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        城市在役道路改建工程設(shè)計(jì)分析

        2018-11-13 11:16:58藍(lán)
        西部交通科技 2018年10期
        關(guān)鍵詞:涵洞擋土墻路段

        藍(lán) 雄

        (柳州市公路管理處,廣西 柳州 545000)

        0 引言

        以往城市道路建設(shè)側(cè)重點(diǎn)更多在數(shù)量和指標(biāo)上,但隨著城市化進(jìn)程的推進(jìn),道路的通車量急劇上升,如何有效地對(duì)城市在役道路進(jìn)行改建已成為業(yè)界研究的重要課題。文章結(jié)合工程實(shí)例對(duì)城市道路改建工程方案進(jìn)行研究,踐行改建內(nèi)容與現(xiàn)狀緊密結(jié)合,按照“合理、適用、可行”的原則打造最佳的配置方案。這一方面有利于縮短工期,另一方面更能從節(jié)省成本方面起到一定的成效?,F(xiàn)就如何利用現(xiàn)有道路的設(shè)施達(dá)到節(jié)省投資,避免舊路開挖對(duì)附近居民和環(huán)境的影響等做法進(jìn)行探討。

        1 工程概況

        柳州市現(xiàn)役的新圩至露塘路段改建項(xiàng)目長9.2 km(含一座中橋)。其通達(dá)性強(qiáng),交通流量大,是柳江區(qū)洛滿鎮(zhèn)、露塘監(jiān)獄、鳳凰河景區(qū)進(jìn)出城的必經(jīng)之道,也是該片區(qū)與中心城區(qū)的主要聯(lián)系通道。柳州市政府為改善該區(qū)域的交通條件,籌集資金2 700萬元,對(duì)該道路進(jìn)行改建,項(xiàng)目屬于三級(jí)公路。頭尾兩段各2 km是在原有的瀝青道路基礎(chǔ)上拓寬整建,改建后的路面仍采用瀝青路面結(jié)構(gòu)。中段5.18 km為新建改直路段,采用水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)。工程在2015年8月開工,2017年3月竣工。

        2 工程設(shè)計(jì)難點(diǎn)

        (1)為適應(yīng)日漸增大的車流量對(duì)道路載荷,為最終滿足設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo),使路面結(jié)構(gòu)滿足使用,如何利用好原有的舊路基進(jìn)行改建設(shè)計(jì)成為難點(diǎn)。

        (2)在滿足使用功能的前提下,如何利用改建道路沿線的擋土墻、涵洞等構(gòu)筑物是工程設(shè)計(jì)中必須考慮的問題。

        (3)工程設(shè)計(jì)如何沿道路地勢、交接口等處進(jìn)行平緩對(duì)接。

        3 設(shè)計(jì)方案

        通過實(shí)地勘察,篩選出改建項(xiàng)目的難點(diǎn)和特點(diǎn),結(jié)合施工組織設(shè)計(jì)方案,旨在加強(qiáng)路基載荷,對(duì)路面結(jié)構(gòu)減少道路和雙側(cè)平面差距以及路基搭接等方面都進(jìn)行了針對(duì)性設(shè)計(jì)。

        3.1 道路路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

        該路原為瀝青道路,特別是頭尾兩段道路路基及基層尚完好,只是因道路使用年限長,路面損壞嚴(yán)重,只需要對(duì)該兩段路面進(jìn)行改造即可。為充分利用現(xiàn)有道路資源,減少投資,路面的重用和改造需要科學(xué)的調(diào)查和檢驗(yàn)方可以做出最終的使用方案。所以,在關(guān)于道路路面結(jié)構(gòu)、路面類型和面積現(xiàn)狀的工程設(shè)計(jì)階段,分別進(jìn)行了實(shí)地勘察和匯總分析,與此同時(shí)還聘請(qǐng)廣西廣達(dá)公司對(duì)將要改造的路段做量化檢測,包括:道路路面撓度值、平滑度和復(fù)合彈性模量測試等。

        3.1.1 在役道路狀況調(diào)查、評(píng)論

        3.1.1.1 路面通病

        在役路面結(jié)構(gòu)系面層細(xì)碎瀝青混凝土3.5 cm+4 cm瀝青碎石貫入層,中層則是20 cm的級(jí)配碎石基層,下層是35 cm級(jí)配碎石底基層。除了近年來做過表面薄層瀝青覆蓋外,都沒有進(jìn)行大修。歷經(jīng)數(shù)年的通車后,因車轍壓損過度致道路通病嚴(yán)重,如表1調(diào)查數(shù)據(jù)所示,當(dāng)前路況已大大下降,強(qiáng)度堪憂,亟待改善。

        表1 新圩至露塘破損路面調(diào)查表(m2)

        表1道路通病調(diào)查展示的結(jié)果,統(tǒng)計(jì)路面的損壞的區(qū)域達(dá)12 792 m2和調(diào)查部分的總表面積是45 686 m2。根據(jù)公路瀝青路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范(JTJ073.2-2001),路面的全面損傷率是:

