第一篇:路基路面产生不平整的原因及处理措施范文
[ 摘要]本文分析了路面不平整产生的原因,并提出采取相应对策措施 [ 关键词] 路面平整度 原因 处理 措施 1前言
随着高等级公路的迅速发展,对于路面平整度要求越来越高,路面平整度的合格率既反映了行车舒适程度,又反映了施工队伍的水平。由于各种原因沥青路面工程,不同程度的出现了坑凹、接缝台阶、波浪、碾压车辙、桥涵与路面接茬不平、跳车等路面不平整现象,本人就出现的某些现象借此分析、初探沥青路面产生不平整的原因及处理措施。沥青路面不平整产生的主要原因
沥青路面的施工,影响因素很多,单是路面平整度,就与施工人员素质、路基施工质量、桥头涵洞两段及桥梁伸缩缝的处理、路面底基层及基层的施工、路面施工机械的选用及路面材料的质量有关,而这些恰恰就是影响路面平整度的主要原因。
2.1 路基不均匀沉降,造成已铺筑路面出现坑凹
路基是路面的基础,路基不均匀沉陷,必然会引起路面的不平整,分析其原因,不外乎:
⑴路基填料控制不好,路面形成高低不平,养护人员挖开路面后,发现部分路段路基是由建筑垃圾、工业垃圾填筑的⑵半挖半填路基的接合部处理不当、路基的压实度不足,半挖半填路基较多,当路面完成后,出现了沉陷、沉陷和裂缝,是由于路基填料的含水量大,施工单位力量不够,未能按规范要求挖台阶施工,造成路基于填料接缝接合部产生裂缝和沉降,路基压实机具不足,使路基土壤的密实度偏低,土体透水性增强,造成水分集聚和侵蚀路基,使路基土软化而产生不均匀沉降。⑶特殊地基路段、路基防护排水不完善,是由于对原地基勘探不祥,有部分路基修筑在软土地段,因软土的压缩性大,在自重的作用下产生沉降,部分路段是由于路基的防护、排水系统不完善,造成湿陷性黄土的不均匀沉陷、水流不畅,引起路基变形。
2.2 桥梁涵洞两端及桥梁伸缩缝的跳车,严重影响着路面整体平整度
桥梁、涵洞两端的路基病害,是一个比较普遍的现象,也是最常见的公路病害之一,不同程度的出现一些问题,主要表现在: ⑴桥梁、涵洞的台背填土,由于压实机械的作业面狭小而是压实不到位,通车后,引起路基的压缩沉降。
⑵台背填料与台身的刚度差别大,造成沉降不均匀。
⑶在桥梁、涵洞与路基结合处,常会产生细小缩裂缝,雨水渗入后,使路基产生病害,导致该处路基发生沉陷。
⑷桥梁伸缩缝在选型和施工时考虑不周和处理不当,产生跳车现象。2.3 基层不平整对路面平整度的影响
施工要求不严,在施工中,基层做的不平,无论怎样使面层摊铺平整,但压实后也因虚铺厚度不同,路面产生不平整,这说明基层不平整对路面平整度的有着严重的影响。
2.4 路面铺机械及工艺对平整度的影响很大
摊铺机是沥青路面面层施工的主要机具设备,其本身的性能及操作对摊铺平整度影响很大。摊铺机结构参数不稳定、行走装置打滑、摊铺机摊铺的速度快慢不匀、机械猛烈起步和紧急制动以及供料系统速度忽快忽慢都会造成面层的不平整和波浪。
⑴摊铺机械性能好坏,决定着路面面层的平整度。⑵ 摊铺机基准线的控制,也影响着路面平整度。目前使用的摊铺机大都有自动找平装置,摊铺是按照预先设定的基准来控制,但施工单位往往不够重视或由于高程的操平误差,形成基准控制不好、基准线因张拉力不足或支承间距太大而产生绕度,使面层出现波浪;挂线高程测量不准,量线失误或桩位移动,都会通过架设在钢丝线上的仪表反映在相应的摊铺路段上,造成路面高低起伏。⑶摊铺机操作不正确,最容易造成路面出现波浪、搓板。无论在施工中采用哪一种型号的摊铺机,若摊铺机操作手不熟练,导致摊铺机曲线前进、运料车在倒料时撞击摊铺机、摊铺机不连续行走或在行走过程中熨平板高低浮动等不规范作业,都会使路面形成波动或搓板;摊铺机的熨平板未充分预热,造成混合料粘结和熨不平;运输车因与摊铺机配合不好,卸料时,撒落在下层的混合料未及时清除,影响了履带的接地标高,连带了摊铺层的横坡及平整度。
2.5面层摊铺材料的质量对平整度影响
沥青路面的施工质量,也取决于主要材料的质量和沥青混合料的配合比设计及沥青混合料的拌和。⑴ 沥青混合料的配合比不合理,有:油石比较大,已铺筑的路面会产生壅包和泛油;油石比较小,路面会出现松散;矿料的质量不好,集料的压碎值和石料的抗压强度太差和细长扁平颗粒含量过高,使路面混合料的稳定度降低,容易出现路面的各种病害。⑵ 沥青混合料的拌合不均匀,有:当拌和设备出现意外情况,刚开炉或料温低,含水量大时,会出现料温不均匀现象;当筛分系统出现问题时,造成骨料级配发生较大变化;有时也会出现花白料,使路面难以摊铺成型;温度过高造成沥青老化,不能保证沥青混凝土摊铺质量;拌和能力过小,出现停工待料状况,使接头处温度降低,出现温度差,形成一个个坎;当运输设备不配套或司机技术较差时,会撞击摊铺机,使机身后移,形成台阶。2.6 碾压对平整度的影响
沥青面层铺筑后的碾压对平整度有着重要影响,选择碾压机具、碾压温度、速度、路线、次序等都关系着路面面层的平整度,主要表现在:
⑴压路机型号的选择上,如果采用低频率、高振幅的压路机时,会产生“跳动”夯击现象而破坏路面平整度。压路机初压吨位过重也会使刚摊铺好的路面产生推挤变形。⑵碾压温度 的控制上,初压温度过高压路机的轮迹明显,沥青料前后推移大,不稳定;复压温度过高会引起胶轮压路机粘结沥青细料,小碎片飞溅,影响表面级配;温度过低,则不易碾压密实和平整。⑶碾压速度的调整上,压路机碾压速度不均匀、急刹车和突然起动、随意停置和掉头转向、在已碾压成型的路面上停置而不关闭振动装置等都会引起路面推拥;在未冷却的路面上停机会出现压陷槽。⑷碾压路线的行走上,碾压行进路线不当,不注意错轮碾压,每次在同一横断面处折返,会引起路面不平。⑸碾压次数的确定上,碾压遍数不够,即压实不足,通车后形成车辙;碾压遍数太多,由于短时间集中重复碾压,会造成已成型路面的推移,形成龟裂核波浪。⑹驱动轮和转向轮的前后问题上,如果是从动轮在前,由于从动轮本身无驱动力,靠后轮推动,因而混合料产生推移,倒退时在轮前留下波浪。2.7 接缝处理欠佳
接缝包括纵向接缝和横向接缝(工作缝)两种,接缝处理不好常容易产生的缺陷是接缝处下或凸起,以及由于接缝压实度不够和结合强度不足而产生裂纹甚至松散。3 提高路基及路面基层平整度的措施 3.1 路堤填筑前原地面处理
路基的施工质量,是整个路线工程的关键,也是路基路面工程能否经受住时间、车辆运行荷载、雨季冬季的考验。要做好路基工程,必须扎扎实实地进行路基的填筑,尤其对原地面的处理和坡面基地的处理:
⑴填筑路堤时应首先进行原地面处理。当路堤填筑高度不小于1.0M时,应注意将路基范围内的树根,草丛全部挖除。若基底的表层土系腐殖土,则须用挖掘机或人工将基表层土清除换填,厚度视具体情况而定,一般以不小于30CM为宜,并予以分层压实。如发现草炭层、鼠洞、裂缝,应更换符合条件土回填,并按规定进行压实。路堤通过耕地时,路堤筑填施工前必须预先填平压实。如其中有机质含量和其他杂质较多时,碾压时因弹性过大,不易压实,应换填土。⑵坡面基底处理。当坡面较小(横坡小于1:5)时,只需清除坡面上的表层,其处理方法同上。但坡度较大(横坡大于1:5)时,应将坡面做成台阶,让填料充分嵌在地基里,以防止路堤的滑移。台阶的尺寸,依土质、地形和施工方法而不同,一般宽底不宜小于1M,而且台阶顶面应做成向堤内倾斜3%-5%的坡度,并分层夯实。当所有台阶填完之后,可按一般填土进行。3.2 路堤填料
路堤填料一般应采用砂砾及塑性指数和含水量符合规范的土,不使用淤泥、沼泽土、冻土、有机土、含草皮土、生活垃圾及含腐殖质的土。对于液限大于50,塑性指数大于26 的土,一般不宜作为路基填土,但必须使用时,作如下处理: ⑴控制最佳含水量,保证土料在最佳含水量下达到最佳压实度。⑵掺外加剂改良。对含水量大、塑性高的土或强度不足的其他材料如含有大量细粒砂的砂质土掺入石灰、水泥工业废料或其它材料的稳定剂,对土的性质进行改良,达到填土要求。⑶采用不同土质填筑路堤时,采取以下措施:①层次应尽量减少,每一结构层总厚度不小于0.5M,不得混杂乱填,以免形成水囊或滑动面;②透水性差的土填筑在下层时,其表面做成一定的横坡,以保证来自上层透水性填土的水分及时排出;③合理安排不同土质的层位,采用不因潮湿及冰融而变更其体积的优良土填上层,强度较小的应填在下层;④在不同土质填筑的路堤交接处应做成斜面,并将透水性差的土填在斜面的下部。3.3 填土路基压实
路基施工时,应严格按现行《公路路基施工技术规范》要求进行,并应通过试验路段来确定不同机具压实不同填料的最佳含水量、适宜的松铺厚度和相应的碾压遍数、最佳的机械配套和施工组织,还要有一定素质的施工队伍来重视。3.4 特殊地基处理
软土地基具有极大的破坏性,虽然在对其认定上尚无完全一致的结论,但从广义上讲,只要外在荷载在土基上有可能出现有害的过大变形和强度不够等问题时,我们都应该视为软基而认真对待,并进行必要的处理。一般按处理的部位可分为地基处理和路提处理,处理的方法为:
⑴对于路基高度不高,软土层或淤泥层比较薄的地段,采用砂垫层、置换填土、反压护道、抛石挤淤的方法处理,以增强路基。⑵对于排水地基,根据实地情况,采用砂垫层法、袋装沙井法、砂桩、塑料板排水法及置换填土来处理。⑶对于软土地基或湿陷性黄土地区比较复杂的地基情况,采用垫隔土工布、碎石桩、加固土桩及强夯的办法处理。⑷对于软土路提的处理,采用垫隔覆盖土工布、增设土工格室、土工格栅等办法。3.5 完善排水设施
为了保持路基能经常处于干燥、坚固和稳定状态,必将影响路基稳定的地面水予以拦截,并排除到路基范围之外,防止漫流、聚积和下渗。同时,对于影响路基稳定的地下水,应予以截断、疏干、降低水位,并引导到路基范围以外,使全线的沟渠、管道、桥涵构成完整的排水体系。对于黄土地区的排水设施应注意防冲、防渗以及水土保持问题。
