沥青路面设计方案范文

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沥青路面设计方案

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关键词:沥青路面;设计;山区高速公路;路面;设计方案

一、我国高速公路现状及山区高速公路建设面临的问题已超过美国跃居世界第一

中国高速公路发展从1988年沪嘉高速公路的建成通车实现中国大陆高速公路零的突破,到2013年底,高速公路通车总里程达到10.4万公里,已超过美国跃居世界第一。中国地域辽阔,地形地貌差别极大,给高速公路的建设带来很大的挑战性。在初期,高速公路的建设从经济发达同时修建难度比较小的地区开始建设,随着国家主干道计划(“五纵七横”规划)的逐步而实施,为实现成网的要求,建设重点也向地形复杂的地区转移,长大隧道及高跨、长跨桥梁占的比例也起来越大,同时高速公路的平均造价也大幅度提高。

随着高速公路的里程的增加,高速公路的建设不断向山区推进,所谓山区通常是指山地、丘陵和地形比较崎岖的地区。在山区高速公路建设中遇到不少问题,由于地形的限制,在路线线性选择上就无可避免的出现许多桥、隧道、陡坡等结构形式,然而这些往往是路面结构形式的薄弱环节。而且随着交通量的不断增大,并伴随着许多超载超限的车辆,使得路面结构出现车辙、裂缝、拥抱、泛油、水损害等早期破坏,给国家带来了许多的经济损失。

我国是一个多山的国家,我国的山地占国土面积的 33%,丘陵占 10%,崎岖高原占 10%以上,大体上讲,山区面积占国土 50%以上,并且山区大部分地区经济滞后,为提高人民生活水平,交通便利是一个必要条件,因此,解决好山区的交通状况非常的重要。 同时,山区高速公路的建设遇到了一些经济技术问题。因山区受地质和经济因素的制约,在高速公路设计建造时受到一定的阻力,而且山区高速公路建设成套技术的发展相对滞后。山区高速公路地质复杂,环境难以预测,路面病害多发。比如陡坡路段车辙严重,凌冰路段抗滑性能差以及路面结构水损害严重等。面对我国现阶段的国情,我国大量的采用的是沥青混凝土路面,针对山区高速公路的特点,路面使用中,面临着很大的挑战。根据调查和数据分析,我们发现山区高速公路沥青路面在使用过程中,出现了大量的不同程度的早期病害,比如裂缝、车辙、沉陷、龟裂等。山区高速公路的建设如此严峻,有必要从最常用的沥青路面的角度分析我国高速公路路面的设计问题。

二、山区高速公路特点

随着经济的快速发展,内地的开发,原有的普通公路已难以承受大量的运输需求,现在山区都已开始大规模的高速公路建设。 我国是一个多山的国家,所谓山区通常是指山地、丘陵和地形比较崎岖的高原。我国的山地占国土面积的 33%,丘陵占 10%,崎岖高原占 10%以上,大体上讲,山区面积占国土 50%以上,并且山区大部分地区经济滞后,为提高人民生活水平,交通便利是一个必要条件,因此,解决好山区的交通状况非常的重要。 由于独特的地形地貌,使得山区高速公路有着与一般高速公路不同之处。山区高速公路有以下几个特点:(1)地形地质复杂。山区高速公路,地势变化多样,地质复杂多变,对工程建设来说是一个巨大的考验。

(2)陡坡路段多。由于山区的典型特点,地势高差大而且范围广,陡坡路段出现频繁,由于上下坡车辆制动频繁,加上重车作用,对路面产生严重影响。

(3)桥隧比例高。通常山区高速公路桥梁隧道的比例大,借助于桥梁跨线,隧道穿越的高速公路形式在山区中应用显著。

(4)海拔高,凌冰路段多。山区海拔高,高差明显,高者可达几百以上,而海拔越高,气候越寒冷,凌冰路段时有出现,对沥青路面具有重大影响。

三、我国高速公路主要形式之沥青路面的病害

沥青路面在使用过程中,由于荷载和环境因素的影响,将使路面逐渐产生各种破损。路面的破损可以分为两类:一是结构性损坏,包括路面结构整体或部分结构层的破损,使路面失去支承行车荷载的能力;二是功能性损坏,它也有可能并不伴随着结构性损坏而发生,但由于平整性和抗滑能力等的下降,使其不再具有预定的服务功能,从而影响服务质量。

(1)裂缝。沥青路面产生裂缝的原因很复杂,按其成因可分为荷载型裂缝和非荷载型裂缝,按其形式分则有纵向裂缝、横向裂缝、龟裂与网裂几种。

(2)坑槽。坑槽是由于路面松散、龟裂等破损后在行车作用下不断扩展恶化形成的一种路面损坏。

(3)沉陷。沉陷是由于路基、路面产生竖向变形而导致路面下沉的现象。可以分为三类:均匀沉降、不均匀沉降、局部沉降。

(4)车辙。车辙是沥青路面的一种主要损坏形式,大都发生在实行渠化交通的高等级公路上。路面在车轮荷载的反复作用下,由于路面面层、基层和路基的进一步压密、沉降,特别是高温下沥青面层的压密和侧向流动隆起,使路面沿行车轮迹逐渐产生纵向带状凹槽变形,在车道横断面方向上多呈W型。当车辙到达一定的深度,辙槽内就会积水并影响车速和行车的舒适和安全性。

(5)滑溜。滑溜主要起因于路面光滑,这是由于路面在行车水平力的作用下表层骨料被磨光或沥青路面泛油所造成。

(6)麻面。面层混合料沥青用量不足,矿料级配偏粗或嵌缝料规格不当,以及低温、雨季施工时路面未能成型,致使粒料脱落,即形成麻面。

(7)松散。松散多发生在沥青里面使用的初期,其原因是使用的沥青稠度偏低,用量偏少,与矿料的粘附力不足;或沥青加热温度过高造成沥青老化等。

(8)泛油。泛油多数是由于沥青面层的沥青用量过大、稠度太低或热稳定性差等原因所致,但有时候有可能因为低温季节施工,层铺法沥青路面的嵌缝料散失过多,在气温转暖后,在行车作业下多余的沥青溢至表面而形成。

(9)油包。油包时由于局部泛油处理不当,细料过多,沥青含量过大,或因沥青滴流在路面街成油污而形成面积不大的包装物。

(10)拥包。拥包就是由于材料本身以及设计的原因到时高温抗剪强度不足,或层内含水量过大难以蒸发,或粘结层不合格等原因,在行车荷载下,路面产生推拥、挤压在路面形成局部隆起变形的现象。

(11)波浪。波浪是路面表面沿纵向形成的有规则的凹凸起伏的一种变形。

(12)脱皮。脱皮是沥青面层在行车作用下产生大块的片状剥落现象。

(13)啃边。路面宽度过窄,边缘强度不足,路肩碾压不密实,路肩和路面衔接不当以致路肩积水渗入使其湿软,在行车作用下,路面边缘剥落,并逐渐向路中发展而形成啃边。

四、从沥青路面设计分析我国山区高速公路路面设计方案比较

方案一、采用厚沥青层的半刚性基层沥青路面结构设计。该设计方案可采用 SMA-13 和双层改性沥青,路面结构具有较强的表面抗滑性能和抗车辙性能;较厚的沥青层提高了路面的抗疲劳性能,使路面结构具有较好的耐久性;采用骨架密实型水稳碎石可减少基层裂缝,较厚的沥青层则可抑制和延缓半刚性基层裂缝在沥青层的反射,从而有效减少路面的裂缝类病害;采用封层和较厚沥青层,可减小动水压力对半刚性基层的冲刷破坏,从而减少路面的早期水损坏。推荐方案总体具有较好的抗滑、抗车辙、抗裂缝和抗水损坏性能,能较好地满足广乐高速高温多雨和重载交通对路面结构性能的需求,同时具有较好的长期耐久性,与传统结构相比寿命周期内的直接费用减少 30%~38%,具有良好的长期经济效益。 推荐方案新建费用比传统半刚性结构增加约 5.4%。

方案二、采用传统半刚性基层沥青路面设计。该设计方案路面结构具有较强的表面抗滑性能和抗车辙性能;采用骨架密实型水稳碎石可在一定程度上减少基层裂缝,从而减少路面的裂缝类病害;采用改性乳化沥青稀浆封层,可在一定程度上减小动水压力对半刚性基层的冲刷破坏,从而减少路面的早期水损坏。总体来说,该方面总体上具有较好的抗滑和抗车辙性能,但抗裂缝和抗水损坏性能一般,路面的耐久性也一般。方案二路面各项性能在短期内基本能满足广乐高速高温多雨环境和重载交通的需求,但由于沥青层厚度较薄,基层收缩裂缝向上反射容易形成贯穿型反射裂缝,裂缝进一步则引起其他病害,半刚性基层作为主要承重层,在重载交通作用下容易产生结构性破坏,维修养护比较困难。该方案寿命周期内的直接费用最高,用户间接成本也最高,长期的经济性最差。

方案三、采用柔性基层沥青路面结构设计。该设计方案采用 SMA-13 和双层改性沥青,路面结构具有较强的表面抗滑性能和抗车辙性能;38cm 厚的沥青层将沥青层层底水平拉应变减小到疲劳极限以下,避免了沥青层产生由下至上的疲劳裂缝,路面结构符合长寿命路面设计理念的要求,具有非常良好的耐久性;基层采用级配碎石柔性基层,因此完全避免了半刚性基层的裂缝反射问题;1.0cm 厚的封层和较厚沥青层,有效阻隔了动水压力对基层的影响,从而避免了因动水压力冲刷引起的基层破坏;38cm 厚的沥青层还可起到明显的应力扩散作用,减小级配碎石基层和路基顶面压应变,避免基层和路基在荷载作用下产生过大变形。该方案总体具有非常良好的抗滑、抗车辙、抗裂缝和抗水损坏性能,能很好地满足广乐高速高温多雨和重载交通对路面结构性能的需求,同时具有非常好的长期耐久性,与传统结构相比寿命周期内的直接费用减少 28%~37%,具有良好的长期经济效益。 该方案初期投资较高,路面新建费用比传统结构增加约 15%,该结构在国内大规模应用的经验不够多,对级配碎石基层施工质量和路基强度要求也比较高。

方案四,采用复合式路面结构。 该设计方案为复合式路面,采用 SMA-13 和双层改性沥青,沥青面层具有较强的表面抗滑性能和抗车辙性能;溶剂型粘结剂提高了沥青层与基层的粘结力,同时有利于路面防水;SBS 改性沥青封层可对基层形成有效的保护,减小动水压力对基层的冲刷。该方案总体具有良好的抗滑、抗车辙和抗水损坏性能,对重载交通和路基不均匀沉降具有非常良好的适应性,同时也具有非常好的长期耐久性,与传统结构相比寿命周期内的直接费用减少 21%~32%,具有较好的长期经济效益。 该方案的主要缺点是混凝土刚性基层需要设置施工缝和缩缝,裂缝对沥青层的长期使用寿命有较大的影响;造价较高,新建费用比传统结构增加26%,混凝土路面施工要求较高,维修比较困难。

参考文献:

[1]谢石.吴银亮.高温多雨山区高速公路路基路面排水技术浅谈.中国西部科技,2010(11).

