关于石太高速公路大修工程路面基层处理方案的几点论述

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关于石太高速公路大修工程路面基层处理方案的几点论述

山东茂隆新材料科技有限公司 2020-11-17 2632


关键词:高速公路、大修、路面基层、处理

  石太高速公路(河北段)山区段(K332~K378)原建设标准为双向四车道,设计时速60公里的一级汽车专用公路,自1995年建成通车以来,经过近8年的运营,路面出现了严重的车辙、沉陷、大面积网裂等病害,致使每年的养护投资逐年增大,经过专家论证、省交通厅批准,石太高速公路K332~K378段于2004年进行了大修施工,该大修工程一期工期5个月,大修二期工期3个半月。本项目由于为半幅断交施工,加之为山西出省的重要通道,车流量很大,断交施工给地方道路造成很大的交通压力,上级主管部门要求在保证质量的前提下,最大限度的压缩工期。

  本文将从石太高速公路大修施工中路面基层处理的设计原则、施工方法、特殊问题的处理等方面进行论述,供以后各条高速公路在进行大修施工中进行参考。

  1、路面基层的概况:

  原路面结构层次为:K378~K373段为:上面层为4厘米中粒式沥青混凝土、下面层为4厘米粗粒式沥青混凝土,太原方向基层为22厘米二灰碎石,底基层为0~29厘米石灰土;北京方向基层为25厘米二灰碎石,底基层为0~25厘米石灰土;其余路段路面结构层为:上面层5厘米中粒式沥青混凝土、下面层为7厘米粗粒式沥青混凝土,北京方向基层为25厘米二灰碎石基层,0~25厘米石灰土底基层;太原方向为18厘米二灰碎石基层,0~38厘米石灰土底基层。

  2、路面基层处理的设计原则:

  2.1、翻修沥青面层、整修基层路段:此种处理方案主要针对行车道和超车道面层和基层破损比较严重的路段,具体方案为:先全部或部分挖除已经损坏的行车道或超车道旧路面基层,整修破损的基层,利用完好的基层,再加铺15厘米厚的沥青混凝土面层(4厘米+5厘米+6厘米);硬路肩基层比较完好,原则上不予处理,路肩的面层铣刨1厘米沥青混凝土后,加铺4厘米厚的沥青混凝土上面层。

  2.2、挖方潮湿路段的处理:此方案的路段长度大概在1.6公里,处理方案为:全部挖除行车道、超车道和路肩的面层和基层,包括基层和底基层,然后重新铺筑路面基层和面层,基层结构层次为:18CM厚水泥混凝土防水层、16CM厚的水泥碎石排水层、16CM厚C15水泥稳定碎石基层,路面面层的结构层次为:4CM沥青混凝土上面层、5CM沥青混凝土中面层、6CM沥青混凝土下面层。

  3、基层在施工中的处理

  由于原路面面层和基层的厚度在不同路段均不相等,高填方路段填方较高,路面沉陷比较严重,在路面面层和基层挖除后,横坡和纵坡和路面的设计线有很大的差别,有的地方较高,有的路段较低,这样就和路面基层的铺筑造成很大的困难,并且路面基层在施工中由于薄厚不一,按路面基层施工规范的规定基层铺筑必须保证一个最小的基层厚度,并不超过最大的基层厚度,因此必须针对不同的基层厚度制定不同的铺筑层数和不同的单层基层铺筑厚度。这样给在施工中造成了很大的困难,并且由于部分基层损坏面积较小,挖补后不能用摊铺机械进行铺筑,也给施工中造成困难,以上问题如果处理不好直接影响施工的质量和工期,因此本人针对在施工中出现的具体问题进行详细的说明。

  3.1、路面基层的鉴定:路面基层的鉴定在路面面层挖除后进行,鉴定的结果决定是否对基层进行处理或是利用。路面基层的鉴定以钻芯为准,由于工期比较紧,如果把钻芯的取样送到实验室进行实验鉴定,势必浪费很多的

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时间,因此在施工中,经过研究决定钻芯的鉴定以目测为主,以钻芯取样完整、不发生松散的路段为重新利用路段,否则为基层挖除路段。

  3.2、原有二灰碎石基层的破除:破除方案原则上为逐层鉴定逐层破除,即在路面面层全部清除后,进行路面基层的鉴定,根据鉴定结果对基层进行破除,基层破除后进行底基层的鉴定,根据鉴定结果对底基层进行破除。原施工方案为用破碎锤进行进行破除,然而在现场破除一部分后,发现路面底基层(石灰土基层)大部分比较完好,而且没有进行破除的必要,所以决定对完好的石灰土底基层不再处理。破碎锤破碎基层时对底基层(石灰土基层)的扰动比较大,为避免破碎锤破除基层时对石灰土底基层的影响,所以决定改用风镐逐层进行破除。

  3.3、路面基层的切缝:由于部分路段只是破除行车道或是超车道的基层,因此在用机械进行破除中,对破除基层周边的基层扰动比较大,且破除后形成参差不齐的边沿,而且其破除边沿形成松散。发现上述问题后,及时调整了施工方案,即先切缝后破除,但是二灰碎石属于半刚性材料,加之破除后二灰碎石基层顶面标高高低起伏,有好多专家提出了切缝顺直度不好控制的问题,质疑这种方法可行性。但是经过实验,制作了和切缝机相配套的专用轨道,其切缝的顺直度不但得到了保证,而且其切缝速度也加快了。

