道路橋梁工程沉降段路基路面施工新技術(shù)研究

【摘要】道路橋梁工程的路基路面設(shè)計(jì)與施工是整個(gè)工程的核心環(huán)節(jié)，直接關(guān)系到道路的安全性、舒適度和耐用性。隨著科技的持續(xù)發(fā)展，各種新材料和新工藝的應(yīng)用，推動著路基路面設(shè)計(jì)與施工技術(shù)的進(jìn)步?；诖?，文中深入探討道路橋梁工程路基路面設(shè)計(jì)與施工中的關(guān)鍵技術(shù)，這些技術(shù)對于提高道路性能和保障交通安全具有至關(guān)重要的意義。

【關(guān)鍵詞】道路橋梁工程；路基路面；設(shè)計(jì)與施工

【中圖分類號】TU997 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號】1673-6028（2024）05-0091-03

0 引言

道路橋梁工程中的路基路面設(shè)計(jì)與施工是整個(gè)工程的核心環(huán)節(jié)，對于道路的安全、舒適和耐用性具有至關(guān)重要的影響。這個(gè)環(huán)節(jié)涉及多個(gè)方面，包括材料的選擇、路面的設(shè)計(jì)、施工的工藝等。這些方面相互關(guān)聯(lián)，任何環(huán)節(jié)的失誤都可能影響到整個(gè)工程的質(zhì)量。

1 道路橋梁工程中沉降段路基路面施工原理

（1） 路基材料選擇。路基材料的選擇是路基設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，對于整個(gè)道路工程的質(zhì)量和穩(wěn)定性有著至關(guān)重要的影響[1]。根據(jù)工程地質(zhì)條件、氣候條件和交通量等因素，選擇合適的材料，能夠確保路基的承載能力、耐久性和穩(wěn)定性。在選擇路基材料時(shí)，需要充分考慮工程地質(zhì)條件，不同的地質(zhì)條件，需要選擇相應(yīng)的路基材料。例如，對于軟土地基，可選擇水泥攪拌樁、碎石樁等材料來提高地基的承載能力；對于硬土地基，則可選擇石料、混凝土等材料來保證路基的穩(wěn)定性。

（2） 路基結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。路基結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是道路工程中至關(guān)重要的環(huán)節(jié)，直接關(guān)系到道路基礎(chǔ)設(shè)施的穩(wěn)定性和安全性。根據(jù)道路等級和預(yù)期交通量等因素，設(shè)計(jì)師需要精確地設(shè)計(jì)路基的橫斷面形狀和尺寸，包括決定路堤、路塹的坡度、臺階和排水設(shè)施的位置和大小等細(xì)節(jié)，設(shè)計(jì)圖如圖1所示。

這些設(shè)計(jì)決策不僅影響到路基的耐用性和穩(wěn)定性，也關(guān)系到道路的安全性和使用壽命。在進(jìn)行路基結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)師還需要考慮地基處理和加固設(shè)計(jì)，以確保路基的穩(wěn)定性和耐久性。這包括確定地基處理方案、加固措施以及監(jiān)測和檢測方案等，以此滿足道路工程的要求，確保道路基礎(chǔ)設(shè)施的長期穩(wěn)定和安全。

2 道路橋梁工程中沉降段路基路面設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)

根據(jù)道路的等級和使用要求，選擇合適的路面材料至關(guān)重要，以某工程為例，工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖2所示。