[2]王虎.姚栋.山区高速公路施工中的安全问题与管理探讨.科技与企业,2014(05).

[3]王剑峰.山区高速公路路面基层施工方法.交通标准化,2014(07).

[4]张超.山区高速公路沥青路面性能改进技术措施.上海公路,2014(06).

篇2

关键字:高速公路;养护;病害;方案

0引言

目前,我国高速公路正处于迅速发展阶段,但是高速公路出现的大量早期损坏,导致公路使用寿命缩短,造成了巨大的经济损失。对此,各级交通主管部门和研究机构采取了许多措施以期提高道路的运营水平。面对当前路面不同的病害,传统的养护方式远远不能满足现代公路养护技术的需要,提出更合理的养护措施及施工设计方案在现代公路养护工程中愈加显的迫切与重要。本文主要针对现在高速公路沥青路面养护工程中,不同病害,提出不同设计方案,以期能够找到最优的养护设计方案。

1 高速公路沥青路面主要病害

1.1 病害调查步骤

对路面病害进行调查,要采用科学手段,准确判断路面病害及其病因,这样才能制定最优方案,才能从根本上保证工程质量。准确确定病因,一般按以下方法步骤进行:(1)采用人工现场目测,确定病害的大体路段和位置;(2)利用弯沉仪测定具体病害路段基层强度,必要处加密检测点;(3)利用探地雷达确定路面病害的长度、宽度和深度,与弯沉检测结果进行验证比较;(4)利用取芯机对病害路段的路面、路基进行取芯或结合开挖探坑与雷达检测结果验证,最终确定病害的地点、类型、层面和深度。

1.2 主要病害

通过调查发现,高速公路路面的典型病害主要有以下几种:

1.2.1 车辙病害

车辙是沥青路面在汽车荷载反复作用下产生竖直方向永久变形的积累。这种变形主要发生在高温季节。当沥青路面采用半刚性基层时,车辙主要发生在沥青面层。根据车辙形成原因的不同,可将其分为三类:(1)失稳型车辙。这种车辙主要发生在轮迹处,由于沥青混合料的高温稳定性不足将使内部结构层在外力作用下产生横向的流动。失稳型车辙是沥青路面车辙问题的主要形式。(2)结构型车辙。这种车辙主要是由于路基变形传递到面层而产生的整体永久变形。(3)磨耗型车辙。由于沥青路面结构顶层的材料在车轮磨耗和自然环境因素作用下持续不断地损失而形成,当车辙达到一定深度时,由于辙槽内积水,极易发生汽车滑移而导致交通事故。根据车辙研究分析,高速公路路面的车辙病害主要发生在行车道上。高速公路车辙主要表现为压密性车辙和失稳性车辙,永久性车辙很少出现。

1.2.2 沥青路面水损害

沥青路面在大气降水、行车荷载的长期作用下,地表水进入到沥青面层并长期滞留其中使得沥青与集料剥离、脱结,造成混合料的松散、剥落,并在行车荷载的不断作用下在路面上形成松散、麻面,沥青路面出现早期的透水症状;水长期滞留在基层中进而使集料与结合料分离形成泥浆,泥浆在行车荷载的不断挤压下从缝隙中到达路表形成唧浆;随着面层和基层的强度进一步衰减,开始出现沥青层的破碎,在行车荷载的作用下沥青路面沉陷、开裂、脱落形成坑槽。

1.2.3 裂缝

沥青路面裂缝一般分为龟裂(网裂)、纵向裂缝和横向裂缝。龟裂,通常是由于路面的整体强度不足或沥青路面老化变脆引起的网状裂纹。纵向裂缝通常发生在沥青路面的施工交界处、新旧路面交界处、路基半填半挖处等,主要是由于路面的不均匀沉降引起的。路面横裂缝在公路建设与养护中是最常见到的,大都属于基层反射裂缝,是由于温度、湿度变化在基层产生裂缝,裂缝向面层反射导致路面结构层产生收缩而引起的。对于反射裂缝,初期是微小裂缝,如不及时进行处理,水很快从微裂缝中渗入到路面结构层内对沥青路面造成破坏,也会使路基也存在安全隐患,最后导致严重病害。不管什么原因引起的裂缝, 行车载荷的反复作用是裂缝加速出现和扩展的直接原因。

2 路面病害处治方案研究

2.1 制定方案原则

制定科学可行的最优养护维修设计方案,首先要对检测结果进行综合分析,针对不同的病害分别制定出具体的、科学可行的最佳维修方案。确定初步方案后,必须进一步研讨,以使方案进一步完善和优化。拟定方案一般应遵循以下几条原则:(1)结合病害实际,实事求是;(2)积极采用新技术、新材料、新工艺;(3)新方案技术指标和标准要高于或优于原设计,尽量与原设计相匹配吻合;(4)要适当考虑施工设备和施工条件;(5)路面病害要彻底根治。

2.2 典型病害养护方案

2.2.1 车辙养护方案

传统机械的车辙病害治理方法对车辙产生机理的认识尚存有误区。制定治理方案时应注意,提高高速公路面层的抗车辙能力,仅靠上面层材料和结构的选择,而中下面层除控制压实度与空隙率之外,无其它技术措施是远远不够的。试验理论证明:剪应力最大值出现在面层结构中3~8cm 的范围内的,这是易产生车辙的主要层位,结合我国目前流行的路面结构组合,恰恰就在沥青路面的中面层上,因此当技术措施不利时容易产生车辙。另据路面温度调查显示:夏季路面的最高温度出现在面层结构中的中面层,这同时也要求我们对中面层的高温稳定性也应有其他的指标要求,或者中下面层采用的沥青标号较上面层低等措施,从某种意义上讲这种要求比只重视上面层来的更重要,也更具抗车辙的针对性。

因此在对以车辙为主要病害高速公路路段可以采取以下治理方案:对于车辙较大的路段要至少洗刨两层结构层,然后表面层采用连续密级配,保证密实封水,沥青采用改性沥青;中面层同样采用连续密实级配,改性沥青;底面层可以针对其嵌挤和内摩阻力,改善水稳、温稳等项性能采取方案。为加强路面结构层间的粘结并提高防水及封水效果,各面层之间设置改性乳化沥青粘层油,在利用基层和整修基层的顶面喷洒透层油和改性沥青下封层。

2.2.2水损害养护方案

水损害病害路段的治理要根据病害的发展程度、发展规模确定处治方案而不能盲目的进行挖补。比如初期透水路段,面层表面空隙较大,可以采取预防性养护。目前采用的预防性养护措施主要有稀浆封层、微表处、TL-2000 封层、铺筑罩面层等。而对水损害后期要进行彻底挖补治理,绝不能在病害路段直接铺筑罩面层或稀浆封水层等;设计方案中不能单纯的进行挖补恢复路面结构,要与原路面的相结合,并且以原路面结构为依据,提出新的结构形式,彻底治理病害路段。比如设置有效的防水层、挖补后的路面设置防水磨耗层等。

2.2.3 裂缝的养护方案

对于反射裂缝,不能仅依靠提高路面结构层厚度,虽然增大沥青层厚度能够延迟基层裂缝向上传递,但是从我国的实际使用情况上看绝大部分沥青层厚度较厚的高速路仍然有明显的反射裂缝,可见增大沥青层厚度并不是最佳的处治方案。对于纵向裂缝,处治方案的制定应更多的考虑其内在原因,可以考察地基处理、路基分层填筑和压实的效果、沉降观测的数据等原始资料。了解这些数据后再选择最佳的纵缝处理方案。对于初期微裂缝要尽早处理以免影响整个路面的使用寿命,可以采取加强日常养护,及时灌缝,修补,加强预防性养护,等措施;对于裂缝较严重的路段不能只是挖补治理,要分析原因、对症下药。对于裂缝的治理可以选择柔性基层的方案、铺设垫层的方案等来预防裂缝的发生发展。

3 结语

高速公路路面养护与维修方案的制定是一件非常复杂的工作, 涉及很多因素。沥青路面养护维修方案的合理确定, 必须经过详细的路况调查, 依据路况调查结果, 进行路面使用品质评价, 然后根据评价结果, 并结合以往路面养护工程成功的经验, 对不同的病害方可得出合理的养护方案。

参考文献:

[1]沙庆林,高速公路沥青路面早期破坏现象及预防[M].人民交通出版社.

