趙大能
(云南省曲靖公路局,云南 曲靖 655000)
交通工程是支持國民經(jīng)濟發(fā)展的基礎,我國的高速公路發(fā)展至今,全國總里程已經(jīng)超過了13 萬km,云南高速公路通車里程業(yè)已超過1 萬km,但因為近些年的社會經(jīng)濟發(fā)展態(tài)勢迅猛,人民對出行需求提出了更高要求,原來的部分高速公路運行也出現(xiàn)了交通通行需求難以滿足的狀況,堵車、交通事故等問題的發(fā)生頻率越來越高。為解決這些問題,必須對高速公路進行全面改造,運用合理的路面加寬技術改善交通狀況,提升公路的通行能力以及服務保障能力,滿足社會發(fā)展的需求。
在對高速公路進行路面加寬的過程中,施工人員需要注意三點基礎要求,分別是高速公路的運營安全、施工投資的成本控制、公路穩(wěn)定性的保持。
首先,公路安全運營的保證。在路面加寬的施工過程中,施工人員需要保證加寬作業(yè)不會影響路面的正常使用,因此在進行路面擴建時,必須基于原有路基的穩(wěn)定性要求制定加寬施工的標準,盡可能以小幅度開挖的方式進行,減少路面擴建對路基的危害,確保施工工序的安全和協(xié)調。
其次,成本控制。在高速公路的路面加寬中,施工單位需要注意資源的應用,以道路以及構造物的特點為基礎,合理利用施工資源,減少浪費,確保投入資金符合經(jīng)濟發(fā)展需求。
最后,公路穩(wěn)定性。施工單位在對高速公路進行路面擴建中,應當抓住工程的主要特點,以提高工程穩(wěn)定性和安全性為目標設計施工方案。由于加寬的高速公路多為已經(jīng)通車的路面,經(jīng)過長期的運行之后,公路的路基已經(jīng)完成沉降,而進行加寬后的新路基依然存在沉降,這導致新舊路面的接縫處有較高的概率產(chǎn)生開裂,所以對高速公路進行擴建改造時要注意對公路穩(wěn)定性的保持,以順利改善公路的運輸結構,提高公路的運輸效率。
常用的高速公路路面加寬技術有兩種:一種是雙側加寬技術;另一種是單側加寬技術。
首先,雙側加寬技術。雙側加寬技術在高速公路的路面加寬中應用較多,根據(jù)擴建方式,雙側加寬又細分為雙側拼接和雙向分離兩種技術類型。雙側拼接在高速公路加寬中較為常見,該技術方案是施工人員在高速公路的兩側進行加寬,技術優(yōu)勢在于施工對舊路面的影響較小,不會因為新路面的增加導致舊路面的結構受損。但該技術的施工周期較長,長時期的作業(yè)會對高速公路的通車帶來負面作用,降低公路的貨運量和客運量,不僅影響經(jīng)濟發(fā)展,而且會增加交通事故的發(fā)生概率。雙向分離技術常規(guī)應用在八車道擴建或者六車道擴建中,該技術相對于雙側拼接施工的周期更短,對公路通車的影響更小,但該加寬技術對新增土地面積的要求更苛刻,且需要投入的資金和資源更多,不滿足成本控制的要求,因此在路面加寬工程中應用較少。
其次,單側加寬技術。單側加寬技術只用于需要一側加寬的高速公路中,與雙側加寬技術相比,單側加寬技術的優(yōu)勢有兩點:其一,對公路功能的影響較小,未加寬一側路面的排水溝和路面防護等仍能正常使用;其二,對通車影響較小,未加寬一側路面仍能保持正常通車狀態(tài)。但該技術依然存在不足之處,一方面,公路本來的路基中線會因為一側加寬另一側未加寬出現(xiàn)偏離,在完成一側加寬后,必須對路基中線重新調整,這就增加了施工成本。另一方面,在公路路面的單側加寬后,中央分隔帶的作用也會喪失,施工單位需要拆除隔離帶,否則會對車輛運行帶來負面作用,且在單側加寬中,公路的上跨橋梁也需拆除后選擇新位置重建,所以單側加寬技術無論是工程難度還是投入成本都要高于雙側加寬。
