火洲風(fēng)庫大厚度水穩(wěn)基層養(yǎng)生方法

鄭澤君

摘要：為了評價大厚度水穩(wěn)基層施工滴灌，一布一膜和薄膜+土工布養(yǎng)生新方法在大風(fēng)高溫氣候地區(qū)的適用性，保證大厚度水穩(wěn)基層整體質(zhì)量，本文以連霍國家高速公路G30吐魯番至小草湖段公路建設(shè)項(xiàng)目大厚度水穩(wěn)基層養(yǎng)生為實(shí)例，介紹大風(fēng)高溫氣候下大厚度水穩(wěn)基層養(yǎng)生新方法。結(jié)果表明，三種大厚度水穩(wěn)基層養(yǎng)生新方法在大風(fēng)高溫氣候下是可行的，各項(xiàng)試驗(yàn)指標(biāo)均符合設(shè)計及規(guī)范要求。為后期大風(fēng)高溫氣候下大厚度水穩(wěn)基層養(yǎng)生提供經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：道路工程；水穩(wěn)基層；大風(fēng)高溫

0.引言

目前高速公路水穩(wěn)基層常規(guī)施工工藝為分層施工，水穩(wěn)基層養(yǎng)生至少需要2次，施工成本高、周期長。但隨著路面施工機(jī)械設(shè)備不斷更新發(fā)展，路面水穩(wěn)基層施工工藝也在不斷地創(chuàng)新，國內(nèi)公路工程行業(yè)水穩(wěn)基層攤鋪已經(jīng)采用了大厚度整體成型工藝，但大厚度水穩(wěn)基層施工養(yǎng)生工藝尚有待繼續(xù)優(yōu)化和完善。尤其在保證水穩(wěn)基層工程質(zhì)量前提下，針對新疆吐魯番地區(qū)氣候干旱、大風(fēng)，水資源缺乏等不利天然因素，如何保證大厚度水穩(wěn)基層養(yǎng)生有效、節(jié)水、節(jié)能是一個重點(diǎn)施工技術(shù)問題。因此，在新疆公路建設(shè)步伐的不斷加快下，連霍國家高速G30吐魯番至小草湖公路工程項(xiàng)目全線水穩(wěn)基層均采用大厚度整體一次成型施工工藝，并且各標(biāo)段結(jié)合當(dāng)?shù)靥厥鈿夂颦h(huán)境情況，分別采用滴灌養(yǎng)生，一布一膜覆蓋養(yǎng)生和薄膜+土工布覆蓋養(yǎng)生。本文結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際施工情況，對本項(xiàng)目大厚度水穩(wěn)基層養(yǎng)生新方法進(jìn)行探討。

1.工程概況

連霍國家高速公路G30吐魯番至小草湖段公路建設(shè)項(xiàng)目位于吐魯番市境內(nèi)，路線經(jīng)過鄯善縣、吐魯番高昌區(qū)、221團(tuán)、托克遜縣。起點(diǎn)位于既有G30高速公路吐峪溝收費(fèi)站以西400m的Y1K3360+160處，終點(diǎn)位于小草湖立交前K3466+756.63處，與G30高速小草湖至烏魯木齊項(xiàng)目順接，路線全長106.59663km。本項(xiàng)目地處著名的“三十里風(fēng)區(qū)”和“百里風(fēng)區(qū)”的吐魯番境內(nèi)，夏季風(fēng)大、高溫，極端最高氣溫達(dá)到49.6℃，有“火洲”、“風(fēng)庫”之稱。本項(xiàng)目主線路面水穩(wěn)基層設(shè)計為：34cm（36cm）5%水泥穩(wěn)定砂礫基層，均采用大厚度整體一次成型施工工藝。