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关键词:雷诺锋 预防性养护 检测 效果评价

中图分类号:U416.2 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2014)11(c)-0087-04

1 前言

在我国高等级公路中,沥青路面占有很大比例,在自然条件和行车荷载的作用下,容易发生沥青老化、微裂缝、松散等早期病害。沥青路面的早期病害处理不及时,不仅影响路面的行驶质量,而且会导致路面的进一步严重损坏,导致大中修养护周期缩短。在公路路面结构良好或是路面病害发生初期,即对其进行养护,阻止公路病害进一步向更深层次发展,从而达到延长路面使用寿命、保持道路完好率和平整度、提高道路质量、降低道路寿命成本、延长中修或大修期限延长大中修养护周期,是预防性养护的新理念。

近年来预防性养护引起了公路养护界的广泛重视。雾封层技术作为一种有效的预养护手段,能够起到封闭路面表面微裂缝、阻止路面表面渗水、防止路面表面松散、延缓原路面沥青老化和改善路面外观的作用。我国雾封层技术起步较晚,目前尚没有成熟的雾封层产品,因此积极地引进和推广应用国外先进的养护材料和养护技术,是一项极具经济效益和社会效益的举措。

雷诺锋路面渗透材料是由英国ASI Solution plc公司研制,作为英国管理委员会(BBA)公认的养护处理技术得以推广应用。同时,雷诺锋路面渗透材料获得了英国高速公路管理署(HAPAS)机构的认证和欧盟建筑技术许可证。

雷诺锋沥青路面养护材料目前已在欧洲各国、中东、澳大利亚及印度等国的机场道路及高速上有了较大规模的成熟应用,2011年9月在杭州湾跨海大桥南岸连接线实验性路段上的应用,则在国内尚属首次。《雷诺锋沥青路面养护材料的研究与应用》科研项目,2011年列入浙江省交通建设行业协会科研计划(2011A04),2012年1月通过专家评审,专家组认为本项目引进国外技术在国内研究应用,具有推广应用价值,研究成果总体达到国内领先水平。2012年列入浙江省交通运输厅交通科技项目(2012H21),2013年1月19日通过专家鉴定,专家鉴定委员会认为,该成果具有良好的社会经济效益和较高的推广应用价值,总体达到国内领先水平。

2012年以来国内部分高速公路推广本研究结果,开展沥青路面雷诺锋预防性养护,如浙江金丽温高速公路有限公司、河南中原高速公路股份有限公司平顶山分公司、黑龙江省大庆高速公路管理处等。

2 应用研究过程

本科研项目由宁波交通工程建设集团有限公司、中咨公路养护检测技术有限公司等联合研究。

2.1 工作情况

(1)2011年7月―2011年8月,进行课题调研,资料收集,制定初步的研究方案。提出雷诺锋沥青路面养护材料的适用范围,根据国外相关研究资料,确定雷诺锋粘结剂和金刚砂的技术指标。并通过室内试验,建立雷诺锋粘结剂和金刚砂的洒布量的计算公式,完成现场试验段的设计方案。(2)2011年8月―2011年9月,在杭州湾跨海大桥南岸连接线上选定适合于雷诺锋预防性养护技术的路段作为试验段,按照制定的设计方案,完成了第一次试验段的铺筑。(3)2011年11月―2011年12月,通过现场第一次试验段的铺筑情况,在现场做了大量的渗水试验、构造深度试验、摆式摩擦系数试验;从现场取芯,通过室内试验评价试验段的铺筑效果,总结试验段的铺筑经验。(4)2012年7月―2012年8月,在杭州湾跨海大桥南岸连接线上选定部分路段适合于雷诺锋预防性养护技术的路段作为试验段,按照制定的设计方案,完成了第二次试验段的铺筑,并完成了雷诺锋沥青路面预防性养护施工法。(5)2012年8月―2012年12月,在宁波绕城高速公路东段和杭州湾跨海大桥南岸连接线高速公路上选定适合于雷诺锋预防性养护技术的路段作为试验段,按照制定的设计方案,完成了第三次试验段的铺筑。(6)2013年10月―2013年12月,在象山港公路大桥及接线、穿好高速公路东段和杭州湾跨海大桥南岸连接线高速公路上选定适合于雷诺锋预防性养护技术的路段作为试验段,按照制定的设计方案,完成了试验段的铺筑。(7)从2011年开始至2013年,连续对宁波高速公路路基和桥梁路面18.8438 km298163.04进行雷诺锋预防性养护试验。2014年5月以来,对以上试验段的铺筑进行渗水、构造深度、摆式摩擦系数等试验;从现场取芯,通过室内试验评价试验段的处治效果,作后评估。

3 主要成果

3.1 雷诺锋沥青路面养护材料适用性

(1)主要适用于高速公路平整度良好的路面的预防性养护和机场沥青跑道的养护。(2)适用于轻度裂缝(1~3 mm)、表面松散的路面,坑槽及大的裂缝、车辙等病害需预先修补处理,确保原有路面结构足以支持使用期间的荷载,不出现开裂或变形。(3)施工时,路面表面温度5~60 ℃,且无水、冰、霜和雪。

3.2 雷诺锋沥青路面养护材料及用量

(1)雷诺锋沥青路面养护材料。

①雷诺锋是一种渗透型的高速公路路面养护封层材料,它是完全由有机材化工材料组成,富含天然岩沥青,它会渗透至表面沥青层,对沥青中的粘结剂提供一层坚固的保护膜,从而使上面层与骨料更有效的加固和粘合,并激活原来的沥青质,改善沥青质的针入度、软化点,粘结性。在路面喷涂后,密封任何水和盐的进入,并且更好的保留基本树脂与精油,对表面沥青层进行抗氧化保护,使其不会进一步恶化,从而提高路面的抗磨耗性能、抗剥离性能和抗渗水性能,进一步延长路面的使用寿命。

②金刚砂

金刚砂材料主要作用是保证开放交通初期,经雷诺峰处治的沥青路面保持良好地摩阻力,并在行车作用下将表面的雷诺锋材料逐步地压实,随后镶嵌在雷诺锋粘结剂;雷诺峰功能发挥后金刚砂将随着车辆的碾压逐步被带走而消散。

雷诺锋粘结剂从英国原装进口,质量符合要求,包装、运输良好,供货及时,一般3个月内可到货。在2012年开始,采用部分国产金刚砂代替进口金刚砂,也收到了预期的效果,节约了费用。

(2)材料用量。

3.3 雷诺锋洒布车

雷诺锋粘结剂用沥青洒布车冷洒布,无需加热,现场喷洒前打开喷洒车气动阀门,使其处于管路循环状态,喷洒杆沥青温度与沥青罐内温度保持一致。施工前需对同步洒布车进行喷洒校准,雷诺锋粘结剂和金刚砂分批次进行,车速控制在5.5~6 km/h。雷诺锋粘结剂及金刚砂的同步洒布。

2011年采用价格比较昂贵的进口洒布车施工,后改为使用国产洒布车,也达到了预期的效果,节约了费用。并通过实践,改进了同步洒布车,获得实用新型专利一项:《一种沥青路面养护机械》,专利号:ZL 2012 2 0572573.8。

3.4 雷诺锋沥青路面养护材料施工工艺

经过几年来雷诺锋技术的试验,以上施工工艺比较成熟可靠,由此编制了《雷诺锋预防性养护技术设计和施工指南》、《雷诺锋沥青路面预防性养护施工工法》,其中《雷诺锋沥青路面预防性养护施工工法》2012年被中国公路建设行业协会评为优秀工法,2013年并被评为国家级二级工法。

4.4 试验检测结果分析

(1)噪音(dB):雷诺锋处治前后对噪音影响不大,这说明雷诺锋沥青路面养护材料处治不会引起车辆行驶噪音增加。(2)摩擦系数(BPN):刚处治雷诺锋沥青路面养护材料完成的沥青路面摩擦系数有所下降,撒布金刚砂起到增加摩擦系数的作用,一段时间后,雷诺锋粘结剂凝结后摩擦系数恢复到正常。(3)渗水系数(ml/min):雷诺锋沥青路面养护材料处治前后对渗水系数影响最显著,这就是雷诺锋沥青路面养护材料的关键作用(图1)。(4)构造深度(mm):一般试验的构造深度对样品或试验地点缺乏对应性,参考价值不大。(5)横向力摩擦系数(SFC):刚处治雷诺锋完成的沥青路面横向力摩擦系数有所下降,金刚砂起到增加摩擦系数的作用,一段时间后,雷诺锋粘结剂凝结后横向力摩擦系数恢复到正常。(6)车辙深度(mm):一般试验的车辙深度与磨耗试验的车辙深度为不同概念,一般试验的车辙深度对样品或试验地点缺乏对应性,参考价值不大;磨耗试验的车辙深度对应性明确;(7)平整度IRI(m/km):雷诺锋沥青路面养护材料一般试验的平整度试验影响不大。(8)芯样车辙深度(mm):雷诺锋对磨耗试验的芯样车辙深度影响较大,这就是雷诺锋沥青路面养护材料的关键作用。(9)沥青质三大指标:这是检验雷诺锋沥青路面养护材料处治效果的重要评价指标,需要连续不间断的对相同地点进行试验检测,并选取合理、准确的试验方法,才能较为准确判断检验雷诺锋处治效果。根据英国伦敦莫顿地区阿伯考威道路沥青铺装层取样检测后(抽提法)沥青质退化检测情况如下(图2):该道路在2001年铺装,采用SMA路面。在2002年,用雷诺锋沥青路面养护材料进行了早期预防性处治,为便于对比,留下一段未进行雷诺锋洒布处理。图2中绿线2002年雷诺锋沥青路面养护材料处治,黄线2002年及2009年二次雷诺锋沥青路面养护材料处治,红线未经雷诺锋沥青路面养护材料处治状况。图2显示了10年期间经雷诺锋沥青路面养护材料处治和未经处治沥青的老化状况,而且第二次的养护时间在7年后进行显得迟了点,检测证明,最佳时间是5年后就进行。蓝色曲线表明,第二次养护后沥青质的老化速度曲线,用针入度来考证,其老化速率,几乎和新铺路面材料相同。(10)磨耗试验:这是比较快速有效可靠的检验雷诺锋沥青路面养护材料处治效果的方法。(11)温室循环试验:这也是比较有效可靠的检验雷诺锋沥青路面养护材料处治效果方法。

5 效益分析

雷诺锋预养护技术与现有国内的沥青路面预防性养护方法相比,其前期成本投入比较高,但其带来的质量效益、工期效益、安全效益、环保效益等综合效益却很高。由于各种预防性养护的成本不同,产生的效果也不同。用直接成本法计算一次投入的费用不能全面反映不同的养护效果,此时采用静态性价比法计算分析经济效益比较准确、合理。

所谓性价比是商品的性能值与价格值比,是反映物品的可买程度的一种量化的计量方式,具体公式:性价比=性能/价格。图3将各种预防性养护方法的性能(预期寿命)与平均施工成本进行分析比较,可见雷诺锋技术的的性价比最优。

