的滿通量增加對路面質量的要求。