為確保施工的順利進(jìn)行，應(yīng)注重路面材料的選擇，經(jīng)過深入分析后選擇了聚氨酯泡沫與RolyLevel。聚氨酯泡沫能夠使水泥混凝土沉降路面修復(fù)變得簡單而高效，可在短時(shí)間內(nèi)膨脹固化，將已沉降的水泥路面恢復(fù)至平整，且在短時(shí)間內(nèi)完成發(fā)泡和固化，實(shí)現(xiàn)路面快速修復(fù)，即修即用。本次工程中施工團(tuán)隊(duì)使用聚氨酯泡沫材料進(jìn)行加固，將聚氨酯泡沫注入沉降的路面下，通過化學(xué)反應(yīng)使其迅速膨脹，將路面抬起并恢復(fù)平整。整個(gè)過程僅需幾個(gè)小時(shí)，相比傳統(tǒng)的水泥修復(fù)方法，可縮短施工時(shí)間，降低對交通的影響。RolyLevel是一種由聚氨酯泡沫和石油基異氰酸酯組成的路面新材料。這兩種成分是分開儲存的，當(dāng)注射到路面下面時(shí)，它們會混合在一起并產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，迅速膨脹。雖是泡沫狀態(tài)，但其承重能力和水泥相當(dāng)。研究數(shù)據(jù)表明，RolyLevel的承重能力可達(dá)到2 500 b/ft2以上，足以滿足大多數(shù)道路和橋梁的需求。本次工程中，將RolyLevel注入沉降橋體下方，膨脹后將橋體抬起并恢復(fù)到原來位置，以此強(qiáng)化道路橋梁整體質(zhì)量[2]。

3 道路橋梁工程中沉降段路基路面施工關(guān)鍵技術(shù)

3.1 施工工藝選擇

在選擇施工工藝時(shí)，應(yīng)根據(jù)工程的具體實(shí)際情況進(jìn)行細(xì)致的分析和評估，選擇最合適的施工工藝，如填筑法、碾壓法、層鋪法等，選擇時(shí)需要根據(jù)道路的等級、設(shè)計(jì)要求、施工條件等因素進(jìn)行綜合考慮。為確保施工質(zhì)量和進(jìn)度，施工前需對施工隊(duì)伍進(jìn)行嚴(yán)格篩選和培訓(xùn)，確保他們具備相應(yīng)的技能和素質(zhì)。同時(shí)，合理的施工組織也是保證施工進(jìn)度的關(guān)鍵因素，要充分考慮各種可能的因素，制定科學(xué)合理的施工計(jì)劃，確保施工進(jìn)度按計(jì)劃進(jìn)行。施工工藝的選擇是一個(gè)綜合考慮的過程，需要結(jié)合具體情況進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新和工藝改進(jìn)。以下是一些技術(shù)創(chuàng)新和工藝改進(jìn)的方法。

（1） 新材料的應(yīng)用。隨著科技的飛速發(fā)展，各種新型的建筑材料層出不窮。其中，聚合物改性材料和纖維增強(qiáng)材料等高性能建筑材料，在增強(qiáng)路基和路面的承載能力及提高耐久性方面表現(xiàn)出極佳的性能。此外，環(huán)保材料的應(yīng)用也日益受到重視。例如，再生瀝青和再生混凝土等建筑材料，不僅可以有效地減少資源消耗，還能降低環(huán)境污染。這種環(huán)保材料的普及將有助于推動建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)資源的高效利用。通過聚合物改性材料的使用，路基的抗拉強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度可以提高15%以上，路基的變形和沉降程度明顯減小。此外，聚合物改性材料還可以增加路基材料的抗凍性和耐久性，延長路基的使用壽命。一項(xiàng)研究報(bào)告中顯示，使用聚合物改性材料后的道路路基設(shè)計(jì)壽命可提高20%以上[3]。纖維增強(qiáng)材料的應(yīng)用對路面抗裂性和耐久性的改善也取得了顯著成效。研究表明，添加纖維增強(qiáng)材料后，路面的抗裂性能可以提高30%以上，路面的維修次數(shù)明顯減少。同時(shí)，纖維增強(qiáng)材料還可以減少路面瀝青排水層的滲水量，提高路面的抗?jié)B性。再生瀝青和再生混凝土的應(yīng)用在路基路面施工中也展現(xiàn)出較好的效果。研究發(fā)現(xiàn)，使用再生瀝青和再生混凝土可以降低碳排放量達(dá)20%～30%，減少能源消耗。

