高等級(jí)公路路基質(zhì)量的控制探討

馬國(guó)忠

摘 要：在我國(guó)城市化極度擴(kuò)張的今天，道路交通也在迅猛的發(fā)展，全國(guó)各地的高等級(jí)公路越來越多。高等級(jí)公路對(duì)于設(shè)計(jì)、施工到后期的使用過程要求都比普通公路要高得多，一旦質(zhì)量達(dá)不到要求就會(huì)出現(xiàn)較多的問題。因此研究高等級(jí)公路的質(zhì)量控制，對(duì)道路安全和使用具有重要的意義。

關(guān)鍵詞：高等級(jí)公路；路基基礎(chǔ)；質(zhì)量控制

引言

公路工程主要是由持力土層、水泥砂石穩(wěn)定層、瀝青面層組成，每一層都有其技術(shù)要求和質(zhì)量控制要點(diǎn)。任何一個(gè)環(huán)節(jié)做不到位，都會(huì)對(duì)公路的整體質(zhì)量和安全造成隱患。文章從高等級(jí)公路常見的質(zhì)量問題分類及原因分析入手，闡述相應(yīng)的控制措施。

1 公路路基常見質(zhì)量問題及原因

1.1 開裂

1.1.1 現(xiàn)象：多表現(xiàn)出線性裂縫，或者不規(guī)則裂縫。

1.1.2 線性裂縫原因：多出現(xiàn)在管道穿路處。在道路施工過程中，經(jīng)常會(huì)有排水管、污水管、強(qiáng)電管等過路管線的預(yù)埋。由于其管道承壓能力有限，且形狀多為圓形狀，很難壓筑密實(shí)。在弧度地區(qū)，土體會(huì)發(fā)生自然的沉降，長(zhǎng)時(shí)間受壓后體積也會(huì)收縮，造成嚴(yán)管道形成線性裂縫。

1.1.3 不規(guī)則裂縫產(chǎn)生原因：主要是由于土體中含水率過高，或者是水穩(wěn)層中水泥含量較大。在水穩(wěn)層鋪設(shè)過程中，如果水泥含量較大，在其凝結(jié)硬化過程中，會(huì)產(chǎn)生較大的水化熱。如果沒有得到及時(shí)地散失就鋪筑上層瀝青，熱量就會(huì)導(dǎo)致下部體積的膨脹，引起開裂，且形狀不規(guī)則。

1.2 路面凹陷

1.2.1 現(xiàn)象：在路面某處形成局部的凹陷，甚至是大面積的凹陷。

1.2.2 原因一：地基土承載力不足

在公路修筑過程中，很多地區(qū)會(huì)遇到軟弱土體，如果在修路之前沒有對(duì)這些路段進(jìn)行有效詳細(xì)的地質(zhì)勘察，就很難發(fā)現(xiàn)下部的軟弱土層。在沒有進(jìn)行任何處理的情況下，就進(jìn)行上部水穩(wěn)的施工。土體在受壓之后，體積發(fā)生較大的收縮，造成上部路基的凹陷。特別是當(dāng)有溶洞或斷層等不良地質(zhì)條件的時(shí)候，甚至?xí)纬纱竺娣e的凹陷。

1.2.3 原因二：水穩(wěn)層沒有足夠反應(yīng)時(shí)間就鋪筑面層

水穩(wěn)層是由水泥、砂子、石塊和水組成的，在混合料鋪筑完成后，水泥遇水會(huì)形成水化熱，并且水收到溫度影響也會(huì)發(fā)生一定的蒸發(fā)。在這些反應(yīng)過程中，都會(huì)引起體積的變化和基礎(chǔ)的沉降。如果沒有待基礎(chǔ)層完全反應(yīng)完畢，體積趨于穩(wěn)定就直接鋪筑面層，在下部收縮之后，就會(huì)造成上部的凹陷。

2 控制質(zhì)量的措施

2.1 提高設(shè)計(jì)質(zhì)量

公路工程設(shè)計(jì)時(shí)，不能只是按照設(shè)計(jì)規(guī)范來進(jìn)行，而應(yīng)該考慮路面實(shí)際行駛能力和承受荷載的最大壓力，并設(shè)定一定的富余值，才能保證其質(zhì)量可靠、長(zhǎng)久使用。

2.2 做好地質(zhì)勘察工作

在公路路線規(guī)劃好了之后，一定要根據(jù)場(chǎng)地實(shí)際情況，制定詳細(xì)的地質(zhì)勘察方案，來了解土層分布情況。特別是發(fā)現(xiàn)一些有軟弱地基和不良地質(zhì)條件的地方，具體分布位置和深度要在地質(zhì)勘察報(bào)告中明確反映出來，以便于指引后續(xù)的基礎(chǔ)處理方案制定。

2.3 根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告，制定針對(duì)性的土體處理方案

2.3.1 處理原理：軟土地基進(jìn)行處理，主要是要改善其含水率、密實(shí)度、承載力等指標(biāo)。常見處理方法如下：

（1）強(qiáng)夯擠密法。就是用一個(gè)質(zhì)量較重的錘子，從一定高度快速下落，錘擊土面。在強(qiáng)大的熟悉沖擊力下，來擠壓土體，使其密度變大、含水率變小，土質(zhì)密實(shí)來增強(qiáng)承載力。這種方法由于設(shè)備簡(jiǎn)單、施工工藝通俗易懂、人員素質(zhì)要求較低、成本較省，所以被廣泛應(yīng)用于地基處理中。