杭州湾跨海大桥南岸连接线今年计划安排未经雷诺锋沥青路面养护材料处治的路面病害处理约3.9万m2。几年来经雷诺锋沥青路面养护材料处治沥青路面状况均保持良好,显现雷诺锋预防性养护效果和经济效益显著。

6 结语

(1)雷诺锋沥青路面养护材料是一种冷喷洒的渗透型路面养护材料,对沥青面层的保护具有较好的性价比和持久性。由于通过渗入到面层内,补充了沥青材料的的粘结剂,改善了骨料外包裹的粒间粘力和沥青料的粘接性,提高路面抗氧化和渗水性能。在合理恰当的处治时机使用雷诺锋沥青路面养护材料,可减少或取消高成本的重新摊铺费用。每隔4~5年对沥青路面使用雷诺锋沥青路面养护材料会明显的改善和延长道路运行期,宁波高速公路雷诺锋沥青路面养护材料处治效果得到了有益的证明。此外,预防性养护的时间越早越好,如象山港公路大桥及接线等工程,通车后第二年就进行雷诺锋沥青路面养护材料处治,获得了良好的效果。(2)《雷诺锋沥青路面养护材料的研究与应用》课题以及相关的研究成果《雷诺锋预防性养护技术设计和施工指南》、《雷诺锋沥青路面预防性养护施工工法》,具有良好的社会经济效益和较高的推广应用价值。(3)磨耗和温室循环试验是比较快速有效可靠的检验雷诺锋处治效果的方法,在实际操作中,试验检测项目要有针对性,尽量减少一些次要或针对性不强的试验检测项目,如一般试验的噪音、平整度等。(4)英国伦敦莫顿地区阿伯考威道路沥青铺装层取样检测后(抽提法)沥青质退化检测检测分析情况有待进一步了解和研究。就宁波高速公路的检测情况来看,现有沥青抽提方法对于雷诺锋沥青路面养护材料处治后检查三大指标的方法有值得商榷的地方。首先,减少沥青抽提试验取样厚度,一般宜在上面层或雷诺锋沥青路面养护材料渗透层范围以内;其次,对于雷诺锋沥青路面养护材料渗透层较薄,现有的沥青抽提需要较多重量的沥青路面样品,其适应性有待进一步探讨;同时沥青路面老化因素是比较复杂的,沥青路面取样后抽提沥青质试验三大指标需要较长时间连续不间断的对相同地点或类似路段进行试验检测,并选取合理、快捷、准确的试验方法,来分析了解雷诺锋沥青路面养护材料改善沥青质的机理,才能较为准确反映实际情况,这是今后需要继续深入研究的课题。

参考文献

[1] 楼晓明.雷诺锋沥青路面养护材料的应用研究报告[R].宁波交通工程建设集团有限公司、中咨公路养护检测技术有限公司,2012-01.

[2] 张旭东.雷诺锋沥青路面预防性养护材料的应用研究[J].公路交通科技(应用技术版),2012(6):20-24.

[3] 张旭东等.雷诺锋沥青路面材料性能分析[J].公路交通科技(应用技术版),2012(10):65-67.

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沥青路面是以沥青结合料,将矿质材料粘结成为整体的路面。具有行车舒适、噪音低、施工期短、养护维修简便等优点,因此被广泛应用。沥青路面的主要类型有沥青表面处治、沥青贯入式、热拌沥青混合料和乳化沥青混合料路面等,沥青路面早期破坏的现象有:泛油、波浪、壅包、滑溜、裂缝、坑槽、局部沉陷、松散、车辙等九种,这些病害极具普遍性和严重性,为公路工程质量通病之一。由沥青路面早期破坏的成因比较复杂,关系到路基、路面施工全过程,与人员、机械、材料、施工工艺均有关系,本文浅谈一下其原因。

1 路面设计的原因1.1设计人员的指导思想改革开放政策促进了公路事业迅速发展,公路交通量迅速增长,载重车辆轴重加大,超载运输现象严重,致使有的路面出现早期破坏,工程设计人员必须关注这一事实,“精心设计,质量第一”设计人员应贯彻的重大方针政策。不同等级公路对路面使用品质要求不同,如果设计人员在设计中盲目照搬照抄,脱离实际将给路面带来质量隐患。1.2设计原则及结构设计公路是暴露在大自然的带状工程结构物,长期经受着日晒、雨雪、酷热、严寒、冻融的考验,需要路面具有一定的承载能力和抗疲劳能力和一定的稳定性。因此路面设计应根据使用要求及气候、水文、土质等自然条件,密切结合当地实践经验,遵循因此制宜、方便施工、利于养护、结约投资的原则进行设计方案的技术经济比较,进行综合设计。比如对一般土质路基就应该考虑土的性质、含水量,估计其土基回弹模量;对填石路堤、岩石挖方或路堑等应根据岩性、风化程度、有无潜水、裂隙水等,综合排水措施选用结构层和厚度。例,某一公路设计人员为方便,设计时将设计公路的交通量划分为一定车型的标准交通量和另一车型非标准交通量,然后换算成标准车轴载的当量轴次来计算路面设计弯沉和结构厚度。而实际中很多运输车辆改装,车身拦板加高加长,超载现象特别严重,路面所承受的当量轴次远远大于设计时所依据的设计年限的累计当量轴次。结果,此公路通车才一年就出现了裂缝、车辙等严重早期的破坏,给国家带来经济损失。

2 施工的原因2.1路面基层施工路面基层是沥青路面的主要承重层,承担面层传递的车辆荷载。必须具备足够的强度并在水、温作用下有良好的稳定性,其质量的保证来源于施工质量,基层中施工的主要问题有:基层的压实度、强度达不到要求。基层的压实度与混合料的级配密切相关,当材料不符合规范粗粒料含量很大时,即使压实度达到规范要求数据也并不表示基层就密实,因此在施工控制材料的级配、规格符合技术规范要求是关键。 2.2路面面层施工沥青路面应具有坚实、平整、抗滑、耐久,并能高温抗车辙、低温抗开裂,防止雨水渗入基层的功能,才能给汽车运输提供安全、舒适、快速的行车条件。其施工过程是质量形成的关键环节,施工中存在的问题主要有:①碎石、沥青等原材料的质量、配比的控制。特别是矿粉和沥青用量不准,很容易使沥青早期出现油包、松散等现象。②温度的控制。沥青混合料的加热温度,运输到现场的温度,摊铺温度,碾压温度都是关键,一个环节没有控制好,都会造成质量问题。例如,沥青加热温度过高,会使沥青灼焦、老化,产生松散、坑槽等病害。

3 其它原因3.1养护不及时沥青路面在行车作用下出现小面积松散,个别坑槽后,未及时进行养护,特别是采用层铺法施工的贯入式路面和表面处治,初期及时养护更为重要。3.2养护方法不当有些养护人员,在沥于混凝土路面上采取人工喷油(或洒布机喷油)、人工洒料方法进行养护,结果破坏了原路面的平整度,甚至由于喷油不够,用油量控制不平,造成泛油、推拥、松散等病害。3.3其他方面原因未严格按基本建设程序办事,前期工作滞后,路面设计方案研究、试验不够;一些无路面施工经验、无路面设备和技术力量的施工队伍承担路面施工,监理力度不到位;赶工期,搞献礼工程,不按施工技术规范要求施工,施工技术管理、质量管理不严。

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关键词:沥青路面 质量标准 路面设计 沥青路面的养护 沥青路面的维修

0 引言

交通的快速发展使世界的距离在缩短。近几年我国的公路建设事业不断地上新台阶。我国高速公路建设起步晚,但速度快,势头好,到今年年底有望突破4万公里,居世界第二。但高速公路沥青路面早期破损问题,已成为影响我国公路健康发展的突出矛盾。工程项目是一次性的投入很大的资金投入,在高速公路事业发展过程中,我们不由得关注沥青公路路面容易出现的损坏问题。公路平整度差、行车不舒适、颠泼起伏等病害,严重影响了路面的使用性能,再加上年年的修复养护投入,无疑是雪上加霜。因此提高沥青公路的寿命,并研究应对沥青公路路面容易出现的损坏问题的方法,使公路资源得到最大的保护问题意义重大。

1 我国沥青路面容易出现的问题

现实中沥青路面的主要病害形式有:坑槽、沉陷变形、龟裂、横缝和不规则裂缝等。下面主要分析沥青路面产生损坏的主要原因:

1.1 对路面施工要求不严格,质量标准没到位,导致路面施工质量低劣。这一问题主要体现在以下几个方面:

1.1.1 沥青砼和沥青碎石的压实度对沥青路面的厚实度起关键作用。如沥青砼和沥青碎石未检测压实度,则影响沥青路面的质量,容易造成沦陷、坑槽。

1.1.2 材料施工配比准确、含水量充足,集料中不得含超尺寸颗粒,达到应定级配是公路质量的基本保障。现实施工中在材料施工配比、含水量的检测都达不到合格公路所应有的标准,加上有含超尺寸颗粒的集料,严重影响沥青路面的质量。

1.1.3 沥青公路施工过程当中要求按规范的级配要求掺配碎石,并拌合均匀,如未做到这一点,容易影响沥青路面的质量。

1.1.4 不少沥青公路出现问题的原因还有级配砂砾底基层松散、整体强度低,含超尺寸颗粒、级配差,含泥量大等。

1.1.5 混合料不均匀离析,导致此现象的原因多是因为施工未用稳定土拌合机拌和,而是采用装载机拌和。

1.1.6 沥青路面的使用的材料性能差。以下针对高速公路的沥青路面分别阐述容易出现的几类问题。

①车辙是我国高等级沥青路面主要的病害之一,车辙是车辆长时间在路面上行驶后留下的车轮永久压痕。路面车辙是路面周期性评价及路面养护中的一个重要指标。路面车辙深度直接反映了车辆行驶的舒适度及路面的安全性和使用期限。路面车辙深度的检测能为决策者提供重要的信息,使决策者能为路面的维修、养护及翻修等作出优化决策。②由于气候寒冷或者气温的骤降,会使沥青路面由于收缩或者来不及应力松弛而产生开裂。③对疲劳性能的影响在车轮荷载的反复作用下,沥青路面会由于不断地受拉荷受压出现疲劳破坏,其主要原因是沥青出现应力疲劳。

