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低等级农村公路路基路面施工质量控制研究

2024-04-19王晓龙

交通科技与管理 2024年5期
关键词:试验段施工要点农村公路

王晓龙

摘要 农村公路一般指为农村提供服务的公路,路基路面是其重要构造物。为了保证农村公路施工水准,文章以某三级公路为研究对象,从填料选用和含水率控制、基底处理、路基摊铺、路基压实等方面分析了其填方路基施工控制要点,从配合比设计、生产运输、摊铺、碾压等方面分析了路面施工控制要点,研究结论可供类似项目建设提供理论依据。

关键词 农村公路;路基;路面;施工要点;试验段

中图分类号 U417.1文献标识码 A文章编号 2096-8949(2024)05-0114-03

0 引言

农村公路由乡道、村道等组成,其设计等级低、投资金额小。路基路面是农村公路的重要构造物,如果施工质量控制不当,在车辆荷载、降雨、冻融等因素作用下,容易产生病害,影响公路运营寿命。目前,很多农村公路施工时不重视设计文件和现行规范,盲目依靠工程经验和类似项目路基路面图纸,使得路基路面施工质量差[1]。鉴于此,进一步研究农村公路路基路面工程施工质量控制十分必要。

1 工程概况

研究对象为某农村公路,全长16.8 km,起讫桩号为K0+000~K16+800,设计等级是三级公路,设计速度是40 km/h,设计标准是双向两车道,标准横断面宽8.5 m,具体尺寸如图1所示。

农村公路沿线路基以填方路基为主,局部路段填土较高,当路基填高超过8 m时,设置2 m宽平台,平台横坡取4%;路面拟选用沥青路面,厚50 cm,具体结构组合如下:4 cm细粒式AC-10C+6 cm中粒式AC-16C+

20 cm水稳碎石基层+20 cm石灰稳定土底基层。

根据地质勘察资料,公路沿线地形较复杂,大型机械无法入场,只能使用轻型机械设备施工;地基土以黏土、卵石土、碎石土、软质基岩等为主,局部路段穿越沟塘,存在淤泥、淤泥质土等。

2 农村公路路基施工技术

2.1 施工准备工作

2.1.1 填料选用

农村公路所处环境复杂,填料运输效率低、运输成本高。因此,路堤填料应优先选用开挖出的黏土,并确保填料中不含泥炭土、淤泥、冻土等,且保持洁净干燥。如挖方土不足,再从周边调配填料,且宜选择粗粒土。由于该农村公路属于三级公路,其上路床、下路床、上路堤、下路堤的填料粒径要分别小于100 mm、100 mm、150 mm、100 mm,CBR要分别大于5%、3%、3%、2%[2]。

2.1.2 填料含水率控制

由土力学理论可知,土体达到最优含水率wop时,其干密度最大。因此,为了保证路基压实质量,要将填料含水率控制在wop±2%。该农村公路所在区域的年降雨量随季节变化明显,夏季施工时填料含水率大于最佳含水率,应对其翻挖晾晒;冬季填料干燥,可通过洒水车将填料浸湿,并搅拌均匀。

2.1.3 基底处理

路基在填筑前,要先用挖掘机清表20 cm,将地基表面的草皮、生活垃圾、树根、腐殖物等清理干净,再用压实机械将地基土碾压密实,以保证其承载力≥110 kPa。由现行路基设计规范可知,三级农村公路的地基压实度K≥85%,可用灌砂法,具体见式(1):

(1)

式中,ρ、ρ0——地基土实测干密度和室内最大干密度(g/cm3)。

对于穿越沟塘的路段,可将淤泥、淤泥质土等全部挖除,换填成强度高、水稳定性好的碎石,再分层碾压密实,碾压质量可用沉降差控制。

2.2 路基摊铺

在路基工程摊铺前,应间隔20 m设置1个测量断面,放样出路基几何参数(中心填高、坡高、宽度等),通过“平均断面法”和松铺系数推导出任意路段的摊铺方量V,见式(2)[3]:

V=h×b×k (2)

式中,h、b——路基的平均填高和宽度(m);k——路基填料松铺系数,可利用试验段获取。

随后,利用白灰在施工区域划分出若干个3 m×3 m的小方格,采用小型推土机摊铺路基填料,确保填筑层压实后的连续厚度≥500 mm。对于物理力学性能差异较大的路基填料,应分层、分段填筑。同时,为了保证农村公路两侧土路肩的压实效果,路基应超宽填筑,每侧超宽至少30 cm。

2.3 路基压实

2.3.1 压实方案

结合相关研究成果,黏土的黏性强、内摩擦力大、土体空隙中的水分和空气不易排出,在振动力作用下容易出现“弹簧土”,故路基压实不应采用振动压路机。

农村公路的路基压实遍数要合理,压实遍数过少,路基压实度不滿足设计要求;压实遍数过多,可能压碎填料、破坏铺筑层的级配。该文以压实度为评价指标,利用试验段确定了路床和路堤在轮胎压路机下的压实度,试验结果如图2所示。

由图2可知:①填料压实遍数越多,路基压实度越大。当压实遍数从5遍增加至25遍时,路堤和路床压实度分别增加了11.8%、14.9%,增加幅度为13.8%、18.6%;②当压实遍数<15时,路堤和路床压实度快速增加。当压实遍数=15时,路堤和路床压实度已满足现行路基设计规范。当压实遍数>15时,路堤和路床压实度增加不明显。综上,该农村公路路基压实遍数宜控制在15遍左右。