高速公路的路面加寬是新路面和舊路面的拼接,如果不重視新老路基的融合狀態(tài),沒有顧及新舊路面產(chǎn)生的搭接應力和路基的不均勻沉降等,就容易引起路面產(chǎn)生不規(guī)則裂縫等現(xiàn)象,給車輛行駛帶來阻礙。所以在路基加寬中,施工人員要時刻保持高速公路舊路面的強度,否則會出現(xiàn)因為新老路基融合帶來的路基穩(wěn)定性降低。
路基在加寬中要時刻保持路基壓實標準和壓實沉降的統(tǒng)一性,這就對路面加寬施工提出了較高的技術要求,故在實際的施工作業(yè)中,施工人員需要充分考慮舊高速公路的路面加寬及鋪設方案的完善性,不斷調整公路的拼接加寬方案,保證路面施工工序的良好開展。
公路加寬技術存在復雜度高、施工要求苛刻等難點,由于施工難度過大,在加寬過程中路基極易出現(xiàn)病害,如經(jīng)常發(fā)生的路基失穩(wěn)以及縱向開裂情況。
如果對病害不及時處理,將會引發(fā)嚴重后果,公路加寬中,新加寬路面容易發(fā)生路基滑移,嚴重情況下甚至會出現(xiàn)公路坍塌,施工人員在施工中如果沒有對路基病害進行有效處治,就會導致高速公路的安全隱患增加。
在加寬作業(yè)中,因為路基兩側的排水溝經(jīng)歷長期的雨水浸泡,結構強度會比新路基低,因此新路基的結構設計要將壓實度控制在1.1%左右,以此防止沉降現(xiàn)象出現(xiàn)。當高速公路路面保持濕潤狀態(tài),則采取振動壓路機分層碾壓,從而保證新路基質量實現(xiàn)提升。在實際壓實施工中,具體包括選擇試驗段、確定松鋪厚度以及明確碾壓次數(shù)等階段,操作期間速度由慢變快,壓力持續(xù)增加,壓實才能取得預期效果。同時,控制碾壓機保持適中速度,根據(jù)以往施工經(jīng)驗確定,并注意振壓與復壓。高速公路直線路段與曲線路段壓實方法存在差異,這關系著新路基壓實效果。在壓實作業(yè)中,縱向應選擇進退式碾壓方法,而橫向則關注碾壓輪跡重疊寬度,且碾壓需要保證全面性,避免產(chǎn)生留白的問題,讓新路基得到均勻的壓實。
高速公路的路面加寬包括臺階處理、壓實流程和碾壓施工等要點。臺階開挖如圖1所示。在原有路基結構分析中,邊坡坡度通常保持在1∶1.5 左右,通過路基開挖形成錯臺結構形式,促使新路基與舊路基的有效搭接。
圖1 臺階開挖示意圖
在新路基施工中通常使用加寬技術,施工單位根據(jù)填筑材料以及道路設計荷載情況,充分考慮原路基的壓實裝填情況,使新路基填料的選擇符合壓實標準匹配,避免新路基在使用后期出現(xiàn)形變問題。在含水量符合規(guī)范要求的基礎上,要通過振壓機完成分層碾壓作業(yè),一般用于降雨后的新路基中。圖2為新路基壓實作業(yè)流程。
圖2 新路基壓實作業(yè)流程
在路面加寬施工中,路基填筑之前,參建單位需要按照設計要求及規(guī)范標準驗收,通過材料含水狀況、設備使用特點等,進行優(yōu)化組合,并合理控制路面碾壓的遍數(shù)以及機械碾壓的速度,如果高速公路的橋頭與通道處有充足水源,可以采用水墜壓實法。
施工前必須做好充足準備,其中主要任務包括對路基結構的設計,鋼筋、鋪裝鋼筋網(wǎng)以及箍筋的設置等。在設計的時候需詳細考慮鋼筋路基填料的收縮問題,在跨度較大的地方應適當使用鋪裝鋼筋網(wǎng),避免路基填料過度收縮。
路基填料溫差裂縫通常是由于熱脹冷縮形成的,在防控裂縫時也要基于這一原理出發(fā)。一般來說,在路基填料原材料配制過程中可摻入一些塑化劑、引氣劑,同時適度減少水泥用量。在攪拌路基填料的時候也可加入一些冰塊,待攪拌好的材料冷卻后方開始澆筑。
針對裂縫高發(fā)部位可使用臨時活動跳板,增加接觸面積,使應力分散。通常選擇垂直振搗方式,行列式排列振搗棒,遵循快插慢拔原則,針對路基填料的坍落度確定合理的振搗時間,防止漏振或過振問題。振搗時間以8~10s 為宜,避免石頭下沉導致路基填料結構不均勻。當路基填料澆筑至面層時,應將表面抹平壓實,將路基填料內部的水分以及氣泡排出,從而增強路基填料構件的密實度。