1.2 沥青路面设计方案欠妥。

1.2.1 对路面材料和配比进行设计,并有严格规划,在施工时按此标准执行是沥青公路质量得到保障的一个重要前提。现实中很多沥青公路的项目在施工前并没有严格设计路面材料和配比,在施工时又没有科学的设计方案可参照,导致沥青路面质量没有得到应有的保障。

1.2.2 设计人员在对建设公路的一系列系数进行设计时,不仅应考虑到公路在正常使用状态下应具备的质量素质,还应当考虑到非正常使用状态下公路不受到损坏所应具备的质量素质。比如说超载汽车对路面的影响这一问题,如设计人员在设计公路时没有考虑这一非正常使用状态,现实中常常出现非正常使用状态,如超载。因此便极容易使马路受到损坏。

2 针对问题解决的方法

改变公路质量容易受损的现状的前提时改变修建公路人的行为做法,使行为做法科学、严谨、专业。而改变人的行为做法最重要的时改变人的思想。针对现状中存在的沥青公路质量不过关,路面容易受损的状态这一问题的解决方法,本人提出以下几点看法:

2.1 从机制上完善公路建设的管理。公路管理部门对建成的公路实行严格的验收制度,并在使用过程中实行每年的检查,对质量不符合规范的公路,分析原因,并找出相关负责人承担相应的责任。只有权责明确,制度规范,人的行为收到正当的约束,沥青公路的路面容易出现问题的现状才能得到基本的改变。

2.2 公路管理部门对专业人员进行培训。专业的人才能修建出专业的路。因此,对公路的修建人员,包括管理、设计、施工、监理、材料供应、后期维护等都要进行专业的培训。

2.3 材料的选用采取严格的筛选。并不断引进国外新的能源材料。长寿命路面是目前世界各国最热门的研究问题。这种路面主要采用抗车辙,不透水,抗磨损的表面层。其结构使用寿命在50年以上。因此,其不管在设计还是材料的选取方面,都有值得我国公路修建可借鉴的地方。

2.4 沥青公路的养护与维修不可忽视。

2.4.1 养护。公路的寿命与人的寿命一样,同样需要用心去保养与爱护。沥青路面在长期的使用过程中,由于车辆的反复作用及气候和环境的影响,必然会出现各种各样的损坏现象。另外,现实当中由于超载车辆长期超负荷运营,更加快了道路病害的产生。因此,用相关专家的概括来说我国目前高速公路沥青路面养护的目的是:“经常保护公路公共设施的完好状态,及时恢复损坏部分,保障行车安全、舒适、畅通”。养护方针是 “预防为主、防治结合”。

养护工作的种类。养护工作一般分为两种:预防性养护和修复性养护。预防性养护工作旨在保护路面并减小路面质量下降速度,修复性养护工作旨在修复特定的路面破坏或损坏区域。及时的预防性养护能延缓在交通与环境施加的荷载作用下路面损坏的时间。如延迟养护与延期养护会增加了缺陷数量、增大了严重程度,错过最佳养护时期,以致在改建时修补费用增加。不断地推迟养护与完善修复措施,缩短罩面与改建之间的时间间隔,因而显著增加路面寿命周期费用。

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关键词 沥青路面 早期破坏 原因 预防措施

一、前 言

沥青路面因其具有造价相对较低、行车舒适、修复方便等优点而被广泛用于公路和城市道路、机场等基础设施的面层。但由于沥青路面投入使用后容易引发波浪、壅包、滑溜、裂缝、坑槽、局部沉陷、松散、车辙等病害。这些病害极具普遍性和严重性,成为公路工程质量的通病。本人根据多年的施工、养护经验,对上述病害的形成原因进行分析、并初步提出预防措施,与各位同行交流、探讨。

二、原因分析

根据对一些路段的观察、分析,笔者认为,造成前述沥青路面早期病害的原因主要有设计、施工和养护等方面,因素的影响。下面分别对其进行分析。

(一)路面设计

1.结构设计不合理

根据沥青路面设计规范,沥青面层宜选用粒径较小,空隙也小的级配混合料,尽量采用小粒径沥青砼,以提高沥青路面面层的平整度和防渗性。对于选用中粗粒砼或开级配或半开级配沥青碎石的沥青路面,应在沥青面层下设下封层,防止雨水渗入。而设计上往往忽视这些因素的影响,结构的不合理给施工质量留下隐患。

2.设计时对实际施工环境的考虑不周

设计中往往是根据外业调查资料结合规范拟定设计方案,而外业调查不一定与实际情况相符,况且从设计到施工要相隔一段时期,此间情况会起一定变化,造成实际施工环境与设计考虑的情况存在较大出入,若设计时对实际施工环境考虑不周,同样会留下质量隐患。比如,在路基设计中,由于没有足够的地质钻探资料,仅靠地表情况判断石质类型并据此设计路面结构。实际开挖后,地质类型与设计不符,但施工单位照图施工,由于雨水渗入,就容易导致土基软化,路面结构强度不足,出现大面积风裂病害。再比如,设计阶段调查的土基为过湿类型,为节省投资按正常情况设计,全部利用挖方和就地借方填筑路基,采取逐层晾晒法施工。实际施工时施工单位往往认为此方案造成极大的窝工,影响工期,会要求变更为借方填筑,这样不仅增大投资,同时留下质量隐患。

3.路面厚度设计偏差

路面厚度设计的依据是设计年限内的累计当量轴次,即将设计路段的交通量换算成标准车轴载的当量轴次,根据设计年限内的当量轴次计算路面设计弯沉及结构厚度。但实际通过的车辆轴载远大于设计轴载(货运车辆绝大多数为超载运输),根据当量轴次的计算公式(当量轴次与轴载比的4.35次方成正比例)可知:设计路面实际承受的当量轴次远远大于作为其设计依据的设计年限内的累计当量轴次。这就是当前新建路面早期破坏的症结所在。

此外,油路补路面厚度也存在设计不足的情况。在旧路补强设计中,为充分利用老路并节约土地及投资,一般宜先对所利用的路段状况进行客观评估,根据旧路的状况(特别是强度弯沉指标)确定利用旧路的方案及补强厚度。但设计单位没有认真细致的调查,大致给出一个补强厚度及路段桩号就草草了事,结果导致许多补强路段补强后弯沉值大于设计值,造成新路强度不足,早期破坏严重。

(二)路面施工

路面施工过程是其质量形成的关键环节,直接影响面层质量的施工环节主要是面层本身的施工、基础施工及相关联接层施工。

1.面层施工

影响沥青路面面层施工质量的因素有:①对原材料检验不严,对沥青混合料的配合比控制不够,特别是矿粉和沥青用量不准,使沥青路面早期出现推拥、油包、松散、露骨、坑槽等。②施工机械设备陈旧、不配套,使混合料的配合比计量、拌和均匀性、压实度、平整度等受到很大影响。③沥青混合料加热温度过高,沥青和矿料拌和时,沥青便被矿料的高温灼焦、沥青老化,使路面强度不足,产生松散、坑槽等病害。④碾压温度过高,混合料难以压实,通车后就会出现推移,发生微裂。

2.基层施工

基层是承担面层传递的车辆荷载的主要承重层,影响其施工质量的主要问题有:①基层、底基层、路面表面清除不干净。在铺筑上一结构层前,若路面结构层及路基表面的浮土、浮灰、浮砂清除不干净,在雨水作用下,浮层细料变软被行车挤压造成的高压水流冲刷成浆,进而波及到沥青面层表面。②基层松铺系数(或基层标高)控制不严而形成找补层,因找补层与基层无法紧密连接,自身厚度又较小,因而极易松散,进而引起沥青层的网裂、松散、坑槽等破坏。③部分基层压实度不足。一般情况下,基层的压实度与混合料中粗、细集料的比例特别是粗粒料的含量密切相关,当粗粒含量很大时,即使压实度超过100%,并不表示该基层已经密实。因此,要适当增大碾压吨位、增加碾压遍数,确保基层达到规定压实密度。

(三)养护管理

沥青路面病害早期形成的原因,除了设计和施工因素之外,还与养护管理密不可分,主要是养护不及时、养护方法不当两方面。

1.养护不及时

沥青路面在行车作用下出现小面积松散,个别坑槽后,未及时进行养护,特别是采用层铺法施工的贯入式路面和表面处治,初期及时养护尤为重要。

2.养护方法不当

有些养护人员,在沥于混凝土路面上采取人工喷油(或洒布机喷油)、人工洒料方法进行养护,结果破坏了原路面的平整度,甚至由于喷油不够,用油量控制不当,也会造成泛油、推拥、松散等病害。

三、预防措施

沥青路面早期破坏,不仅与设计、施工环节有关,而且与路面使用后的养护管理关系紧密。因此,要消灭沥青路面早期破坏这一质量通病,延长沥青路面的使用寿命,提高投资效益,需要从设计、施工、养护管理等环节加强管理,明确各主体的责任,按照行业规范标准,结合工程实际,严格把关,才能彻底根治沥青路面早期破坏这一顽疾。

(一)设计方面

进行沥青路面设计,要对设计、施工、养护环境有充分的调查和预测,在此基础上提出切合实际的设计方案。

首先是加强外业调查,尤其是水文地质情况调查资料要详细、准确,才能正确把握路基的类型,拟定可行的路面结构方案,这是确保沥青路面质量的前提。

其次是加强交通量调查,搞准通过设计路段的交通量绝对数及其交通组成,并对今后设计年限内经济发展情况有充分的了解,才能准确计算和预测通过设计路段的累计交通量当量轴次,进而准确计算路面结构厚度。

再次是对施工和养护环境要有切合实际的预测,并把施工、养护对沥青路面质量的影响因素考虑周全,提高设计的安全概率。

(二)路基施工方面

路基施工时应着重注意以下几点:①清表要彻底,不适宜的材料应全部清除且按规范要求搞好基底压实。②路基填筑要严格按规范要求选好填料,并控制松铺厚度、粒径、压实含水量和分层压实,使压实度达到规范要求。③软基处理要彻底,软基处理要经技术经济比较,慎重采用合理的施工方案和施工工艺,并彻底处理,不留隐患。

