公路建設(shè)重點(diǎn)技術(shù)分析

楊　洋　劉貴甫

摘要:文章從道路基礎(chǔ)建設(shè)問(wèn)題分析入手,對(duì)瀝青路面和混凝土路面施工技術(shù)進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞:路橋;施工;技術(shù)

1 穩(wěn)定土路面材料的強(qiáng)度分析

路面基層(底基層)可分為無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定類(lèi)和粒料類(lèi)。無(wú)機(jī)結(jié)合料(水泥、石灰)穩(wěn)定類(lèi)基層(底基層),在前期具有柔性路面的力學(xué)特性,當(dāng)環(huán)境適宜時(shí),其強(qiáng)度和剛度會(huì)隨著時(shí)間的推移而不斷增大,但其最終抗彎拉強(qiáng)度和彈性模量,還是遠(yuǎn)較剛性基層為低,因此把這類(lèi)基層稱(chēng)為半剛性基層。在我國(guó)半剛性材料已廣泛用于修建高等級(jí)公路路面基層或底基層,因此本節(jié)主要介紹半剛性基層的施工。

半剛性基層材料的顯著特點(diǎn)是:整體性強(qiáng)、承載力高、剛度大、水穩(wěn)性好而且較經(jīng)濟(jì)。

采用一定的技術(shù)措施,使土成為具有一定強(qiáng)度與穩(wěn)定性的筑路材料,以此修筑的路面稱(chēng)為穩(wěn)定土路面。

穩(wěn)定土的方法有多種,按其技術(shù)措施的不同可分為:機(jī)械方法(如壓實(shí))、物理方法(如改善水穩(wěn)狀況)、加入摻加劑(粒料、粘土、鹽溶液、有機(jī)結(jié)合料、無(wú)機(jī)結(jié)合料、高分子化合物及其它化學(xué)填加劑等)。

無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定土,按照土中單個(gè)顆粒(指碎石、礫石和砂顆粒,不指土塊和土團(tuán))的粒徑大小和組成,將土分為下列三種:

細(xì)粒土。顆粒的最大粒徑小于10mm,且其中小于2mm的顆粒含量不少于95%;

中粒土。顆粒的最大粒徑小于30mm,且其中小于20mm的顆粒含量不少于85%;

粗粒土。顆粒的最大粒徑小于50mm,且其中小于40mm的顆粒含量不少于85%。

石灰穩(wěn)定土:在粉碎的或原來(lái)松散的土(包括各種粗、中、細(xì)粒土)中摻入足量的石灰(水泥)和水,經(jīng)拌和、壓實(shí)及養(yǎng)生后,當(dāng)其抗壓強(qiáng)度符合規(guī)定的要求時(shí),稱(chēng)為石灰(水泥)穩(wěn)定土。

石灰土:用石灰(水泥)穩(wěn)定細(xì)粒土得到的混合料,簡(jiǎn)稱(chēng)石灰(水泥)土。

水泥砂:用水泥穩(wěn)定砂得到的混合料,簡(jiǎn)稱(chēng)水泥砂。

石灰砂礫土:用石灰(水泥)穩(wěn)定粗粒土和中粒土得到的混合料,視所用原材料而定,原材料為天然砂礫土?xí)r,簡(jiǎn)稱(chēng)石灰砂礫土(水泥砂礫)。

石灰碎石土:原材料為天然碎石土?xí)r,稱(chēng)為石灰碎石土(水泥碎石)。

廢渣穩(wěn)定土:一定數(shù)量的石灰和粉煤灰或石灰和煤渣與其它集料相配合,加入適量的水,經(jīng)拌和、壓實(shí)及養(yǎng)生(養(yǎng)護(hù))后得到的混合料,當(dāng)其抗壓強(qiáng)度符合規(guī)定的要求時(shí),稱(chēng)石灰工業(yè)廢渣穩(wěn)定土(簡(jiǎn)稱(chēng)石灰工業(yè)廢渣)。其中,用石灰、粉煤灰穩(wěn)定細(xì)粒土(含砂)、中粒土和粗粒土?xí)r,視具體情況可分別簡(jiǎn)稱(chēng)二灰土、二灰砂礫、二灰碎石、二灰礦渣等。

2 混凝土路面施工技術(shù)