        DR=D/R×100%=Dij×Kij/A×100%

        (1)

        式中:DR——路面綜合破損率,以百分?jǐn)?shù)計(jì);

        D——調(diào)查路段內(nèi)的折合破損面積;

        A——調(diào)查路段的路面總面積;

        Dij——第i類損壞、j類嚴(yán)重程度的實(shí)際破損面積;

        Kij——第i類損壞、j類嚴(yán)重程度的換算系數(shù)。

        路面狀況指數(shù)為:

        PCI=100-15×DR0.412

        (2)

        式中:PCI——路面狀況指數(shù),算得為40;

        DR——路面綜合破損率,算得為28%。

        經(jīng)分析計(jì)算得知,第一段路面出現(xiàn)的缺陷如脫皮、網(wǎng)狀裂紋表面通病應(yīng)優(yōu)先考慮,其余3段路出現(xiàn)的疾病更多,使路面損傷程度增加。

        3.1.1.2 路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度檢測與評(píng)價(jià)

        為了給項(xiàng)目改建提供依據(jù),對(duì)該段路面的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度進(jìn)行了檢測調(diào)查,內(nèi)容包括當(dāng)前情況的路面彎沉值和路面平整度,如表2所示。

        表2 新圩至露塘路面強(qiáng)度調(diào)查表

        由表2分析回彈彎沉度各段數(shù)據(jù),可知其瀝青混凝土強(qiáng)度在第1段綜合回彈模量達(dá)336 MPa,屬于良好,其余各段需調(diào)整。另外,由平整度數(shù)據(jù)分析也可得知第1段平整度最接近平整度的標(biāo)準(zhǔn)要求5 mm,但以上4段平整度指標(biāo)均未達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的要求,第3段的路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度是最差的,究其原因是由于路基產(chǎn)生較大變形及路面的熱穩(wěn)面料的失穩(wěn)鋪設(shè)所致。

        3.1.2 路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案

        根據(jù)有關(guān)試驗(yàn)和調(diào)查結(jié)果,將改造路段分為四個(gè)重要的部分來進(jìn)行分析和設(shè)計(jì)路面結(jié)構(gòu):

        (1)第1段由于近期有重建,所以各項(xiàng)數(shù)據(jù)接近合格值,鞏固被穩(wěn)定的石渣路面基層達(dá)20 cm,分級(jí)的碎石底基層是40 cm厚,因此測試結(jié)果表示,路面的回沉彎沉度小,較少路面病害,路面的強(qiáng)度模數(shù)高。可以充分地運(yùn)用道路的基底,并且為達(dá)到設(shè)計(jì)要求可以由中粒的瀝青混凝土AC-16增強(qiáng)層添加后可達(dá)到。

        (2)第2、3段:該段位于鳳凰河4A景區(qū)內(nèi),為保持景區(qū)的完整性以方便管理,將中段外移出景區(qū),并對(duì)該段進(jìn)行新建改直。結(jié)構(gòu)如下:上面層22 cm水泥混凝土+1.5 cm瀝青碎石封油層;中層20 cm水泥穩(wěn)定碎石基層;下層15 cm級(jí)配碎石底基層。

        (3)第4段路面強(qiáng)度的水平是適度的,因此基層和底基層用于做基本層。結(jié)構(gòu)設(shè)置可以是:上層是5 cmAC-16中等成顆粒狀的瀝青混凝土;中層是6 cmAC-25粗大瀝青混凝土;基底是20 cm-4%水泥穩(wěn)定的石渣。

        (4)科學(xué)合理地利用路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案,充分利用路面現(xiàn)狀,縮短工程時(shí)間,可以很好地節(jié)約資源和資金。將設(shè)計(jì)方案與路面結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀進(jìn)行比較,不需重做,減少施工廢棄物達(dá)6 200 m3,減少水泥穩(wěn)定碎石基層1 300 m3,減少碎石基層、底基層用料達(dá)4 900 m3,降低成本約310萬元。

        3.2 擋土墻、涵洞的補(bǔ)強(qiáng)與加固設(shè)置

        該項(xiàng)目沿路涵洞和檔土墻是20世紀(jì)90年代修建的,現(xiàn)存在著各種各樣的通病和問題。在經(jīng)過詳細(xì)的調(diào)查和了解以后,應(yīng)該做加強(qiáng)和加固工作,然后運(yùn)用現(xiàn)有的技術(shù)優(yōu)勢綜合處理。

