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        道路結(jié)構(gòu)層組合在四好農(nóng)村道路中的應(yīng)用研究

        2021-12-16 10:45:26
        城市道橋與防洪 2021年11期
        關(guān)鍵詞:奉賢區(qū)結(jié)構(gòu)層碎石

        周 魏

        (上海奉賢建設(shè)發(fā)展集團(tuán)市政公路工程有限公司,上海市 201400)

        0 引言

        近二十年來上海地區(qū)農(nóng)村道路的發(fā)展,從最原始的道渣路面、三渣結(jié)構(gòu)發(fā)展到碎石墊層加水泥混凝土路面,之后是加罩瀝青混凝土(即白加黑),最后發(fā)展到破除原老路進(jìn)行路基翻修,施工高等級(jí)路面(即白改黑)。

        近年來,隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,為了深入貫徹落實(shí)新時(shí)代中國(guó)特色社會(huì)主義思想,上海大力實(shí)施鄉(xiāng)村振興計(jì)劃、打造宜居的城市后花園;為了提高路網(wǎng)通達(dá)性,提升管理養(yǎng)護(hù)水平,切實(shí)改善農(nóng)村人居環(huán)境,實(shí)現(xiàn)農(nóng)村公路綠色生態(tài)可持續(xù)發(fā)展,根據(jù)《關(guān)于推進(jìn)上海市“四好農(nóng)村路”建設(shè)實(shí)施意見的通知》(滬府辦規(guī)〔2018〕23 號(hào))及《奉賢區(qū)農(nóng)村公路建設(shè)規(guī)劃(2018-2022)》(滬奉府批〔2019〕16 號(hào)),奉賢區(qū)積極推進(jìn)高標(biāo)準(zhǔn)、高水平、高質(zhì)量的“四好農(nóng)村路”建設(shè)?!八暮棉r(nóng)村路”是指建設(shè)好、管理好、養(yǎng)護(hù)好、運(yùn)營(yíng)好的農(nóng)村公路,主要包括縣道、鄉(xiāng)道和村道[1]。

        本文結(jié)合奉賢區(qū)奉城鎮(zhèn)2019年及2020年“四好農(nóng)村路”項(xiàng)目,根據(jù)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及現(xiàn)狀條件,對(duì)比分析了幾種方案的可行性,并在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行應(yīng)用對(duì)比總結(jié),為以后類似“白改黑”工程施工積累經(jīng)驗(yàn),具有較大的指導(dǎo)意義和工程價(jià)值。

        1 農(nóng)村道路特點(diǎn)

        目前奉賢區(qū)改造的四好農(nóng)村路,原道路均經(jīng)過若干次大中修,為混凝土路面,至今道路板塊受損程度不一,出現(xiàn)板塊碎裂、板底脫空、唧泥、錯(cuò)臺(tái)等病害。各道路均為各村鎮(zhèn)中主要通行道路,道路寬度在4~6 m,相比之下交通流量大,且道路臨近居民房屋或者河道,地下存在路燈電纜、自來水管、雨污水管、燃?xì)夤艿龋裆罹闯^1 m。

        根據(jù)合同工期要求,含橋梁道路施工周期控制在6 個(gè)月,無橋梁道路控制在3 個(gè)月。本著因地制宜的建設(shè)原則,延原道路線型改造,盡量不觸碰周邊構(gòu)筑物,提檔升級(jí),達(dá)到公交通行條件。

        綜合上述環(huán)境特點(diǎn)及合同要求,特點(diǎn)分析如下:(1)工期緊迫,節(jié)點(diǎn)要求高;(2)市里資金有限,需合理節(jié)約;(3)地下管線復(fù)雜,基本不搬遷,保護(hù)為主;(4)居民房老舊,且離道路太近,施工過程機(jī)械影響大;(5)道路窄,不宜半幅施工,全幅封閉作業(yè)需分段,且周期不宜過長(zhǎng);(6)提檔升級(jí)、公交通行、道路承載要求高。

        2 路面結(jié)構(gòu)層組合方案分析

        由于依托項(xiàng)目均為EPC 項(xiàng)目(即設(shè)計(jì)采購(gòu)施工一體化),經(jīng)與設(shè)計(jì)、建設(shè)單位及公路管理所溝通,擬定以下三種方案:

        (1)方案一:白加黑(即現(xiàn)狀混凝土路面加罩瀝青混凝土)