（2） 機(jī)械化施工技術(shù)。傳統(tǒng)的施工方法可能存在效率低、勞動強(qiáng)度大等問題。機(jī)械化施工技術(shù)的應(yīng)用可提高施工效率和質(zhì)量，減輕勞動強(qiáng)度。例如，挖掘機(jī)開挖的土方量可達(dá)1 000 m3/h以上，而人力施工通常只能達(dá)到10 m3/h。使用混凝土攪拌車進(jìn)行施工，一臺車可攪拌100 m3/h以上的混凝土，大大提高施工效率。而采用路面鋪設(shè)機(jī)械進(jìn)行路面施工，可以實(shí)現(xiàn)每小時(shí)幾百平方米以上的鋪設(shè)速度，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過傳統(tǒng)人工施工速度[4]。

（3） 數(shù)字化施工管理。數(shù)字化施工管理可通過各種傳感器和監(jiān)測設(shè)備獲取實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并通過軟件進(jìn)行分析和處理，提供更準(zhǔn)確和及時(shí)的施工管理決策。例如，某道路橋梁工程沉降段施工項(xiàng)目中，利用數(shù)字化施工管理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對施工過程的精確控制和管理。通過 BIM 技術(shù)進(jìn)行三維建模和可視化，提前發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中的問題，并進(jìn)行優(yōu)化。在施工過程中，使用全站儀和 GPS 進(jìn)行高精度的測量，確保施工的準(zhǔn)確性。同時(shí)，安裝攝像頭和傳感器，對施工過程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，可提高施工效率。通過數(shù)字化檢測設(shè)備可對路基路面的質(zhì)量進(jìn)行檢測，發(fā)現(xiàn)潛在的問題，及時(shí)進(jìn)行修復(fù)。最后，建立施工數(shù)據(jù)管理平臺，實(shí)現(xiàn)施工各方之間的高效溝通和協(xié)作。這些數(shù)字化施工管理技術(shù)的應(yīng)用，有效提高道路橋梁工程沉降段路基路面施工的質(zhì)量和效率，減少施工中的錯(cuò)誤和延誤，為工程的順利完成提供有力保障。

（4） 智能化施工設(shè)備和系統(tǒng)。隨著物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等技術(shù)的發(fā)展，智能化施工設(shè)備和系統(tǒng)在道路橋梁工程中的應(yīng)用越來越廣泛。首先，無人駕駛車輛的應(yīng)用可以提高施工的自動化和精確性。通過無人駕駛技術(shù)，施工車輛可以實(shí)現(xiàn)自主行駛和自動操作，減少人為操作的錯(cuò)誤和風(fēng)險(xiǎn)。無人駕駛車輛還可以進(jìn)行實(shí)時(shí)測量和數(shù)據(jù)采集，提供更準(zhǔn)確的施工數(shù)據(jù)和監(jiān)測結(jié)果。通過機(jī)器學(xué)習(xí)算法對施工數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和挖掘，可以識別出施工中的問題和隱患，并提供相應(yīng)的改進(jìn)措施。同時(shí)，機(jī)器學(xué)習(xí)還可以預(yù)測施工進(jìn)度和資源消耗，幫助施工管理人員做出合理的決策，優(yōu)化施工安排和資源利用。

（5） 現(xiàn)代化施工工藝?，F(xiàn)代化施工工藝在道路橋梁工程中的應(yīng)用有助于提高施工效率和質(zhì)量。首先，預(yù)制裝配式施工工藝中的預(yù)制構(gòu)件在工廠中進(jìn)行生產(chǎn)，可以減少施工現(xiàn)場的施工時(shí)間，提高施工效率，構(gòu)件質(zhì)量也更容易受到控制，可以減少施工過程中的質(zhì)量問題。據(jù)統(tǒng)計(jì)，預(yù)制裝配式建筑在道路橋梁工程中的應(yīng)用可以減少約30%的施工廢棄物，減少約20%的水泥使用量。其次，模塊化施工工藝是一種將多種建筑構(gòu)件進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，在施工現(xiàn)場進(jìn)行快速組裝的施工工藝，可以提高施工速度，縮短施工周期，減少施工風(fēng)險(xiǎn)。研究數(shù)據(jù)表明，采用模塊化施工可以縮短施工周期30%以上，并顯著減少施工事故的發(fā)生率。另外，在土方填筑工藝中，合理選擇填縫材料和夯實(shí)工藝可以顯著提高路基的穩(wěn)定性。研究發(fā)現(xiàn)，采用粒徑較大、角度較好的填縫材料，如碎石，可以提高填筑層的抗沉降能力。

