李永剛
(石家莊市公路橋梁建設(shè)集團(tuán)有限公司,河北 石家莊 050000)
現(xiàn)階段,隨著交通運輸網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍逐漸擴(kuò)大,公路工程建設(shè)所處環(huán)境復(fù)雜,路基對瀝青路面平整度影響難以得到有效控制。為改善這一現(xiàn)狀,工程建設(shè)者應(yīng)加大對路基影響瀝青路面平整度機(jī)理的分析力度,以明確問題產(chǎn)生原因,進(jìn)而對可能出現(xiàn)的不均勻沉降等問題進(jìn)行防范治理。
平整度作為重要的公路工程質(zhì)量檢驗項目,其合格率直接決定了道路運行使用后的行車舒適度,同時反映出施工建設(shè)隊伍的技術(shù)水平與管理控制效果。然而,對瀝青路面施工質(zhì)量造成影響的因素眾多,僅從路面平整度考慮,就要綜合施工作業(yè)人員素質(zhì)、路基路面結(jié)構(gòu)層施工質(zhì)量、橋頭有涵洞與橋梁伸縮縫的處理,來強(qiáng)化整體質(zhì)量控制效果。就目前來看,還應(yīng)考慮路面材料性能與施工作業(yè)的機(jī)械化程度。為此,相關(guān)人員應(yīng)對路基影響瀝青路面平整度的情況進(jìn)行分析,找出合適的防治措施方法。
瀝青混凝土路面在路面結(jié)構(gòu)類型中屬于柔性路面,整體結(jié)構(gòu)剛度較弱,在第一載荷作用下容易產(chǎn)生較大的彎曲變形,本身彎曲抗拉強(qiáng)度也比較低。路基施工質(zhì)量的優(yōu)劣將直接影響路面平整度,進(jìn)而降低行車舒適度和道路使用壽命。所以,通過監(jiān)測路面平整度進(jìn)而采取相應(yīng)的處治措施,對于延長道路的使用壽命和提升行車舒適度具有重要的意義[2]。
造成路面平整度下降的最主要因素是路基的不均勻沉降,而路基的不均勻沉降必然會造成路面結(jié)構(gòu)變形,降低路面平整度。路基不均勻沉降的常見原因包括以下方面。
(1)軟弱土等特殊路基段落地面填前未經(jīng)處理或處理不當(dāng),造成局部段落地基承載力無法滿足路基填筑要求。在路基自重影響下,產(chǎn)生不均勻沉降;此外,容易忽視的是低洼地面處理不當(dāng),排水系統(tǒng)不完善,積水匯集,侵蝕路基填料等問題。嚴(yán)重的甚至?xí)?dǎo)致路基深陷變形,進(jìn)而影響路面的平整度。
(2)如果路基填料類型選擇不當(dāng)或者填方工藝不當(dāng),也會使得路基在使用過程中形成沉降不均勻,進(jìn)而影響路面平整度;例如,在橋頭部位,路基與結(jié)構(gòu)物銜接段落,進(jìn)行臺背過渡處理時,應(yīng)盡量選擇輕質(zhì)填料,減輕路基自重影響;施工過程中,嚴(yán)格分層填筑、分層壓實,靠近構(gòu)造物處,采用小型夯實機(jī)具進(jìn)行夯實;實際運行環(huán)境下,因填料選擇不當(dāng)或者施工工藝不當(dāng),橋頭跳車現(xiàn)象較為常見。
(3)沉降不均勻也是舊路提升改造過程路面縱縫產(chǎn)生的主要原因,與新舊路基不合理重疊密切相關(guān),不僅造成路基不均勻沉降,還會形成路面縱縫[3]。
評判路基施工質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)是路基路面工程承受道路荷載的時間和強(qiáng)度。要保證路基工程質(zhì)量,填前段落原有地面的處理是第一環(huán)節(jié);另外,對于填海工程,需要特別注意原有表面和斜坡基層的處理。
(1)原地表處理
在路堤施工區(qū)域內(nèi),如原地表存在坑洞,必須采用合格填料將坑洞回填,并按規(guī)定壓實;當(dāng)路堤填前地表為種植土或有機(jī)松土?xí)r,應(yīng)先清除有機(jī)土和種植土層,并按規(guī)定進(jìn)行壓實;當(dāng)路堤填前地表原狀土的強(qiáng)度或類型(如鹽漬土)不滿足要求時,應(yīng)進(jìn)行挖除,換填合格填料且換填深度不宜小于30cm,并分層壓實,壓實度應(yīng)滿足規(guī)范要求。