        對(duì)既有混凝土道路進(jìn)行病害處理,采用注漿方式進(jìn)行基底加固,然后進(jìn)行板塊修復(fù),最后進(jìn)行瀝青混凝土鋪裝。

        優(yōu)點(diǎn):施工周期短,對(duì)周邊構(gòu)筑物影響小,綠色環(huán)保。

        缺點(diǎn):由于剛性基層加鋪柔性路面,溫度收縮不一,容易出現(xiàn)裂縫,尤其在伸縮縫位置;在高流量、重負(fù)荷路段,容易出現(xiàn)車轍及沉降,后期維修成本高。

        結(jié)合以上優(yōu)缺點(diǎn),考慮原有道路混凝土板塊下為原狀土,承載力無法滿足目前行車安全及設(shè)計(jì)規(guī)范要求,故該方案不予考慮。

        (2)方案二:翻挖新建(路基+水穩(wěn)基層+瀝青面層)

        翻挖掉全部混凝土板塊并外運(yùn),開挖至路槽底,對(duì)相關(guān)管線進(jìn)行鋼筋混凝土保護(hù),按照新建結(jié)構(gòu)層實(shí)施,具體結(jié)構(gòu)層如下:30 cm 5% 水泥土+15 cm 礫石砂+35 cm 水泥穩(wěn)定碎石+0.6 cm 稀漿封層+6 cm AC-20C+4 cm AC-13C(SBS 改性)。

        優(yōu)點(diǎn):承載能力強(qiáng)。

        缺點(diǎn):施工周期長(zhǎng),造價(jià)高,對(duì)周邊構(gòu)筑物影響大。

        符合現(xiàn)行設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),滿足重載交通通行要求,此方案可行。

        (3)方案三:翻挖新建(原老路基利用+混凝土底基層+水穩(wěn)基層+瀝青面層)

        同樣翻挖掉全部混凝土板塊并外運(yùn),整平并碾壓原路基,進(jìn)行路面結(jié)構(gòu)層施工,具體結(jié)構(gòu)層如下:10 cm 級(jí)配碎石+15 cm C 30 水泥混凝土+16 cm水泥穩(wěn)定碎石+0.6 cm 稀漿封層+6 cm AC-20C+4 cm AC-13C(SBS 改性)。

        優(yōu)點(diǎn):承載能力強(qiáng),施工周期短,對(duì)周邊構(gòu)筑物影響小,地下管線保護(hù)到位。

        缺點(diǎn):道路標(biāo)高及線形受影響。

        因地制宜,符合設(shè)計(jì)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)及四好農(nóng)村路精神,滿足相應(yīng)行車功能要求,此方案可行[2]。

        3 路面結(jié)構(gòu)層彎沉值評(píng)定計(jì)算方法[3]

        (1)瀝青混合料頂面彎沉代表值,按下式計(jì)算:

        式中:lr為彎沉代表值,0.01 mm;l 為實(shí)測(cè)彎沉的平均值,0.01 mm;β 為目標(biāo)可靠指標(biāo),本工程為四級(jí)公路,取值0.52;S 為彎沉標(biāo)準(zhǔn)差;K1為濕度影響系數(shù),本文取值0.98;K3為溫度影響系數(shù);為彎沉實(shí)測(cè)值,0.01 mm;N 為實(shí)測(cè)值數(shù)量;E0為平衡濕度狀態(tài)下路基頂面回彈模量,MPa,本文取值25 MPa;Ha為瀝青層厚度,mm;T 為彎沉測(cè)定時(shí)瀝青層中點(diǎn)實(shí)測(cè)或預(yù)估溫度,℃。

        (2)水泥穩(wěn)定碎石基層頂面彎沉代表值,按下式計(jì)算:

        式中:Za 為與要求保證率有關(guān)的系數(shù),本工程為四級(jí)公路,取值1.5;lr、及S 含義同(1)節(jié)式(1)。

        4 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用對(duì)比分析

        針對(duì)方案二及方案三,在奉城鎮(zhèn)蔡橋中心路分別選取了300 m 道路進(jìn)行應(yīng)用,對(duì)比結(jié)果如下。

        4.1 經(jīng)濟(jì)性

        根據(jù)2019年投標(biāo)清單報(bào)價(jià),兩方案的綜合單價(jià)情況見表1、表2。

        表1 方案二投標(biāo)清單報(bào)價(jià)

        表2 方案三投標(biāo)清單報(bào)價(jià)

        根據(jù)以上兩方案結(jié)構(gòu)層綜合單價(jià)的計(jì)算,方案二為375.44 元/m2,方案三為355.32 元/m2,相比之下方案三每平方節(jié)省了20.12 元,投資優(yōu)化提升了5.4%。