（2）拋石擠淤法。即在路基底部放入一定數(shù)量的片石，上部施加荷載來將淤泥擠出基底范圍，同時(shí)擠壓周圍土體增加固結(jié)程度，來提高承載力。這種方法主要適用于常年積水的洼地，沼澤、水塘、或者是其他軟性土層。改善范圍一般在地上4米以內(nèi)，如果過深則片石無法沉入到底部，就無法保證改善的效果。

（3）深層攪拌法。深層攪拌法是通過特制機(jī)械設(shè)備，以在高壓作用下將固化劑注入到土體中，固化劑通常為水泥或石灰。在固化劑的作用下，與軟土地基粘結(jié)在一起發(fā)生各種反應(yīng)，使軟的地基凝結(jié)成硬度較高、穩(wěn)定性強(qiáng)、含水率小的堅(jiān)硬基礎(chǔ)。如果在固化劑體量比較大的時(shí)候，可以直接形成水泥狀體等復(fù)合地基對(duì)土體進(jìn)行擠壓密實(shí)，來改善整體地基的強(qiáng)度，提高承載力，也能有效防止不均勻沉降。

2.4 做好水穩(wěn)層材料控制

水穩(wěn)層是路基基礎(chǔ)中最為關(guān)鍵的部分，其承載力和各項(xiàng)指標(biāo)要求決定了道路基礎(chǔ)的質(zhì)量，要控制其質(zhì)量，首先要從材料上進(jìn)行控制。

2.4.1 水泥選擇：應(yīng)該根據(jù)地基土的含水率和化學(xué)組成來確定，盡量減少土體與水泥的反應(yīng)，同時(shí)應(yīng)該選擇水化熱比較小的水泥。建議可以選擇火山灰或粉煤灰水泥，減少使用硅酸鹽水泥，防止與土體里酸性物質(zhì)的反應(yīng)，影響基礎(chǔ)的質(zhì)量。

2.4.2 粗骨料的選擇：要求粗骨料的粒徑要達(dá)到設(shè)計(jì)要求，不要過大或者過小，在配比之前最好選用篩網(wǎng)進(jìn)行粒徑的選擇。材料使用前，應(yīng)對(duì)骨料的化學(xué)組成進(jìn)行分析。水泥是堿性材料，所以骨料中應(yīng)盡量減少硫酸鹽等酸性化學(xué)物質(zhì)。

2.5 控制好水穩(wěn)層的壓實(shí)度

水穩(wěn)層的壓實(shí)度對(duì)其承載力起到了決定性的作用。根據(jù)公路設(shè)計(jì)承載力的不同，其厚度也有較大的差別。為了能夠壓筑密實(shí)，通常應(yīng)該分層鋪筑，每層厚度不應(yīng)該超過20cm。在分層填壓的過程中，注意高層和坡度的控制。每層反應(yīng)結(jié)束后再進(jìn)行上一次的鋪筑。

同時(shí)注意各種管線和井道處的壓實(shí)：在水穩(wěn)層中鋪設(shè)的過路管道、雨水井、污水井處，是碾壓機(jī)壓實(shí)的死角。在這些部位可以將水泥的含量適當(dāng)提高一些，骨料粒徑相對(duì)選擇較小的，同時(shí)輔助一些小型的壓實(shí)機(jī)械多夯實(shí)、碾壓幾遍，再配合路面的井圈混凝土加固，基本可以保證壓實(shí)度要求。

2.6 合理設(shè)置施工縫

水穩(wěn)層在反應(yīng)凝結(jié)的過程中，會(huì)產(chǎn)生較多的熱量，導(dǎo)致體積的膨脹；在水文散失的過程中，又會(huì)導(dǎo)致體積的收縮，特別是在溫差變化較快的區(qū)域，對(duì)混合料的體積影響更大，在內(nèi)部形成各種剪切應(yīng)力。為了減少這些體積和應(yīng)力變化，可以采取剪個(gè)一段距離設(shè)置施工縫的方式。將這些應(yīng)力在縫隙的位置得到釋放，能有效減少路面的變化。

2.7 含水率的控制

含水率分為兩個(gè)方面，一個(gè)是基礎(chǔ)土體的含水率，二是水穩(wěn)層混合料中的含水率。根據(jù)具體地質(zhì)情況和路基荷載設(shè)計(jì)要求，每一層的含水率要求不同，但應(yīng)該控制在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)。防止在水分散發(fā)的過程中造成體積大量的變化。

2.8 加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)并控制好面層鋪筑時(shí)間

帶路基基礎(chǔ)做好后，由于基礎(chǔ)土體沒有完全硬化、水泥與骨料間沒有完全融合，其承載力根本就沒有達(dá)到設(shè)計(jì)值。在此階段，很多施工單位為了施工其它部分會(huì)將一些大型車輛直接在水穩(wěn)層上行走，造成局部的沉陷。

所以要求施工單位要做好管理，在沒有達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度值前，禁止大型車輛在上面行走或者堆放過多的材料。并根據(jù)溫度變化，進(jìn)行適當(dāng)?shù)臑⑺B(yǎng)護(hù)等措施。

3 結(jié)束語(yǔ)

路基的是保證路面承載力要求的重要組成部分，只有從基礎(chǔ)土層開始進(jìn)行有效處理，保證土層的密實(shí)度和各性能指標(biāo)滿足要求；然后控制水穩(wěn)層的材料、配比、壓實(shí)度、含水率等都符合要求。以實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來驗(yàn)證合格指標(biāo)，就一定可以保證公路的長(zhǎng)久耐用。

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