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        基于彎沉指標(biāo)的改建道路結(jié)構(gòu)層處置技術(shù)研究

        2021-10-26 02:14:38王惠朝周建杰唐淼磊白國華
        工程技術(shù)研究 2021年13期
        關(guān)鍵詞:混凝土檢測(cè)施工

        陳 超,王惠朝,周建杰,唐淼磊,白國華

        中建三局西部投資建設(shè)有限公司,四川 成都 610000

        隨著城市化進(jìn)程的不斷加快、交通量的不斷增加,瀝青混凝土路面坑槽、擁包、車轍、龜裂等病害頻發(fā),既影響行車舒適性,又易造成局部行車擁堵,影響道路通行效率,對(duì)既有道路進(jìn)行改擴(kuò)建迫在眉睫。某在建項(xiàng)目為成都市“三縱六橫”快速路網(wǎng)體系和“五環(huán)二十五射”高快路網(wǎng)中的重要組成部分,是構(gòu)建全市快速路網(wǎng)體系的主骨架之一,不僅對(duì)構(gòu)建“一城多市”網(wǎng)絡(luò)城市群和成都平原“1+7”大都市區(qū)起到支撐帶動(dòng)作用,還為成都建設(shè)成國家中心城市提供了必要的交通支撐。文章以該工程為例,對(duì)改建道路的相關(guān)技術(shù)措施進(jìn)行分析。

        1 工程概況

        該項(xiàng)目道路全長約12.25km。道路標(biāo)準(zhǔn)橫斷面寬60m,配套市政管線,主線設(shè)計(jì)速度為80km/h,輔道設(shè)計(jì)速度為40km/h。該項(xiàng)目是對(duì)原道路進(jìn)行改造,包括軟基處理、市政管線遷改、道路平面交叉節(jié)點(diǎn)改造、路基路面改造、橋梁拆除重建、改河改渠等工程。

        2 彎沉指標(biāo)的確定

        作為瀝青路面的重要設(shè)計(jì)指標(biāo)之一,彎沉值是其承載能力狀態(tài)的重要體現(xiàn)[1]。對(duì)于改建道路而言,在公路改造前,對(duì)原有公路進(jìn)行彎沉測(cè)量可以了解原有公路的路況,還可以將其作為設(shè)計(jì)的指導(dǎo)資料。公路修建中或竣工后,可以通過彎沉檢測(cè)檢驗(yàn)路面施工是否達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度,故彎沉作為質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)在改建道路工程中的應(yīng)用十分廣泛。

        2.1 原道路彎沉值檢測(cè)

        通過對(duì)既有道路進(jìn)行原始設(shè)計(jì)圖紙調(diào)查,可知該道路主線現(xiàn)有路面結(jié)構(gòu)形式為6cm厚的橡膠瀝青混凝土罩層、24cm厚的C30水泥混凝土上基層、25cm厚的C15水泥混凝土下基層、40cm厚的連槽石墊層。通過對(duì)現(xiàn)狀路面進(jìn)行檢測(cè)發(fā)現(xiàn),K0+000~K11+780段瀝青混凝土路面破損嚴(yán)重,該段按每1km上下行方向破損狀況評(píng)定均為“差”。K11+780~K12+250上行破損狀況評(píng)定為“良”,下行方向破損狀況評(píng)定為“優(yōu)”。從彎沉評(píng)定結(jié)果來看,K0+000~K11+813每條車道的彎沉代表值均較大,考慮到瀝青面層之下是水泥混凝土剛性基層,彎沉值理應(yīng)比較小,說明此類路段的混凝土面板及面板以下的結(jié)構(gòu)遭到了程度較深的破壞,亟須修復(fù)。

        2.2 新建道路彎沉值

        根據(jù)設(shè)計(jì)資料,主道優(yōu)化方案為全線刨除既有瀝青面層,挖除現(xiàn)狀水泥混凝土路面至路面下82cm,重新新建瀝青路面結(jié)構(gòu)。瀝青路面結(jié)構(gòu)為4cm厚的瀝青上面層、6cm厚的瀝青中面層、6cm厚的瀝青下面層、1cm厚的封層、25cm厚的水泥穩(wěn)定碎石上基層、25cm厚的水泥穩(wěn)定碎石下基層、15~25cm厚的級(jí)配碎石墊層。