⑴在一般路段,路基排水沟渠I包括边沟、截水沟、排水沟,要注意防渗、防冲,采取加固及防止渗漏措施;黄土地区公路边沟以采用浆砌片加固效果较好;截水沟应设在离堑顶边缘以外不少于10M的地方,断面不宜过大,沟底纵坡宜在0.5%-2.0%之间,在填挖交界处引出边沟水时,注意出水口的加固。⑵在垭口、深路堑、高路堤、滑坡、陷穴等地段,可用挖鱼鳞坑、水平沟、种草、植树等方法对坡面径流进行调治与防护;在冲沟头植树,防止冲沟溯源侵蚀,危害路基;布设在沟谷的路线,在沟谷中筑坝淤地,并保护路基坡脚不受水的冲刷破坏;还可做护坡埂、涝池、水窑等。3.6 桥头、涵洞两端及伸缩缝的防治措施
桥头、涵洞两端引起的跳车现象,成为各个公路路线上一个主要克服和攻关项目,要对其彻底进行治理好,要从以下几点着手:
⑴地基加固处理,为消除桥台和台后填方段的差异沉降变形,需对地基进行加固,尤其是特殊路基,如软土地基、湿陷性黄土地基、河流相冲击洪积物地基等需进行特殊处理:软土属高压缩、大变形地基,对该地基首先采用插塑料板、袋装沙井的超载预压等方法进行排水加固,其次根据填方路提的压力计算,采用喷粉桩、挤密庄等进行加固处理;河流冲积物,使长年累月积累下来的,沉积物种类多,要充分分析其成份,做好设计,进行地基渐变加固;湿陷性黄土要做好防排水设计,采用强夯等办法进行加固。⑵桥头设计过渡段,即在一定长度范围内铺设过渡性路面或设置搭板,可以使在柔性结构路段产生的较大沉降通过过渡段至桥涵结构物上,车辆行驶就不至于产生跳车。⑶台背填料的选择,在挖方地段的台背回填部位,因场地特别窄小,可选用当地的石渣、砂砾等优质填料;在高填方的拱涵及涵洞与侧墙的相接部位,尽量选用内摩差角大的填料进行填筑,而且施工是应注意填料土压的平衡,不发生偏移,以免造成工程事故。⑷在靠近构造物背后设置必要的地下排水设施,也可在桥台与填方结合处及过渡段的路面下设置垫层,防止路面下渗水进入填方,对中间为砂砾填料、两侧为土类填料的填方与加固地基的连接处做纵向集水管和横向排水管,以排泄填方与加固地基之间的下渗水。⑸强化施工质量管理,提高桥涵两端路提的施工质量,完善施工工艺、方法和强化管理。为适应桥涵端部而路提施工场地窄小、压实区域形状不规则而工期又紧迫的特点,应使用专用的小型压实机械。3.7 路面基层施工注意
⑴严格按照《公路路面基层施工技术规范》(JTJ034-93)要求进行底基层和基层施工,对于高速公路和一级公路,必须坚持除与土基接触的底基层可以采用路拌法施工以外,其上面的各层均应采用集中场拌和摊铺施工方法,以确保标高、横坡、强度、平整度达到设计要求。当采用摊铺机进行基层施工时,为了消除中间高两侧低的现象,可适当调整摊铺机两侧的横向斜杆,使熨平板呈中间低两头翘状态。⑵加强基层养护,在基层施工完成后,采用不透水薄膜或湿砂进行养护,也可以采用喷洒沥青乳液保护。若无上述条件时,可以用洒水进行养护,并应严格控制行车。若不能封闭交通,应限制重车通行,其车速不应超过30KM/H,同时应注意其他交通设施对基层的损坏。若出现车槽(坑槽)松散,应采用相同材料修补压实,也可用贫混凝土填平振实后,上面摊一层油毛毡再进行路面施工。严禁用松散粒料填补。⑶严格控制基层平整,面层铺筑前用3M直尺对基层进行平整度检测,平整度差且大于8MM的路段应进行整平。面层摊铺前认真清扫基层表面,确保基层表面整洁,没有松散浮料和杂质。如有泥土还应用压力水冲洗干净。如基层表面局部透层沥青或下封层脱落,则应将脱落处基层表面清洗干净后补洒透层沥青或补做下封层。认真抄平放线,确保基层标高和基准线标高准确无误。基层标高超过允许范围时,高处必须铲平,低处可用下面层补平。面层铺筑前受到其他工序污染,如表面滴落水泥成硬渣时,应予及时清除,以确保面层平整度。
3.8 沥青路面机械摊铺工艺及控制
⑴摊铺机基准线的控制,摊铺机在进行自动找平时,需要有一个准确的基准面(线),下面介绍二种确立基准面(线)的方法,使用者可结合路面的结构层次和施工位置进行选定。其基本原则是:当以控制高度为主时,以走钢丝为宜;当控制厚度为主时,则采取浮动基准梁法。一般是底面层用走钢丝,中面层和表面层用浮动基准梁法。
摊铺底面层——基准钢丝绳(走钢丝)法,是在路面两侧安装基准钢丝绳,但注意:支持钢丝绳的支柱钢筋的间距不能过大,一般为5—10M;用两台精密水准仪测量控制钢筋的高程,钢筋宜较设计高程高1—2MM,并保证钢筋的高程在铺筑过程中始终准确;一般使用Φ2MM-Φ3MM的高强度钢绞线,用紧线器拉紧安放在支柱的调整横杆上,每两根钢支柱间钢丝绳的挠度不大于2MM,张紧钢丝绳的拉力一般在800N左右;基准线应尽量靠近熨平板,以减少厚度增量值;为保证连续作业,每侧钢丝绳至沙应具备有三根200-250M长的钢绞线,在未走完本段钢丝之前,下段钢丝已经架设完成。
摊铺中面层和表面层——浮动基准梁法,浮动基准梁用于保持摊铺机前后高差相同,保证摊铺厚度和提高表面平整度,在构造物上另加挂钢丝绳配合进行控制(因构造物上沥青层的厚度与表面层厚度不同),方法是:浮动基准梁的前部由长2-3M的2-4个轮架组成,每个轮架有3-44对小轮,行走在摊铺机前面下承层。浮动基准梁的后部是约0.5MX10M的滑板(俗称滑靴),在摊铺层顶面滑移,为了减少基准误差和自动找平装置的误差,需在进行自动找平装置的安装和调整时注意:横坡传感器听安装误差应小于+0.1%;浮动基准梁的滑动基面应与摊铺基面平行上横坡值相同;随时检查液压系统的工作压力,使其处于正常状态;随时检查摊铺厚度和横坡值是否符合设计值。⑵摊铺机的摊铺进度控制,摊铺机应该匀速,不停顿地连续摊铺,严禁时快时慢。因摊铺速度的变化必然导致摊铺厚度变化。为了保证厚度不变,就要调节厚度调节器以及捣固器和熨平板的激振力与振捣梁行程,但人工调节是凭经调节,在速度变化处会引起摊铺后预压密实度的变化,从而导致最终压实厚度的差异,影响路面平整度。在摊铺过程中,应尽量避免停机,应将每天必须停机中断摊铺点放在构造物一端顶定做收缩缝的位置。在中途万一出现停机,应将摊铺机熨平板锁紧不使下沉;停顿时间在气温10以上时不要超过10MIN。停顿时间超过30MIN或混合料温度低于100时,要按照处理冷接缝的方法重新接缝。⑶摊铺机操作控制措施,选用熟练的摊铺机操作手,并进行上岗前培训;在摊铺过程中,运料车应在摊铺机10-30M处停住,并挂空档,依靠摊铺机推动缓慢前进,并应有专人指挥卸料车进行卸料;确保摊铺机供料系统的工作具有连续性,即保证脚轮(输送轮)内的料位高度稳定、均匀、连续,料位高度保持在中心轴以上叶片的2/3为宜。如中断摊铺时间短,仅受料斗内的混合料已经冷硬,则应先将受料内已冷硬的混合料铲干净,然后重新喂料;派专人负责及时清扫洒落的粒料;摊铺前,熨平板必须清理干净,调整好熨平板的高度和横坡后,预热熨平板。熨平板的预热温度应接近沥青混合料的温度,一般可加热到85-900 3.9 碾压质量控制
沥青混凝土面层的碾压通常分为三个阶段进行,即初压、复压和终压。⑴初压,第一阶段初压习惯上常称作稳压阶段。由于沥青混合料在摊铺机的熨平板前已经初步夯击压实,而且刚摊铺成的混合料的温度较高(常在140左右),因此只要用较小的压实就可以达到较好的稳定压实效果。通常用6-8T的双轮振动压路机以2KM/H左右速度进行碾压2-3遍。碾压机驱动轮在前静压匀速前进,后退时沿前进碾压时的轮迹行驶进行振动碾压。也可以用组合式钢轮—轮胎(四个等间距的宽轮胎)压路机(钢轮接近摊铺机)进行初压。前进时静压匀速碾压,后退时沿前进碾 压时的轮迹行驶并振动碾压。⑵复压,第二阶段复压是主要压实阶段。在此阶段至少要达到规定的压实度,因此,复压应该在较高温度下并紧跟在初压后面进行。复压期间的温度不应低于100-1100,通常用双轮振动压路机(用振动压实)或重型静力双轮压路机和16T以上的轮胎压路机同进先后进行碾压,也可以用组合式钢-轮胎压路机与振动压路机和轮胎压路机一起进行碾压。碾压遍数参照铺筑试验段时所得的碾压遍数确定,通常不少于8遍,碾压方式与初压相同。⑶终压,第三阶段终压是消除缺陷和保证面层有较好平整度的最后一步。由于终压要消除复压过程中表面遗留的不平整,因此,沥青混合料也需要有较高的温度。终压常使用静力双轮压路机并应紧接在复压后进行。终压结束时的温度不应低于沥青面层施工规范中规定的70,应尽可能在较高温度下结束终压。在施工现场,组织得好的碾压应是初压、复压和终压的压路机各在相互衔接的小段上碾压并随摊铺速度依次向前推进。当然,实际碾压过程中压路机会超过复压与初压和终压复压的分界线;为使压路机驾驶员容易辨明自己应该碾压的路段,可用彩旗或其他标记物放在初压与复压和复压与终压的分界线上,并根据沥青混合料的温度和碾压遍数移动这此标记物,指挥驾驶员及时进入下一小段进行碾压。⑷为保证各阶段的碾压作业始终在混合料处于稳定的状态下进行,碾压作业应按下述规则进行:由下而上(沿纵坡和横坡);先静压后振动碾压;初压和终压使用双轮压路机,初压可使用组合式钢轮-轮胎压路机,复压使用振动压路机和轮胎压路机;碾 压时驱动轮在前,从动轮在后;后退时沿前进碾压的轮迹行驶;压路机的碾压作业长度应与摊铺机的摊铺速度相平衡,随摊铺机向前推进;压路机折回去 在同一断面上,而是呈阶梯形;当天碾压完成尚未冷却的沥青混凝土层面上不应停放一切施工设备(包括临时停放压路机),以免产生形变;压实成型的沥青面层完全冷却后才能开放交通。⑸横向接缝的碾压,横向接缝的碾压是工序中重要一环。碾压时,应先用双轮压路机进行横向(即垂直于路面中心线)碾压,需要时,摊铺层的外侧应放置供压路机行驶的垫木。碾压时压路机应主要位于已压实的混合料层上,伸入新铺混合料的宽度不超过20CM。接着每碾压一遍向新铺混合料移动约20CM,直到压路机全部在新铺面层上碾压为止。然后进行正常的纵向碾压。在相邻摊铺层已经成型必须施做冷纵向接缝时,可先用钢轮压路机沿纵横碾压一遍,在新铺层上的碾压宽度为15-20CM,然后再沿横向接缝进行横向碾压。横向碾压结束后进行正常的纵向碾压。⑹纵向接缝的碾压,纵向接缝的碾压,压路机先在已压实路面上行走,同时碾压新铺混合料10-15CM,然后碾压新铺混合料,同时跨过已压实路面10-15CM,将接缝碾压密实。3.10 接缝处理对策