(三)路面施工方面

路面施工重点抓好以下环节:①基层施工要严格按规范要求选好合格材料,保证路面基层设计厚度及顶面标高,保证压实度,严格控制施工质量。②沥青面层施工要做到“三选择三控制”。“三选择”是:选好拌制设备,从拌制设备上保证施工质量;严格按规范要求选好原材料,确保沥青和集料符合质量要求;通过试验比较,选择好生产配合比,从拌制工艺上着手保证质量。“三控制”是:准备阶段的质量控制,通过对基层质量的检查验收,确保基层质量;拌和料运输过程的质量控制,确保不混合料产生离析和温度;摊铺时的质量控制,严格掌握面层厚度和松铺系数,同时要控制好拌合料摊铺和碾压时温度,以及碾压次数和轮迹重叠宽度,使面层成型后达到规范要求的密实度和平整度。③加强初期养护,控制车辆通行速度。

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【关键词】沥青路面;早期破坏;成因

沥青路面包含的类型比较多,主要有沥青贯入式路面、乳化沥青混合料路面以及热拌沥青混合料路面等等。沥青路面施工比较方便,需要工期短,并且还具备无接缝、耐磨、表面完整、维修方便等优点,在城市道路中运用非常的广泛。沥青路面破坏一般可以分成两种,一种便是结构性破坏,另一种则是功能性破坏。这些问题在沥青路面中存在非常普遍,给公路的质量造成了严重的影响。

一、路面设计

在进行沥青路面修筑的时候,使用的材料和工艺不同,修筑出来的沥青路面类型也会不同,所以在进行路面设计的时候,应该考虑到施工条件以及路面的使用功能,并将其和经济性结合在一起,选择最合适的类型。

(一)设计结构合理性不够

根据强度构成,沥青路面可以分成嵌挤类以及密实类两种,前者要求施工的时候使用尺寸相似的矿料,路面稳定性以及强度提高主要靠的是骨料颗粒嵌挤而出现的内阻摩擦力,粘聚力在嵌挤类沥青路面中作用是次要的。后者要求进行矿料级配的时候必须根据密实度最大的原则进行,稳定性以及强度依靠的是内阻摩擦力以及粘聚力。在进行沥青层结构选择的时候若是选择不够恰当、混合料本身的类型存在不合理,便很容易导致面层破坏的情况出现。在进行沥青路面设计的时候,要求不但需要满足实际的使用要求,还应该确保不会出现雨水渗漏的情况,所以最好选择空隙和粒径都比较小的配料[1]。若是使用的大粒径的配料,还应该在层面之下进行封层的设置,避免出现雨水渗入的情况。

(二)补强旧路段的时候,存在厚度考虑不足的情况

在改造旧路的时候,为了更好的节约资金和利用旧路,应该根据需要来客观的评估路段的实际情况,并根据旧路的状态来进行补强厚度以及改造方案的确定。但是很多设计单位在进行设计的时候,并没有严格根据要求进行调查,补强厚度确定的太过随意,这也会导致在补强之后,路段本身的弯沉值超过设计规定的范围,这会导致新路本身的强度比较差,早期破坏也会比较严重。

(三)确定岩石路段石质的时候存在错误

在设计路基的时候,由于地质钻探资料比较少,仅仅通过表面的石头来进行石质类型判断经常会出现错误。比如说在原来的设计中,是石方路段,设计整平层的时候仅仅设计了十五厘米的水稳砂砾,但是在开挖之后,路基却是风化岩以及泥质页岩,若是施工单位还是根据原设计进行施工,那么在施工结束之后,雨水的渗入会导致风化岩以及泥质页岩的软化,沥青路面结构很容易出现强度不足的情况,导致大面积风裂的出现。

(四)路面厚度设计存在问题

在进行路面厚度设计的时候,依据一般都是设计年限之内累计当量轴次。为了方便设计的进行,设计单位一般会划分公路交通量,然后确定当量轴次,然后进行路面结构厚度以及弯沉情况的计算,若是累计当量轴次确定的数值过小,那么在较短的时间之内便会出现达到设计年限内累计当量轴次的情况,导致路面出现严重的问题。

二、路面施工导致的沥青路面早期破坏

在路桥施工的时候,路面施工过程会给路面的质量造成很大的影响,而直接给其质量造成影响的施工环节包含了基础施工、面层施工以及相关联结层的施工。

(一)路面施工

给路面施工质量造成影响的因素比较多,主要包含下面几种:首先是施工的时候,存在检验原材料不严格,没有控制好沥青混合料配合比的情况,特别是沥青用量以及矿粉的用量不够准确,没有根据设计的需要来选择材料、或者是存在材料不合格的情况,那么沥青路面在早期便很容易出现油包、露骨、推拥、坑槽以及松散的情况;其次,在施工的时候,若是施工机械设备存在陈旧、老化或者是不配套的情况,很容易给混合料的搅拌均匀性、配合比计量、平整度以及压实度造成很大的影响;再次,若是沥青混合料加热的时候,存在温度过高的情况,那么很容易导致沥青老化,降低路面强度,出现坑槽或者松散的情况;最后碾压的时候温度比较高,导致碾压温度比较高的原因主要包含了两种,分别是沥青混合料的出厂温度已经超过了规定范围的上限和沥青温度接近高限[2]。若是运输的距离比较短,并且在摊铺之后很快便进行了碾压,那么很容易导致碾压温度过高的情况,这会影响压实度,沥青路面在早期也很容易出现微裂,影响其质量。

(二)基层施工

在路桥中,车辆荷载主要是由基层来进行承担,基层的稳定性和强度也会给面层造成重要的影响。

1、表面清除存在不干净的情况

在进行结构铺筑的时候,若是没有很好的清理路基表面存在的浮砂、浮土以及浮灰,那么在雨水的影响下,便很容易出现浮层细料软化的情况,在高压水流的冲刷之下,很容易变成浆,给沥青面层表面造成严重的影响。

2、控制基层松铺不够严格

若是在进行基层标高以及松铺系数控制的时候,不够严格,便需要进行二次补加,在沥青路面中,二次补加层很难和下层的基层连接紧密,并且其厚度又比较的小,很容易出现松散的情况,从而导致沥青层出现坑槽、网裂以及松散的情况,所以在进行补加的时候,最好使用含油沥青混合料。

3、基层压实度存在问题

在确定最大干密度之后,基层压实度是和使用材料有着直接关系的,若是粗粒的含量比较大,那么即便是压实度满足了规定的需要,基层还是不够密实,这便需要根据实际情况适当的增加碾压遍数或者碾压吨位,从而保证基层本身的密实度能够满足实际需要。

三、养护管理或者其他原因而导致的沥青路面早期病害

(一)没有及时养护

在行车的情况下,沥青路面很容易出现少量的坑槽或者是松散的情况,若是没有及时的养护,那么病害很容易进一步的扩大,这便要求必须根据需要及时的养护。

(二)养护方法选择存在问题

在进行沥青路面养护的时候,有些养护人员会选择人工洒料的办法来养护,这会给路面平整度造成严重的破坏,甚至可能会因为喷油不均匀或者是不足而导致出现松散、推拥以及泛油的情况,给路面造成严重影响[3]。

(三)其他原因

导致沥青路面出现早期病害的原因比较多,除了上述原因,还包含了下面几种:首先,没有根据程序来办事,导致路面设计方案的研究以及试验无法满足实际的需要,前期工作也存在严重的滞后;其次,没有根据需要开展招投标工作,选择的施工队伍本身的经验比较少,技术力量比较薄弱,监理单位存在有职无权的情况,无法真正做好监理工作;再次,没有根据技术要求进行施工,存在赶工期或者搞献礼工程的情况;最后,施工的时候存在管理不严格或者是技术管理不到位的情况。

结语

沥青路面早期破坏是路桥施工中经常出现的问题,不但和设计施工有着直接关系,还和路面后期使用和养护有着直接关系。想要控制沥青路面早期破坏,不断的提高其质量和使用周期,便必须做好设计施工、管理养护方面的工作,严格根据规定进行各个环节,保证工程的质量。

参考文献:

[1]陈军.关于路桥施工中出现的沥青路面早期破坏的成因分析[J].中小企业管理与科技(上旬刊),2008,(07):164-165.

篇8

为了合理制定盐靖高速公路路面养护方案,项目组对典型路段进行了取芯评价,取芯路段如表2所示。为了准确地评价芯样的高温稳定性,项目组采用了基于沥青路面实际工作状态的整体结构高温变形试验方法对芯样面层结构的蠕变性能进行评价,重点评价中下面层的整体抗高温变形性能。共进行了6组试验,试验结果汇总于图4。由试验结果可知,芯样K112+880,K138+720和K48+680路段面层的整体高温稳定性较差,其余三个路段芯样面层的整体高温稳定性相对较好,面层抗变形能力较差,建议进行铣刨重铺的处治;盐靖高速公路南段中下面层抗变形能力较差,北段中下面层抗变形能力相对较好。因此,在制定方案时,应考虑不同层位的抗变形能力来确定养护方案。

2养护方案设计

2.1设计原则

根据现场调查、技术状况综合评估和芯样评价结果,本次路面养护采用以罩面为病害处治主要方案,保护中下面层,而部分合适路段可采用就地热再生的方案。主要遵循原则如下:1)设计方案经济可行原则。设计方案既要能解决实际问题,保证路面功能满足要求,又要经济合理、施工方便,力求投资收益最大化。2)病害针对性原则。重点针对现有沥青路面的典型病害进行改善,结合国内外已有的病害处治成功经验,有针对性提出适合本项目的病害治理方案。3)施工易组织原则。针对本项目交通量大,且老路改造过程中不可能中断交通的现实情况,通过选择经济可行便于施工易组织的路面方案,将施工带给路面交通组织的难度降低到最低。

2.2决策依据

根据对盐靖高速公路沥青路面状况综合评估可知,路面车辙是盐靖高速公路目前存在的主要问题,考虑到“十二五”全国公路养护检查增加了车辙的检测指标及要求,因此本次方案设计的决策指标确定以车辙深度达到8mm的限值为依据进行路段选择。此次路面治理养护以局部铣刨后罩面为主要方案。

