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        忻州北高速公路路面養(yǎng)護(hù)設(shè)計(jì)分析

        2020-09-08 01:32:12呂永斌
        黑龍江交通科技 2020年8期
        關(guān)鍵詞:忻州結(jié)構(gòu)層面層

        呂永斌

        (山西交通控股集團(tuán)有限公司忻州北高速公路分公司,山西 原平 034104)

        0 引 言

        公路作為國(guó)家層面的基礎(chǔ)性通用性設(shè)施,如何有效使用這一重要資產(chǎn),是擺在公路行業(yè)養(yǎng)護(hù)者和管理者面前的一個(gè)重大難題。依據(jù)合理的、有效的、可行的公路養(yǎng)護(hù)管理和養(yǎng)護(hù)技術(shù)決策體系,使得公路養(yǎng)護(hù)資金和養(yǎng)護(hù)效果之比達(dá)到最優(yōu),提升高速公路的綜合養(yǎng)護(hù)管理水平及養(yǎng)護(hù)質(zhì)量。使得日常養(yǎng)護(hù)常態(tài)化、預(yù)防養(yǎng)護(hù)精準(zhǔn)化、功能養(yǎng)護(hù)精細(xì)化,是我們管理人員急需面對(duì)的問(wèn)題。

        忻州北高速包括神河段和原神段,其中神河段是山西省“三縱十二橫十二環(huán)”高速公路網(wǎng)第三橫(靈丘驛馬嶺~河曲)的重要組成部分,路線(xiàn)全長(zhǎng)99 km。該段高速公路已于2014年9月25日正式通車(chē)運(yùn)營(yíng),使用年限接近五年。

        1 項(xiàng)目概況

        忻州北神河高速按全封閉雙向四車(chē)道標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行修建,設(shè)計(jì)速度是80 km/h和100km/h,路基寬度標(biāo)準(zhǔn)值是24.50 m和26.0 m,設(shè)計(jì)年限為15年,維修處治設(shè)計(jì)將保持神河高速公路原技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、路面平縱線(xiàn)性等指標(biāo)不變。

        原路面結(jié)構(gòu)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn):4 cm+6 cm+6 cm瀝青面層+38 cm的水穩(wěn)碎石基層+20 cm水穩(wěn)碎石底基層。

        2 病害原因分析

        2.1 沉陷

        大多數(shù)處于山嶺區(qū)的高填路段,還有部分是半填半挖路段,原有路基的地質(zhì)病害本身比較嚴(yán)重,另外還有施工中工程質(zhì)量控制等因素,反映在路面結(jié)構(gòu)層上,即路面不斷沉陷,不斷修補(bǔ)。運(yùn)營(yíng)過(guò)程中地基出現(xiàn)不均勻沉降;或者是有些路面積水來(lái)不及處理,積水下滲路基,在車(chē)輛荷載的重復(fù)作用下,地基出現(xiàn)沉陷等病害;有些回填料控制不好或處理不徹底,也會(huì)產(chǎn)生沉陷等不均勻沉降。

        2.2 擁包

        (1)瀝青混合料的細(xì)料偏多或?yàn)r青用量偏高,熱穩(wěn)定性較差,在夏季溫度較高時(shí),不能夠有效抵抗行車(chē)荷載引起的水平作用力。

        (2)瀝青面層全面進(jìn)行攤鋪時(shí),基層表面未噴涂刷粘層油或未清掃結(jié)構(gòu)層表面,致使路面結(jié)構(gòu)層上下層之間的黏接不好,瀝青混合料整體攤鋪不均勻,局部細(xì)料過(guò)度集中。

        (3)基層或下面層等未充分壓實(shí),強(qiáng)度未達(dá)到設(shè)計(jì)要求,發(fā)生了位移變形。

        2.3 坑槽

        (1)路面結(jié)構(gòu)的下面層標(biāo)高整體控制不嚴(yán),致使上面層瀝青混凝土結(jié)構(gòu)厚度不夠,從而在行車(chē)載荷作用下,這部分混合料易被車(chē)輛的作用“帶走”,形成了坑槽。

