劉玉柳

(廣西壯族自治區(qū)城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計(jì)院)

對(duì)舊路進(jìn)行路基路面處理,以使新路滿足要求,是一種經(jīng)濟(jì)可行的方案,可避免在廢除舊路和新建道路時(shí)沒(méi)必要的人力和材料浪費(fèi)。大學(xué)西路延長(zhǎng)線在 2004年 7月底開(kāi)始施工,整條路 4個(gè)標(biāo)段施工工期為 2個(gè)月左右,于 2004年 10月底完成通車。大學(xué)西路延長(zhǎng)線于 2004年底建成投入使用,道路根據(jù)路面形式的不同分為兩段,其中從邕隆公路起至羅文農(nóng)場(chǎng)桃花山段全長(zhǎng) 1181.174m,為瀝青混凝土路面;羅文農(nóng)場(chǎng)桃花山至廣西民族大學(xué)段全長(zhǎng) 5437.713m,為水泥混凝土路面;通車后 1年內(nèi)路面開(kāi)始產(chǎn)生各種病害,使用5年至今,道路上出現(xiàn)不同程度的破壞,局部路段破損嚴(yán)重。在邕隆公路至羅文農(nóng)場(chǎng)桃花山段瀝青路面,破壞形式主要為路面出現(xiàn)坑槽,面層剝落,部分路段出現(xiàn)較大沉降,尤其在路面開(kāi)挖埋置管線路段。

1 路基損壞原因

在對(duì)檢測(cè)路段挖探中發(fā)現(xiàn),并非所有路段都是水泥穩(wěn)定碎石基層,有些地方是用其他材料做基層使用,如用泥結(jié)卵石、砂礫層、級(jí)配碎石層或利用以前存在的簡(jiǎn)易水泥混凝土路面等作基層使用,這導(dǎo)致整個(gè)路面結(jié)構(gòu)不統(tǒng)一,不同的路段表現(xiàn)出不同的力學(xué)特性,部分路段的均勻性及水穩(wěn)定性較差,基層頂面模量處于高變異水平的路段占54.8%,中變異水平的路段占29.0%。依據(jù)《公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTGD40-2002),基層頂面模量處于高和中變異水平的路段。

路基頂面壓實(shí)度大部分都不能滿足原設(shè)計(jì)中大于等于95%要求。道路通車 1年內(nèi)路面開(kāi)始出現(xiàn)不同程度的破壞,與路基初始?jí)簩?shí)度有很大關(guān)系。因路基壓實(shí)度不滿足設(shè)計(jì)要求,且變異較大,造成工后沉降加大,產(chǎn)生不均勻沉降,加上混凝土面板嵌縫料老化、脫落,地表水下滲,而路面基層存在非水泥穩(wěn)定碎石的粒料基層,水穩(wěn)定性差,路基承載力不足,導(dǎo)致路面板在使用過(guò)程中出現(xiàn)裂縫,路面板開(kāi)裂后地表水下滲造成路基土流失,路基土孔隙率增大,降低路基承載力,引起路基沉陷而加劇路面損壞的惡性循環(huán)。

2 路基損壞的主要形式

由于路基存在欠缺,壓實(shí)度不夠,或不均勻,導(dǎo)致一系列道路災(zāi)害問(wèn)題通過(guò)路面情況直接反映出來(lái)。在大學(xué)西路延長(zhǎng)線上,出現(xiàn)了部分路面板塊縱向開(kāi)裂,井蓋周邊沉降導(dǎo)致面板開(kāi)裂;瀝青與水泥路面過(guò)渡段板塊破碎;部分路段沉降較大,連續(xù)幾塊板塊均出現(xiàn)沉降,沉降量達(dá) 5～6cm,沉降板周邊出現(xiàn)錯(cuò)臺(tái),錯(cuò)臺(tái)處路緣石出現(xiàn)較大的位移的情況;板邊磨耗;橋梁伸縮縫處板邊破碎、損壞,伸縮縫異型鋼斷裂脫落。種種形象表明,路基承載力不能承受車輪的作用,若舊路要繼續(xù)使用,必須對(duì)路基進(jìn)行加固。

