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公路路面升级改造施工技术研究

2022-11-21

科技创新与应用 2022年33期
关键词:结构层摊铺碎石

耿 毅

(中交第三航务工程局有限公司交建工程分公司,上海 200940)

本项目是亳州市与外界沟通的主要通道之一,现状道路为二级公路,双向4车道,路面类型为沥青混凝土结构。该公路投入运营已超过20年,目前因路面病害多、交通堵塞频发,无法承担日益繁重的交通任务,迫切需要进行升级改造。

本项目左侧全线均有河流,采用右侧单侧加宽,本文仅针对线路左侧路面改建施工进行研究。左侧现有道路路面宽度为15 m,双向2%横坡,改扩建完成后路面宽度为15.75 m,其中沥青路面宽度为15 m,土路肩宽度为0.75 m,路面结构层自上至下依次为:4 cm细粒式SBS改性沥青混凝土(AC-13C)+6 cm中粒式沥青混凝土(AC-20C)+8 cm粗粒式沥青混凝土(AC-25C)+1 cm厚沥青封层+18 cm厚5%水泥稳定碎石+调平层水泥稳定碎石。其标准横断面示意图如图1所示。

1 现场调查

1.1 路面承载力调查

针对公路改建工程,旧路面要作为基层或者底基层,就必须具备相应的承载力。开工前对旧路面全线进行一次弯沉测定,并与设计图纸提供的数据进行对比,以消除未暴露的路基隐患。针对弯沉变化较大的路段,可进行取芯并测定其抗压回弹模量和劈裂强度,若确定为软弱地段,要进行旧路面挖除,加固路基后再进行路面改造。

1.2 路面病害调查

沥青路面病害的类型主要有坑槽、松散、拥包、翻浆、沉陷、泛油、车辙、网裂和龟裂等[1],改建施工前,应对旧路面的病害进行全面调查,调查内容包括病害种类、位置和范围,初步辨别属于结构性破损还是功能性破损,并做好记录。

1.3 既有道路复测

道路通行期间,旧路面每天都在发生沉降和变形,因此必须对旧路面路线走向和路面标高进行复测。尤其是部分路段线形存在有小偏角,如全部取消,势必会造成旧路利用率低、浪费大,双侧加宽与单侧加宽频繁交替,因此要在原设计的基础上尽量拉直中线,合理归并小偏角,并采用大半径保证平曲线长度满足规范要求。

2 旧路面处理

2.1 路面病害处理

依据路面病害调查记录,按照“圆洞方补、斜洞正补、小洞大补、散洞连补”的原则画出病害处理轮廓线,结合病害处路面实际破损状况、破损程度,分类制定处理方案。

2.1.1 开槽、清槽

按照事先画好的轮廓线进行开挖,开挖深度以病害实际影响深度为准,开槽切割不得过线,必要时采用铁镐手工刨挖,四壁要垂直。当病害较深时,根据路面结构层分层开凿,呈阶梯型,阶梯宽度不小于30 cm,上层开槽深度不超过旧路面面层厚度,如图2所示。当病害破损深度较浅只停留在路面层时,只需挖除路面层部分,如图3所示。槽内松动部分、槽壁、槽底必须清理干净,达到无粉尘、杂物。

2.1.2 沟槽回填

(1)回填材料选择。回填材料是影响病害处理效果的重要因素,通过现场试验,从施工工效、回填质量、施工成本等方面综合比对,最终选用低剂量水泥稳定碎石作为回填材料,见表1。

表1 回填材料对比表

(2)分层回填。清槽完毕后,将坑槽底部及四壁洒水润湿,亦可根据实际情况喷洒水泥浆增加黏合力。回填应分层进行,面积较小、深度较深的基坑,可采用人工回填、小型机具夯实,每层回填厚度不宜超过15 cm;面积较大的基坑可采用人工配合装载机卸料、压路机碾压密实,每层回填厚度不宜超过25 cm。上层水泥稳定碎石碾压或夯实施工结束时间不得晚于下层水泥稳定碎石终凝时间。