2.水穩(wěn)養(yǎng)生措施

2.1養(yǎng)生背景

水穩(wěn)基層具有良好的板體性，整體承載能力強(qiáng)以及施工快速方便等特點(diǎn)，因而被廣泛應(yīng)用于高等級公路道路基層中。但干旱大風(fēng)地區(qū)的水穩(wěn)基層由于受晝夜溫差大、高溫時間長、地表溫度高、水資源匱乏等氣候環(huán)境的影響，養(yǎng)生如果不及時、恰當(dāng)，就會加快干縮、溫縮裂縫現(xiàn)象的出現(xiàn)，從而影響水穩(wěn)基層的整體質(zhì)量，后期就會導(dǎo)致瀝青路面出現(xiàn)發(fā)射裂縫。所以為保證水穩(wěn)基層的強(qiáng)度，確保路面基層施工結(jié)束后有足夠的荷載承載能力，必須對水穩(wěn)基層及時進(jìn)行合理的養(yǎng)生。本項(xiàng)目施工中為保證水穩(wěn)基層的施工質(zhì)量，同時考慮到施工期間本地區(qū)的氣候條件，確保在大風(fēng)高溫氣候條件下，防止水分蒸發(fā)和土工布被大風(fēng)刮走，采用以下三種新的養(yǎng)生方法。

2.2 薄膜+土工布覆蓋養(yǎng)生

2.2.1 薄膜+土工布覆蓋養(yǎng)生工藝

（1）水穩(wěn)基層攤鋪、碾壓完成經(jīng)試驗(yàn)達(dá)到規(guī)范要求后，隨即進(jìn)行灑水，先用水車進(jìn)行噴霧狀灑水，禁止采用高壓噴射，防止對水穩(wěn)造成離析；

（2）灑水完成后，立即進(jìn)行薄膜的覆蓋，覆蓋時縱橫向均搭接30cm，基層頂面寬度為12.35m，薄膜寬度為2.5m，單幅橫向須覆蓋6節(jié)，薄膜覆蓋時采用一簡易活動滾軸安裝于每一卷養(yǎng)生薄膜上在路面上依次排開，人工拉動滾軸向前攤鋪覆蓋；

（3）薄膜覆蓋的同時土工布及時跟進(jìn)覆蓋，土工布寬度為7m，覆蓋時橫向豎向均搭接為1m，單幅須覆蓋2節(jié)，可滿足寬度要求；

（4）覆蓋完成后要對搭接處進(jìn)行固定，用環(huán)保袋裝砂2.5～5kg，保證環(huán)保砂袋的壓實(shí)效果，縱向、橫向布置寬度均為2～3m）。

2.2.2施工中注意事項(xiàng)

（1）因大風(fēng)高溫天氣時，表面水分蒸發(fā)量很大，水穩(wěn)施工灑水完畢后立即進(jìn)行鋪設(shè)薄膜和土工布，間隔時間越短越好；（2）薄膜和土工布鋪設(shè)時，必須保證薄膜和土工布完好，損壞的應(yīng)進(jìn)行更換，保證基層搭接后形成封閉空間；

2.3 一布一膜覆蓋養(yǎng)生

2.3.1 一布一膜養(yǎng)生工藝

（1）水穩(wěn)基層攤鋪、碾壓完成經(jīng)試驗(yàn)達(dá)到規(guī)范要求后，隨即進(jìn)行灑水，先用水車進(jìn)行噴霧狀灑水，禁止采用高壓噴射，防止對水穩(wěn)造成離析；

（2）灑水完成后，將一布一膜包裝卷在水穩(wěn)層層面上一字排開，固定住一端，并緊貼水穩(wěn)基層表面，確保膜能充分吸水、均勻鼓起。然后用一根長3.5m左右的尼龍繩套住鋼筋的兩頭，由一個人倒拖養(yǎng)護(hù)膜卷向前鋪設(shè)，隨后第二個人按同樣的方法緊跟其后，相鄰一布一膜的搭接寬度要確保在30cm以上。水穩(wěn)基層邊部必須用一布一膜包住，并預(yù)留30cm左右用來壓置環(huán)保砂袋。

（3）覆蓋完成后要對搭接處進(jìn)行固定，用環(huán)保袋裝砂2.5～5kg，保證環(huán)保砂袋的壓實(shí)效果。鋪設(shè)一段后即進(jìn)行覆壓一布一膜（距離視施工情況而定，以能確保已鋪設(shè)好的膜不被風(fēng)刮開、吹走為準(zhǔn)，一般覆養(yǎng)生膜后5m～10m后開始），沿水穩(wěn)基層中間及兩側(cè)邊緣，順鋪設(shè)方向，用環(huán)保砂袋順次將鋪好的一布一膜壓住，防止被風(fēng)吹走，砂袋橫向間隔4m，縱向間隔1-2m。

