董世芳
(甘肅省天水公路管理局,甘肅 天水 741001)
筆者參加施工的S207線為山嶺重丘區(qū)三級公路,全長127.35公里,始建于1942年,全線路基寬為8.5米,路面寬為7.5米,路面結(jié)構(gòu)為瀝青表處,縱坡大(最大縱坡達(dá)到5.5%),彎道多。近年來,隨著高等級公路的發(fā)展,該路段內(nèi)的長途車輛大幅度下降,而短途拉運(yùn)砂石材料的超載車輛卻大幅度增加,特別是K331+500-K341+500段為長坡路段,最大縱坡達(dá)到了5.5%,因大型超載車輛不斷的碾壓及地面水、剎車水的作用,造成該路線K332+100-K340+500段路面嚴(yán)重破壞,特別是路基沉陷、翻漿嚴(yán)重;其他路段因路面油皮老化,路面龜裂、網(wǎng)裂、坑槽等病害加劇,路況質(zhì)量嚴(yán)重下降,影響行車安全。
為改善該路段沿線及周邊群眾的生產(chǎn)生活條件,促進(jìn)項(xiàng)目區(qū)資源開發(fā)和農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整,經(jīng)我局多方籌集資金,于2011年4月開始對K331+500-K341+500段段進(jìn)行了養(yǎng)護(hù)維修工程,全線均按照三級公路標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)車速30kM/h,設(shè)計(jì)荷載等級為汽車-Ⅱ級,重鋪路段設(shè)計(jì)年限為8年。路基寬度、行車道寬度不變。實(shí)施路面維修工程路段累計(jì)長度為10.00公里,其中重鋪10.00公里。本人以該路段路面維修中翻漿處治工程為例,從路基土質(zhì)、水、行車原因、路面結(jié)構(gòu)等方面簡述了路基翻漿產(chǎn)生的原因及翻漿處治的施工工藝。
路基的地質(zhì)構(gòu)造及土質(zhì)顆粒的大小是影響翻漿的一個重要原因。該工程所轄區(qū)域土質(zhì)是以黃土為主的粉性土,這種土的毛細(xì)水上升較高而且快,在0℃以下水分聚流嚴(yán)重,土體強(qiáng)度就降低,遇水容易產(chǎn)生軟土,滲水性能差,化凍時水分不易排出。水分飽和時變成泥漿或流沙。所以,土質(zhì)越差路基翻漿出現(xiàn)的可能性就越大。因此路基填筑中,要使用粗顆粒的砂礫土填筑材料。因?yàn)樯巴猎谝话闱闆r下不會發(fā)生翻漿,無論是在凍結(jié)過程中,還是在溫差作用下的聚流現(xiàn)象都比較輕微,并且這種土壤具有良好的透水性能,水溫性也比較好,即使路基含水量增大,仍然能保持一定的強(qiáng)度。
水分是導(dǎo)致路基路面翻漿最基本的原因。在自然條件下有地面水及地下水。地面水有自然條件下的雨水、雪水,還有在此路段中不能排除出的拉運(yùn)水洗砂流落下的河水。在此工程中造成翻漿的水分主要是流落到路面的河水。經(jīng)過超重車輛的反復(fù)碾壓,河水滲入路面,使路面離析、網(wǎng)裂、坑槽增多,河水直接滲入路基,加快了路基的翻漿。因?yàn)楫?dāng)水分增多時,土顆粒之間距離就會被水離析,水分子起到潤滑作用,土顆粒之間摩阻力消失,加之在冬季里水分聚集在路面下的凍結(jié)區(qū),形成了冰夾層,在春季冰層融化,土質(zhì)變得過濕和軟化,使土壤失去了強(qiáng)度,翻漿由此造成。
本項(xiàng)目公路呈南北走向,起止樁號為K331+500-K341+500。從K 331+500~-K337+500段沿山山脊線為爬坡路段,降水多,蒸發(fā)量小,沉陷及翻漿嚴(yán)重;K337+500-K341+500段為下坡路段,此路段縱坡大,彎道多,路面沉陷及松散多,隨著車流量增加及超重車輛增多,此路段路面出現(xiàn)了較多的沉陷、翻漿、松散及龜網(wǎng)裂。
當(dāng)其他條件相同時,在此路段,車輛超重嚴(yán)重。加之縱坡大,彎道多。道路上交通量越大、車輛越重、彎道路段多、剎車次數(shù)越多,路基翻漿就會越為嚴(yán)重。道路中行駛車輛的碾壓作用、車載重大小、車流量多少、車速的快慢等對路基影響都很大。
S207線原路面設(shè)計(jì)按照三級公路設(shè)計(jì),路面結(jié)構(gòu)為3cm厚瀝青表處+20cm厚天然砂礫。目前,隨著大型、超載車輛的增多,特別是K331+500-K341+500爬坡路段,原路面設(shè)計(jì)遠(yuǎn)不能滿足現(xiàn)在車輛的通行能力。根據(jù)該路段車輛通行情況,新的路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為:細(xì)粒式瀝青混凝土30mm+粗粒式瀝青碎石50mm+水泥穩(wěn)定碎石200mm+水泥穩(wěn)定砂礫150mm。