⑴纵向接缝,两条摊铺带相接处,必须有一部分搭接,才能保证该处与其他部分具有相同的厚度。搭接的宽度应前后一致。搭接施工有冷接茬和热接茬两种。冷接茬在施工是指新摊铺层与经过压实后的已铺层进行搭势头。半幅施工不能采用热接缝时宜加设档板或采用切刀切齐。铺另半幅前必须将缝边缘清扫干净,并涂洒少量粘层沥表。摊铺时应重叠在已铺层5-10CM,摊铺后用人工将摊铺在前半幅上面的混合料铲走,然后进行碾压。应注意新摊铺带必须与前一条摊铺带动的松铺厚度要同。热接在施工一般是在使用两台以上摊铺机梯队作业时采用的。此时两条毗邻摊铺带的混合料都还处于压实前的热状态,所以纵向接茬易于处理,且连接强度较好。施工时应将已铺混合料部分留下10-20CM宽,暂不碾压,作为后摊铺部分的高程基准面,待后摊铺部分完成后,一起跨缝碾压。不管采用冷接法或热接法,摊铺带的边缘都必须齐整,这就要求机械在直线上或弯道上行驶始终保持正确位置。为此,可沿摊铺带一侧敷设一根导向线,并在机械上安置一根带链条的悬杆,驾驶员只要注视所悬链条对准导向线行驶即可。⑵横向接缝,相邻两幅及上下层的横向接缝均应错位1M以上。横向接缝有斜接缝和平接缝两种。高速公路、一级公路的中、下层的横向接缝可采用斜接缝,在上面层应采用垂直的平接缝,其他等级颂路的各层均可采用斜接缝。铺筑接缝时,可以已压实部分上面铺一些热混合料使之预热软化,以加强新旧混合料的粘结。但在开始碾压前应将预热用的混合料铲除。
斜接缝的搭接长度与层厚有关,一般为0.4-0.8M。搭接处应清扫干净并洒粘层油。当搭接处混合料中的粗集料颗粒超过压实层厚时应予剔除,并补上细除。斜接缝应充分压实并搭接平整。
平接缝应做到紧密粘结、充分压实、连接平顺,施工可采用下列方法: ①在施工结束时,摊铺机在接近端部前约1M处将熨平板稍抬起驶离现场,用人工将端部混合料铲齐后再予碾压,然后用3M直尺检查平整度,趁混合料尚未冷透时垂直刨除端部层厚不足的部分,使下次施工时直角连接。②在预定的摊铺段的未端先撒一薄层砂带,摊铺混合料后摊铺层上挖一道缝隙,缝隙位于撒砂的交界处,在缝中嵌入一块与压实层厚等厚的木板或型钢,待压实后铲除撒砂的部分,扫尽砂子,撤去木板或型钢,在端部洒粘层沥青接着摊铺。③在预定的摊铺段未端先铺上一层麻袋或牛皮纸,摊铺碾压成斜坡,下次施工时将铺麻袋或牛皮纸的部分用人工刨除,在端部沾层沥青接着摊铺。④在以预定摊铺段的末端先撒一薄层砂带,再摊铺混合料,待混休整 料稍冷却后用切割机将撒砂的部分要切割整齐后取走,再干拖布吸走多余的冷却水,待无全干燥后在端部洒粘层沥青接着摊铺,不得在接头有水或潮湿的情况下铺混合料。对于横向接缝,应于接缝处起继续摊铺混合料前,用3M直尺检查已铺路面端部平整度,不符合要求时应予清除。在摊铺新混合料时应调整好预留高度,接缝摊铺层施工结束后再用3M直尺检查平整度,当有不符合要求者应趁混合料尚未冷却时立即处理,以保证横向接缝处的路面平整度。4 结束语
路面平整度要达到行车舒适这一要求,要从路基施工准备阶段就开始重视,所有参加公路建设工程的施工单位,都有义不容辞的责任,都必须强化施工管理,完善施工工艺和施工方法,提高施工质量,才能从源头上、根本上解决问题,社会效益和社会质量得到保证。参考文献:
1.《路面工程》1989.12 人民交通出版社 2.《路基工程》
3.《公路与桥梁工程病害防治及检测修复实用技术大全》1999.7 长春出版社
第二篇:水泥混凝土路面表面裂缝产生的原因及处理措施
水泥混凝土路面表面裂缝产生的原因及处理措施
水泥混凝土路面是一种刚度大、扩散荷摘载能力强、稳定性强的路面结构。但由于在施工中水泥混凝土的原材料及配合比的控制未达到设计标准,施工工艺不规范。使得水泥混凝土路面道板出现了早期损坏,导致路面出现裂缝与断板,这就降低了路面使用性能,不能确保水泥混凝土路面的正常使用年限,不能发挥道路建设的投资效益。因此,需要对路面出现的裂缝与断板进行认真观测、分析、确定裂缝原因,制定切实可行的修补方案。
一、裂缝分类与产生的原因
水泥混凝土道面的裂缝,可分为表面裂缝和贯穿板全厚度的裂缝(简称贯穿裂缝)。
(一)、表面裂缝 水泥混凝土道面表面裂缝主要是由混凝土混合料的早期过快失水干缩和碳化收缩引起的。混凝土混合料是一种多相不均匀材料。由于构成混合料的各种固体颗粒大小、密度不同,混合料不可避免地会发生分层离析。
1、泌水裂缝
在路面水泥混凝土道面施工中混合料发生分层离析大多是由于粗骨料在混合料中下沉,水分向上迁移,从而形成表层泌水。泌水的结果,使水泥混凝土道面表面含水量增加,经蒸发后混凝土表面形成凹面,此时混合料颗粒间产生较强的表面张力。当混凝土表面尚未充分硬化,不能抵御这一张力时,混凝土表面则发生裂缝。在混凝土浇筑后数小时,混凝土表面将出现大面积细微的龟裂。
2、碳化裂缝 当混凝土的水泥用量较低、水灰比较大时,空气中的二氧化碳易渗透到混凝土中,混凝土的碳化反应在空气相对湿度为30%-50%时最为激烈,此时混凝土的碳化收缩将引起混凝土表面龟裂。根治这类病害的方法是:在混凝土路面的混合料铺筑、振捣后,立即采用真空吸水工艺,此方法可以将混凝土中富裕的水分和空气一并吸出。这样既提高了混凝土强度又可控制混凝土表面的网裂病害。
(二)、贯穿裂缝 水泥混凝土路面贯穿裂缝为贯穿板全厚度的横向裂缝、纵向裂缝、交叉裂缝和板交裂缝。
1、横向裂缝 垂直与行车方向的不规则裂缝称为横向裂缝,导致水泥混凝土路面出现横向裂缝的原因较多,其主要原因有以下三方面。(1)、干缩裂缝:
在水泥混凝土中,水是以化学结合水、层间水、物理吸附水及毛细水等状态存在。当这些水再混凝土硬化过程中失去时,水泥浆体就会发生收缩,当收缩受到限制时而发生收缩应力时,才会引起混凝土的干燥收缩裂缝。
水泥浆干缩的内部内部限制:主要来源于混凝土中的骨料对水泥浆的限制。在普通混凝土中,水泥浆的收缩率被限制了90%(或称水泥浆被占有了90%)。因此,混凝土内部存在着引起干缩裂缝的应力状态。水泥混凝土干缩的外部限制:主要是路面板块间 或路面整体的限制,处于限制状态下的混凝土结构,只有当混凝土本身的抗拉应变与混凝土硬化干燥过程中的自由收缩应变不相适应时,混凝土才会发生裂缝。配合比:在混凝土中的水泥用量、集料粒径、细骨料含量等因素对混凝土的干缩都存在应响,但最重要的影响因素是混凝土的单位用水量。混凝土的单位用水量愈小,收缩 就愈小。单在实际施工中,过小的单位用水量,往往满足不了混凝土路面施工的要求。因而在实际施工中,混凝土的现场拌和,是以塌落度控制水灰比、单位用水量。干缩裂缝引发的路面横向裂缝,出现在混凝土水化硬化的早期。有资料表明:水泥混凝土收缩量的14%-34%发生在水泥混凝土的14天龄期内。(2)、冷缩裂缝(温度裂缝): 水泥混凝土具有热胀冷缩的性能,混凝土板块的热胀冷缩都是在相邻部分或整体限制条件下发生的,故热胀属于变性压缩,而冷缩则属于拉伸变形,很容易引起开裂。水泥的水化反映是一个放热的过程。在混凝土硬化过程中,释放大量热能,使温度上升,通常混凝土温度上升1摄氏度,每米膨胀0.01m。水泥水化反应的放热速度初始较缓慢,25分钟后增温,在水泥终凝12小时后,水话温度可达80-90摄氏度,使混凝土内部产生显著的体积膨胀,板面的温度则是随着空气气温而变化的。当外界气温降低时,板面冷却收缩。此时混凝土路面内部膨胀,外部收缩,因而产生很大的拉应力。当混凝土的极限抗拉强度小于此拉应力时,板块将出现裂缝或断板。
施工期在高温季节内,当日平均温度约为35-40摄氏度,由于高温暴晒,未能采取越过高温时间段的施工措施,使得面层表面失水过快,而混凝土内部和底部大量水分却不能及时排出,由于水分的作用使混凝土上、下表面出现温差,在温度应力的作用下,使得混凝土表面出现横向不规则裂缝或断板。上述因素是混凝土路面出现裂缝或断板的主要原因。防治这类病害的方法很多,比较简单的方法是:在混凝土路面 的收水抹面后及时覆盖朔料布,根据施工期气温情况确定覆盖时间。此方法可以解决混凝土早期养护用水,并使此时的混凝土内、外部温差较小。这就避免了混凝土早期断板的病害。
(3)、切缝不及时的原因
水泥混凝土路面缩缝(横缝)切割时间应视施工期温度而定,当气温在30摄氏度时,切缝时间应在混凝土浇筑的12-15小时后进行。采用真空吸水工艺时,切缝时间可在混凝土浇筑5-7小时后进行。当施工气温在20-25摄氏度时,切缝时间应在混凝土浇筑15-21小时后进行。采用真空吸水工艺时,可在混凝土浇筑8-11小时后进行。切缝深度应为混凝土路面厚度的1/4(厘米)。
由于切缝不及时,切缝深度不足,导致混凝土表面出现横向裂缝或断板。(4)、养生不及时 混凝土路面在硬化的初期内,需要大量水进行保湿养生。由于养生水不足或养生不及时,使混凝土表面暴晒失水,这是混凝土路面极容易产生横向裂缝或断板。(5)、板块分格应合理 混凝土路面的板块分格应严格按设计的要求施工。设计规范规定:混凝土路面板块的长宽比不得大于1.3,板块面积不得大于25m2。由于板块分格不合理,不能满足设计要求,混凝土路面将会出现横向不规则裂缝。
2、纵向裂缝
