梁光友,程彩榮,余建民,周靜增
LIANG Guangyou1,CHENG Cairong2,YU Jianming3,ZHOU Jingzeng3
(1.杭州市市政公用建設開發(fā)公司,浙江 杭州310004;2.杭州天恒投資建設管理有限公司,浙江 杭州310004;3.杭州市建設工程質量安全監(jiān)督總站,浙江 杭州310012)
人行道作為城市道路的組成部分,是城市中最普遍存在的步行空間,目前國內人行道鋪裝普遍采用非透水結構,或面層透水而基層不透水的半透水結構,雖然其強度和耐久性滿足人行道使用的要求,但加重了城市排澇排水管線負擔,并對目前城市“熱島效應”現(xiàn)象起了推波助瀾的作用。為了打造“海綿型”城市和綠色環(huán)保城市的需要[1],我們在《基于人行道水荷載作用下優(yōu)化結構組合的研究》課題組的室內試驗取得一定成果的條件下,提出對城市人行道進行全透水設計概念,即人行道從墊層、基層、粘結層及面層均采取具有一定滲透系數(shù)的結構。為了配合課題組的研究成果驗證工作,同時結合人行道鋪設作業(yè)面窄、線長,地下管線集中,且全透水設計工況下,基層和結合層孔隙率大、結構松散、成型困難、不利于碾壓、相比普通人行道施工較為復雜等特點,我們在杭州市育英路工程選擇試驗段,施工中采取填筑、壓實后采用反開挖溝槽埋設管線,結構層施工中使用模板定型等一系列措施進行整體式鋪裝,以達到全透水人行道的技術和施工驗收質量要求。以下就使用人行道整體式鋪裝的技術試驗進行總結。
育英路位于杭州市西湖區(qū)與拱墅區(qū)交界處,跨越塘北和申花兩個主控單元,西起光明路,東至莫干山路,與育苗路連接;道路等級為次干道,設計荷載為汽車BZZ -100 標準軸載,設計車速50 km/h,其中豐潭路—化工路段為40 km/h,道路面層為瀝青混凝土路面,設計年限15年。本次先實施的是K0 +026—K1 +120 段。試驗段選在豐潭路西側k0 +840—k0 +940 段,該段人行道寬度4.5 m,分布管道分別是燃氣、弱電共同溝以及排水支管預留管道,燃氣管道為鋼管,管頂覆土厚度約1~0.7 m,弱電共同溝為PVC 管道多孔外混凝土包方,覆土厚度1~0.7 m。城市基礎設施及景觀綠化齊全,具有一般城市人行道的代表性。
本次試驗段采取全透水設計,從選用的預制透水磚面層、水泥砂漿找平層、水泥穩(wěn)定碎石基層、級配碎石墊層、塘渣換填路基,均需要滿足強度、承載力、透水性、抗凍性要求。預制透水磚面層、水泥砂漿找平層、水泥穩(wěn)定碎石基層均需要求單獨進行配合比設計,以滿足設計要求。結合原設計,將試驗段人行道結構設計為:60 mm 厚荷蘭透水磚+30 mm M10 透水水泥砂漿結合層+200 mm5%透水水泥穩(wěn)定碎石基層+100 mm 級配碎石墊層=390 mm[2]。具體結構見圖1。
圖1 育英路人行道斷面
2.2.1 面層 面層材料選擇預制透水磚,透水磚面層要求透水系數(shù)不小于1 ×10-2cm/s,平均抗壓強度強度達到30 MPa,單塊最小抗壓強度不小于25 MPa。見表1。
表1 透水磚參數(shù)要求
2.2.2 找平層 找平層砂漿采用M10 干硬性砂漿,本試驗段要求采用干預拌砂漿,砂漿配合比采取定制(水泥砂漿試驗級配每立方米用量:水泥290 kg、水290 kg、黃砂1440 kg),所用黃砂采取過篩的方法控制細顆粒含量,要求砂漿孔隙率不小于10%,透水系數(shù)達到不小于1 ×10-2cm/s。
2.2.3 基層 基層采用水泥穩(wěn)定碎石,水穩(wěn)基層材料配合比由本次課題組通過試驗室試配試驗后確定[水泥穩(wěn)定碎石基層試驗級配水泥含量為5.5(每立方米用量:水泥121 kg、水92 kg、碎石1900 kg)],要求關鍵指標水泥用量5.5%、7 d 無側限抗壓強度≥2.5 MPa、滲水系數(shù)K≥1.0×10-2cm/s、孔隙率≥15%。
透水水泥穩(wěn)定碎石基層存在孔隙率≥15%、結構松散不易成型、攤鋪后蒸發(fā)量大等特點,為保證基層有一定的孔隙率和滲透系數(shù),需要嚴格控制集料的級配,在施工中采取整體攤鋪成型工藝,以保證水穩(wěn)基層的成型穩(wěn)定;同時,在碾壓過程中合理控制靜壓、震動碾壓及碾壓遍數(shù),在保證結構的透水性能之同時,也保證水穩(wěn)基層達到設計強度要求。為了保證找平砂漿的透水性能達到設計要求,除在材料級配和拌合需要嚴格控制外,還要在鋪設的同時嚴格控制含水量,采取橡皮錘錘擊密實,杜絕使用素水泥漿套漿的施工工藝,以便在保證透水性能的條件下達到面層結合緊密不空鼓[3]。