水泥混凝土路面具有強(qiáng)度高、水穩(wěn)定性好、耐久性好、養(yǎng)護(hù)費(fèi)用少、經(jīng)濟(jì)效益高、夜間能見(jiàn)度好等優(yōu)點(diǎn),近年來(lái)在高等級(jí)、重交通的道路上有較大的發(fā)展。水泥混凝土路面,包括素混凝土、鋼筋混凝土、連續(xù)配筋混凝土、預(yù)應(yīng)力混凝土、裝配式混凝土、鋼纖維混凝土、碾壓混凝土和混凝土小塊鋪砌等面層板和基(墊)層所組成的路面。目前采用最廣泛的是就地澆筑的素混凝土路面,簡(jiǎn)稱(chēng)混凝土路面。本節(jié)主要介紹這種路面的施工。

2.1 板厚

理論分析表明,汽車(chē)輪載作用于板中部時(shí)板所產(chǎn)生的最大應(yīng)力約為輪載作用于板邊部時(shí)的2/3。因此,面層板的橫斷面應(yīng)采用中間薄兩邊厚的型式,以適應(yīng)荷載應(yīng)力的變化。一般邊部厚度較中部約厚25%,是從路面最外兩側(cè)板的邊部,在0.6m～1.0m寬度范圍內(nèi)逐漸加厚。但是厚邊式路面對(duì)于土基和基層的施工整型帶來(lái)不便,而且使用經(jīng)驗(yàn)也表明,在厚度變化轉(zhuǎn)折處,易引起板的折裂。因此,目前國(guó)內(nèi)常采用等邊厚式路面,或在等中厚式斷面板的最外兩側(cè)板邊部配置邊緣鋼筋予以加固。

2.2 橫縫

混凝土路面具有熱脹冷縮的性質(zhì),由于熱脹冷縮會(huì)在混凝土板內(nèi)產(chǎn)生溫度脹縮應(yīng)力,而在一晝夜中,白天氣溫高,夜間氣溫低,在板頂與板底之間會(huì)產(chǎn)生溫差,使混凝土板發(fā)生翹曲變形,當(dāng)這種翹曲受阻和在汽車(chē)荷載的作用下,會(huì)在板內(nèi)產(chǎn)生過(guò)大的溫度翹曲應(yīng)力,造成板的斷裂或拱脹等破壞。為避免這些缺陷,混凝土路面不得不在縱橫兩個(gè)方向建造許多接縫,把整個(gè)路面分成許多板塊。

2.3 縱縫(構(gòu)造形式)是指平行于行車(chē)方向的接縫。縱縫一般按3～4.5m設(shè)置。

2.4 鋼筋

當(dāng)采用板中計(jì)算厚度時(shí)的等厚式板,或混凝土板縱、橫向自由邊緣下的基礎(chǔ)有可能產(chǎn)生較大的塑性變形時(shí),應(yīng)在其自由邊緣和角隅處設(shè)置邊緣鋼筋和角隅鋼筋。

2.5 傳力桿

對(duì)于交通繁重的道路,為保證混凝土板之間能有效地傳遞荷載,防止形成錯(cuò)臺(tái),可在脹縫處板厚中央設(shè)置傳力桿。傳力桿一般長(zhǎng)0.4m～0.6m直徑20～25mm的光圓鋼筋,每隔0.3m～0.5m設(shè)一根。桿的半段固定在混凝土內(nèi),另半段涂以瀝青,套上長(zhǎng)約8cm～10cm的鐵皮或塑料套筒,筒底與桿端之間留出寬約3cm～4cm的空隙,并用木屑與彈性材料填充,以利板的自由伸縮。在同一條脹縫上的傳力桿,設(shè)有套筒的活動(dòng)端最好在縫的兩邊交錯(cuò)布置縮縫處一般不必設(shè)置傳力桿,但對(duì)于交通繁重或地基水文條件不良路段,也應(yīng)在板厚中央設(shè)置傳力桿。這種傳力桿長(zhǎng)0.3m～0.4m,直徑14～16mm,每隔0.30m～0.75m一根,一般全部錨固在混凝土內(nèi),以使縮縫下部凹凸面的傳荷作用有所保證;但為便于板的翹曲,有時(shí)也將傳力桿半段涂以瀝青,稱(chēng)為滑動(dòng)傳力桿,而這種縫稱(chēng)為翹曲縫。