2.3路面养护方案

依据旧路车辙状况的不同,本次制定以下四种方案进行沥青路面罩面[5]:1)对于行车道和超车道路面车辙深度均值均超过10mm且路段内车辙深度超过15mm的路段比例大于30%的路段,采用裂缝预处理后,铣刨原上面层精铣刨1.5cm后,行车道摊铺4cm改性沥青混合料AC-13S罩面,超车道摊铺4cm改性沥青混合料AC-13S罩面,罩面宽度为4.25m。2)对于超车道车辙不严重,行车道车辙深度均值超过10mm且路段内车辙深度超过15mm的路段比例大于30%的路段,采用裂缝预处理后,行车道铣刨原上面层精铣刨1.5cm后,摊铺4cm改性沥青混合料AC-13S罩面,超车道精铣刨0.5cm后罩面3cm易密实改性沥青混合料ECA-10。3)对于超车道车辙不严重,行车道车辙深度均值超过10mm且路段内车辙深度超过15mm的路段比例小于30%的路段,采用裂缝预处理后,行车道精铣刨1cm后罩面3.5cm易密实改性沥青混合料ECA-10,超车道精铣刨0.5cm后罩面3cm易密实改性沥青混合料ECA-10。4)对于车辙深度均值小于10mm的路段,采用裂缝预处理后,精铣刨5mm后再罩面,行车道和超车道均采用2.5cm易密实改性沥青混合料ECA-10罩面。为了防止采取罩面工艺进行养护后原路面的裂缝较快反射至路表,需要采用必要措施对原路面的裂缝进行处治,包括施工准备、扩缝、清刷等流程[6]。处治方法为施工路段裂缝处采用裂缝双层挖补聚酯玻纤布贴缝处治裂缝。

2.4养护工程实施后效果预估

本次养护工程实施后,将对盐靖高速公路路面各项性能均有大幅度地改善,本文基于最近一次路面各项性能检测数据,统计了本次养护工程实施后路面各项性能的改善情况,汇总于表3。

3结语

篇9

一、概况

1、概述:环保要求在公路工程建设地位日益提高的今天,对建筑废料的回收利用日益显得重要。特别是对老砼路面或沥青路面的拆除重建,将面临着大量路面废料的废弃问题。以一级公路为例子,宽按8×2m,沥青10,基层按40计,每公里废料达8000m3。如果能把此部分路面废料重生使用,按每400元/m3计,每公里路可节省材料费320万元,经济效益诱人。本文就是基于上述考虑,在省局的关心支持下,在县道672线廉江至石角公路老沥青路改造上,采用老路面材料重生技术,变废为宝,既可节省投资,又减少老路废弃材料废弃带来的环保问题。此举一举两得,意义重大。

2、廉石路损坏基本情况

县道672线改建工程全长39.1km,采用二级公路标准设计,行车速度为80km/h,路基宽12m,沥青面层宽9米。该工程2002年9月28日动工,2003年11月26日全线主体工程完工,2004年9月28日通过交工验收,交付使用。项目到交工验收时,路面已开裂长达2345米。自04年开通以来,路面经一个雨季后,路面出现下沉、坑槽、开裂、沥青面层脱离及拥包等损坏现象,到2006年初,全线出现不同程度的裂缝,沥青面层剥离、松散、坑槽等,路面裂开成5×5~50×50cm不等块状。

二、补强设计

1、补强设计概述

为减少补强费用投入,曾考虑到把原开裂损坏的路面结构层(沥青面层及基层)分别挖除集中、破碎掺加水泥材料再生利用处理,但因全部挖除路面废老材料运往料场集中破碎造价太大,而不采用。后又计划把破碎严重的面层及上基层废弃、下基层灌浆处理,由于灌浆技术难以全面补强下基层,且造价大,且废弃面层及基层材料处理不易,此方案也不可行。最终经过开挖检查下基层压实度及弯沉,认为部分基层及下基层仍可利用,最终采用:k4+660-k38+080老路面有底基层段,铣刨老路面基层10cm,保留底基层15cm及上基层8cm,利用铣刨材料加生料重生废弃料来,再铺15cm水泥稳定级配碎石基层,喷洒1cm乳化沥青封层,再铺设25cm砼面及处理。K5+840-K4+660段,铣刨老路面的沥青层和6cm老基层利用铣刨材料加生料重生废弃料来,再铺15cm水泥稳定级配碎石基层,喷洒1cm乳化沥青封层,再铺设25cm砼面及处理。有关新老路面结构型式详见下图:

2、补强设计过程

老路补强设计前对路面硬损情况进行调查、检测了老基层弯沉(老沥青路面基本全部松散磨损,出露基层),并采用承载板法及开挖路面检测各结构层回弹模量,评价现有路面结构整体强度,并根据有关交通量调查结果对交通量组成进行分析,以预测设计年限内交量,从而确定路面补强结构设计。

3、路面破损状况调查确定损坏等级

1)沥青路面破损分类

路面破损状况评价,按(JTJ073.2―2001)《公路沥青砼路面养护技术规范》对沥青面破损进行分类;

2)破损计算和评价

根据对路面病害调查与检测得到的路面病害类型、轻重程度及密度,计算检测路段的路面状况指数(PCI)。路面状况指数(PCI)是一项反映路面破损状况综合性评价指标,是反映调查路段包括损害在内的路面总破损状况,也是反映路面服务水平的最重要、最复杂的指标。路面状况指数(PCI)由路面破损算系数K、沥青路面破损率DR计算得出。路面状况指数(PCI)按下式进行计算,以100分制表示。

PCI=100-15DR0.412

DR=D/A×100=∑∑Dij・Kij/A×100

式中:

DR―路面综合破损率,以百分数计;

D―调查路段内的折合破损面积(m2);D=∑∑DijKij;

A―调查路段的路面总面积(m2);

Dij―第i类损坏、j类严重程度实际破损面积(m2);如为横、纵向裂缝,其破损面积为:裂缝长度(m)×0.4;

Kij-第i类损坏、j类严重程度的换算系数,可从规范查规范得。

根据路面状况指数(PCI),可将路面破损状况分为优、良、中、次和差五个等级。

根据沥青路面破损状况,结合各调查段的病害类型、轻重程度和密度等基础数据,按照公式计算出各调查路段双向两车道、每1km的路面状况指数(PCI),其评价结果为差(PCI<40)。

4、路面结构类型的确定

因砼路面刚度大、水稳定较沥青路面优良,补强设计采用砼路面。

补强路面结构设计按《公路水泥砼设计规范》(JTGD40―2002)要求设计,有关设计参数根据规范要求及沿线路面材料及结构层现状进行确定,具体数值详见下表:

补强路面结构设计参数

公路等级 设计准期 累计轴次 交通等级

Ⅱ级 20年 1.36×107次 重交通级

补强路面结构材料参数的选用:新铺25cm砼,设计弯拉强度标准值RL=5.0Mpa,其弯拉弹性横量为31000Mpa,新建水泥稳定碎石基层抗压回弹横量E=700 Mpa。抗压强度3.0 Mpa

由于老路基层的模量未测定,对于典型路段铣刨后的老路面基层厚度为8cm时或5cm时,原路面的基层与底基层都是水泥稳定石屑,为稳靠起见,力学验算时,取典型路段铣刨后的老路基层整体模量为649MPa。

X672廉石线水泥混凝土路面结构的设计安全等级及相应的设计基准期、目标可靠度指标和可靠度系数,如表所示:

三、老路路面补强方案

从沥青路面状况指数(PCI)看,全线基本处于“差”级。全线沥青病害主要以龟裂、横列、纵裂和沉陷为主。全线路面在龟裂、纵横裂等综合发生后,形成了块状型裂缝,板体结构性差。同时,从路面现场开挖路段来看,路面各结构层层间分界明显,基层强度较高,已出现不规则的开裂,且贯穿整个基层。部分沥青层顶面完好。而经承载板检测,底基层顶面当量回弹模量代表值为95MPa,说明其整体强度良好。据此,本路面设计方案对典型路段考虑铣刨10cm基层及其以上结构层,然后铺筑一层15cm水泥稳定碎石基层和25cm砼板;对未设置底基层的路段铣刨6cm水泥稳定石屑层及其以上结构层,然后铺筑15cm水泥稳定碎石基层和25cm砼板,其中,将挖除的老水泥稳定石屑料进行再生利用,铺筑水泥稳定碎石基层。

由路面破损状况和基层使用状况的调查结果,结合现行路面设计规范有关要求,通过计算分析,确定代表性路段面典型结构,如下图所示:

结合技术和经济等综合考虑,本段路面补强方案:将老路沥青层全部铣刨和铣刨10cm厚老基层后,铺15cm水泥稳定级配碎石基层,喷洒1cm乳化沥青封层,再铺设25cm砼面。为保证路面补强质量,在铣刨老路沥青层和10cm老路基层后,采用12t或以上的钢轮压路机进行碾压,达到一定密实性后,对其顶面进行弯沉检测,符合要求后,方可加铺基层,同样,对新加铺的基层 在养护期满后也必须进行弯沉检测,符合要求后方可加铺砼面层。老基层和新建基层顶面弯沉控制建议值如下表所列。对不符合要求的部位应按规范要求进行处理,并经检测合格后方可进行上以结构层的铺筑。

2、K5+840-K4+660老路面结构未设置底基层段。

结合现行路面设计规范有关要求,通过计算分析,确定未设置底层路段路面典型结构,如下图所示

结合技术和经济等综合考虑,本段路面补强方案:铣刨老路面的沥青层和6cm老基层,按上图所示的加铺方案进行加铺。为保证路面补强质量,在铣刨老路沥青层和6cm老路基层后,处理要求同k4+660-k38+080段路面结构处理要求,老基层和新建基层顶面弯沉值如下表所列。对不符合要求的部位应按现行技术规范要求进行处理,并经检测合格后方可进行上一结构层铺筑。

四、路面补强施工

1、老路路面铣刨工艺

现有路面结构为3cm沥青碎石表面层,约18cm 6%水泥稳定石屑基层和15cm 4%水泥稳定石屑底层。但由于基层开裂和水损害严重,大部分路段沥青面层已松散、剥落,使基层露于路表。根据老路外观和典型断面开挖情况来看,老路底基层基本完好,开裂程度较轻,因此,先铣刨3cm沥青碎石表面层并废弃,后再铣刨基层总厚约6~10cm老路面材料回收重生使用,铣刨时还应根据现场维护交通要求、老路面实际情况及宽度、各结构层厚度具体确定铣刨参数。铣刨采用维持根冷型铣刨机,铣刨技术参数见下表,路面铣刨工艺流程见下图。