沿路前进方向出现的裂缝称为纵向裂缝。水泥混凝土路面的动力荷载传递顺序为面层、基层、路基。由于路基的填料土质、湿度不均匀,膨胀土、粘土压实度不足等多种原因,导致路基强度不均匀。当道路的基层和面层铺筑后,尽管道面传到路基顶面的荷载应力很小,只要路基稍有不均匀沉降的现象出现,在板块自重和行车压力作用下将产生纵向裂缝。开始裂缝很小,一般小于0.05mm,但随着雨水侵入使基层软化、液化,而产生唧泥、淘空,使裂缝加大。纵向裂缝的防治原则是:在新筑路基或旧路加宽改造时,要严格按着新筑路基或旧路拓宽改造的施工程序实施,确保路基的稳定性,并在混凝土路面浇筑之前严格检查基层顶面回弹模量是否符合规范要求。使之控制纵向裂缝的产生。
3、交叉裂缝 水泥混凝土在拌和、运输、振捣、凝结、硬化的过程中始终存在着水泥的水化反应。水化反应可分为:初始期、休止期、凝结期及硬化期四个阶段。水泥水化反应在混凝土发生升温和降温过程中产生体积的胀缩变形,在内部骨料及外部边界条件约束下使混凝土的自由胀缩变形受阻,而产生拉 压应力。由于安定性不足的水泥中残存着一些过烧的Cao和Mgo,它们的水化速度较慢,往往是在水泥硬化后再水化,引起水泥浆体积膨胀、开裂甚至溃散,在浇筑后的混凝土路面上出现大面积龟裂。因此,在水泥混凝土路面施工中要严格控制水泥的质量,严格按混凝土的设计配合比操作,保证混凝土强度。
4、板角断裂
与混凝土板角两边接缝相接的贯穿板厚的裂缝称为板角断裂。板角是混凝土路面的薄弱部位,由于板角很难振捣密实,板角强度相对较小。相邻板角之间无传力杆,传荷能力较差。当车轮荷载作用在板角时很容易出现板角断裂。,预防板角断裂的措施:采用水稳性好的基层;横、纵缝填缝前要清理干净,填料要饱满;施工中板角、板边要振捣密实。
二、裂缝与断板的修补措施
1、一般裂缝 此裂缝的处理可采用环氧树脂修补圬工工艺方法进行。详见“环氧树脂修补圬工工艺”。
2、断板裂缝 这类裂缝处理可视裂缝走向,确定切割宽度,切缝应与混凝土路面分格的横缝平行,切割深度为12厘米,将切割区内的原混凝土凿除并清洗干净,并将底部的裂缝凿成“V” 型槽,用环氧树脂胶拌和水泥砂浆灌实。然将槽底部用1:1水泥砂浆铺平,并放臵方孔为5mm的钢丝网,再浇注抗折强度不小于4.5Mpa的细石混凝土进行振捣压实,经收水抹面后覆盖养生。细石混凝土中应掺配膨胀剂,其比例为水泥重量的15%。混凝土路面的裂缝或断板按上述措施修补后,应建立观测点,观测修补后的道路使用情况。附:混凝土路面修补工艺及参考表。
环氧树脂修补砼工艺
一、配合比工艺
1、先将水泥、中(粗)砂与水按其设计配合比进行配制。
2、将环氧树脂与稀释剂搅拌均匀。当环境温度低于20度时,可用温水溶法,(即将拌和物装入器皿内臵入水中加温)使树脂溶化,加热温度不超过40度。
3、将硬化剂加入已稀释的树脂溶液中,迅速搅拌。如使用间苯二胺(或乙二胺)作硬化剂时,应用温水溶法预先将硬化剂加热溶化,但温度不得超过65度。
4、将加好硬化剂的树脂倒入拌和好的粗细填料中,将含有环氧树脂的砂浆混合物,边和拌边压入裂缝中。
5、加入硬化剂后的树脂料,一般不宜加热。如气温过低影响操作或拌和时,间苯二胺(或乙二胺)有产生结晶析 出现象时,可用温水溶法稍微加热,但不得局部加热或加热过高,以防拌和物早期凝固。
6、含有环氧树脂的拌和物,应在浅槽内拌和,便于及时散除化学热。环氧树脂拌和物的配合比为:水泥:砂:环氧树脂:间苯二胺(乙二胺):水=1:3:0.25:0.02:0.45。本配合比为重量比。拌和物应在30分钟内用完。
二、方法选用
1、裂纹宽小于0.15mm,一般不作修补,必须进行封闭时,可涂二层树脂涂料;
2、裂纹宽0.15-0.3mm时,沿裂纹凿一条外口宽20mm,深约3mm的“V”形槽,然后涂一层厚约0.2mm的树脂涂料,再用树脂砂浆修补平整;
3、裂纹宽大于0.3mm时,沿裂纹凿一条外口宽20mm,内口宽约6mm,深约7mm的梯形槽,修补方法同2;
4、圬工(混凝土路面)表皮剥落或大块混凝土脱落时,凿除松散砂浆或混凝土,涂一层厚约0.2mm树脂涂料,用树脂砂浆修补平整。
二00五年八月九日
第三篇:沥青混凝土路面裂缝产生原因及防治措施
沥青混凝土路面裂缝产生原因及防治措施
一、沥青混凝土路面裂缝类型
一般来说,沥青混凝土路面裂缝大体分为两种类型:一种是荷载型裂缝,即主要由于行车荷载作用下产生的裂缝。在车辆荷载作用下,半刚性基层底部产生拉应力,如果拉应力大于基层材料的抗拉强度,则基层底部很快开裂,直至影响到沥青面层;另一种是非荷载型裂缝,以温度裂缝为主的低温收缩裂缝和温度疲劳裂缝;由于施工工艺不当或用了不合格材料产生的裂缝。两种类型的裂缝分别通过横向裂缝、纵向裂缝、网裂和反射裂缝等形式表现出来。
二、裂缝形式产生原因分析及预防措施 横向裂缝
1.1 表现形式
裂缝与路中心线基本垂直,线宽不一,缝长有的贯穿整幅路面,有的路面部分开裂。
1.2 产生原因
(1)沥青质量没有达到本地区施工气候要求或者没有达到相关技术标准,致使沥青混凝土面层温度收缩或温度疲劳应力大于沥青混凝土的抗拉强度,产生横向裂缝。
(2)施工缝处理不当,接缝不紧密,造成不同部位结合不良,从而产生横向裂缝。
(3)半刚性基层由于水泥剂量、施工质量等综合因素产生的路面收缩裂缝,通过横向裂缝形式表
现出来。
(4)桥梁、涵洞等结构物回填部位没有按照要求进行施工,或处理不得当,从而产生不均匀沉降,导致路面产生横向裂缝。
1.3 预防措施
(1)按照《公路沥青路面施工技术规范》中的相关要求,结合本地区的气候条件和道路等级选用符合要求的沥青种类,以减少或消除沥青面层的温缩裂缝。施工中所采用的沥青应该到本地区相关试验检测机构进行试验检测,验证其是否符合相关技术标准。
(2)合理组织施工。摊铺作业尽可能连续,尽量避免冷接缝。如不能避免,冷接缝应按照要求先将已压实的摊铺带边缘切割整齐,清除浮料,用新的热混合料敷贴到接缝部位,使冷料部位预热软化,清除敷贴料,向接缝壁涂刷0.3~0.6kg/m 的粘层沥青,再摊铺新的沥青混合料。
(3)充分压实横向接缝。碾压时,压路机先在横向接缝已压实的路幅上,钢轮伸入新摊铺部位15cm左右,然后每压一遍向新铺层移动15~20cm,直到压路机完全进入新摊铺层,然后再转入纵向碾压。
(4)半刚性基层所用的水泥宜为质量稳定旋转窑生产,水泥剂量应符合设计及施工要求,并且水泥与其他混合料要充分拌和,使之均匀。路用水泥应该按照要求频率到相关部门进行试验检测。
(5)桥涵回填部位应选择透水性及材质良好的砂砾等材料,并按照要求填筑充分碾压;沉降严重地段,应先进行软土基处理,并合理组织施工,以减少回填部位的不均匀沉降。
纵向裂缝
2.1 表现形式
裂缝走向基本与路线走向平行,裂缝长度和宽度不一。
2.2 产生原因
(1)路基填筑使用了不合格材料,路基吸水膨胀引起路面开裂。
(2)纵向加宽没有按照要求进行施工,或者碾压没有达到要求,从而造成加宽部位沉降,产生纵向裂缝。
(3)路基边坡坡度小于设计值,路基边坡压实度不足产生滑坡。
(4)边沟过深,使实际填土高度加大从而产生滑坡,造成路面开裂。
(5)面层前后摊铺相接处的冷接缝没有按照相关要求进行处理,结合不紧密而相互脱离,产生纵向裂缝。
2.3 预防措施
(1)使用合格材料填筑路基或对填料进行处理后再进行填筑。
(2)旧路加宽或半填半挖路段,路基填筑应先将边坡松土清除,并按照填土厚度要求逐级进行台
阶处理并充分碾压。
(3)路基施工分层填筑,边坡充分压实,采用重型压实标准;正确放坡,高填方路段放缓边坡,减少边沟深度。
(4)面层施工尽可能采用全幅摊铺,如果不具备全幅摊铺条件,可2台摊铺机前后紧跟摊铺,尽可能避免前幅混合料已冷却再进行后半幅摊铺,确保混合料热接;分幅摊铺时,上、下面层施工缝应该至少错开15era以上。如果产生冷接缝,应按照本文
网状裂缝
3.1 表现形式
裂缝纵横交错,缝宽在lmm以上,缝间距离在40mm以下,裂缝面积在lm 以上。
3.2 产生原因
(1)纵横裂缝出现后,继续扩展,尤其是在北方地区,经过冰冻水的侵入发展而成。
(2)沥青混合料质量差,拌和时间过长,拌和温度过高或者在储料仓中存储时间过长,沥青本身老化,导致混合料抗变形能力降低而易产生的裂缝。
(3)沥青的性能差,尤其是低温抗变形能力过低。
(4)路面结构中含有软弱夹层,粒料层松动,水稳定性差,从而形成网状裂缝。
(5)沥青层的厚度不足,水分侵入。导致层间结合较差,加速了网状裂缝的形成。
(6)沥青总体强度不足,在损坏初期形成网裂,151后裂缝逐步扩展,缝间距变小。
3.3 预防措施
(1)采用低温变形能力高的优质沥青,并按照要求控制好沥青混合料的拌和质量。
(2)沥青面层摊铺前,认真检查下承层的施工质量,及时清除泥灰等杂物,处理好软弱层,保证下承层稳定,并喷洒0.7—1.1l/m 的透层油,必要时可以按照要求洒石屑或砂,保证层间结合。
(3)沥青各层要满足最小施工厚度的要求,保证上下之间有良好的连接,并从设计、施工、养护上采取相应的措施及时排除雨后结构层内的积水。
(4)路面结构设计中应该做好交通量调查和预测工作,使路面结构组合和路面总体强度满足设计年限内交通荷载的要求。有条件的可以采用沥青碎石柔性基层,以缓解网状裂缝程度。
反射裂缝
4.1 表现形式
基层产生裂缝以后,在温度和行车荷载的作用下,裂缝逐渐反射到沥青混凝土面层,路面的裂缝形式与基层裂缝形式基本一致。对于半刚性基层以横向裂缝居多,对于柔性路面上加盖的沥青结构层,裂缝形式不一,主要取决下承层。
4.2 产生原因
(1)在已经开裂的旧沥青、旧水泥路面上加铺沥青面层,由于温度的变化(降低),老路面的裂缝继续拉开,从而使新铺层在旧裂缝处断开。
(2)由半刚性基层温缩开裂引起的反射裂缝。
(3)新铺半刚性基层随着混合料中水分的减少产生干缩和干缩应力,从而产生开裂,反射到沥青面层。