某高速公路按照一級公路標準建設,屬于軟土地基,公路為四車道,路基的寬度為23m,包含1m 的中央隔離帶,每個行車道寬度3.75m,路緣帶寬度0.5m。但因公路運營時間較長,路基外邊坡有滑坡現(xiàn)象,路基路面的面板也發(fā)生脫空,為確保填方邊坡的穩(wěn)定,實施加寬作業(yè)。
在加寬過程中,按照上述內容進行填土和壓實操作,填筑具體工藝流程如下:首先,工程中為保障壓實層的勻質性,結合設計斷面進行分層填筑和壓實。選擇噸位超過18t 的壓路機碾壓新路基,最大松鋪厚度標準是40cm,碾壓應該先緩慢,然后逐步增加速度。在復壓與終壓中,新路基復壓所用振動壓路機的噸位為26t,且振壓至少3 次。復壓時要維持至少1/3 輪寬的輪跡重疊,采取“先慢后快”的方法,在高頻率與低振幅下,當碾壓輪跡覆蓋所有工作面后為碾壓1 次。其次,壓路機運行速度不能超過4km/h,直線段碾壓要由兩邊向中央,曲線段碾壓則先內側后外側。碾壓段之間的重疊要超過20m,避免發(fā)生漏壓等問題。最后,碾壓次數(shù)至少為6 次,輪跡重疊為輪寬的1/3,輪跡覆蓋所有工作面后則完成1 次碾壓,在水完全滲透后在砂基頂部取樣檢測,重點對壓實厚度、固體體積率、壓實度等進行檢測。
壓實具體工藝流程如下:第一,填料。通過推土機將填料送往填筑路段。第二,填料攤鋪與整平。路基填筑結束后,采用攤鋪機完成攤鋪與整平作業(yè)。第三,圍堰施工。在完成上述工序的路段采用圍堰,并控制邊坡寬度和長度,且高度與寬度均超過30cm。第四,灌水處理。在設置好圍堰后需要及時灌水,整個過程要做到連續(xù),保持較大的水流。新路基表面水體高度要維持在20cm。第五,碾壓施工。在灌水符合要求后,通過碾壓機完成碾壓,必須滿足上述方法要求,碾壓次數(shù)不能超過3 次。對于壓路機不能達到的地方,則選擇插入式振壓機進行碾壓。第六,當路基表面水分滲透后,要嚴格檢測其路基壓實度和體積率等參數(shù)。第七,對壓實度進行檢測,具體結果如表1所示。在檢測壓實度過程中,不僅要測定密度,也要通過紅外線微波加熱方法測定砂料含水率。試驗檢測中必須根據(jù)規(guī)定要求與流程進行,同時要定期檢查與校正試驗儀器,避免出現(xiàn)過大誤差。針對新路基壓實度無法滿足規(guī)范要求的情況,還要采取補壓措施,直到壓實度合格。完成作業(yè)后分析壓實度,并用5m的直尺采用抽樣法對路基的平整度進行檢測,結果如表2所示。
表1 壓實度檢測
質量標準:≥93(%)最佳含水率(%)13.4標準干密度/(g/cm3)1.56碾壓次數(shù)6壓實度(%)94.7
表2 平整度檢測
檢測項目檢測結果平均值規(guī)范要求平整度7.8 7.9 8.2 8.6 9.6 9.5 9.3 8.6 8.8 8.7 8.5≤15
結果顯示路面底基層具有良好的強度發(fā)揮率,所設計的加寬方案物理性能能夠滿足強度要求,降低了新舊道路不均勻沉降的風險。
隨著社會的發(fā)展,交通運輸量逐漸增多,為了滿足高速公路的運營需求,應該使用高速公路路面加寬技術,充分滿足高速公路行駛車輛對行車路面寬度的工程需求。為了保證公路路面的工程質量及安全需要,要對路基結構的病害類型、成因以及防控措施進行研究,采取更科學有效的防控措施,最大限度地預防病害的出現(xiàn),確保路基施工質量,進而提升整個路面加寬工程的質量水平,并通過施工前詳細的調查分析、路基結構設計、路基加寬技術以及路面加寬技術的完善等,確保高速公路路面加寬工程的順利實施,有效提高公路施工的質量,滿足高速公路的運行及發(fā)展需求。