試驗段人行道采用60 mm 厚荷蘭透水磚+30 mmM10 水泥砂漿結合層+200 mm5%水泥穩(wěn)定碎石基層+100 mm 級配碎石墊層+500 mm 塘渣換填路基。施工主要采用以下施工機械(表2):
表2 育英路試驗段施工機械匯總表
路基經(jīng)壓實并檢驗合格后,進行現(xiàn)場燃氣、弱電共同溝以及排水支管預留管道反開挖溝槽埋設施工,施工后管道兩側及上部根據(jù)管線施工質量要求采取黃砂或級配碎石分層回填,以確保路基回填質量。
級配碎石進場后取樣進行級配、壓碎值、含泥量檢驗,100 mm 厚的級配碎石一次填筑,重點做好高程控制,以便于后期水泥穩(wěn)定層立模施工。由于級配碎石需要有很好的透水性能,故本次施工重點控制級配碎石的含泥量≤1.5%,泥塊含量≤0.5%。見圖2。
3.3.1 材料控制與運輸 透水水泥穩(wěn)定碎石對混合料原材料有較高要求,材料到達拌和廠后需對水泥、碎石進行取樣檢測,嚴格控制碎石級配、壓碎值、含泥量;由于透水穩(wěn)定碎石孔隙率要求≥10%,原材料檢查時需嚴格控制細顆粒碎石用量。施工過程中需考慮從開始加水到運輸、攤鋪、碾壓成型所持續(xù)的時間,施工要求控制在3~4 h 內完成;運輸過程中注意車廂、堆放點的濕潤和料堆的覆蓋。
3.3.2 立模施工 人行道分布較多的檢查井和行道樹基坑,為使較松散透水水泥穩(wěn)定碎石基層有很好的成型效果和很好的整體性,以達到基層的強度和穩(wěn)定性,為此采取立模施工??v向沿線采用鋼模,模內凈寬度允許偏差為0~-10 mm,檢查井、樹池周邊采用木模,模板外尺寸允許偏差控制為0~10 mm,以便于側石、井蓋安裝。采取立模很好地解決了孔隙率較大的水穩(wěn)在松散的結構條件下成型問題。
3.3.3 攤鋪、碾壓 為確保水泥穩(wěn)定碎石層孔隙率,機械攤鋪后混合料應立即進行壓實。先進行靜壓2 遍,出現(xiàn)高低不平整部位立即修整,再采取壓路機振動碾壓1~2 遍,嚴格控制碾壓速度;局部檢查井周邊無法壓實的部位,采用不小于20 kN 的小型壓實機具進行壓實。在靜壓2 遍基本解決了松散水穩(wěn)成型后,震動碾壓1~2 遍使粗集料及時鑲嵌緊密,達到強度要求[4]。見圖2。
圖2 水泥穩(wěn)定碎石層滲透系數(shù)測定
3.3.4 養(yǎng)生 水泥穩(wěn)定碎石基層孔隙率大,水分蒸發(fā)快,攤鋪、碾壓完成應立即進行保濕養(yǎng)生,施工采用了塑料薄膜覆蓋養(yǎng)生,夏季應采用無紡布、毛毯等保水性好的材料覆蓋。在水泥達到終凝后應及時灑水養(yǎng)生,灑水采取花灑噴水,避免直接沖刷表面,始終保持表面濕潤不發(fā)白,養(yǎng)生期要求大于7 d。
養(yǎng)生期必須嚴格封閉交通,防止各種車輛通行;禁止在水泥穩(wěn)定碎石基層表面堆放黃砂、雜物、拌和砂漿,以免堵塞基層孔隙,降低透水能力。
鋪設前根據(jù)面磚情況進行排版和試鋪。經(jīng)過實驗室試配后,結合層砂漿集料選擇機制砂,孔隙率不小于10%,透水系數(shù)達到不小于1 ×10-2cm/s;為控制配比,在拌合廠進行干拌后運至施工現(xiàn)場,使用過程嚴格控制水灰比,用橡皮錘輕輕敲打現(xiàn)場透水面層滲水試驗磚,使面磚密實不空鼓,不得使用素水泥漿套漿。
面磚鋪筑后,必須對其接縫灌砂處理,使面磚各接觸面間的嵌擠更加密實。施工24 h 后應進行灑水養(yǎng)生,養(yǎng)生期要求大于7 d。
本試驗段施工過程中對于路基、級配碎石、水泥穩(wěn)定層施工后均進行了壓實度、彎沉檢測,以驗證結構層施工質量。同時,重點對水泥穩(wěn)定層、找平層、透水面磚施工后進行透水性檢測,透水系數(shù)均達到了1 ×10-2cm/s。見表3、表4。
表3 育英路試驗段現(xiàn)場檢測匯總表
表4 育英路試驗段原材料試驗檢驗匯總表
通過本工程全透水人行道的施工,嚴格控制原材料級配、拌合質量是保證基層、面層機結合層具有透水性質的關鍵,所以材料質量的控制是透水人行道質量控制的前提;通過對路基管線反開挖施工、透水水泥穩(wěn)定層整體攤鋪等關鍵工序控制是解決各松散材料成型的關鍵,是解決在保證結構的透水性能同時,也保證水穩(wěn)基層達到設計強度要求;結合層砂漿配合比控制、杜絕素水泥漿套漿工藝是確保面層透水的技術關鍵。
[1]李曉磊.透水人行道結構的研究[D].上海:同濟大學,2008.
[2]中國建筑標準設計研究院.10MR204 城市道路透水人行道鋪設[S].北京:中國計劃出版社,2010.
[3]孫中閣,張玉輕,孫榮山.北京市透水人行道設計施工技術指南[M].北京:北京市路政局,2007.
[4]交通部公路科學研究所.JTJ 034—2000 公路路面基層施工技術規(guī)范[S].北京:人民交通出版社,2000.