4.3 预防措施
(1)在旧有路面上加铺沥青面层,最好先铣除原有路面后再进行加铺;或者铺设土工布或土工格栅,以减少反射裂缝。
(2)适当控制基层材料中粉料的含量及塑性指数,小于0.075mm的颗粒含量不应超过5%。
(3)基层施工尽可能使混合料在接近最佳含水量状态下碾压,并且碾压充分,保证基层强度;同时要加强对已完基层的养生,要尽早铺筑上层,或进行封层,以减少干缩缝。
三、裂缝的处理措施
沥青路面裂缝产生后,应及时予以处理,防止水等有害物质侵入,影响道路使用寿命。对于细裂缝(2~5mm)可用乳化沥青进行灌缝处理;对于大于5mm的粗裂缝,可用改性沥青(如SBS改性沥青)进行灌缝处理;灌缝前,必须清除缝内、缝边碎料、垃圾等,并保证缝内干燥;灌缝后,表面应洒布粗砂或3~ 5mm的石屑。素混凝土路面
在公路、城市道路及机场道面中,目前我国采用得最广泛的是现场浇筑的普通混凝土路面,这类混凝土路面除接缝区和局部范围(边缘或角隅)外,不配置钢筋,亦称素混凝土路面。
图2
用素混凝土或仅在路面板边缘和角隅少量配筋的混凝土,就地灌筑成的路面结构,施工方便,造价低廉。素混凝土路面应沿纵向每隔5~6米设一缩缝,满足冬季缩裂要求;每隔20~40米设一胀缝,防止夏季热胀,板屈曲压裂或缝边混凝土挤碎;沿横向每隔3~4.5米设一纵缝(图1)。由于横胀缝易引起路面板的破坏,增加施工和养护的麻烦,20世纪60年代中期以来,对夏季施工的混凝土路面,除在桥头、隧道口、道路交叉口小半径曲线或纵坡变换处,必须设置胀缝外,其他路段可少设或不设。纵横缝一般做成垂直相交,但也有把横缝做成与纵缝交成70°~80°斜角,并按4、4.5、5、5.5和6米的不等间距顺序布置。
胀缝间隙宽1.8~2.5厘米,为防止渗水,上部5~6厘米深度内应灌以填缝料,下部则设置用沥青浸制的软木嵌条。为传递荷载,混凝土板厚中央处设钢传力杆,杆径20~32毫米,长40~60厘米,间距30厘米。杆的半段涂沥青并套以套筒,筒底部填以木屑等材料(图2a)。如不设传力杆,可在混凝土板下设置垫枕(图2b)。
图3
缩缝一般做成裂口深4~6厘米的假缝形式(图3a),上部亦灌以填缝料,可不设传力杆。但在路基软弱或交通繁忙路段以及邻近长间距胀缝的二三个缩缝上,也应设置传力杆(图3b)。纵缝可做成假缝、平头缝或企口缝形式(图4),上部也灌以填缝料。为防止板块向两侧滑移,板厚中央可设置钢拉杆,杆径14~20毫米,长40~60厘米,间距80~100厘米。
素混凝土路面板大多做成等厚断面,厚约20~25厘米。由于板的边缘和角隅最易遭到破坏,可设置边缘钢筋和角隅钢筋(图1)予以加固,或做成厚边式断面,从靠路肩1米处开始厚度逐渐增加,至板边缘厚度较中间大25%。在高速公路和一级公路上,可做成由内侧向外侧边缘逐渐加厚的梯形断面。路面板大多做成单层式;当板较厚时也可做成双层式,上层厚度不小于6~7厘米。下层使用品质稍差的材料做成低强度混凝土;为使上下层结合牢固,下层表面应清洁、粗糙并设凹槽。
混凝土路面切缝要注意:
1、要注意切缝的时间,时间隔太长了会出现裂缝,太短了,会出现毛边;
2、要注意切的深度,浅了起不到效果,还是会出现裂缝,太深了,又耗时耗力,浪费资源;
3、间距要合适,一般控制在4-6米之间,间隔太长了,中间会出现裂缝,起不到作用了,太短了,也是浪费;
4、注意线形的顺直美观,特别是在弯道上,注意不要斜了;
5、切完后及时进行灌缝。
第四篇:提高路基及路面基层平整度的措施
提高路基及路面基层平整度的措施
1、路堤填筑前原地面处理
路基的施工质量,是路基路面工程能否经受住时间、车辆运行荷载、雨季冬季的考验。要做好路基工程,必须扎扎实实地进行路基的填筑,尤其对原地面的处理和坡面基地的处理:
2、路堤填料
路堤填料一般应采用砂砾及塑性指数和含水量符合规范的土,不使用淤泥、沼泽土、冻土、有机土、含草皮土、生活垃圾及含腐殖质的土。对于液限大于50,塑性指数大于26 的土,一般不宜作为路基填土。
⑴控制最佳含水量,保证土料在最佳含水量下达到最佳压实度。由于当地土质含水量特别大,通过翻晒来实现,使其达到最佳含水量。
⑶采用不同土质填筑路堤时,采取以下措施:
②透水性差的土填筑在下层时,其表面做成一定的横坡,以保证来自上层透水性填土的水分及时排出;
③合理安排不同土质的层位,采用不因潮湿及冰融而变更其体积的优良土填上层,强度较小的应填在下层;
④在不同土质填筑的路堤交接处应做成斜面,并将透水性差的土填在斜面的下部。
3、填土路基压实
路基施工时,应严格按现行《公路路基施工技术规范》要求进行,并应通过试验路段来确定不同机具压实不同填料的最佳含水量、适宜的松铺厚度和相应的碾压遍数、最佳的机械配套和施工组织,还要有一定素质的施工队伍来重视。
6、桥头、涵洞两端及伸缩缝的防治措施
桥头、涵洞两端引起的跳车现象,成为各个公路路线上一个主要克服和攻关项目,要对其彻底进行治理好。
⑴地基加固处理,为消除桥台和台后填方段的差异沉降变形,需对地基进行加固,尤其是特殊路基,如软土地基、湿陷性黄土地基、河流相冲击洪积物地基等需进行特殊处理:软土属高压缩、大变形地基,对该地基首先采用插塑料板、袋装沙井的超载预压等方法进行排水加固,其次根据填方路提的压力计算,采用喷粉桩、挤密庄等进行加固处理;河流冲积物,使长年累月积累下来的,沉积物种类多,要充分分析其成份,做好设计,进行地基渐变加固;湿陷性黄土要做好防排水设计,采用强夯等办法进行加固。
⑵桥头设计过渡段,即在一定长度范围内铺设过渡性路面或设置搭板,可以使在柔性结构路段产生的较大沉降通过过渡段至桥涵结构物上,车辆行驶就不至于产生跳车。
⑶台背填料的选择,在挖方地段的台背回填部位,因场地特别窄小,可选用当地的石渣、砂砾等优质填料;在高填方的拱涵及涵洞与侧墙的相接部位,尽量选用内摩差角大的填料进行填筑,而且施工是应注意填料土压的平衡,不发生偏移,以免造成工程事故。
⑷在靠近构造物背后设置必要的地下排水设施,也可在桥台与填方结合处及过渡段的路面下设置垫层,防止路面下渗水进入填方,对中间为砂砾填料、两侧为土类填料的填方与加固地基的连接处做纵向集水管和横向排水管,以排泄填方与加固地基之间的下渗水。
⑸强化施工质量管理,提高桥涵两端路提的施工质量,完善施工工艺、方法和强化管理。为适应桥涵端部而路提施工场地窄小、压实区域形状不规则而工期又紧迫的特点,应使用专用的小型压实机械。
7、路面基层施工
⑴严格按照《公路路面基层施工技术规范》(JTJ034-93)要求进行底基层和基层施工,对于高速公路和一级公路,必须坚持除与土基接触的底基层可以采用路拌法施工以外,其上面的各层均应采用集中场拌和摊铺施工方法,以确保标高、横坡、强度、平整度达到设计要求。当采用摊铺机进行基层施工时,为了消除中间高两侧低的现象,可适当调整摊铺机两侧的横向斜杆,使熨平板呈中间低两头翘状态。
⑵加强基层养护,在基层施工完成后,采用不透水薄膜或湿砂进行养护,也可以采用喷洒沥青乳液保护。若无上述条件时,可以用洒水进行养护,并应严格控制行车。若不能封闭交通,应限制重车通行,其车速不应超过30km/h,同时应注意其他交通设施对基层的损坏。若出现车槽(坑槽)松散,应采用相同材料修补压实,也可用贫混凝土填平振实后,上面摊一层油毛毡再进行路面施工。严禁用松散粒料填补。
⑶严格控制基层平整,面层铺筑前用3m直尺对基层进行平整度检测,平整度差且大于8mm的路段应进行整平。面层摊铺前认真清扫基层表面,确保基层表面整洁,没有松散浮料和杂质。如有泥土还应用压力水冲洗干净。如基层表面局部透层沥青或下封层脱落,则应将脱落处基层表面清洗干净后补洒透层沥青或补做下封层。认真抄平放线,确保基层标高和基准线标高准确无误。基层标高超过允许范围时,高处必须铲平,低处可用下面层补平。面层铺筑前受到其他工序污染,如表面滴落水泥成硬渣时,应予及时清除,以确保面层平整度。
8、沥青路面机械摊铺工艺及控制
⑴摊铺机基准线的控制,摊铺机在进行自动找平时,需要有一个准确的基准面(线),下面介绍二种确立基准面(线)的方法,使用者可结合路面的结构层次和施工位置进行选定。其基本原则是:当以控制高度为主时,以走钢丝为宜;当控制厚度为主时,则采取浮动基准梁法。一般是底面层用走钢丝,中面层和表面层用浮动基准梁法。
摊铺底面层——基准钢丝绳(走钢丝)法,是在路面两侧安装基准钢丝绳,但注意:支持钢丝绳的支柱钢筋的间距不能过大,一般为5—10m;用两台精密水准仪测量控制钢筋的高程,钢筋宜较设计高程高1—2mm,并保证钢筋的高程在铺筑过程中始终准确;一般使用Φ2mm-Φ3mm的高强度钢绞线,用紧线器拉紧安放在支柱的调整横杆上,每两根钢支柱间钢丝绳的挠度不大于2mm,张紧钢丝绳的拉力一般在800N左右;基准线应尽量靠近熨平板,以减少厚度增量值;为保证连续作业,每侧钢丝绳至沙应具备有三根200-250m长的钢绞线,在未走完本段钢丝之前,下段钢丝已经架设完成。
摊铺中面层和表面层——浮动基准梁法,浮动基准梁用于保持摊铺机前后高差相同,保证摊铺厚度和提高表面平整度,在构造物上另加挂钢丝绳配合进行控制(因构造物上沥青层的厚度与表面层厚度不同),方法是:浮动基准梁的前部由长2-3m的2-4个轮架组成,每个轮架有3-44对小轮,行走在摊铺机前面下承层。浮动基准梁的后部是约0.5m×10m的滑板,在摊铺层顶面滑移,为了减少基准误差和自动找平装置的误差,需在进行自动找平装置的安装和调整时注意:横坡传感器听安装误差应小于+0.1%;浮动基准梁的滑动基面应与摊铺基面平行上横坡值相同;随时检查液压系统的工作压力,使其处于正常状态;随时检查摊铺厚度和横坡值是否符合设计值。