每回填一层,应检测压实度合格后,方可进行下一层回填;回填至台阶高度时,应铺一层土工格栅后再继续回填;回填至顶层时应略高于原路面,方便碾压;已开挖坑槽必须于当日回填完毕,避免遭遇降水,坑底积水浸泡损坏路基。

(3)养生与成品保护。坑槽回填完毕并经压实度检查合格后,应立即开始养生[2]。养生时间不得少于7 d,且应延长至新加铺结构层施工的前2 d。养生应根据实际情况采用覆盖养生或覆盖洒水养生,确保水泥稳定碎石表面始终保持湿润。坑槽四周应采用水马、锥桶进行围挡并设立醒目标志,防止车辆误入。

2.2 路面加宽

本工程路面宽度由15 m加宽至15.75 m,加宽范围主要用于道路右侧安装路缘石及波形护栏,对承载力要求不高,可参照路基拼宽施工工艺进行施工。首先,将旧路面的右侧路缘石与土路肩全部挖除,露出下层水稳面并清扫干净;其次,将右侧沥青面层竖向切齐,在侧面及水稳层顶面喷洒水泥浆;再次,沿路线方向在水稳层面顶满铺1 m宽土工格栅;最后,采用人工配合装载机摊铺水泥稳定碎石,碾压至压实度合格后覆盖养生。

2.3 路面铣刨

2.3.1 路面铣刨的作用

公路改建施工前,应对旧路面进行全面铣刨,其作用主要有以下2点。

(1)加强旧路面与新加铺结构层的结合程度。公路路面结构层的层间结合必须紧密,以保证结构的整体性和应力传递的连续性[3]。旧路面表面一般污染严重且无法清理,若直接施工新加铺结构层,易发生滑移、沉陷和开裂等病害。在这种情况下,对旧路面大范围进行1 cm左右的铣刨,露出新鲜石子面,可有效加强旧路面与新加铺结构层的结合程度。

(2)调整路面纵坡。旧路面通行多年,受不均匀沉降、拥包病害及多次路面加铺等因素影响,实际为波浪形。若不调整纵坡直接加铺,易造成新加铺结构层厚度剧烈变化,一方面导致成本增加,另一方面施工质量难以控制,易发生不均匀沉降。在这种情况下,对旧路面凸起处小范围进行调坡铣刨,使之与设计路面纵坡基本一致,可减少施工成本,便于控制质量。

2.3.2 路面铣刨施工技术要点

(1)根据铣刨机一次铣刨宽度测量路面标高,沿线路走向每隔10 m测量一处,计算铣刨深度并用喷漆标注在旧路面上,作为设定铣刨深度的依据。铣刨机显示的铣刨深度为刀头的最下沿深度,在控制铣刨深度的时候,显示数据应该比设计铣刨深度提高5 mm左右[4]。

(2)一个铣刨段落以400~600 m为宜,铣刨机速度控制在3~5 m/min为宜,若速度过快会造成沥青铣刨料出现大块,导致下料困难,速度过慢则容易导致铣刨用水量过大,给清扫工作造成障碍。

(3)铣刨作业时应确保纵向边线的顺直,沿测量好的标记行走。铣刨顺序宜从道路一侧开始逐渐向另一侧依次铣刨。一段铣刨完成后铣刨机直接后退,重新开始向前面铣刨,铣刨时铣刨机边板应重叠上一段路线10 cm以上,确保相邻2段之间充分铣刨。

(4)部分路面由于路面沉陷、车辙等原因无法有效控制铣刨深度时应按设计厚度铣刨后凿出一个断面确定夹层厚度,小面积夹层可用人工配合空压机进行凿除,大面积夹层应在确定夹层厚度后重新进行补铣[5]。