2.3.2 施工注意事項(xiàng)

（1）因大風(fēng)高溫天氣時，表面水分蒸發(fā)量很大，水穩(wěn)施工灑水完畢后立即進(jìn)行一布一膜，間隔時間越短越好；（2）一布一膜在鋪設(shè)時，必須保證養(yǎng)生膜完好，養(yǎng)生膜損壞的應(yīng)進(jìn)行更換，保證基層形成封閉空間。（3）一布一膜縱橫向搭接長度及環(huán)保砂袋縱橫向布置間距需嚴(yán)格執(zhí)行，保證刮大風(fēng)時，不被吹起；（4）安排專人檢查養(yǎng)生情況，如發(fā)現(xiàn)一布一膜有破損或者被吹開的情況，應(yīng)立即重新灑水覆蓋嚴(yán)實(shí)。

2.4 滴灌養(yǎng)生

2.4.1 重力滴灌系統(tǒng)

重力滴灌系統(tǒng)是一種不靠動力驅(qū)動的滴灌設(shè)備，主要由蓄水池、閥口控制部分、輸水管道、滴灌管等部件組成。它利用重力的原理，靠水源高度產(chǎn)生的自身壓力，通過主管道、支管道及供水管網(wǎng)實(shí)現(xiàn)供水。該系統(tǒng)不受水源和布設(shè)規(guī)模的限制，使用靈活方便，經(jīng)濟(jì)實(shí)用。

（1）系統(tǒng)控制及儲水罐設(shè)置

重力滴灌的系統(tǒng)控制主要包括過濾器、閥門控制裝置等。用可移動的容量10～20 m3左右的儲水罐蓄水，儲水罐中水位要高于水穩(wěn)基層施工頂面30～100 cm，為了提高滴灌均勻度，儲水罐最好設(shè)置于水穩(wěn)基層施工段中部，儲水罐內(nèi)設(shè)1個80目的過濾器，在距儲水罐底部10 cm的位置設(shè)置出水口，其出水口經(jīng)閥門與輸水管相接，并在儲水罐底部設(shè)置排污口。

（2）滴頭和滴灌管的連接

重力滴灌系統(tǒng)為低壓管網(wǎng)輸水，一般采用PE管，管件主要有直接、三通等，主管道后連接滴灌管，滴灌管由彈性毛管和可拆裝的內(nèi)鑲式滴頭組成?？筛鶕?jù)出廠時已按每50 cm長度并已預(yù)裝滴頭的滴灌管，將其連接成需要的長度。

（3）滴灌管的鋪設(shè)

將滴灌管沿已經(jīng)完成碾壓的水穩(wěn)基層面上鋪設(shè)，將滴灌管的一端與直徑12 cm或16 cm的聚乙烯三通管上的接頭相連，另一端彎折封閉。每3m打1根水泥釘用綁扎絲固定，以防止大風(fēng)將滴灌管吹移位。

（4）現(xiàn)場滴灌養(yǎng)生

碾壓完成并經(jīng)壓實(shí)度檢驗(yàn)合格后，立即進(jìn)行養(yǎng)生。將儲水罐閥門打開，使水在重力作用下自流，檢查每根滴管末端是否有水，待出水后彎折末端。單幅水穩(wěn)基層表面縱向均勻布設(shè)15～20根滴管為佳，每小時耗水約4.8m3，一罐水可滴灌約3h，一般每滴灌2h關(guān)閉1h，再開放2h，由專人看管，以水穩(wěn)基層表面處于潮濕狀態(tài)為宜。儲水罐加水采用水車補(bǔ)給，當(dāng)氣溫達(dá)到35℃以上時，根據(jù)水穩(wěn)基層表面潮濕狀態(tài)，及時進(jìn)行補(bǔ)水。

2.4.2 施工中注意事項(xiàng)