⑵摊铺机的摊铺进度控制,摊铺机应该匀速,不停顿地连续摊铺,严禁时快时慢。因摊铺速度的变化必然导致摊铺厚度变化。为了保证厚度不变,就要调节厚度调节器以及捣固器和熨平板的激振力与振捣梁行程,但人工调节是凭经调节,在速度变化处会引起摊铺后预压密实度的变化,从而导致最终压实厚度的差异,影响路面平整度。
在摊铺过程中,应尽量避免停机,应将每天必须停机中断摊铺点放在构造物一端顶定做收缩缝的位置。在中途万一出现停机,应将摊铺机熨平板锁紧不使下沉;停顿时间在气温10以上时不要超过10min。停顿时间超过30min或混合料温度低于100时,要按照处理冷接缝的方法重新接缝。
⑶摊铺机操作控制措施,选用熟练的摊铺机操作手,并进行上岗前培训;在摊铺过程中,运料车应在摊铺机10-30m处停住,并挂空档,依靠摊铺机推动缓慢前进,并应有专人指挥卸料车进行卸料;确保摊铺机供料系统的工作具有连续性,即保证脚轮(输送轮)内的料位高度稳定、均匀、连续,料位高度保持在中心轴以上叶片的2/3为宜。如中断摊铺时间短,仅受料斗内的混合料已经冷硬,则应先将受料内已冷硬的混合料铲干净,然后重新喂料;派专人负责及时清扫洒落的粒料;摊铺前,熨平板必须清理干净,调整好熨平板的高度和横坡后,预热熨平板。熨平板的预热温度应接近沥青混合料的温度,一般可加热到85-90℃
9、碾压质量控制
沥青混凝土面层的碾压通常分为三个阶段进行,即初压、复压和终压。
⑴初压,第一阶段初压习惯上常称作稳压阶段。由于沥青混合料在摊铺机的熨平板前已经初步夯击压实,而且刚摊铺成的混合料的温度较高(常在140左右),因此只要用较小的压实就可以达到较好的稳定压实效果。通常用6-8t的双轮振动压路机以2KM/H左右速度进行碾压2-3遍。碾压机驱动轮在前静压匀速前进,后退时沿前进碾压时的轮迹行驶进行振动碾压。也可以用组合式钢轮—轮胎(四个等间距的宽轮胎)压路机(钢轮接近摊铺机)进行初压。前进时静压匀速碾压,后退时沿前进碾 压时的轮迹行驶并振动碾压。⑵复压,第二阶段复压是主要压实阶段。在此阶段至少要达到规定的压实度,因此,复压应该在较高温度下并紧跟在初压后面进行。复压期间的温度不应低于100-110℃,通常用双轮振动压路机(用振动压实)或重型静力双轮压路机和16t以上的轮胎压路机同进先后进行碾压,也可以用组合式钢-轮胎压路机与振动压路机和轮胎压路机一起进行碾压。碾压遍数参照铺筑试验段时所得的碾压遍数确定,通常不少于8遍,碾压方式与初压相同。
⑶终压,第三阶段终压是消除缺陷和保证面层有较好平整度的最后一步。由于终压要消除复压过程中表面遗留的不平整,因此,沥青混合料也需要有较高的温度。终压常使用静力双轮压路机并应紧接在复压后进行。终压结束时的温度不应低于沥青面层施工规范中规定的70℃,应尽可能在较高温度下结束终压。
在施工现场,组织得好的碾压应是初压、复压和终压的压路机各在相互衔接的小段上碾压并随摊铺速度依次向前推进。当然,实际碾压过程中压路机会超过复压与初压和终压复压的分界线;为使压路机驾驶员容易辨明自己应该碾压的路段,可用彩旗或其他标记物放在初压与复压和复压与终压的分界线上,并根据沥青混合料的温度和碾压遍数移动这此标记物,指挥驾驶员及时进入下一小段进行碾压。
⑷为保证各阶段的碾压作业始终在混合料处于稳定的状态下进行,碾压作业应按下述规则进行:由下而上(沿纵坡和横坡);先静压后振动碾压;初压和终压使用双轮压路机,初压可使用组合式钢轮-轮胎压路机,复压使用振动压路机和轮胎压路机;碾 压时驱动轮在前,从动轮在后;后退时沿前进碾压的轮迹行驶;压路机的碾压作业长度应与摊铺机的摊铺速度相平衡,随摊铺机向前推进;压路机折回去 在同一断面上,而是呈阶梯形;当天碾压完成尚未冷却的沥青混凝土层面上不应停放一切施工设备(包括临时停放压路机),以免产生形变;压实成型的沥青面层完全冷却后才能开放交通。
⑸横向接缝的碾压,横向接缝的碾压是工序中重要一环。碾压时,应先用双轮压路机进行横向(即垂直于路面中心线)碾压,需要时,摊铺层的外侧应放置供压路机行驶的垫木。碾压时压路机应主要位于已压实的混合料层上,伸入新铺混合料的宽度不超过20cm。接着每碾压一遍向新铺混合料移动约20cm,直到压路机全部在新铺面层上碾压为止。然后进行正常的纵向碾压。在相邻摊铺层已经成型必须施做冷纵向接缝时,可先用钢轮压路机沿纵横碾压一遍,在新铺层上的碾压宽度为15-20cm,然后再沿横向接缝进行横向碾压。横向碾压结束后进行正常的纵向碾压。
⑹纵向接缝的碾压,纵向接缝的碾压,压路机先在已压实路面上行走,同时碾压新铺混合料10-15cm,然后碾压新铺混合料,同时跨过已压实路面10-15cm,将接缝碾压密实。
10、接缝处理对策
⑴纵向接缝,两条摊铺带相接处,必须有一部分搭接,才能保证该处与其他部分具有相同的厚度。搭接的宽度应前后一致。搭接施工有冷接茬和热接茬两种。
冷接茬在施工是指新摊铺层与经过压实后的已铺层进行搭势头。半幅施工不能采用热接缝时宜加设档板或采用切刀切齐。铺另半幅前必须将缝边缘清扫干净,并涂洒少量粘层沥表。摊铺时应重叠在已铺层5-10cm,摊铺后用人工将摊铺在前半幅上面的混合料铲走,然后进行碾压。应注意新摊铺带必须与前一条摊铺带动的松铺厚度要同。
热接在施工一般是在使用两台以上摊铺机梯队作业时采用的。此时两条毗邻摊铺带的混合料都还处于压实前的热状态,所以纵向接茬易于处理,且连接强度较好。施工时应将已铺混合料部分留下10-20cm宽,暂不碾压,作为后摊铺部分的高程基准面,待后摊铺部分完成后,一起跨缝碾压。
不管采用冷接法或热接法,摊铺带的边缘都必须齐整,这就要求机械在直线上或弯道上行驶始终保持正确位置。为此,可沿摊铺带一侧敷设一根导向线,并在机械上安置一根带链条的悬杆,驾驶员只要注视所悬链条对准导向线行驶即可。
⑵横向接缝,相邻两幅及上下层的横向接缝均应错位1m以上。横向接缝有斜接缝和平接缝两种。高速公路、一级公路的中、下层的横向接缝可采用斜接缝,在上面层应采用垂直的平接缝,其他等级公路的各层均可采用斜接缝。铺筑接缝时,可以已压实部分上面铺一些热混合料使之预热软化,以加强新旧混合料的粘结。但在开始碾压前应将预热用的混合料铲除。斜接缝的搭接长度与层厚有关,一般为0.4-0.8m。搭接处应清扫干净并洒粘层油。当搭接处混合料中的粗集料颗粒超过压实层厚时应予剔除,并补上细除。斜接缝应充分压实并搭接平整。
平接缝应做到紧密粘结、充分压实、连接平顺,施工可采用下列方法:
①在施工结束时,摊铺机在接近端部前约1m处将熨平板稍抬起驶离现场,用人工将端部混合料铲齐后再予碾压,然后用3m直尺检查平整度,趁混合料尚未冷透时垂直刨除端部层厚不足的部分,使下次施工时直角连接。
②在预定的摊铺段的未端先撒一薄层砂带,摊铺混合料后摊铺层上挖一道缝隙,缝隙位于撒砂的交界处,在缝中嵌入一块与压实层厚等厚的木板或型钢,待压实后铲除撒砂的部分,扫尽砂子,撤去木板或型钢,在端部洒粘层沥青接着摊铺。
③在预定的摊铺段未端先铺上一层麻袋或牛皮纸,摊铺碾压成斜坡,下次施工时将铺麻袋或牛皮纸的部分用人工刨除,在端部沾层沥青接着摊铺。
④在以预定摊铺段的末端先撒一薄层砂带,再摊铺混合料,待混休整 料稍冷却后用切割机将撒砂的部分要切割整齐后取走,再干拖布吸走多余的冷却水,待无全干燥后在端部洒粘层沥青接着摊铺,不得在接头有水或潮湿的情况下铺混合料。
对于横向接缝,应于接缝处起继续摊铺混合料前,用3m直尺检查已铺路面端部平整度,不符合要求时应予清除。在摊铺新混合料时应调整好预留高度,接缝摊铺层施工结束后再用3m直尺检查平整度,当有不符合要求者应趁混合料尚未冷却时立即处理,以保证横向接缝处的路面平整度。结束语
第五篇:解析路基不均匀沉降的形成原因危害及处理措施
路基不均匀沉降形成原因危害及处理措施
09土木(交通)
赵鑫龙
0919011011 【关键词】:路基纵向不均匀沉降,路基横向不均匀沉降,形成原因,造成危害,处理措施。
【摘要】:近年来,科学技术发展的为我国的交通事业的发展注入了强大的原动力。我国的交通状况正发生着日新月异的变化交通的高速发展已成为我国的经济版图中最引人注目的心篇章,数字化交通征打造着我国交通的新理念。然而路基的不均匀沉降这一难题始终困扰着我们的工程技术人员,阻扰在公路工程的发展和完善。
一,路基不均匀沉降的类型
1)纵向不均匀沉降
路基纵向不均匀沉降主要表现为桥头跳车和纵向填挖交界处不均匀沉降,致使路、桥过渡段出现不同程度的台阶,且路面平整性受损,严重影响了公路的使用功能。
2)横向不均匀沉降
由于车载、地下水及自重等作用,路基横向不均匀沉降引起的公路工程病害已成为公路工程质量通病之一。
二,路基横向不均匀沉降的原因分析
路基横向不均匀沉降的发生是多方面因素综合作用的结果。其中,内因在于地基及路基本身;外因是车载、地下水及自重等作用。
1.地基对路基横向不均匀沉降的影响(1)路堤地基处理不当
①伐树除根及表土处理不彻底或是路基基底的压实度不够,致使路堤形成后,一旦杂质腐烂变质,地基将会发生松软和不均匀沉降。
②地面横坡大于1:5的路段,路堤填筑前地基未按规定要求挖成台阶,填料与地基结合不良,在荷载作用下填料极易失稳而沿坡面发生滑移,从而产生横向不均匀沉降。
(2)特殊地基地段
①软土地基对路基横向不均匀沉降的影响
当路基修筑在软土地段时,软土层本身力学性能差,在附加应力作用下,会发生固结沉降、次固结沉降和侧向塑性挤出,导致明显的沉降变形。有些河谷、水塘地段虽作了清淤处理,但是处理不彻底或回填材料控制得不好,从而形成人为的相对软土层,造成路基的不均匀沉降。在高填方填筑后,地基出现不均匀沉降,甚至路面开裂。在一些地表水和地下水自然排泄困难的地方,地基土中的软土层在固结过程中的较大沉降变形,也是产生过大沉降和沉降差的重要原因。有些路段所处地基不属于软土地基,但处于低洼、河谷处,长期受水冲蚀,天然含水量较高,在设计时未发现或未作特殊处理,在施工时也未做等载或超载预压,也会产生不均匀沉降。