3.2 施工質(zhì)量檢測與控制

施工質(zhì)量檢測與控制是至關(guān)重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，可以確保施工過程中的各個(gè)環(huán)節(jié)都能夠達(dá)到既定的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。通過科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)氖┕べ|(zhì)量檢測與控制，可有效地預(yù)防和糾正潛在的質(zhì)量問題，從而確保施工質(zhì)量的可靠性。根據(jù)相關(guān)的施工規(guī)范和設(shè)計(jì)要求，需要對施工過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)進(jìn)行細(xì)致入微的檢查，包括填縫材料的含水量、壓實(shí)度等。含水量過高或過低都會影響填縫材料的性能，而壓實(shí)度則直接關(guān)系到施工的整體質(zhì)量和安全性。

制定詳細(xì)的質(zhì)量檢測計(jì)劃可以確保施工質(zhì)量得到有效控制和監(jiān)督，質(zhì)量檢測計(jì)劃應(yīng)在施工前制定，并根據(jù)相關(guān)規(guī)范和要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，保證檢測的全面性和準(zhǔn)確性。道路橋梁工程包括路基土方工程、樁基工程、混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)等多個(gè)方面，根據(jù)各項(xiàng)施工項(xiàng)目的特點(diǎn)和重要程度，制定相應(yīng)的檢測要求和標(biāo)準(zhǔn)，確保施工質(zhì)量符合要求。計(jì)劃要點(diǎn)如下：

（1） 檢測頻次和時(shí)機(jī)。土壤密實(shí)度檢測是根據(jù)土壤類型和工程要求，在1 000 m2的區(qū)域內(nèi)進(jìn)行至少三次密實(shí)度檢測?；炷翉?qiáng)度測試是根據(jù)混凝土澆筑面積和工程要求，在每批混凝土澆筑結(jié)束后進(jìn)行至少三次強(qiáng)度測試。鋼筋驗(yàn)收是根據(jù)工程規(guī)模和鋼筋使用量，在每批鋼筋到達(dá)工地后進(jìn)行至少兩次驗(yàn)收。樁基質(zhì)量檢測是根據(jù)樁基數(shù)量和工程要求，在每十根樁基中進(jìn)行至少一次質(zhì)量檢測。

（2） 配備專業(yè)的檢測工具與設(shè)備。根據(jù)質(zhì)量檢測計(jì)劃，需配備適當(dāng)?shù)臋z測工具與設(shè)備，在施工過程中進(jìn)行實(shí)時(shí)的質(zhì)量檢測。例如，可使用精密儀器測量施工材料的含水量、壓實(shí)度等參數(shù)，使用攝像監(jiān)測系統(tǒng)記錄施工過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

（3） 建立質(zhì)量檢測臺賬。記錄每個(gè)質(zhì)量檢測環(huán)節(jié)的結(jié)果和數(shù)據(jù)，建立質(zhì)量檢測臺賬。通過分析和比對這些數(shù)據(jù)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)施工過程中的潛在問題，并針對性地整改。

4 結(jié)語

綜上所述，道路橋梁工程路基路面設(shè)計(jì)與施工是道路建設(shè)的重要環(huán)節(jié)，關(guān)系到道路的安全、舒適和耐用性。在實(shí)際工程中，應(yīng)注重路基材料選擇、路基結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、路面材料選擇、路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工工藝選擇、施工質(zhì)量檢測與控制等方面的關(guān)鍵技術(shù)，以確保工程順利進(jìn)行和質(zhì)量要求的達(dá)成。同時(shí)，隨著新材料和新工藝的不斷涌現(xiàn)，應(yīng)積極探索和應(yīng)用新技術(shù)，不斷提高路基路面設(shè)計(jì)與施工的技術(shù)水平，為建設(shè)更加安全、舒適和耐久的道路提供有力保障。

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[作者簡介]翟彬（1969—），男，濟(jì)南人，大學(xué)本科，高級工程師，研究方向：道路橋梁。