3 路基處治經(jīng)驗(yàn)借鑒

在不開(kāi)挖路面的情況下,要對(duì)路基進(jìn)行加固,灌漿方法不僅工藝成熟、造價(jià)合理,而且效果很好。灌漿技術(shù)加固軟路基,在技術(shù)上可行,施工質(zhì)量和處理效果均好,對(duì)其承載力和穩(wěn)定性將得到較大的提高。灌漿處理現(xiàn)已多次成功應(yīng)用于具體路基加固工程,如通過(guò)對(duì)保靜線安新白洋淀特大橋橋頭軟土路基灌漿回固施工檢測(cè)發(fā)現(xiàn),選擇灌漿方法比其他諸如碎石樁、大開(kāi)挖換填等處理方法,不但技術(shù)上可行、經(jīng)濟(jì)上合理、工期上縮短,而且極大地減少了環(huán)境污染問(wèn)題。通過(guò)對(duì)廣西西林—管肖公路路基深陷病害化學(xué)灌漿加固的治理,以及加固效果的試驗(yàn)對(duì)比,說(shuō)明化學(xué)灌漿加固技術(shù)對(duì)于公路不穩(wěn)定路基處理的可行性。通過(guò)山西某高速公路K105+000～K106+300區(qū)間的路基病害工程實(shí)踐,提出了灌漿法處理的有效性,并通過(guò)實(shí)際處理過(guò)程中的問(wèn)題提出了注意事項(xiàng)和工藝流程方案。

4 路基處治方案比選

4.1 方案一:水泥混凝土路段路基灌漿

灌漿法是利用液壓、氣壓或電化學(xué)原理,通過(guò)注漿管將水泥或其他漿液均勻地注入地層中,漿液通過(guò)滲透、充填、壓實(shí),擴(kuò)展形成漿脈。隨著灌漿的進(jìn)行,土體裂縫的發(fā)展和漿液的滲透,漿液在地層中形成形狀各異、大小不同的片狀、條狀等漿體,隨著其凝結(jié)硬化,他將原來(lái)松散的土粒或裂隙膠結(jié)成一個(gè)整體,形成一個(gè)結(jié)構(gòu)新、強(qiáng)度大和化學(xué)穩(wěn)定性良好的復(fù)合型地基,從而起到控制沉降、提高承載力的作用。

(1)路基加固深度:對(duì)照原設(shè)計(jì)資料,對(duì)于道路填方路段,根據(jù)檢測(cè),填方路段路基頂面壓實(shí)度均較低,路基灌漿處理的深度范圍按路面以下 2.2～2.7m計(jì)(道路填方高度小于 2m路段,加固處理深度為 2.2m;填方高度大于 2m路段,加固處理深度為 2.7m),即扣除道路面層及道路基層后,對(duì)路基土的灌漿加固深度為 1.5～2m。對(duì)于挖方路段,灌漿處理深度范圍為路面以下 1.5m計(jì),即扣除道路面層及道路基層后,對(duì)路基土的灌漿加固深度約為 0.8m。

(2)在水泥混凝土路段水泥面板完好的路段,采取灌漿的方法對(duì)路基進(jìn)行加固,主要作用為利用水泥漿液填充道路基層材料及路基土間空隙,達(dá)到穩(wěn)固路基的目的。

(3)對(duì)于水泥混凝土面板開(kāi)裂、錯(cuò)臺(tái)、沉陷但是不需要換板的路段,則通過(guò)灌漿,對(duì)路基進(jìn)行加固,然后對(duì)裂縫進(jìn)行修補(bǔ)和封水,達(dá)到修復(fù)路基路面、恢復(fù)路面板承載力的效果。

4.2 方案二:水泥混凝土路段全路段換填

大學(xué)西路延長(zhǎng)線水泥混凝土路段的路基普遍存在著路基壓實(shí)度不足、基層頂面當(dāng)量回彈模量變異較大、部分路段的均勻性及水穩(wěn)定性較差等病害,采用全路段換填,則需要全路段進(jìn)行路面破除,將一定范圍內(nèi)的路基土開(kāi)挖回填重新壓實(shí),對(duì)于路床范圍內(nèi)不符合路基要求的土,需換填符合要求的土,重新鋪筑路基路面層。破碎后的水泥混凝土路面及水穩(wěn)碎石基層均優(yōu)先考慮作為路基填料進(jìn)行利用。