（1）每天水穩(wěn)基層施工前，提前布置好儲水罐并蓄滿水，準(zhǔn)備工作需做充分；待水穩(wěn)基層碾壓結(jié)束且質(zhì)量檢測合格后，立即布設(shè)其余滴灌養(yǎng)生設(shè)備，縮短間隔時間，避免初期因養(yǎng)生不及時，導(dǎo)致干縮裂縫的出現(xiàn)。（2）布置水穩(wěn)基層頂表面的滴灌管時，水泥釘必須打牢固，用扎絲綁扎固定，以防止大風(fēng)將滴灌管吹移位。（3）養(yǎng)生期內(nèi)的水穩(wěn)基層，需安排專人進(jìn)行負(fù)責(zé)巡查，因大風(fēng)高溫天氣，加快養(yǎng)生水的蒸發(fā)，根據(jù)水穩(wěn)基層表面潮濕狀態(tài)，對儲水罐中的存水量進(jìn)行觀察，及時安排協(xié)調(diào)水車進(jìn)行補(bǔ)水。

3.成本對比分析

3.1 薄膜+土工布覆蓋養(yǎng)生成本分析表（如表1）

3.2 一布一膜覆蓋養(yǎng)生成本分析表（如表2）

3.3 滴灌養(yǎng)生成本分析表（如表3）

以上成本分析均以200m養(yǎng)生施工段計算，通過3種養(yǎng)生方法成本分析比較發(fā)現(xiàn)，滴灌養(yǎng)生施工成本均略高于一布一膜覆蓋養(yǎng)生和薄膜+土工布覆蓋養(yǎng)生，但是滴灌養(yǎng)生法可作為大風(fēng)頻繁地區(qū)水穩(wěn)基層養(yǎng)生最佳選擇，用該方法能長期保證大風(fēng)地區(qū)水穩(wěn)基層養(yǎng)生效果，可根據(jù)不同施工段氣候特征，選擇合理水穩(wěn)基層養(yǎng)生方法。

4 試驗(yàn)檢測

4.1薄膜+土工布覆蓋

以K3397+000-K3398+000（左幅）為例，本段水穩(wěn)基層設(shè)計寬度為12.33m，厚度為34cm；檢測7天無側(cè)限抗壓強(qiáng)度、壓實(shí)度、彎沉及現(xiàn)場取芯芯樣：（1）7天無側(cè)限抗壓強(qiáng)度值為5.5MPa，設(shè)計值為不小于5.0MPa，合格；（2）檢測壓實(shí)度21個點(diǎn)，代表值為98.7%，設(shè)計值為98%，合格；（3）檢測彎沉共88個點(diǎn)，代表值為8.2（0.01mm），符合設(shè)計要求；（4）現(xiàn)場鉆取芯樣，厚度代表值為34cm，芯樣完整，無破損；

4.2 一布一膜養(yǎng)生

以K3433+000-K3434+000（右幅）為例，本段水穩(wěn)基層設(shè)計寬度為12.33m，厚度為36cm；檢測7天無側(cè)限抗壓強(qiáng)度、壓實(shí)度、彎沉及現(xiàn)場取芯芯樣：（1）7天無側(cè)限抗壓強(qiáng)度值為7.3Mpa，設(shè)計值為不小于5.0MPa，合格；（2）檢測壓實(shí)度26個點(diǎn)，代表值為98.5%，設(shè)計值為98%，合格；（3）檢測彎沉共80個點(diǎn)，代表值為7.8mm（0.01mm），符合設(shè)計要求；（4）現(xiàn)場鉆取芯樣，厚度代表值為35.9cm，芯樣完整，無破損；