铣刨前,根据设计方案要求,安排测量人员进行高程测量放样,并调整铣刨机基准面、横坡、铣刨厚度。找平仪始终保持正常的工作状态。并对老路表面进行清扫,清除路面尘土、垃圾等。

铣刨机的铣刨速度应根据老路结构状况及混合料破碎后大小确定采用6m/min;铣刨厚度由结构层实测厚度及铣刨机最大铣刨厚度综合决定。。铣刨过程中应随时检查铣刨厚度及速度,以保证经铣刨机铣刨破碎后混合料颗粒的均匀程度。

(4)在铣刨过程中主要控制好三个关键阶段以确保铣刨效果:第一阶段是开始铣刨过渡段以30m为宜,铣刨机深度要从零缓慢调整到计算的铣刨深度;第二阶段是铣刨过程中铣刨厚度调整段,无论是增大还是减小铣刨厚度,都要从原铣刨厚度逐渐调整到新的铣刨厚度,严禁突变,以防出现波浪。这就要求在规定铣刨区间时标内定好调整过渡段的位置;第三阶段是结束铣刨过渡段,铣刨机也要将原铣刨厚度缓慢降低到零,第三阶段铣刨区间宜为60-80m。

(5)在进行铣刨时,要求自卸汽车与铣刨机的行走速度一致,要设有专人站在自卸汽车前指挥。铣刨应由路面前指挥。铣刨应由路面外侧开始。

(6)对铣刨面的缺陷进行及时处理。

(7)铣刨后应彻底清扫铣刨面,用高压气设备将表面浮尘吹净,确保铣刨面洁净、干燥。

(8)对铣刨后的下承层进行外观和弯沉检测,如果下承层开裂、破损严重,弯沉值大于相应结构设计方案的要求值时,应对下承层进行处理,直至满足设计要求。

2、老路面材料再生利用

本项目对水泥稳定石屑基层进行再生利用。铣刨后老路面材料运回拌和场,通过筛分并按比例添加水泥和一定量的新料经拌和设备拌和均匀,最后将拌和的再生混合料铺筑成新的路面基层。

铣刨老路回收老料约64812吨。考虑使用中的损耗,按10%计,即6481吨,铺筑再生水泥稳定碎石基层时可用铣刨老集料约58331吨。铺筑再生水泥稳定碎石基层用料量大约为104450吨,按照混合料中老料所占比例56%计算,拌制再生混合料将利用58492吨回收老料,即铺筑再生水泥稳定碎石基层将完全利用铣刨老集料。

再生利用工艺流程图如下所示:

通过对老集料筛分结果进行矿料级配设计,确定掺入新集料的比例。制备几组新、老集料不同掺配比例的混合料,混合料级配应满足《公路路面基层施工技术规范》(JTJ 034-2000)要求,初步选用几种不同的水泥剂量,并确定最佳含水量和最大干压实密度。制作试件,按标准养生,测其无侧限抗压强度。根据一系列试验结构确定新、老集料最佳掺配比例为60:40及水泥用量为4.7%,水泥选用普硅水泥,终凝时间要求6h以上,水泥强度等级42.5级。再生混合料级配满足规范要求。无侧限抗压强度3.0(MPa),混合料设计步骤下图。

五、结语

篇10

关键词:苏夫项目 改造管线 设计方案 施工技术方案

中图分类号:TU71 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2014)10(c)-0028-01

1 工程概况

苏夫项目I期工程主要解决当地地下水位呈现为周期性上涨以及由此造成的对当地农业区和市区造成的影响,业主为阿尔及利亚人民民主共和国水资源部水净化管理司,简称(ONA)。中标价格折合美元1.21亿,工期34个月。工程分为5个标段,由中方与当地公司COSIDER组成联营体共同实施,其中改造管线属于LOT2部分。其中最为典型的是市政府前改造管线段,总长为443 m,Z1~Z12共11段,由于该管线局部损坏,使污水泄露,造成道路局部塌陷,直接影响道路的正常使用和两侧建筑物的安全。

2 现场查勘设计阶段

施工前,根据城市原有管线布置图,对原有管线及周边管线接入情况进行全面调查,主要是查看检查井壁腐蚀情况,井底水流状况是否良好,与之连接的支管水流状况,管线走向及检查井部位的高程、分流器进井的高程、靠近检查井部位其他地面构筑物的位置等。

在进行充分的调查后,由测量人员对该段管线井底及接入支管高程进行测量,按照原有管线深度,在Z7井处井底埋深4.5 m(距现有沥青路面),但该井旁边约3 m处有一民房,此段管线为折线段,施工极为不便。在该段改造管线Z4、Z9井处,原主进水口与出水口分别存在40 cm、70 cm跌差。原有Z1~Z12检查井部分井壁腐蚀较轻,井底水流通畅。而原初设文件要求,对改造管线必须按照现场原高程更换,对改造段所有检查井须全部更换。由于该段改造管线位置特殊,且为城市主干排水管,埋深较大,施工难度极大。

针对上述情况,通过研究现有管线高程及周边支管接入高程,结合部分现有检查井实际情况。提出以下方案。

(1)废弃原Z7井,在Z6与Z8井处重新设置一检查井,原Z7井周边管线按“支管”形式接入。这样在既能保证现有住户污水收集的同时,避免与周边临近住户的干扰,极大的减小了施工难度。

(2)该段改造管线原采用管径Φ400的水泥石棉管,原有管线水利坡降设计过大。考虑到近几年周边住户增多,日排水量增大,在考虑商务合同的前提下,将原有管道更换为管径Φ450的PVC管,减小了管道粗糙度系数,在满足管道经济流速的前提下,将原有最小坡度0.004调整为0.003,有效降低了管道的埋深。

(3)满足管道水力条件的前提下,取消或者减小部分检查井跌差的设置。例如Z4井处,将原主进水口与出水口跌差取消;Z9井处跌差调整至20 cm。这样一来,可以大大减小管道的埋深,对后续施工创造有利条件。

(4)经仔细调查,原有Z1~Z12段改造管线,如Z2、Z7、Z11检查井井壁腐蚀较轻,井内爬梯基本完好,井底水流通畅。建议只对上述检查井清理井底淤泥,对井壁进行修补处理,不需再更换该检查井。

3 施工布置

3.1 施工期间道路临时管制

该段改造管线位于市内主干道,车流量比较大。该段管线施工时,由业主联系当地交管部门对街道进行单程封闭,禁止车辆运行。当地交管部门派出专人现场进行交通指挥疏导。在施工区域设立醒目的安全警示标志和安全围栏。

3.2 施工期间排水

由于该段改造管线属于ELOUED主排水干管,施工期间排水主要为该段上游(ST4、ST6泵站)来水的抽排。首先,对上游来水的高峰时段及流量进行了解,选择合适的抽水设备及排水管管径,在上游Z1井设2台污水泵(1台备用)引入沿地面敷设的管线直接抽排至Z12井,临时排水管应尽量靠边敷设,以不影响施工为宜。对于该段分流器来水,由于调查时分流器的排水量较少,考虑到对现场施工影响较小,施工时段避开当地生活污水排放高峰期。故暂不采取措施,必要时,可采用皮桶临时收集。

3.3 施工用电、水

施工用电主要为水泵用电,由当地政府协调在Z1检查井附近接入一可靠电源,满足用电要求。施工用水主要为切割机用水,用水量较少,可用水桶从营地运送。

3.4 弃渣场

所有的施工废料统一集中堆放,然后运至指定渣场。根据合同文件,渣场位置应由业主提供并办理相关许可文件。

4 施工技术要点

管槽施工主要包括:沥青路面的破除路面以下沙土的开挖、支护新管线、检查井的安装管槽回填、验收路面恢复、验收恢复交通。

4.1 沥青路面破除

该路段为沥青路面,破除主要采用路面切割机,人工配合机械清除。先在路面上根据设计管线走向采用白灰按照开挖宽度洒线,然后进行切割,切割时,应分步进行,施工一段切割一段,破除的沥青用反铲装自卸汽车后弃至指定渣场。

4.2 管沟开挖、支护

沥青路面破除后,采用反铲配合人工开挖沟槽,开挖的干净土料单独堆放,以便回填使用。管槽底部开挖时,将旧的管线拆除,把管底已污染的沙土进行清理,旧的检查井直接采用反铲吊装到自卸汽车上。所有清除的废旧管线、检查井、污染料运至指定渣场。

管沟支护与开挖穿行,沟槽开挖深度不大于2.5 m时,采用木模板支护;沟槽开挖深度大于2.5 m时,采用钢板箱支护。

路面以下管槽开挖的干净料单独堆放,以便回填使用;对于管槽底部因渗漏污染的沙土,将旧管线拆除后对其进行清除,直至干净土料为止。

4.3 新管线、检查井安装

严格按照业主监理批复的图纸以及双方关于Z1~Z12段改造管线会议纪要进行施工。对于不需要更换的检查井,进行井底清淤,对井壁腐蚀部分清除并涂刷热沥青二道。按照设计埋深,选择合适的检查井,新的检查井安装完毕后应与恢复后的沥青路面同高,并及时将原有分流器接入。新管线与检查井以及分流器与检查井接口处采用细石混凝土封堵密实。

4.4 管槽的回填、验收

回填时分两部分进行:一部分为管槽底部污染料清理后形成超挖部分的回填,另一部分为正常施工回填。

在新管线及检查井安装前,先用干净的沙土将沟槽底部回填至设计高程,再进行管线及近查井的安装,所有回填料应分层夯实并回填至沥青路面基层以下。

当新管线及检查井安装完毕后,在自检合格的前提下,应及时通知业主组织验收工作,以便进行沥青路面的恢复工作。

4.5 沥青路面恢复、验收

施工前,将管槽表面杂物清理干净,并在表面适当洒水保证潮湿,然后摊铺统料,振动碾夯实,再摊铺沥青混合料,并碾压密实。当该段(Z1~Z12)管线施工完毕,将施工现场清理经业主验收合格并签单后,由业主通知当地交管部门恢复交通。