3 瀝青路面施工技術(shù)

瀝青路面是用瀝青材料作結(jié)合料粘結(jié)礦料或混合料修筑面層與各類(lèi)基層和墊層所組成的路面結(jié)構(gòu)。

瀝青路面具有平整、無(wú)接縫、行車(chē)舒適、耐磨、噪音低、施工期短、養(yǎng)護(hù)維修簡(jiǎn)便、且適宜于分期修建等優(yōu)點(diǎn),因此得到廣泛應(yīng)用。在我國(guó),高等級(jí)公路路面面層的最常見(jiàn)類(lèi)型是瀝青混凝土和瀝青碎石。

3.1 按強(qiáng)度構(gòu)成原理可將瀝青路面分為密實(shí)類(lèi)(級(jí)配類(lèi))和嵌擠類(lèi)兩大類(lèi):

按密實(shí)級(jí)配原則構(gòu)成的瀝青混合料的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度,是以瀝青與礦料之間的粘結(jié)力為主,礦料的嵌擠力和內(nèi)摩阻力為輔而成的。瀝青混凝土屬于此類(lèi)。這類(lèi)瀝青混合料的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度受溫度的影響較大。

嵌擠類(lèi)瀝青混合料的強(qiáng)度是以礦料之間的嵌擠力為主和內(nèi)摩阻力為輔而構(gòu)成的。瀝青碎石就屬于此類(lèi),這類(lèi)瀝青混合料是以顆粒較粗、尺寸均勻的礦料構(gòu)成骨架,瀝青混合料填充其空隙,并把礦料粘結(jié)成一個(gè)整體。這類(lèi)瀝青混合料的結(jié)構(gòu)受溫度的影響較小,但因空隙率較大,易滲水,因而耐久性較差。

3.2 按施工工藝的不同,瀝青路面可分為層鋪法和路拌法兩大類(lèi):

層鋪法是用分層灑布瀝青,分層鋪撒礦料和碾壓的方法修筑,其主要優(yōu)點(diǎn)是工藝和設(shè)備簡(jiǎn)便,功效較高,施工進(jìn)度快,造價(jià)較低,其缺點(diǎn)是路面成型期較長(zhǎng),需要經(jīng)過(guò)炎熱季節(jié)行車(chē)碾壓之后路面才能成型。用這種方法修筑的瀝青路面有瀝青表面處治和瀝青貫入式兩種。層鋪法施工宜選擇在干燥和較熱的季節(jié)施工,并在雨季前及日最高溫度低于15℃到來(lái)以前半個(gè)月結(jié)束,使面層通過(guò)開(kāi)放交通壓實(shí),成型穩(wěn)定。

拌和法是由一定級(jí)配的礦料和瀝青材料在瀝青拌和廠(場(chǎng)、站)用專(zhuān)用設(shè)備加熱拌和,然后送到工地?cái)備伳雺憾傻穆访妗５V料中細(xì)顆粒含量少,含少量填料(或不加填料),壓實(shí)后剩余空隙率在10%以上的半開(kāi)式瀝青混合料,稱(chēng)為瀝青碎石混合料;若礦料中含有填料,各種粒徑的顆粒級(jí)配連續(xù),相互嵌擠密實(shí)的礦料與瀝青拌合,壓實(shí)后剩余空隙率小于10%的稱(chēng)為瀝青混凝土混合料。廠拌法按混合料鋪筑時(shí)溫度的不同,又可分為熱拌熱鋪、熱拌冷鋪和冷拌冷鋪三種。熱拌熱鋪是混合料在專(zhuān)用設(shè)備加熱拌和后立即趁熱運(yùn)到路上攤鋪壓實(shí)。如果混合料加熱后儲(chǔ)存一段時(shí)間再在常溫下運(yùn)到路上攤鋪壓實(shí),即為熱拌冷鋪,熱拌冷鋪一般用于小面積修補(bǔ)。當(dāng)采用乳化瀝青作結(jié)合料,修筑乳化瀝青碎石混合料路面時(shí),瀝青與礦料常溫下拌合壓實(shí),稱(chēng)為冷拌冷鋪法施工。另外,瀝青表面處治也可采用拌和法施工。