4.3 滴灌養(yǎng)生

以K3465+000-K3466+000（左幅）為例，本段水穩(wěn)基層設(shè)計寬度15.58m，厚度為36cm；檢測7天無側(cè)限抗壓強(qiáng)度、壓實(shí)度、彎沉及現(xiàn)場取芯芯樣：（1）7天無側(cè)限抗壓強(qiáng)度值為6.2MPa，設(shè)計值為不小于5.0MPa，合格；（2）檢測壓實(shí)度42個點(diǎn)，代表值為98.9%，設(shè)計值為98%，合格；（3）檢測彎沉共96個點(diǎn)，代表值為14.2mm（0.01mm），符合設(shè)計要求；（4）現(xiàn)場鉆取芯樣，厚度代表值為35.9cm，芯樣完整，無破損。通過試驗(yàn)檢測，3種養(yǎng)生方法下的水穩(wěn)基層各項(xiàng)試驗(yàn)檢測指標(biāo)均符合設(shè)計及規(guī)范要求。

5.養(yǎng)生效果

在氣候干旱、大風(fēng)，水資源缺乏等不利天然因素下，采用傳統(tǒng)覆蓋養(yǎng)生工藝，風(fēng)力較大時容易被刮走并造成污染，且薄膜或土工布容易破損水分流失影響?zhàn)B生效果；高溫情況下水分流失較快，需要反復(fù)補(bǔ)水，造成成本增加。本項(xiàng)目采用的薄膜+土工布覆蓋和一布一膜，并用環(huán)保砂袋固定的養(yǎng)生方式，在大風(fēng)高溫氣候下，養(yǎng)生期內(nèi)不需要再補(bǔ)水，保濕效果均較佳，7天養(yǎng)生期結(jié)束時，掀開土工布和薄膜，薄膜內(nèi)表面水珠分部均勻；一布一膜覆蓋養(yǎng)生基層表面仍能保持潮濕狀態(tài)；采用滴灌養(yǎng)生時，養(yǎng)生期內(nèi)水穩(wěn)基層表面能夠長期保持潮濕狀態(tài)。3種養(yǎng)生方式下的水穩(wěn)基層表面平整，均無裂縫產(chǎn)生。

6.效益分析

6.1 進(jìn)度效益

本項(xiàng)目水穩(wěn)基層設(shè)計厚度為34cm、36cm，采用大厚度施工工藝一次攤鋪成型，比分層施工節(jié)省了一個養(yǎng)生周期，由此計算，施工工期縮短約1/2，大大提高了施工進(jìn)度。

6.2 成本效益

由于進(jìn)度的提高，施工人員、機(jī)械費(fèi)用相對降低，水穩(wěn)基層養(yǎng)生費(fèi)用降低，從而降低了施工成本；同時，本項(xiàng)目水穩(wěn)基層施工提出的3種新養(yǎng)生方法，不僅解決了干旱、大風(fēng)，水資源匱乏等問題，而且節(jié)約了成本，減少了資源消耗，達(dá)到節(jié)能減排環(huán)保效果，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

6.3 質(zhì)量效益

大厚度水穩(wěn)基層施工，使水穩(wěn)基層形成一個整體板塊結(jié)構(gòu)，極大地改善了路面壓實(shí)度變異性等問題，提高施工平整度，有效地提高施工質(zhì)量，預(yù)防路面早期病害的產(chǎn)生。同時，在本項(xiàng)目特殊氣候條件下，應(yīng)用于本項(xiàng)目大厚度水穩(wěn)基層的3種有效養(yǎng)生方法，均能夠保證基層整體質(zhì)量，對于路面耐久性、延長公路壽命有重大意義。

7.結(jié)束語

本文以連霍國家高速公路G30吐魯番至小草湖段公路建設(shè)項(xiàng)目水穩(wěn)基層養(yǎng)生為例，針對本項(xiàng)目大風(fēng)高溫氣候下大厚度水穩(wěn)基層一次攤鋪成型施工養(yǎng)生工藝進(jìn)行探討，對大風(fēng)高溫氣候環(huán)境下的水穩(wěn)基層施工提出新的養(yǎng)生方法，即滴灌養(yǎng)生，一布一膜覆蓋養(yǎng)生和薄膜+土工布覆蓋養(yǎng)生。實(shí)踐表明，三種養(yǎng)生新方法在公路施工中的應(yīng)用是可行的，有效保證了工程質(zhì)量，降低了施工成本，加快了施度進(jìn)度，延長了水穩(wěn)基層使用壽命，減少了資源消耗，達(dá)到節(jié)能減排環(huán)保效果。

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