        同時(shí)在方案三中,無需對(duì)沿線管線進(jìn)行包管保護(hù);結(jié)構(gòu)層總厚度小,路基擾動(dòng)少,周邊結(jié)構(gòu)影響小,土方節(jié)約,大大降低相關(guān)費(fèi)用的投入。

        4.2 施工周期

        從理論分析的角度,不考慮天氣等因素的影響,其中水泥穩(wěn)定碎石養(yǎng)護(hù),根據(jù)《公路路面基層施工技術(shù)細(xì)則》(JTG/T F20—2015),不少于7 d,實(shí)際按7 d考慮;混凝土底基層養(yǎng)護(hù),根據(jù)《公路水泥混凝土路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTG/T F30—2018),一般養(yǎng)生天數(shù)為14~21 d,實(shí)際按21 d 考慮;水泥土,根據(jù)《城鎮(zhèn)道路工程施工與質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》(CJJ 1—2008),不少于7 d,實(shí)際按7 d 考慮。具體施工周期如圖1 和圖2 所示。

        圖1 方案二理論施工周期

        圖2 方案三理論施工周期

        據(jù)以上理論施工周期的比較,針對(duì)300 m 試驗(yàn)段,方案三節(jié)約工期9 d,縮短了20%。若施工期間溫度較高,混凝土養(yǎng)護(hù)時(shí)間還能減少,工期更加能夠得到優(yōu)化;同時(shí)方案二中水泥混凝土施工受雨水天氣影響大。通過對(duì)比分析,方案三更適合農(nóng)村道路,方便、快捷及有效。

        4.3 檢測(cè)參數(shù)

        針對(duì)以上兩方案,將方案二應(yīng)用于K0+300~K0+600,方案三應(yīng)用于K1+920~K2+220,選擇水泥穩(wěn)定碎石頂面及瀝青混凝土頂面彎沉代表值進(jìn)行比較,具體情況見表3 和表4。

        表3 水泥穩(wěn)定碎石頂面彎沉

        表4 瀝青混凝土頂面彎沉

        根據(jù)第三節(jié)中公式(4),可知:

        方案二,lr=37.8(0.01 mm);方案三,lr=33.9(0.01 mm)。

        本工程水泥穩(wěn)定碎石設(shè)計(jì)彎沉不大于44.2(0.01 mm),兩方案均滿足設(shè)計(jì)要求,但相比之下,方案三彎沉代表值更優(yōu),較方案二降低了10%。

        根據(jù)第三節(jié)中公式(1)~(3),可知:

        方案二,lr=22.0(0.01 mm);方案三,lr=19.6(0.01 mm)。

        本工程瀝青混凝土設(shè)計(jì)彎沉不大于33.1(0.01 mm),兩方案均滿足設(shè)計(jì)要求,但相比之下,方案三彎沉代表值更優(yōu),較方案二降低了11%。

        4.4 跟蹤調(diào)查

        奉城鎮(zhèn)蔡橋中心路完工后的現(xiàn)場(chǎng)情況如圖3 所示。通過2021年年中項(xiàng)目回訪調(diào)查發(fā)現(xiàn),蔡橋中心路兩試驗(yàn)段竣工通車一年后的情況見圖4,兩方案現(xiàn)場(chǎng)狀況良好,無任何損壞,滿足該道路技術(shù)及功能要求;同時(shí)調(diào)查全線采用方案三的新朝路,其通車半年后同樣狀況良好(見圖5)。

        圖3 奉城鎮(zhèn)蔡橋中心路完工后現(xiàn)場(chǎng)情況

        圖4 奉城鎮(zhèn)蔡橋中心路通車一年后現(xiàn)場(chǎng)情況

        圖5 奉城鎮(zhèn)新朝路通車半年后(采用方案三)

        6 結(jié)語

        本文依托于上海市奉賢區(qū)奉城鎮(zhèn)蔡橋中心路及新朝路項(xiàng)目,針對(duì)四好農(nóng)村路的特點(diǎn),選擇兩種方案現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用,通過經(jīng)濟(jì)性、施工周期及技術(shù)指標(biāo)對(duì)比,同時(shí)經(jīng)后期回訪調(diào)查,總結(jié)出方案三(利用原老路基+混凝土底基層+水穩(wěn)基層+瀝青面層)更適合現(xiàn)狀農(nóng)村道路,該方案已經(jīng)應(yīng)用到奉賢區(qū)后期四好農(nóng)村路項(xiàng)目,取得了良好的應(yīng)用效果,具有重要的指導(dǎo)意義。

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