(2)新舊路基拼寬
在舊路堤加寬時,應(yīng)注意選擇和舊路堤類型相同且透水性較好填料分層填筑;填筑前,還應(yīng)提前清除路面的雜草、腐殖土等有機(jī)物;路基填筑時,在既有路基邊坡坡面設(shè)置臺階,臺階向內(nèi)傾斜,臺階寬度不小于2m,臺階的頂端應(yīng)向路堤傾斜,并分層夯實。新路基填筑完成后,再進(jìn)行路面結(jié)構(gòu)施工;路面結(jié)構(gòu)施工時,應(yīng)進(jìn)行新舊路面搭接,以防止新舊路面之間產(chǎn)生縱向裂縫;在國內(nèi)部分地區(qū),在路基施工完成后,過一段時間再進(jìn)行路面結(jié)構(gòu)層施工,主要目的也是等待路基自然沉降穩(wěn)定后再進(jìn)行結(jié)構(gòu)層施工,以降低路基不均勻沉降對路面結(jié)構(gòu)層的影響[4]。
路堤填筑材料一般應(yīng)采用碎石、塑性指數(shù)和含水量符合規(guī)范要求的中、粗粒土,不得使用淤泥、沼澤土、鹽漬土、有機(jī)土以及含草皮、生活垃圾等雜物的材料。通常情況下,液限大于50、塑性指數(shù)大于26的土更適用于路基填筑。施工過程中,應(yīng)注意以下事項:
(1)控制好填料含水率??梢酝ㄟ^補充灑水的方式來提高填料含水率;當(dāng)填料含水率過高時,可通過翻拌、晾曬等方式來達(dá)到最佳含水率。
(2)摻合料的改善。對于含水率高、強(qiáng)度不足的土或者其他材料,如含有大量細(xì)沙的沙土,可以采用與石灰、水泥或其他穩(wěn)定劑材料混合的方式來改善填料的性質(zhì),以滿足路基施工對于填料的要求。
(3)填筑不同土質(zhì)路基時,應(yīng)采取以下措施:
①減少路基層次,每種填料填筑壓實后的厚度不宜小于0.5m,填至路床頂最后一層時,壓實后的厚度應(yīng)不小于0.1m;不同性質(zhì)的填料不能混合填充,同一水平層路基的全寬應(yīng)采用同一種填料;否則,極易導(dǎo)致路基水平層滑動,進(jìn)而影響路基填筑質(zhì)量。
②在透水性不好的壓實層上填筑透水性較好的材料前,應(yīng)在壓實層表面設(shè)置2%~4%的雙向橫坡,并采取相應(yīng)的防水措施;另外,不得在透水性較好的填料路堤邊坡環(huán)境下覆蓋透水性不好的填料。
③在安排不同土質(zhì)的層位時,應(yīng)做到合理規(guī)劃,并將強(qiáng)度較高、潮濕或者凍融敏感性較小的優(yōu)良材料用于填充上層路堤,而強(qiáng)度較小的材料用以填充下層路堤,這是因為上層路堤對材料的要求相對較高,同時也是主要承受荷載的部位;另外在地下水位較高或者臨水路基范圍內(nèi),宜填筑透水性較好的填料。
④在路基施工中,不同材質(zhì)的填料路堤交接處應(yīng)做成斜面(必要時,采取開挖臺階的方式),斜面下部采用透水性差的材料并采取必要的防排水措施,以有效降低路面滲水對路基造成的損壞,保證路基的穩(wěn)定性,有效延長路面的使用壽命[5]。
路基施工時,應(yīng)嚴(yán)格遵守規(guī)范要求,選擇滿足要求的合格填料;另外壓實機(jī)械組合及作業(yè)方式也是影響路基質(zhì)量的重要因素。壓實機(jī)械作業(yè)時,一般以慢速效果較好,壓實速度控制在2~4km/h,羊足碾及凸塊碾的碾壓速度可以稍快一些。各種壓實機(jī)械的組合和作業(yè)速度,應(yīng)在填方前通過試驗段碾壓,找出最佳組合和最佳作業(yè)速度,以確保路基碾壓效果滿足規(guī)范要求。
修建在軟土地區(qū)的路基,由于軟土地基存在天然強(qiáng)度低、壓縮性高、透水性小以及在荷載作用下變形較大和強(qiáng)度不夠等問題,因此,在填筑路基前,應(yīng)充分考慮路基填筑荷載對于軟基滑動破壞和沉降量大、沉降時間長的問題。采用與軟土類型相適應(yīng)的地基處理技術(shù),如墊層、塑料排水板、袋裝砂井、加固土樁等,以穩(wěn)定軟土,提高地基承載力,滿足路基填筑技術(shù)要求。