②岩溶地基对路基横向不均匀沉降的影响
在碳酸盐岩地区,路基下有时分布有岩溶洼地或漏斗,其中的沉积物松软,在行车动载的作用下,沉积物压实、侧向流动和下陷,造成路基沉陷。比较有代表性的工程实例是在昆明至瑞丽公路,有一处属这种类型。该公路通过处为灰岩地区的凹状地形区,自1991年开始,路面每年下沉约1.5m,1993年7~9个月,每月垫高路面0.5m,侧向变形作用不明显。其原因主要是路基以下为岩溶洼地,洼地内风化残积物疏松软弱,该处在地貌上易于地下水的汇集。在交通荷载作用下,残积物压密和侧向流动,使路基近于垂直下沉。一般说来,土层的天然含水量越高、天然孔隙比越大,则压缩系数越大、承载力越低,则路基的沉降量和沉降差越大;抗剪强度和承载力越低,则侧向塑性挤出甚至局部坍滑的可能性越大。故地基中存在岩溶,容易导致路基的横向不均匀沉降。
2.路基本身引起的路基横向不均匀沉降(1)路堤填料不均匀
在公路施工过程中,对填料、级配很难得到有效的控制。若填料中混入种植土、腐殖土或泥沼等劣质土,或土中含有未经打碎的大块土或冻土等,或在填石路堤中石料规格不一,性质不匀,乱石中空隙很大,在一定期限(例如雨季)可能产生局部明显横向下沉。另外,填料常常是路堑的挖方、隧道掘进产生的废方。这些填料性质差异大、级配也相差很远。在施工过程中,如果分层碾压厚度过大,小颗粒填料和软弱物质很难得到有效压实,在荷载的长期作用下,回填料会产生不协调沉降变形。
(2)路基填土压实不足
由于压实度不足往往导致填方路基的横向不均匀沉降变形,路基两侧出现纵向裂缝。路基土体压实度不足的主要原因有以下几点。
①路基施工受实际条件的限制时,如天气太干燥,局部路堤填料含水量低,土块粉碎不足,致使路基压实度不均匀;暗埋式构造物因其长度限制使路基边缘不能超宽碾压,致使路基边缘压实度不够;某些加减速道与行车道没有同步施工,当拼接处理得不好时,其拼接处也产生压实度不足的情况。
②在填方路堤施工中,当路堤施工到一定高度以后,路堤边缘土体往往存在压实度不足问题。对于较高的填方路基,通常都要作相应的处治。填方土体压实度不足,其结果是土体前期固结压力小于自重应力和各种附加应力之和,在自重作用下就会发生沉降变形。这些附加应力主要来自以下几个方面:车载,尤其超载情况;含水量变化造成土体重度的改变;地下水位升降而导致浮力作用改变;土体饱和度改变,引起负孔隙水压力改变。这些附加应力引起土体中有效应力改变,从而导致土体发生压缩变形。土体压实度不足还会导致填土路基的侧向完全受限,仅有竖向变形。实际路基土中存在有侧向变形,这种侧向变形会引起沉降。
③由于填方土体的最佳含水量控制不力,压实效果达不到要求。
④考虑到施工安全和进度,使得压实或压实作用时间不足,路基压实不充分,致使路基压实度达不到要求。
⑤其他原因:如路基填料的含水量、压实时的松铺厚度、碾压机具选择不当等,都易造成路基压实不足,使路基土的密实度达不到要求,这样土体仍会发生积水,造成水分积聚和侵蚀路基.使路基土软化或因冻胀而产生不均匀沉降。
(3)半填半挖部位产生的不均匀沉降
由于填方的沉降系数与挖方的沉降系数不同,在行车荷载的作用下,随着时间的推移,填方与挖方的沉降差值越来越大,易在交界处出现土基不均匀沉降,路基产生纵向裂纹。
3.水文气候引起的路基横向不均匀沉降(1)气候对路基横向不均匀沉降的影响
气候也是引起路基的横向不均匀沉降的一个重要因素。降雨量过大、洪水、冰冻、积雪或温差过大,都可能使高路堤产生横向不均匀下沉。
(2)地下水对路基横向不均匀沉降的影响 在地下水的交替作用下,路基土体内水含量反复变化。土体重度在一定范围内波动,更为重要的是,由毛细管张力引起负孔隙水压力可以达到相当的数值,再加上水的软化、润滑效应,有可能使路基产生横向沉降变形。路基或地基中地下水的动态性对路基不均匀沉降有很大影响。路堤及其地基中的地下水主要补给来源有三种类型,即地下水侧向补给、降雨补给和地表水侧向补给,其动态变化及侵蚀作用影响到土体中的有效应力分布、土体的结构特征和土体强度,从而导致路基的横向不均匀沉降。
4.施工方面的原因
填筑顺序不当,未在全宽范围内分层填筑,填筑厚度不符合规定,填料质量不符合要求,填料水稳性差,不同性质的填料混填,因不同土类的可压缩性和抗水性差异,形成不均匀沉降。路基填料含水量控制不严,又无大型整平和碾压设备,使压实达不到要求。施工过程中,未注意排水,遇雨天时,路基积水严重,无法自行排水,有的积水浸入路基内部,形成水囊;晴天施工时,未排除积水、控制含水量就继续填筑,以致造成隐患。
三,路桥过渡段桥头跳车的危害及成因
路基的纵向不均匀沉降的主要表现形式便是桥头跳车。
桥头跳车是指桥梁、涵洞等构造物本身及台背填土由于行车荷载和自重的作用而继续沉降,通常构造物沉降与台背沉降不一致即产生不均匀沉降,导致台背与构造物联结处的路面出现台阶,从而出现高速行驶的车辆通过台背回填处产生颠簸跳跃的现象。桥头跳车是目前公路建设中常见的通病之一,严重影响了行车舒适性,降低了车辆的行驶速度和道路的通行能力,是道路交通安全的重要隐患之一,损害了高等级公路建设的社会效益和经济效益。
如何有效地消除桥头跳车或将跳车减小到最低程度,已成为高等级公路建设中亟待解决的问题。鉴于此,深入开展公路桥头跳车防治技术的研究,提出既经济又有效的防治措施,最大限度减少甚至消除跳车现象,对满足高等级公路对行车高速、安全及舒适的要求以及延长道路的使用寿命等,具有十分重要的现实意义。
1,桥头跳车的危害
1.影响行车速度
当车辆行至桥头台阶处,为防止车辆的剧烈冲击跳动,驾驶员被迫制动减速;同时车辆颠簸、跳动也影响了行车驱动力的传递,使车辆的行驶速度受到不同程度的影响。车速降低幅度视桥面类型、台阶高度、车辆类型和行驶速度等而异。
根据已有的调查,台阶对车速的影响一般呈如下规律。
(1)较小的台阶高度对车辆行驶速度影响不大,只有当台阶达到一定高度时,对车速才有显著的影响。台阶越高,特别是达到4cm以上时,对车速影响显著。
(2)车速的损失与车辆的行驶速度有关。以较小的车速(低于60km/h)行驶时,一般减速幅度较小;中速(60~80km/h)行驶时,减速幅度较大;而当以较高速度(高于80km/h)行驶时,减速幅度则相对不大,但跳车比较严重,同时这与驾驶员行驶时看到台阶和做出的反应有关。
(3)台阶对不同类型车辆行驶的影响也不相同。如较高台阶对小汽车行驶的影响较大,而载重车对台阶不如空车敏感。其次,驾驶员的心理状态、对道路的熟悉程度等都对通过台阶时速度的降低有不同程度的影响。
2.影响行车安全
当车辆通过路桥过渡段的台阶处时,车辆产生跳动和冲击,使司乘人员感到颠簸不适,影响行车的舒适性;同时对驾驶员产生相当不利的心理影响,严重时则会影响其对车辆的正常操作,造成车辆失控,引起行车事故。国内曾多次发生因桥头跳车严重而造成翻车的事故就是最好的例证。
3.影响车辆运营费用
因跳车而不得不在桥头处频繁减速,以减轻汽车的颠簸。无论减速行驶还是颠簸现象的 发生,都会造成汽车机件不同程度的损坏和轮胎的磨耗;同时汽车行驶速度的不稳定,无形中既浪费了油料,又增加了废气的排放;另外,还增加了车辆的行驶时间。因此,桥头跳车的出现,提高了车辆的运营成本。
4.影响公路养护费用及使用寿命
台阶的存在使得车辆通过时产生跳动和冲击,从而对桥梁和路面造成附加的冲击荷载,加速桥头路面及伸缩缝的破坏。为了维持良好的使用状况,对路桥过渡段出现的台阶要进行及时维修与养护。不断的维修养护不仅花费大量的人力、物力和财力,而且也产生了不良的社会影响。国内外资料表明,因桥头跳车而增加的道路维修费用很大。如美国大约25%的桥涵(约150000座桥涵、通道等构造物)受到桥头跳车的影响,全国每年为此花费的维修费用预计高达1亿美元以上;同样,我国在桥头跳车的维修治理方面耗资巨大,全国高速公路年均维修治理过渡段的费用至少在1亿元以上。由此可见,桥头跳车病害的发生使高等级公路不能达到高效运营、安全行驶、节省投资及舒适乘车的目的,在很大程度上降低了高等级公路的服务水平,损害了公路使用者的效益,从而严重影响了高等级公路的经济效益和社会效益。因此,防治桥头跳车病害势在必行。
2桥头跳车产生原因
桥头跳车的产生和形成是多方面的,包括地基地面条件、填料、施工材料以及设计、施工等诸多方面原因,主要原因如下:
1.地基强度不同
桥头跳车产生的基本原因是桥台与路基间的材料弹性模量不一致而引起的沉降差超过某个限值时所致。因为桥台基础一般都作了加固处理,例如采用桩基础等,其沉降量很小,而路基填土所固有的压缩徐变性能需待通车后一段较长时间才能趋于稳定,二者在结构刚度上产生了很大的差异。
2.设计方面原因
设计人员若对碾压方式方法考虑不周、填料要求不严格、台背排水考虑欠佳、路堤填土处理不当等,必然产生较大沉降。
3.施工方面原因
台后填料不当、压实不足等致使填料压实度满足不了设计和规范要求,产生较大的工后沉降。
4.地基浸水软化
软土、黄土地基浸水造成路基沉降。5.桥台伸缩缝的破损,形成台阶。
四,路基横向不均匀沉降防治措施
1.设计方面
(1)做好地质勘探调查
对路线经过的地形、地貌、水文地质条件进行详细勘察,对特殊路基段应提供详细的设计资料。对于地表不良路段,设计可考虑换土或掺石灰、水泥及铺设土工合成材料等措施。
(2)确保路基最小填筑高度