4.3 方案三:水泥混凝土路段碎石化處理

碎石化是指針對(duì)舊水泥混凝土路面大面積破壞已喪失了整體承載能力,并且通過(guò)局部的挖除、壓漿等處治方式已不能恢復(fù)其使用功能,或已不能達(dá)到結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要求的情況下,為了解決通常情況下的加鋪方式存在反射裂縫等問(wèn)題,而對(duì)舊水泥混凝土板塊采用的一種處理方法。該法一般是利用特殊的施工機(jī)械(如多錘頭水泥路面破碎機(jī)),在對(duì)局部破壞嚴(yán)重的基層進(jìn)行處治后,將舊水泥混凝土板塊破碎成較小的粒徑(底部不超過(guò) 37.5cm,中間不超過(guò) 22.5cm,表面不超過(guò) 7.5cm),碾壓后作為新路面結(jié)構(gòu)中的基層或底基層,然后再加鋪新的路面結(jié)構(gòu)。

水泥混凝土路面碎石化技術(shù)通過(guò)破碎將舊水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度降低到一定程度,防止反射裂縫的發(fā)生,同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)兩者較好的平衡,其主要特點(diǎn)如下。

(1)碎石化能使原水泥混凝土板塊在平面上強(qiáng)度分布均勻。

(2)碎石化后仍能保留原水泥混凝土路面的一定強(qiáng)度。

(3)碎石化可以消除原水泥混凝土路面病害。

(4)碎石化后的粒徑合理,不會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象。

具體實(shí)現(xiàn)可采用壓實(shí)設(shè)備,壓實(shí)設(shè)備為南非的 15t5～15kJ五邊形沖擊壓實(shí)機(jī),主要是利用該設(shè)備沖擊破碎水泥混凝土面板,使其成為路面下基層,直接在上面鋪筑基層和面層。雖然增加了投資,但考慮城市道路的面層性能良好,作為基層可提高道路的基層強(qiáng)度,增加道路的使用壽命,所以,這一技術(shù)不失為水泥混凝土路面維修改建提供快速有效的新方法。

5 方案比選

方案一:路基灌漿,最大的好處是不需開(kāi)挖原有路面,即節(jié)省了人力和物力,又不會(huì)產(chǎn)生固體廢棄物,對(duì)環(huán)境的污染小,施工工期較短,不需對(duì)全路段進(jìn)行封閉交通施工,施工完畢后即可通車,工程造價(jià)較低。但灌漿處理路基存在施工中灌漿的工程量不能準(zhǔn)確計(jì)算,工程施工質(zhì)量控制難度較大的缺點(diǎn)。

方案二:全路段換填,處理路基病害較徹底,處理效果最好。但需要全段開(kāi)挖,徹底否定舊路的作用,造成人物材力極大浪費(fèi),對(duì)交通及道路兩側(cè)單位出入影響較大,對(duì)周邊環(huán)境影響較大。施工工期較長(zhǎng),工程造價(jià)高。若開(kāi)挖后存在軟弱地基,還需增加不良地質(zhì)處理工程量,存在不可預(yù)見(jiàn)的因素。

方案三:碎石化處理,不需開(kāi)挖原有道路,不會(huì)產(chǎn)生固體廢棄物,對(duì)環(huán)境的污染小,施工工期最短,病害治理效果較好,工程造價(jià)低。但路面碎石化技術(shù)在市政道路上應(yīng)用實(shí)例較少,施工對(duì)現(xiàn)狀路基及地下管線有一定影響,施工時(shí)控制不好會(huì)造成地下管線的損壞,而且受天氣因素影響較大。

綜合考慮三個(gè)方案的優(yōu)缺點(diǎn)及工程造價(jià),方案一是切實(shí)可行值得推薦的方案。

6 結(jié)束語(yǔ)

總之,舊路的路害問(wèn)題、舊路使用壽命縮短,最根本原因是在前期施工中的疏忽,路基未穩(wěn)固直接鋪設(shè)面層,排水設(shè)施不到位,壓實(shí)度不夠。針對(duì)各種病害,提出了有針對(duì)性的解決方案和徹底整治軟路基的三種可行性方案以供比選,為今后類似工程提供借鑒參考。

[1]公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范(JTGD40-2002).

[2]富慶文.城市道路路基處理方法——灌漿法[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品,2009,(10):70.

[3]周利.灌漿法在加固處理軟路基中的應(yīng)用[J].技術(shù)論壇,52-56.

[4]陸地康,黃志鋼.山區(qū)公路填方路基穩(wěn)定性的綜合處治[J].西部交通科技道路工程,2007,75-77.

[5]文浩雄,田軍.用灌漿法處理高速公路采空區(qū)路基[J].湖南交通科技,2003,29(2):15-17.

[6]項(xiàng)新里,黃勇生.水泥混凝土路面破損修復(fù)試驗(yàn)研究[J].公路,2003,(9):164-167.