        3.2.1 現(xiàn)有擋土墻加固方案

        對(duì)頭尾兩個(gè)路段現(xiàn)有護(hù)肩墻內(nèi)側(cè)加筑一道50 cm寬的片石墻,并在舊墻上加高以保證路面抬高后滿足路基寬度的需求,使新舊墻連成整體,共同受力,承受荷載,如圖1所示。護(hù)肩墻加固與改造,完全滿足設(shè)計(jì)要求,觀察接近擋墻的外側(cè)房屋現(xiàn)狀沒有受到任何的影響,工程建設(shè)對(duì)周圍環(huán)境的負(fù)面影響降到最小程度。在此,原來長560 m擋土墻被允許繼續(xù)利用,從而節(jié)省投資10萬元。用舊擋土墻避免了拆遷建筑物帶來的資金與勞動(dòng)量,本次擋土墻的設(shè)計(jì)方案是獨(dú)特和有效的。

        圖1 現(xiàn)有擋土墻加固方案示例圖

        3.2.2 現(xiàn)有涵洞補(bǔ)強(qiáng)、加固方案

        為避免對(duì)現(xiàn)有涵洞的拆除重建,降低工程造價(jià),及時(shí)調(diào)整設(shè)計(jì)方案,在澆筑鋼筋混凝土?xí)r,基礎(chǔ)混凝土用注膠連接在原有的基礎(chǔ)上,擴(kuò)大涵洞基礎(chǔ),建立一頂新帽臺(tái)和蓋板,加強(qiáng)涵洞的強(qiáng)度,有效治理存在的問題,提高了縱向承載的能力,增強(qiáng)了現(xiàn)有涵洞的穩(wěn)固性,避免了重建新的25 m涵洞,使施工周期大為縮短,最終項(xiàng)目成本節(jié)省16萬元,方案如圖2所示。

        圖2 現(xiàn)有渠、涵洞補(bǔ)強(qiáng)、加固方案示例圖

        3.3 道路與兩側(cè)地坪順接方案

        該路段位于鳳凰河右岸,沖溝較多,屬高山丘陵地貌。該設(shè)計(jì)方案結(jié)合了地形道路兩邊和底層,道路采用不同的設(shè)計(jì)標(biāo)高,減少道路兩側(cè)高度的差異化,確保新建的道路和原有的道路順接,方便居民和車輛通行。

        3.4 新建路段存在的問題與措施

        3.4.1 在路基施工過程中,經(jīng)過現(xiàn)場與設(shè)計(jì)核對(duì)后發(fā)現(xiàn)中段新建路段存在以下問題:

        (1)在新建路段修改設(shè)計(jì)過程中不注意控制,K2+660的1×1.17 m混凝土蓋板涵頂高出混凝土路面高程。

        (2)在K3+080路段一個(gè)3×3 m混凝土板涵洞,為解決水流方向,施工時(shí)將涵洞與道路正交改為斜交,并對(duì)路基填充高達(dá)7 m的填充段,以致涵洞長度變化后得不到涵長的補(bǔ)充。

        (3)在K3+280路段處原設(shè)計(jì)需要開挖深度為2.6 m,左側(cè)原有一條鄉(xiāng)村道路需要銜接,如果按原設(shè)計(jì)進(jìn)行修建,將出現(xiàn)修建后有較大落差不能與現(xiàn)有鄉(xiāng)村道路連接。

        3.4.2 新建路段應(yīng)對(duì)的措施

        發(fā)現(xiàn)問題后,經(jīng)組織設(shè)計(jì)、監(jiān)理和施工單位再次測量核實(shí),確認(rèn)問題將情況向上級(jí)部門匯報(bào),在征得上級(jí)領(lǐng)導(dǎo)同意的情況下,組織上述單位召開會(huì)議,研究解決辦法,提出如下解決措施:

        (1)對(duì)K2+660段處涵頂過高問題,調(diào)整縱坡,將路面高度向上推墊,在混凝土路面底部與涵洞蓋板頂之間澆筑一層20 cm厚鋼筋混凝土板,以提高涵洞承載系數(shù)。

        (2)基于處理K3+080段處的涵洞不夠長的問題,對(duì)施工實(shí)地的勘察與設(shè)計(jì)圖比較后,發(fā)現(xiàn)兩者之間的縱坡原始設(shè)計(jì)只有0.393%,過于平坦,因而兩處均可采用加大縱坡調(diào)整來解決這些問題。調(diào)整復(fù)位斜率為3.168%后,K3+080段處涵洞比原設(shè)計(jì)低了1.2 m,解決了涵洞長度不足的問題。

        (3)在修建K3+280處時(shí)設(shè)計(jì)抬高2.3 m,解決了與鄉(xiāng)村原道路連接的問題。

        4 結(jié)語

        隨著新興城市化的加速,汽車擁有量迅速增加,原有的城市道路改造的需求量不斷增長,在現(xiàn)役道路改造的過程中不僅需要考慮滿足功能要求,更應(yīng)該了解工程所處地形、地勢和周邊的環(huán)境現(xiàn)狀,充分考慮現(xiàn)有設(shè)施的合理利用,縮短建設(shè)周期,減少改造量,降低工程造價(jià),減少建筑垃圾,同時(shí)盡量減少對(duì)周邊民居和環(huán)境的干擾,打造“雙優(yōu)”工程。

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