(5)施工过程中,运输车辆、加油车及水车均不得驶入已铣刨路段,避免污染路面。铣刨残渣和铣刨面的松散料采用自动清扫机进行清理。

3 调平层与基层水泥稳定碎石施工

3.1 复测路面标高,确定分层施工方案

铣刨完成后需再次测量路面标高,计算水稳层施工厚度,并根据实际情况选择合适的分层施工方案。以本工程为例,左侧旧路面由双向1.5%横坡改建为单向1.5%横坡,旧路面右半幅加铺的调平层厚度为0~21 cm(图1)。对于水泥稳定碎石来说,厚度低于10 cm会出现薄层贴补现象,无法碾压密实。为解决这一问题,笔者共提出3个解决方案,通过模拟试验的方式对3个方案施工质量、成本及施工难度进行了对比,并咨询了有关专家,最终选定方案三“调平层与基层水泥稳定碎石整体施工”,详见表2。

表2 调平层水稳施工方案对比表

选择将调平层与基层作为一个“加铺水泥稳定碎石结构层”整体施工,需提前制定分层方案。此结构层左侧、中间、右侧的厚度为18、18、39 cm,本工程使用的26T振动压路机经试验段施工确定有效碾压厚度为25 cm,道路右侧4.75 m范围内结构层厚度为25~39 cm,需分为2层施工,道路左侧11 m范围内结构层厚度为18、18、25 cm,应作为一层施工,如图4所示。

在这种情况下,采用2层连铺的施工方法更为合适,既可以提高工效,降低施工成本,又能够减少二层施工时对一层台阶的碾压破坏,提高施工质量。

3.2 加铺水泥稳定碎石结构层施工技术要点

(1)水泥稳定碎石混合料采用场拌法统一拌和,自卸车运输至现场摊铺。水泥稳定碎石配合比应通过实验确定,在保证基层强度前提下,应适当降低水泥的标号、减少水泥剂量。

(2)混合料运输过程中应全程采用篷布覆盖,避免失水硬化。运输车辆倒车时在摊铺机前30 cm处停住,卸料时挂空挡,不得撞击摊铺机,不得把料卸在摊铺机外面。

(3)水泥稳定碎石采用摊铺机进行摊铺,松铺系数依据试验段施工确定。下层水稳采用一台摊铺机进行摊铺,上层水稳采用2台摊铺机分幅进行摊铺,2层水稳施工工作面间距宜为100 m。上层水稳摊铺施工时,应配备专人负责对道路右侧0~3 m范围内补料,避免在一二层水稳交界处产生凹陷。

(4)水泥稳定碎石碾压施工宜分为初压、复压、终压3个阶段进行,机械组合及碾压遍数依据试验段确定。下层水稳施工时,预留左侧约1 m范围内填料不碾压,待上层水稳摊铺后再进行碾压。

(5)碾压过程中,基层表面若有软弹、松散等现象,应及时翻松、挖除和换填新料后重新碾压。下层水稳压实度检测合格后方可进行上层水稳摊铺,上层水稳压实度检测合格后应立即进行养生。

4 沥青混凝土面层施工

本工程旧路面改建施工中的沥青混凝土面层施工与普通新建道路施工方法、技术要点均一致,此处不再赘述。

5 结束语

随着我国经济的不断发展,现有公路网络升级改造的需求也将日益增长。本文以亳州市G105线一级公路(古井产业园至泗许高速入口段)改建工程项目为背景,分析了在旧路面改建施工中,应根据实际情况综合考虑质量、成本、工效等方面的因素,选用合适的方案处理路面病害、调整路线走向及均衡路面坡度,以成功地完成道路升级改造,满足交通量增长的需求。

由于公路施工技术已非常成熟,加之作者笔力有限,因此着重对病害处理、路面铣刨、新加铺水稳结构层的技术要点施工经验进行了介绍,创新性相对缺乏,这也是笔者后期进一步研究的方向。

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