以沿海某城市為例,其處于地勢相對平坦、黃河三角洲的退海之地,地勢較低。根據(jù)對地面高程進(jìn)行勘察,最高海拔在西部為11m,最低海拔在東部為1m。此外,所處區(qū)域水系較為豐富,地下水位較高、土壤中鹽堿含量過高。對此,均無法采用直接方式進(jìn)行路基填筑處理。該區(qū)域處在中新生代的沉積區(qū),通常情況下,基巖埋深較大,表層覆蓋的是第四季全新世松散沉積物。大部分土質(zhì)具有高壓縮性與承載力作用效果不佳的特點。再加上地表水與地下水的共同作用影響,出現(xiàn)了濕軟地基現(xiàn)象。對此,提出的施工方案如下。
首先,完善原有地表排水系統(tǒng),在路基紅線外側(cè)2~3m范圍內(nèi)設(shè)置滲水邊溝,以使?jié)B水及時排出。要對地表排水系統(tǒng)與路基的距離進(jìn)行控制,太遠(yuǎn)會引起路基邊坡滑塌;太近,則會降低路基滲水作用效果。
其次,當(dāng)滲排水時長在7~10d后,特殊地基處理人員就可按照實際情況,運用30cm的水泥固化土、砂礫墊層以及50cm的建筑碎磚墊層進(jìn)行方案優(yōu)化控制。如路基基底承載力大幅提升,能夠為機(jī)械化處理水泥固化土提供條件,應(yīng)優(yōu)先選擇此方案。實際運用優(yōu)勢在于:大范圍開展機(jī)械化作業(yè),提高處理速度的同時,保證路基處理效果。如地下水水位不發(fā)生變化,路基基底承載力無明顯提升,路基處理人員應(yīng)選擇砂礫墊層與碎磚墊層處理方案。但如條件允許,應(yīng)優(yōu)先考慮碎磚墊層處理方案。此方案不僅能夠?qū)⒉糠纸ㄖ锊鸪膹U物進(jìn)行再利用,還能有效降低工程施工處理成本。
最后,軟土地基也可采用墊隔土工布、碎石樁、加固土粉噴樁的方法處理。
值得注意的是,還可修建擋排水設(shè)施,在路堤坡面外側(cè)設(shè)置反濾層,及時將路基積水引入地表排水系統(tǒng);路堤施工范圍內(nèi)進(jìn)行CFG樁擠密、加固處理,以提高地基承載力,滿足路基施工技術(shù)要求[6]。
在車輛行駛過程中,橋頭、涵洞兩端引起的跳車現(xiàn)象已成為公路施工難以回避的質(zhì)量通病,同時它也是造成交通事故多發(fā)的一個主要誘因。因此在具體施工過程中應(yīng)該對此進(jìn)行特殊處理,減少在橋頭等位置的事故發(fā)生。橋頭跳車,多數(shù)情況下是由于臺背過渡段沉降量大于構(gòu)造物沉降量造成的,可以從以下幾方面進(jìn)行控制。
(1)采用輕質(zhì)填料作為臺背過渡段填料,盡量減輕路基自重對于路基沉降的影響,縮小過渡段與構(gòu)造物沉降量差距,減輕橋頭跳車;橋頭設(shè)計過渡段,即在一定長度范圍內(nèi)鋪設(shè)過渡性路面或設(shè)置搭板,可以使在柔性結(jié)構(gòu)路段產(chǎn)生的較大沉降通過過渡段至橋涵結(jié)構(gòu)物上,車輛行駛就不至于產(chǎn)生跳車。
(2)臺背部位參照軟土地基處理,通過加固土樁或者CFG樁等方式,提高地基承載力,降低臺背與構(gòu)造物的沉降差距,減輕橋頭跳車;此外,在挖方地段的臺背回填部位,因場地特別窄小,可選用當(dāng)?shù)氐氖?、砂礫等優(yōu)質(zhì)填料;在高填方的拱涵及涵洞與側(cè)墻的相接部位,盡量選用內(nèi)摩擦角大的填料進(jìn)行填筑,而且施工時應(yīng)注意填料土壓力的平衡,以免造成工程事故。
(3)定時檢測、及時處治,在沉降量達(dá)到一定程度時,及時進(jìn)行修補處治,減輕橋頭跳車。在靠近構(gòu)造物背后設(shè)置必要的地下排水設(shè)施,避免因水的原因引起橋頭路基的水損壞。
總之,路基施工準(zhǔn)備階段就需關(guān)注路面平整度,相關(guān)技術(shù)人員需在充分掌握路基施工所處水文地質(zhì)條件的情況下,對施工處理方案進(jìn)行選擇確定。如,在填筑施工中,加強(qiáng)預(yù)填壓延、軟基處理、橋涵接點等關(guān)鍵工序的施工控制是做好最終平整度控制的必要程序。完善原有地表排水系統(tǒng),在路基紅線外側(cè)2~3m范圍內(nèi)設(shè)置滲水邊溝,以實現(xiàn)滲水的及時排出。本文深入分析影響路面平整度的關(guān)鍵機(jī)理,并提出相應(yīng)的處治措施,對于提高道路行車安全,延長道路使用壽命具有一定的意義。