  3.4、铺筑新的水泥稳定碎石后新旧基层接缝的处理:在原有路面基层挖除填补后,新旧路面基层之间形成一道缝隙,新的水泥稳定碎石硬化后收缩,形成一道裂缝,势必形成路面基层的薄弱环节,因此首先在构造上采取措施,上、下基层之间采取施工缝错开的方式,横向施工缝上、下层错开不少于100CM,纵向施工缝上、下层错开不少于50CM,并且在裂缝处表面粘贴土工布,纵向裂缝土工布宽度为30厘米宽,横向土工布宽度为50厘米宽。

  3.5、路面基层单层铺筑厚度的确定和铺筑层数的确定:由于路面设计线已经确定,减去路面面层15CM后为施工后基层顶面的标高。然而在实际施工中,根据钻芯鉴定结果,要对原基层挖除一层或是两层,由于原来的基层薄厚不一,这样在基层的施工中需要铺筑的基层厚度有的路段很大,而有的路段则比较小,这时如果按一层施工,有的摊铺厚度要比规范要求的最大厚度要大,根据现有的压实机械不能满足压实度的要求;如果按二层摊铺施工,其单层铺筑厚度又小于规范要求的单层铺筑最小10CM的要求,容易形成夹层,甚至还有单层铺筑厚度小于10CM的路段。

  针对以上出现的问题,经过业主、监理、施工单位共同的研究决定,采用如下的处理方法,即安排两台摊铺机连续进行摊铺,即前面一台摊铺底层,然后进行碾压,后面一台摊铺机在底层碾压完毕后,紧随其进行第二层的摊铺、碾压,在施工中底层的厚度可比上层的厚度稍微小些,这样在底层初凝(4小时)前就完成了整个基层的施工,既保证了基层单层的最小厚度,避免形成夹层,又保证了基层的压实度。对于基层摊铺厚度小于10CM的路段,可以对下层进行铣刨后再铺筑基层。

  对于只是行车道(或超车道)基层挖除的路段,由于挖除后形成3.75米宽的的铺筑路段,这时不能满足摊铺机的最小摊铺宽度的要求,而且摊铺机也不能进行正常行驶,后来经过研究采用平地机进行了路面底基层的铺筑。

  3.6、小面积基层病害的处理:在路面面层挖除后,对基层进行鉴定,鉴定结果有小面积的松散现象,但是如果按原有的处理方案,铺筑小面积的水泥稳定碎石,不便于进行铺筑,而且压实度也不容易得到保证,而且施工进度也比较慢,为了保证施工质量,小面积的基层处理采用C15贫混凝土浇筑施工。

  3.7、挖方潮湿路段的处理:原设计方案为:挖除路面结构后,按如下路面结构进行施工,即:18CM厚水泥混凝土防水层、16CM厚的水泥碎石排水层、16CM厚C15水泥稳定碎石基层,原来的设计意图是18厘米的水泥混凝土防水层为了是截断地下水和毛细水对路面基层的破坏,16厘米厚水泥稳定碎石的作用是把透过防水层下地下水形成一个水流的通道,从而把地下水排除在路基之外。但是在挖方潮湿段全部挖开后,发现基层和路基并不是象设计中想的那样潮湿,而且施工期正好是雨季,并且18厘米水泥混凝土在浇筑后有一个最少7天的养生期,在养生期期间,车辆不能在上面行驶,这样就堵塞了施工通道,并且大面积的混凝土浇筑后容易产生温度和收缩裂缝,裂缝的发展不好控制,但是如果象做水泥混凝土路面那样切割纵缝和横缝,其封水效果又得到质疑,并且施工期较长,其施工期是施工组织的关键线路上,直接影响到整个施工工期,并且有的专家也提出在设计中的16CM厚的水泥碎石排水层端部的排水通道容易堵塞,这样效果并不理想。

  因此,在施工中经过业主、监理、和施工单位的共同研究,并经过设计单位的同意,把原来的18厘米厚水泥混凝土封水层和16厘米的水泥碎石排水层改为两层水泥稳定碎石(分别为18厘米和16厘米厚)。这样施工进度加快了,路基的整体承载力也提高了,封水效果也比较好,而且造价比原来的方案也减少了。

  3.8、路堑段山根石的处理:在部分路堑段路面面层和基层挖除后,发现如果按设计的路面结构(包括基层结构)进行重新铺筑将无法满足总厚度的要求,因为原来的路面结构较薄,原路面结构下为原来开山时留下的坚硬的山根石,发现此情况后,我们研究了用钻孔放炮的形式进行爆破以满足路面结构总厚度的要求,但是考虑到路的另半幅为通车状态,如果进行爆破势必会给另半幅的行车造成安全的隐患,所以此中方案被否定了,后来考虑到用破碎锤进行破碎,但是实验证明,破碎锤根本无法破碎坚石,也是不可行的,后来经过现场研究,并经过设计单位的验算,把基层改为贫混凝土基层,也是满足路面承载力要求的。

  4、结束语

  以上问题都是本人在石太高速公路大修工程中在实践中的经验和总结,同时这些经验在石太高速公路大修二期工程中也得到了很好的运用,从而在保证大修二期工程质量、控制工程造价在合理范围内的前提下,把大修二期原计划的5个月的工期压缩到了3个半月内全部完工,使石太高速公路大修二期提前一个半月通车,减小了由于断交施工给地方路带来的交通压力,给社会减少了负面影响,创造了很高的社会效益,此工程的完工收到省交通厅和河北省人民政府的好评。

  今后十几年将是我国高速公路迅速发展期,而也我国的高速公路也进入了一个大修工程的周期,石太高速公路为我国进行大修的第一条山区高速公路,以上的经验和总结可作为其他高速公路进行大修工程的借鉴。


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