        (2)高速行車(chē)、較大空隙和水之間的相互作用產(chǎn)生了泛油現(xiàn)象。而水具有比較強(qiáng)的濕潤(rùn)性和表面張力,通過(guò)瀝青的乳化作用,穿透瀝青膜,侵入瀝青集料斷面,最終將其取代。造成集料和瀝青之間的粘附性不足,瀝青逐漸削離,產(chǎn)生了自由瀝青,由于其比重略小于水而自然上浮,在車(chē)輛輪胎的吸力作用下發(fā)生遷移,同時(shí),造成集料內(nèi)部松散,降低了整體強(qiáng)度,產(chǎn)生了裂縫,最終形成坑槽。

        2.4 唧漿

        神河高速現(xiàn)狀路面結(jié)構(gòu)主要采用半剛性基層結(jié)構(gòu),面層各個(gè)結(jié)構(gòu)層的密度也是從上到下依次降低,同時(shí)抗?jié)B性也逐漸減小,地表水將沿著表層裂縫下滲,使的瀝青面層與基層之間出現(xiàn)分離錯(cuò)位,同時(shí),是的基層頂面的結(jié)構(gòu)層材料顯示了松散狀態(tài),在車(chē)輛荷載作用下,產(chǎn)生唧漿。

        2.5 裂縫

        (1)半剛性基層,由于受氣溫變化的影響,冷縮時(shí)產(chǎn)生了橫向開(kāi)裂,從而反射到上面的瀝青面層。

        (2)路基的不均勻沉降,橋頭(搭板)、涵洞及其通道,由于剛性結(jié)構(gòu)與柔性結(jié)構(gòu)之間的差異沉降也是導(dǎo)致裂縫產(chǎn)生的主要原因。

        3 路面養(yǎng)護(hù)設(shè)計(jì)

        3.1 損壞狀況指數(shù)(PCI)計(jì)算

        PCI=100-a0DRa1

        式中:DR-為路面的破損率(%)。

        3.2 養(yǎng)護(hù)類(lèi)型

        (1)功能性修復(fù)

        路面裂縫、唧漿、坑槽等病害嚴(yán)重,路面強(qiáng)度為優(yōu)良的段落,且PCI指標(biāo)較低段,將瀝青面層的上面層或上、中面層銑刨后,重新鋪筑瀝青混凝土路面各個(gè)結(jié)構(gòu)層,4 cm的瀝青混凝土上面層和調(diào)平層,下層主要是起調(diào)平各個(gè)結(jié)構(gòu)層的作用。

        (2)結(jié)構(gòu)性修復(fù)

        ①路面基層強(qiáng)度差

        路面裂縫嚴(yán)重,結(jié)構(gòu)強(qiáng)度差的段落,將原有路面結(jié)構(gòu)層銑刨后,首先鋪設(shè)玻纖格柵應(yīng)力吸收層,然后填充C20貧混凝土或者是水穩(wěn)碎石結(jié)構(gòu)層,最后重新鋪筑表層的瀝青結(jié)構(gòu),4 cm+6 cm瀝青面層結(jié)構(gòu)。

        ②路面沉陷

        a.路面沉陷深度≤10 cm路段

        對(duì)原路面進(jìn)行初步銑刨后,采用AC-20C的瀝青混凝土進(jìn)行調(diào)平處治,再加鋪4 cmAC-13C型SBS改性后的瀝青混凝土,恢復(fù)原路面的設(shè)計(jì)標(biāo)高。

        b.路面沉陷深度>10 cm路段

        對(duì)原路面進(jìn)行初步銑刨后,用AC-20C的瀝青混凝土分兩層進(jìn)行調(diào)平處治,再加鋪4 cmAC-13C型SBS改性后的瀝青混凝土,恢復(fù)原路面的設(shè)計(jì)標(biāo)高。

        加鋪瀝青混凝土施工前,先將沉陷段落前后的瀝青層銑刨為長(zhǎng)度不小于5.0 m的階梯狀,然后再開(kāi)始攤鋪調(diào)平層(分層碾壓)和加鋪層的瀝青混凝土。如圖1所示。

        圖1 沉陷路面結(jié)構(gòu)銜接部圖

        (3)預(yù)防性養(yǎng)護(hù)

        主要是針對(duì)路面具有輕微縱橫向裂縫病害,且PQI評(píng)價(jià)為良的瀝青路面。

        ①對(duì)裂縫采用灌縫膠進(jìn)行修補(bǔ)處治;

        ②采用4 cm就地?zé)嵩偕胧?duì)其進(jìn)行處治。

        其中,就地?zé)嵩偕胧饕峭ㄟ^(guò)加熱機(jī)對(duì)現(xiàn)狀路面進(jìn)行預(yù)加熱,使的原有路面軟化,隨后在其表面噴再生劑,然后翻新原有路面結(jié)構(gòu),對(duì)翻松后的混合料進(jìn)行試驗(yàn),確定加入新的混合料的比例,最后施工碾壓。