        根據(jù)檢測(cè)資料及設(shè)計(jì)資料,結(jié)合該項(xiàng)目特重交通與重交通的交通量狀態(tài),采用平衡濕度狀態(tài)下,并考慮干濕與凍融循環(huán)作用后的路基頂面回彈模量值,主線采用平衡濕度狀態(tài)下路基頂面回彈模量不小于50MPa。根據(jù)式(1),確定路基頂面彎沉值為290(0.01mm)。

        式中:lg為路基頂面驗(yàn)收彎沉值,0.01mm;p為落錘式彎沉儀承載板施加荷載,MPa;r為落錘式彎沉儀承載板半徑,mm;E0為平衡濕度狀態(tài)下路基頂面回彈模量,MPa。

        根據(jù)式(2)及新建路面結(jié)構(gòu)層設(shè)計(jì)資料,得到級(jí)配碎石墊層驗(yàn)收彎沉值為245.6(0.01mm)。

        3 影響彎沉指標(biāo)的關(guān)鍵因素

        在項(xiàng)目施工過程中,為保證施工質(zhì)量,項(xiàng)目部制訂了專項(xiàng)質(zhì)檢方案,在各結(jié)構(gòu)層施工結(jié)束、養(yǎng)護(hù)完成后,對(duì)其進(jìn)行彎沉檢測(cè),滿足驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)后,進(jìn)行下一結(jié)構(gòu)層施工。各工段在實(shí)測(cè)實(shí)量中發(fā)現(xiàn),按照設(shè)計(jì)要求攤鋪、碾壓的15cm級(jí)配碎石墊層,其檢測(cè)彎沉值較驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)有較大的出入,70%的檢測(cè)數(shù)據(jù)超過290,甚至有部分?jǐn)?shù)據(jù)達(dá)到400以上。在采取提高壓路機(jī)輪重、增加碾壓次數(shù)等措施后,實(shí)測(cè)彎沉值仍高于驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn),嚴(yán)重影響了工程進(jìn)度。針對(duì)這一現(xiàn)狀,項(xiàng)目部聯(lián)合設(shè)計(jì)單位對(duì)相關(guān)原因進(jìn)行了梳理。

        3.1 級(jí)配碎石材料影響

        道路改建項(xiàng)目,特別是水泥混凝土路面改建工程中,常產(chǎn)生大量廢棄混凝土,為減少環(huán)境污染、對(duì)廢棄建筑材料進(jìn)行循環(huán)利用,通??蓪U棄混凝土進(jìn)行破碎、篩分,制成再生集料,用于道路墊層或基層[2]。該項(xiàng)目部分級(jí)配碎石屬再生料,雖滿足液限、塑性指數(shù)、壓碎值、粒徑等要求,但在實(shí)際應(yīng)用中存在彎沉值偏高的可能。

        3.2 地下管線影響

        該項(xiàng)目地下管線復(fù)雜,包含雨水管道、自來水管道、燃?xì)夤艿?、電力管道、國防光纜、通信管道等,部分管線遷改后仍位于主道內(nèi),且對(duì)遷改后的管線未采取相關(guān)保護(hù)措施,直接進(jìn)行填筑壓實(shí),導(dǎo)致該部分路基承載力較差,回彈模量較高,間接影響級(jí)配碎石層的壓實(shí)效果。

        3.3 路基填料影響

        地勘資料的偏差與施工精度的控制均易造成換填深度不足,繼而影響路基承載力,導(dǎo)致級(jí)配碎石層在碾壓時(shí)無法完整傳遞壓路機(jī)荷載,進(jìn)而導(dǎo)致欠壓[3]。再次對(duì)相關(guān)路段進(jìn)行地質(zhì)勘查,發(fā)現(xiàn)部分路段軟弱地基范圍與原地勘資料相比存在較大出入,根據(jù)原地勘資料而確定的換填深度不足,需再次進(jìn)行軟基處理。根據(jù)最新地勘資料出具的設(shè)計(jì)文件,換填深度為1~3m,填料應(yīng)為砂礫石。