依據(jù)新的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),減少路面的損壞,就不能在較為潮濕的路基上鋪筑路面,由于這種路面的透氣性較差,路基中的水分不能通過路面表層蒸發(fā)出來,隨之導(dǎo)致路基的強(qiáng)度降低,在行車的作用下,就會出現(xiàn)嚴(yán)重的翻漿。如果未能按照設(shè)計(jì)而降低了路面結(jié)構(gòu)等級,加之超重車輛,致使路面提早損壞,那路基也會提早產(chǎn)生翻漿。
深挖換填法是挖去路基下一定深度的軟土,再將強(qiáng)度較大的砂礫或者石灰土進(jìn)行回填,并且碾壓夯實(shí)的方法。這種方法原則上是:挖大不挖小、挖深不挖潛,要一次性將翻漿挖干凈。如果挖土深度在50cm以內(nèi),面積小于20m2,應(yīng)該利用鏟車產(chǎn)出舊土,局部鏟車處理不凈的地方用人工清理,然后對挖后坑底進(jìn)行碾壓夯實(shí)。氣溫較高,陽光充足的天氣中,可以先晾曬坑底,在進(jìn)行碾壓,碾壓時覆蓋到坑底的邊角,一般需要碾壓四五遍,在進(jìn)行回填處理。填料是要注意滿足路基填筑要求,否則就不能達(dá)到換填的效果。如果處理的深度較大時,大于1m,并且面積較大時,則需要利用挖掘機(jī)挖除,同樣要挖除的干凈徹底,挖完后要使用壓路機(jī)下到坑底碾壓,換填厚度一般在0.5m~3m,填筑時要分層進(jìn)行,第一層不能超過50cm,振動壓路機(jī)碾壓的遍數(shù)不能少于6遍,在以每層20cm~30cm的厚度為一層進(jìn)行分層填筑,每層都要壓路機(jī)碾壓,且碾壓不能少于4遍。
在深挖換填時要注意土質(zhì)和含水量的變化,因?yàn)橐话闳菀追瓭{的土質(zhì)都很軟,而且土質(zhì)的孔隙度和含水量都很大。深挖換填的施工方法適用于填方、利用方少的路段。
隔離層鋪設(shè)在路基頂面以下0.5~0.8m處,目的在于隔斷毛細(xì)管水進(jìn)入路基上部,以保持上部處于干燥狀態(tài)。隔離層按使用材料的不同,可分為透水性和不透水性兩種。透水的采用碎石、礫石、粗砂等鋪層,厚度為0.1~0.2m,為了防止淤塞,應(yīng)在其上或下層設(shè)置防淤層。送水隔離層應(yīng)高出地面水至少0.2m,應(yīng)自路中心向兩側(cè)做成3%~4%的橫坡。不透水的隔離層可用鋪油毛毯、塑料薄膜等做成。
良好的路面路基排水可防止地面水或地下水侵入路基,使路基土體保持干燥,從而減輕凍結(jié)時水分聚流的來源,這是預(yù)防和處理地面水和地下水類翻漿的首要措施。對于路塹不良的地段或挖山嚴(yán)重的路段,要加大排水設(shè)施的建設(shè),邊溝較深,不能有滲漏,出水要迅速,不可長期堵在排水溝里造成對路基的滲透,排水系統(tǒng)要健全,要能發(fā)揮排水的作用。
當(dāng)施工期正好處于雨季當(dāng)中,降雨量大、且頻繁,路基翻漿情況嚴(yán)重的,路基施工的難度會很大,采用上述兩種方法效果可能都不理想,這時一般會采用在預(yù)制中添加水泥、石灰等外加材料處理翻漿,特別適合于公路工程質(zhì)量要求嚴(yán)格的,工期安排比較緊張的高等級公路工程中,以保證在質(zhì)量合格的條件下按期完成路基的施工任務(wù)。
一般添加水泥的比例為3%~6%,而添加石灰的比例為6%~8%。施工時首先對翻漿嚴(yán)重的地基用刮平機(jī)做刮平處理,按照適當(dāng)?shù)谋壤秊⑸匣揖€,再均勻布灰,后利用拌和機(jī)進(jìn)行拌和,拌和時以下層路基1cm為宜。如果拌和過深,會影響水泥、石灰等材料的添加比例。從而影響效果;如果拌和過淺,路基處理層和下層不夠很好的結(jié)合,碾壓后容易產(chǎn)生翻漿現(xiàn)象的反復(fù),影響施工質(zhì)量。一般來說,根據(jù)翻漿的具體情況和施工時的客觀條件,上述三種處治翻漿方案既可以單獨(dú)使用,也可以結(jié)合使用,以發(fā)揮各種方法的特長,取得較好的處理效果。
路基翻漿是公路施工中最為常見的一種病害,如果路基翻漿處理不好,經(jīng)車輛的反復(fù)碾壓及水的破壞,路面很容易再次破損。公路路養(yǎng)護(hù)部門要高度重視路面排水問題,同時協(xié)調(diào)路政部門嚴(yán)厲打擊沿線超載車輛;公路技術(shù)人員要有高度的責(zé)任心,嚴(yán)格路基填筑材料和路基壓實(shí)度的控制,從而減少或延遲路面的破損,提高路面的使用性能。
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