        表1 就地?zé)嵩偕m宜條件

        采用8~10 mm超粘磨耗層。施工前首先對(duì)裂縫、坑槽等小型路面病害進(jìn)行初步修補(bǔ),修補(bǔ)完成后,在原狀路面層表面鋪設(shè)一層改性乳化瀝青,最后鋪筑磨耗層。新鋪筑的磨耗層與原路面在接頭部位做好了前后順接,長(zhǎng)度不小于3.0 m。

        表2 超粘磨耗層驗(yàn)評(píng)標(biāo)準(zhǔn)

        (4)橋面鋪裝修復(fù)

        橋面主要存在坑槽、唧漿、裂縫等病害,對(duì)上面層銑刨后,重新恢復(fù)原路面。對(duì)下面層或鋪裝層可能存在的病害,增加了動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)調(diào)整方案。如果病害延伸到了下面層,采取4 cmAC-13C型的SBS改性瀝青混凝土+6 cmAC-20C瀝青混凝土;

        橋面鋪裝層是不完整的情況,采取了4 cmAC-13C型的SBS改性的瀝青混凝土+6 cm的AC-20C型的瀝青混凝土+10 cm C50鋼筋+鋼纖維混凝土鋪裝結(jié)構(gòu),且橋面瀝青層和水泥混凝土鋪裝中間設(shè)置了道橋?qū)S梅浪畬印?/p>

        4 廢棄料設(shè)計(jì)

        銑刨料的利用,主要是按照就近的原則就近設(shè)置銑刨料堆放場(chǎng)地,將舊瀝青混凝土銑刨料由運(yùn)輸車(chē)輛調(diào)轉(zhuǎn)運(yùn)輸,銑刨的舊瀝青混合料堆放整齊,并應(yīng)進(jìn)行防護(hù)處理,防止揚(yáng)塵。銑刨的舊瀝青混合料應(yīng)確保98%以上回收并及時(shí)在沿線(xiàn)低等級(jí)道路維修中加以利用。

        及時(shí)將銑刨的混合料及鑿除的水泥混凝土鋪裝層廢料拉運(yùn)到指定地點(diǎn),以防擴(kuò)大污染。

        5 總 結(jié)

        近年來(lái),忻州北高速的交通量呈逐年增長(zhǎng)趨勢(shì),而且重車(chē)比例較大,路面病害程度也不斷增加,雖然日常養(yǎng)護(hù)等各種措施在盡力維護(hù),病害路段仍四風(fēng)嚴(yán)重,一方面是主要是沉陷段,大多處于山嶺區(qū)的高填路段,還有部分是半填半挖路段,原有路基的地質(zhì)病害比較嚴(yán)重,反映在路面結(jié)構(gòu)層上,即路面不斷沉陷,不斷修補(bǔ)。另一方面是坑槽、裂縫等常規(guī)病害,這些與重載車(chē)輛比例較大有直接關(guān)系。各種病害的不斷發(fā)展,嚴(yán)重影響了行車(chē)的舒適性、安全性和暢通性,降低了忻州北高速公路的服務(wù)功能。

        為全面做好高速公路養(yǎng)護(hù)工作,提升公路養(yǎng)護(hù)指標(biāo),延長(zhǎng)公路使用壽命,滿(mǎn)足公路長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展需要,同步提升養(yǎng)護(hù)管理水平,為2020年“迎國(guó)檢”打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。養(yǎng)護(hù)管理、養(yǎng)護(hù)設(shè)計(jì)、養(yǎng)護(hù)施工等均需與檢測(cè)緊密聯(lián)系,做好養(yǎng)護(hù)勘察設(shè)計(jì)前的相關(guān)檢測(cè),養(yǎng)護(hù)施工過(guò)程中的施工質(zhì)量控制、養(yǎng)護(hù)施工完成后交竣工驗(yàn)收工作,各環(huán)節(jié)均需滿(mǎn)足相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),保證施工質(zhì)量,急需養(yǎng)護(hù)檢測(cè)咨詢(xún)的全面介入。

        本文通過(guò)對(duì)忻州北高速公路2019年路面養(yǎng)護(hù)設(shè)計(jì)進(jìn)行研究,提出了一些建議和想法。

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