2.3.2 压实顺序

在压实速度较慢时,填土路基压实效果更好。结合相关研究成果及现行规范,填土路基碾压应遵循“先快后慢”的原则,将压实机械行走速度控制在2~6 m/min,且压实期间不得随意变换压实速度,不得中途停车或掉头。同时,对于直线段的填土路基,压路机应从两侧到中间压实;对于曲线段的填土路基,压路机应从内侧(低侧)到外侧(高侧)压实。

2.3.3 施工质量检查

农村公路路基压实至设计高程后,应对其施工质量进行检查,具体检查内容如表1所示。如检查结果不满足要求,需返工处理。

3 农村公路沥青路面施工技术

3.1 沥青混合料生产

3.1.1 配合比设计

农村公路沥青路面使用的基质沥青、粗集料、细集料、填料、外加剂等应结合交通等级、气候气象条件、投资金额等因素确定。原材料确定后,先用“水洗法”设计目标配合比,并按式(3)计算出最佳沥青用量OAC,得到生产配合比。随后,通过试验段铺筑来验证生产配合比,如试铺时发现质量不满足设计要求,及时调整配合比和相关施工工艺。

(3)

式中,OAC1——最大密度、最大稳定度、空隙率中值、饱和度中值所对应沥青用量的平均值(%);OAC2——最大和最小沥青用量的平均值(%)。

3.1.2 混合料生产

为了防止沥青混合料老化,在生产时要严格控制拌和温度(≤180 ℃),总拌和时间控制在60~75 s,直至混合料拌和均匀,且无花白料。在拌和期间,要抽样开展提抽试验、马歇尔试验等,明确各项技术指标满足要求。

3.2 沥青混合料运输

3.2.1 运料车数量

农村公路沥青混合料运输宜采用自卸汽车,运料量要能保证路面连续施工,运料车数量N可按式(4)估算。需注意,运料车数量并不是固定不变的,可结合当日交通限行状况、施工安排等动态调整。

(4)

式中,k——储备系数,可取1.1~1.2;t1、t2、t3——分别为重载时间、空载时间、现场卸料和等待时间(s);T——拌和一车沥青混凝土所耗费时间(s)。

3.2.2 运料车管理

在装料前,自卸汽车要将车厢内的土、泥等杂物清理干净,并在车厢侧壁和底部涂抹一层隔离剂,避免沥青混凝土与车辆黏结;在装料时,自卸汽车需按照前部—后部—中间的顺序平衡装料,不可将沥青混凝土堆积过高,以免产生“离析”问题;材料运输过程中,自卸汽车上方要覆盖一层薄膜,以充分发挥保温、防雨作用;自卸汽车到达施工现场后,要缓慢行驶,不得急刹车、急弯掉头等,以免破坏沥青路面功能层(透层、封层、黏层)。

3.3 沥青混合料摊铺

為了提高施工效率,农村公路沥青混凝土路面摊铺应以摊铺机摊铺为主,以人工找补为辅。摊铺设备应提前1 h对熨平板预热,防止机械起步时因平板温度低而黏住沥青混凝土。

为了保证农村公路沥青路面摊铺能连续作业,摊铺速度V应提前计算好,见式(4):

(4)

式中,C——拌和站供料能力(t/h);W、D——分别为路面的摊铺宽度和厚度(m);P——压实后沥青混合料密度,可取2.33 t/m3。

摊铺设备的熨平板温度小于沥青混合料,在起步时摊铺速度宜<1.5 m/min,待起步后,将摊铺速度缓慢提高至计算值V。如需更换料车,再将摊铺速度缓慢降低。

3.4 沥青混合料碾压

3.4.1 压实机械组合

农村公路沥青路面的碾压包括初压、复压、终压等阶段,其中,初压是为了整平和稳定混合料,复压可以使混合料密实成型,终压是为了消除轮迹,形成平整的路面。但是,现行施工规范只控制最终的压实效果,并没有对每一阶段的碾压遍数有明确规定。结合相关研究成果,归纳了不同压实机械的碾压遍数和碾压速度参考值,如表2所示。

3.4.2 有效压实时间

农村公路如果在冬季施工,因天气寒冷,周边空气温度低,沥青混合料会与周围冷空气产生剧烈的热交换作用,使得沥青混凝土温度迅速下降,从而降低路面压实质量。此时,需严格控制路面有效压实时间。为了解决这一问题,基于试验段统计了沥青混合料不同初压温度所对应的有效压实时间,并用线性函数(y=0.34x?21.6)拟合了两者之间的关系,如图3所示。

图3统计结果表明:沥青混合料初压温度越大,有效压实时间越长,路面的压实效果越好。故农村公路沥青路面碾压时要严格控制沥青混合料温度,不宜过低。

4 结论

该文以某三级农村公路为研究对象,分析了路基路面工程的施工质量控制要点,得到了以下研究成果:

(1)路基填料应就近取材,并对基底进行清表、填前碾压,确保压实度>85%。如公路穿越沟塘,应换填处理。

(2)路基应采用平均断面法确定摊铺方量,碾压变数不宜过多或过少,且碾压速度应“先快后慢”。

(3)沥青混合料生产前要按目标配合比设计—生产配合比设计—生产配合比验证的顺序开展作业,并按施工规范严格控制沥青混合料的拌和、运输、摊铺、压实等环节。

参考文献

[1]程宏. 低等级公路路面汇水冲刷路基防护研究[J]. 交通科技与管理, 2023(19): 83-85.

[2]杨励夫. 农村公路工程建设中路基路面施工研究[J]. 低碳世界, 2021(4): 246-247.

[3]王绍鹏. 农村公路施工图设计要点分析[J]. 四川水泥, 2018(10): 346-347.

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