        4 相關(guān)處置技術(shù)及效果

        根據(jù)上述影響彎沉指標(biāo)的關(guān)鍵因素,項(xiàng)目部采取了具有針對(duì)性的技術(shù)措施與方法來改善級(jí)配碎石墊層的性能,使其彎沉檢測(cè)滿足設(shè)計(jì)要求。具體措施主要包括路基補(bǔ)充換填、地下管線保護(hù)、更換級(jí)配碎石材料等。

        4.1 軟弱路基段補(bǔ)充換填

        對(duì)全線軟基路段進(jìn)行摸排,增加未達(dá)到換填深度路段的換填量,并對(duì)換填材料進(jìn)行檢測(cè),及時(shí)更換不滿足承載力要求的填料,確保軟基換填段路基承載力滿足要求,并且可以傳遞墊層碾壓荷載。

        4.2 地下管線保護(hù)

        由于遷改后的地下管線直接埋于路基中,易導(dǎo)致路基局部欠壓,難以密實(shí),特別是在對(duì)級(jí)配碎石墊層的碾壓過程中,難以完整傳遞壓路機(jī)施加的荷載,影響壓實(shí)效果。為排除地下管線導(dǎo)致的部分路基壓實(shí)不足的影響,對(duì)全線主道內(nèi)管線實(shí)施水泥混凝土保護(hù),即在管線外緣沿線支立模板,保護(hù)層寬1.5m、高15cm,呈帶狀分布,確保覆蓋所有管線,模板完成后澆筑C25混凝土,待保護(hù)層終凝并達(dá)到規(guī)定強(qiáng)度后,進(jìn)行路基土回填并壓實(shí)。

        4.3 更換級(jí)配碎石材料

        為排除再生料對(duì)級(jí)配碎石墊層性能的影響,更換全線級(jí)配碎石材料,采用天然級(jí)配碎石材料,最大粒徑不超過37.5mm,液限小于28%,塑性指數(shù)小于6,壓碎值不大于30%,配合比滿足設(shè)計(jì)要求,同時(shí)在材料進(jìn)場(chǎng)前,對(duì)其進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)。同時(shí),在施工過程中嚴(yán)格把控施工質(zhì)量,受場(chǎng)地限制,攤鋪采用平地機(jī)施工,施工時(shí)應(yīng)盡可能減少混合料的離析,攤鋪時(shí)應(yīng)指派專人對(duì)已發(fā)生離析的部分及時(shí)更換新的混合料以消除離析現(xiàn)象,碾壓則使用12t以上的三輪壓路機(jī),確保壓實(shí)效果。

        4.4 處理結(jié)果分析

        通過上述處理方法對(duì)相應(yīng)結(jié)構(gòu)層進(jìn)行處理后,再次進(jìn)行級(jí)配碎石墊層施工并檢測(cè)彎沉值,檢測(cè)結(jié)果如表1所示。由表1可知,路段彎沉相比之前有了明顯改善,檢測(cè)點(diǎn)位均滿足設(shè)計(jì)要求,說明上述處理措施發(fā)揮了良好的效果。

        表1 貝克曼梁測(cè)定路基路面回彈彎沉試驗(yàn)檢查記錄表

        5 結(jié)束語

        城市道路改擴(kuò)建是推動(dòng)城市化發(fā)展的必經(jīng)之路,在工程施工過程中,市政管線、原始路基結(jié)構(gòu)、建造材料等均會(huì)對(duì)工程質(zhì)量與進(jìn)度造成影響。通過改善級(jí)配碎石配合比,對(duì)地下管線施加保護(hù)層并對(duì)路基填料進(jìn)行改良,可以有效提高級(jí)配碎石墊層性能,使彎沉等檢測(cè)指標(biāo)滿足設(shè)計(jì)要求。

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