路基最小填筑高度必须保证不因地面水、地下水、毛细水及冻胀作用的影响而降低其稳定性。按照路基设计规范要求,根据土基干湿类型及毛细水位高度确保路基最小填筑高度。当路基填筑高度受限制而不能达到规范规定时,则应采取相应的处治措施,如换填砂砾、石渣等透水性材料,设置隔离层或修筑地下渗透沟等以避免地面积水和地下水浸入路基,影响路基工作区内的土基强度与稳定性。土质挖方路基,需换填不少于60cm砂砾;石质挖方路基,需设置30cm砂砾垫层,横向排水不畅路段要加设盲沟。
(3)明确路基填料质量标准要求
在各级公路工程施工图设计中,必须明确不同填高内路基填料的CBR值(最小强度)及最大粒径要求。种植土、腐殖土、淤泥冻土及强膨胀土等劣质土,严禁直接用于填筑路基。砾(角砾)类土应优先选作路床填料,土质较差的细粒土可填于路堤底部。
(4)完善路基综合排水设计
县级以上公路工程设计中,必须遵循因地制宜、整体规划、综合考虑的原则,进行路基纵、横向排水设计,避免造成两侧长期积水浸泡路基,使路基承载力下降而发生沉降变形。在居民区路段必须设置排水边沟,平坡路段边沟需设有纵坡,确保排水通畅。高填方路段采用集中排水措施,并与警示桩、防撞墙统筹考虑,要求在每20-40m及主要变坡点处设置简易或永久性泄水槽。挖方段应根据上边坡的汇水面积设计截水沟,并考虑边坡土质和边坡,设置挡土墙防止坍方,路基较低路段可以加设砂砾层及渗水盲沟,并加大、加深边沟等排水措施。
(5)确保路基边坡稳定性
高填、深挖路基的边坡应根据填料种类、边坡高度和工程地质条件等确定,且高填路堤必须进行路基稳定性验算。填方边坡过高时,可考虑在边坡中部加置边坡平台。
(6)积极采用路基综合防护形式
积极推行植物防护与硬防护相结合的综合防护形式,在比较稳定的土质边坡采用种草、铺设草皮、植树等植物防护措施。岩体风化严重、节理发育、软质岩石、松散碎(砾)石土的挖方边坡以及受水流侵蚀、植物不易生长的填方边坡可采用护面墙、砌石等工程防护措施,沿河路基、受冰侵害和冲刷路段采用挡土墙、砌石护坡、石笼抛石等直接防护措施。
(7)设计方法方面
①强夯法是目前发展起来的处治路基不均匀沉降的有效措施。强夯法处治是利用大能量直接作用在被处治范围上,通过整体提高被处治体的密实度来减少不均匀沉降变形。其作用效果明显,施工速度快。20世纪90年代末,重庆交通科研设计院曾采用强夯技术成功地处治了重庆渝长高速公路路基沉降问题,但是这种方法对结构物的动力冲击较大,限制了在桥头、涵洞等部位的应用。而且强夯的设计计算方法、质量检测评价方法等还有待进一步研究。
②压力灌浆法是利用机器施加高压,把能固化的浆液压入土体空隙,浆液凝固后把压力区范围内的土体固结,使用松散的土颗粒形成整体,达到控制沉降、减少不均匀沉降的目的。特别是针对公路路基下软土基的处治,可以直接改善土体结构,固结土体,控制沉降。但是这种方法在实践中的可行性及其压浆工艺、材料、适合范围等都还需要进一步研究。
③应用土工合成材料(土工格栅、塑料网格等)进行加筋或制成柔性褥垫层,使之调节和控制不均匀沉降。国内利用土工合成材料处治不均匀沉降也做过尝试和试验,如重庆交通科研设计院在20世纪90年代,采用土工合成材料处理广西南梧公路沉降及重庆渝长高速公路不均匀沉降均获得较好效果。值得注意的是,国际上普遍认为土工合成材料是处理不均匀沉降的有效措施,而且土工合成材料除了对地基有加筋作用外,还有滤层、排水、隔离、防护、防渗等作用。因此,采用土合成材料处治是一种值得推广的处理路基不均匀沉降的有效措施。但对其设置方法、作用效果、设计计算方法等问题尚需深入研究与试验。
2.施工方面
(1)做好施工组织设计
合理安排施工段的先后顺序,明确构造物和路基的衔接关系,以施工组织设计为依据,结合施工现场的实际情况,合理调配人员、设备,是保证路基施工质量的重要环节。
(2)做好施工前的准备工作
开工前要认真审阅设计文件,详细了解各段的填、挖情况,地质情况,填、挖土质和调配情况。对重要地段要作重点勘察,进一步核对设计资料,发现设计文件中有误应及时上报业主,妥善处理。
(3)认真清除地表土
不良土质、地表植被、树根、垃圾、不良土质(盐渍土,膨胀土等)必须予以清除,然后换填透水性材料,尤其是低填方路段要注意满足路基工作区的要求。有必要时要设置砂砾隔层,路基深度、宽度、长度都必须到位,不留丝毫隐患。填筑路堤前,首先应进行原地面处理。当路堤填筑高度小于1m时,应将路基范围内的树根、杂物全部挖除。若基底的表层土系腐殖土,则须用挖掘机或人工将其表层土清除换填,厚度视具体情况而定。如发现草炭层、鼠洞、裂缝时,应用符合条件的土回填,并按规定进行压实。路堤通过耕地时,路堤填筑施工前预先清除表土30cm。由于在表土剥离后基底的含水量高,为保证基底压实度达到设计要求,应及时进行翻松、晾晒和含水量检测,在最佳含水量时进行碾压,达到要求的压实标准。(4)严格控制填土含水量
施工时含水量要高于最佳含水量的1%~2%压实为宜,避免出现小于最佳含水量的压实情况。含水量偏小时,土粒间的润滑作用不足,即压力不足以克服土粒间的摩擦力,土中的空气不能排除、土粒间无法靠拢,因而难以达到最大密实度。如果含水量偏大,又会产生由于水分过多,土粒被水膜包围而分散得过远,不能达到最大密实度。填筑路基前,疏通路基两侧纵横向排水系统,避免路基受水浸泡。特别是地基土为黄土、黏土等细粒土,在干燥状态下(最佳含水量)结构比较强,有较强承载能力,一旦受水浸泡,易形成翻浆或路基沉降。因此,做好路基施工前排水畅通尤为重要,工程监理和施工质量自检人员应认真监督。
(5)严格选取路基填料用土
路基填料确定前,需进行土质分析,做CBR值、标准击实等试验,对于种植土、腐殖土、淤泥、强膨胀土等劣质土的CBR值、最大粒径不能满足规范要求的材料,不能用于路基填筑。
(6)做好监测工作
路基填筑前,要根据设计进行施工放样,建立半永久性的临时水准点和坐标点,并作好相应记录。路基坡脚放样一定要准确,确保路基宽度满足设计要求。路基坡角范围内,要求清除杂草、树根、淤泥等,并进行整形碾压,压实度须达到规范要求。旧路加宽、半填半挖段应做好宽度不小于6m的向内倾斜的台阶。
(7)处理好特殊地段施工
填石路基与鸡爪形地段路基施工,可利用重型夯实设备进行强夯处理,或将土工格栅(土工布)水平分层布置在填石路堤内,防止或减缓细料在填料空隙中的流动。
(8)做好路基填筑碾压工作
路基施工必须分层填筑,分层碾压,一般路段压实厚度不得大于30cm。不同性质的土不能混填,同一种土填筑厚度不能小于50cm(两层)。路基填筑须全幅填筑,一次到位,严禁帮宽。碾压过程中,要控制好含水量,压实度达到规范要求后,方可进行后续施工,压实度检测每层2000m2(不足2000m2按2000m2计)不少于4点。根据不同填土类型和压实厚度,选择好压实设备。对于砂砾土,振动压路机具有滚压和振动双重作用,效果较好。
(9)做好路基施工中的排水工作
路基施工中,首先按照设计要求,做好排水工程以及施工场地附近的临时排水设施,以保持路基能经常处于干燥、坚固和稳定状态。路基顶面做成2%~4%横坡,便于表面水及时排出。为了保持路基能经常处于干燥、坚固和稳定状态,必须将影响路基稳定的地面水予以拦截,并排除到路基范围之外,防止浸沉、聚积和下渗。同时,对于影响路基稳定的地下水,应予以截断、疏干、降低水位,并引导到路基范围以外,使全线的沟渠、管道、桥涵构成完整的排水体系。
①一般路段排水:路基排水沟渠(包括边沟、截水沟、排水沟)要注意防潜、防冲。当沟渠纵坡达到或超过3%时,即需采取加固及防止渗漏措施;边沟过长时,应考虑减小纵坡的容许值或做好出口设计,将水引离路基;边沟过于平缓,相反会引起边沟淤塞,一般纵坡不小于0.5%,受限制时不小于0.3%。
②特殊路段排水:在深路堑、高路堤、滑坡、陷穴等地段,应注意结合水土保持进行综合治理。如用挖鱼鳞坑、水平沟、种草、植树等方法对被面径流进行调治与防护;在冲沟头植树,防止冲沟被侵蚀,危害路基;在沟谷布设路线,在沟谷中筑坝淤地,并保护路基坡脚不受水的冲刷破坏;还可做护坡埂、涝地、水窑等。
(10)对半填半挖部位产生的不均匀沉降的控制
将结合处挖方段下挖150cm,并依次做台阶,台阶宽1m,高为一个土方填筑层厚。每个台阶与填方整体填筑混压,150cm层面按94%控制压实度,150cm以上按96%控制压实度。
(11)做好施工后的养护工作
路基土石方施工时或完工后,应及时进行路基防护工程施工和养生。各类防护与加固应在稳定的基础或坡体上施工。防护工程的砂浆、混凝土,应采用机械拌和,随拌随用,并注重做好养生。
五,纵向填挖交界处不均匀沉降处理措施
如果纵向填挖交界处的沉降已经发生,我们必须采取一定的措施进行处理,以便使损失降到最低。目前,我们所采取的措施大致如下:
(1)分析产生的原因,观察沉降发展的情况,设计处理措施方案。
(2)错台差异不大的地方,对开裂的路面使用沥青砂或者水泥浆进行灌缝处理,避免路面水浸入而影响路面基层强度或路基的整体强度。
(3)如果沉降已经稳定,视差异高度加铺一层路面结构或重新填筑。
小结
路基的不均匀沉降引起的公路工程危害是公路质量通病之一。经过对质量通病产生的原因进行认真的研究与分析,对设计,施工,监理单位有针对性的提出治理工作要点,质量标准以及相应的对策与措施。这对实行全过程的质量管理具有极其很总要的现实意义。公路工程建设汇总应以实现质量目标为目的,以提高质量意识和强化质量措施为重点,以严格管理手段,以强化责任制为关键,以综合治理质量通病为突破口,确保工程质量。对工程质量的综合治理工作要点及措施应逐步修正与完善,最终使之成为制度化,规范化,标准化的操作规程。
【参考文献】
【1】 郑建平《公路建设中路基横向不均匀沉降的原因与预防》《建材技术与应用》2008年8月35-36期
【2】 《科技风》2009年12期《浅析路基不均匀沉降》 【3】 《路基病害整治》四川交通职业技术学院出版社 【4】 《路基路面工程》人民交通出版社(第三版)