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    季冻区旧路改扩建技术措施比选

    资料分类:土木工程毕业设计 - 土木工程毕业论文 | 发布形式:资料共享 | 更新时间:2017-09-20 显示全部楼层

    资料简介:

      季冻区旧路改扩建技术措施比选
      第一章    绪   论
      一 我国道路现状及发展规划
      我国道路建设有着悠久的历史,早在公元前2000年前就有了行驶牛马车的道路。但只有到本世纪初汽车输入我国,通行汽车的公路才开始发展起来。
      中华人民共和国成立以后,特别是改革开放后的二十几年来,公路建设迅速发展。2001年我国新增公路3.2万公里,其中高速公路3017km,到2001年我国已建成高速公路突破1.9万公里,居世界第二位。在公路总里程中按公路技术等级分高速公路1.63万公里,一级公路2.01万公里,二级公路15.27万公里,三级公路27.67万公里,四级公路75.03万公里,等外公路18.67万公里。按路面等级分,高级路面里程达到19.14万公里,次高级路面40.41万公里,中级路面33.97万公里,低级路面38.77万公里,无路面7.99万公里。公路技术结构进一步改善,全国等级公路占公路总里程的比重达到86.69%,二级以上技术等级公路达到18.9万公里,占公路总里程的比重达到13.48%,公路路面等级进一步提高,有路面公路里程达到132.3万公里,占公路总里程94.3%,其中高级,次高级路面里程达到59.6万公里,占公路总里程的42.5%。2003年通车总里程达到181万公里,高速公路近3万公里。我国以高速公路为主的连接国内全部特大城市和93%大城市的新交通主动脉逐渐形成。
      新中国成立以来,特别是改革开放以来我国公路建设进入快速发展时期,并取得举世瞩目的成就,但是与世界上发达国家相比差距仍很大,远不能满足新形势下对公路运输的要求,归纳起来还有以下问题:
      ① 路网密度低。目前通车里程虽已达185万公里,但按国土面积而言,路网密度仍然很低,只有18.9公里/百平方公里。
      ② 标准低,质量差。通车里程中二级以上公路占总里程的20%左右,三四级以下公路占总里程的大部分,而且还有相当数量的等外公路。
      当前最突出的问题是公路建设发展速度跟不上经济发展速度,也跟不上交通量发展的速度。因此加快公路建设成为当务之急。
      为发展我国公路,水路交通,交通部早在“七五”期末制订了“三主一支持”的长远规划。“三主一支持”中的公路主骨架即国道主干线系统,它是国道网中专供汽车行使的高速公路和汽车专用一、二级公路为主组成的快速通道,总里程约为3.5万公里。除国道主干线外,各省、市、自治区还根据本区情况,正在规划省级干线网,这些规划实现后,我国公路交通将彻底改变面貌。
      从2000年全国公路总里程140.27万公里到2004年的公路总里程185万公里,仅用了三年时间,新增公路总里程40多万公里。根据这样的建设速度,交通部对十五计划的主要目标进行调整,即到“十五”末全国公路总里程达到195万公里,新增里程由15万公里提高到28万公里,年均增长5.6万公里,其中高速公路由 2.5万公里提高到3.5万公里,二级以上公路里程由27万公里提高到30万公里。路网密度由16.1公里/百平方公里提高到20.3公里/百平方公里,公路通乡率由99.5%提高到99.8%公路通行政村率由93%提高到96%。2004年全国将新增公路通车里程7万公里,新增高速公路3500公里,新改建农村公路10万公里。
      二 旧路改扩建中存在的问题
      随着公路建设的发展,公路运输已深入到经济建设和社会生活的各个方面,在国民经济中占有越来越重要的地位。目前我国通车里程虽已达185万公里,但其中大部分是二级以下公路,越来越不能满足日益增长的交通量需要,这就急需建设质量好、标准高的公路。针对我国公路具体情况,为提高投资效益,节约社会有限资源,应尽可能地利用旧路进行改扩建。
      旧路改扩建系指旧路受通行能力及等级低、路况差等因素限制,出现一定破损或者道路现状不能满足经济发展对交通运输的需要,须遵照现行的设计、施工技术规范,对原路进行加宽或提高等级的建设。
      近些年我国公路等级不断提高,建设速度加快。仅2001年全年时间内,新建公路通车里程 3.6万公里,其中二级以上公路8038km;改建公路里程5.3万公里,其中二级以上公路1.4万公里。由此可见,利用旧路进行改扩建在我国公路建设中占有相当大的比重。对旧路进行改扩建在以后还将继续进行下去。在改扩建时不可避免要出现许多问题,改扩建时,路的等级提高、车速加快,原有旧路技术标准与改建后公路技术标准不相符合,如坡长、半径、坡度等线形问题,路基宽度不足、旧路基压实度不足的问题。旧路路线过多的穿越城镇的问题,公路间衔接不畅的问题,旧路路面作为基层的强度的问题等等。
      这些问题在利用旧路的改建设计中,应充分考虑到,这些问题解决的好坏直接影响旧路改建得质量。所以,旧路改建应遵循以下原则:
      1、原有路面需要提高等级时,对不符合技术标准的路段应先进行线形改善使其符合交通部公路工程技术标准的规定。
      改线路段应按新建路面设计,加宽路面提高路基,调整纵坡的路段应视具体情况按新建或改建路面设计,在原有路面上补强时,按改建路面设计。
      2、砂石路面改建沥青路面时
      (1) 砂石路面的强度和水稳性不足的路段应进行补强设计,补强厚度小于20cm中湿潮湿路段应铲除沙土磨耗层,对水稳性不良的基层材料,不应直接加铺沥青面层,宜将砂石路面翻松掺入石灰水泥或增加粒料以改善其水稳性。
      (2) 砂石路面强度水稳性基本符合要求时,可视表面状况选用以下方法改善:
      ① 路拱不符合要求或严重松散坑槽搓板的路段,可将原路段翻松或加铺整平层,调整拱度;
      ②原由砂石路面强度、稳定性、路拱平整度均符合要求时,可直接铺筑沥青层;
      3、沥青路面改建
      (1) 沥青路面因整体强度不足在需加铺补强层时,原有路面层除回收利用外,一般可不铲除,但裂缝严重段应采取措施防止反射裂缝。
      (2) 沥青路面的整体强度符合要求,但平整度差或路面光滑,容易发生交通事故或沥青老化开裂路段,可采用表面处理或沥青罩面等措施恢复和改善路面的服务水平。
      4、水泥混凝土路面的改建
      现有水泥混凝土路面经交通荷载、气候和自然因素长期反复作用,已有部分损坏而不能继续使用时或需承担更大的交通荷载和交通量时,需进行改建或铺设补强层。
      5 原有路面需加宽的路段
      原有路面在加宽加铺前,应检查加宽部分路基土的密实度,并视情况采取措施,使加宽部分的路面结构层强度与原有路面的强度相同或接近,然后再进行全幅结构层设计。
      第二章 哈同公路改扩建工程调查
      一 工程概况
      哈同公路佳木斯至哈尔滨段主要由二级公路组成;其中:佳木斯至宾县270.45km 为二级汽车专用公路,路基宽12米,路面11米;宾县至哈尔滨钢丝绳厂52.847km为高速公路半幅,路基宽13米,路面11.5米;哈尔滨钢丝绳厂至终点(哈市东二出口一级公路终点)4.205km为一般二级公路,路基宽12米,路面9米。改扩建后全段均为高速公路,其中佳木斯至宾县270.45km设计行车速度为80km/h,宾县至哈尔滨57.052km设计行车速度为100km/h,路基宽均为24.5m。
      二 旧路路基现状及改扩建采用的技术措施
      (一)旧路概况
      经测量全路段有10条直线存在小的偏角(由于施工原因形成直线不直),并且各平曲线半径与原设计对比均有不同程度的偏大或偏小,最大偏差130米,还有K510+462处旧路平曲线理论拟和有一定偏差,最大值1.75米(既曲线不圆)。
      本路段一期工程考虑工程量及工程造价,多数路段纵段设计采用填挖平衡的设计方案,因此现旧路上存在许多挖方路段,K350~K569(即沙河子至得莫利)段,K490~K569(即宾县至哈尔滨)段,挖方路基外边坡由于土质及土质含水量与设计边坡坡率及冻融循环的问题出现滑坡现象。K256+900~K257+100为半填半挖路基,冬季路基积雪现象严重,K263+700~K263+900,长200米,K278+100~K278+300,长200米,K280+400~K280+700,长300米,以上三段公路九八年夏暴雨形成洪水有过路现象。
      沿线旧路路基(路堤和路堑)大部分均较稳定。路基路面排水系统较为完善;路堑圬工防护破坏较多,路堤基本无圬工防护。路基方面出现的较为突出的问题有:1 个别高路堤路基失稳,边坡滑塌。2 少量高路堤路段,路面破坏与路基破坏交互作用,路基呈现失稳迹象。3 路堑边坡普遍较陡,需大面积放缓边坡;同时路堑圬工防护破坏较多,有很多已折除并已放缓边坡;大部分圆拱形护坡表面勾缝已斑驳不堪。4 一些路堑右幅出现较深车辙、纵裂和沉陷,致使相应路段路肩塌陷、边沟破坏(外移和沉陷)。5 边沟和排水沟沟缝破坏较多,少量拦水埂外张,少量路堤边坡急流槽破坏。
      (二)加宽设计及路基防护
      本段公路测设路线利用现旧路左侧加宽变成整幅路基宽24.5米高速公路,K254+500~K258+200段(避让K256+670处22万伏高压线),K430+790~K434+274段(大砾子水库避让深挖方),K453+800~K458+373段(摆渡敬老院避让哈依煤气管线)三段路线采用右侧加宽。路基单侧加宽时,新旧路基衔接处挖台阶,台阶宽3m,高2m,旧路路面在内侧抬高,使旧路路拱形成单侧路拱。K567+160~K569+707.4段(东风互通至路线终点)考虑主线与环线交叉东风互通,并使路线终点与旧路衔接过渡平顺,而采用两侧加宽。
      全段路基宽除依兰大桥及两侧桥头引道各160米范围内采用分离式断面而后逐渐过渡成整体式断面(新建依兰大桥与原桥平行,两桥轴心相距32米),其它路段路基横断面均采用整体式24.5米。路基横断面组成:中央分隔带15米,横断面半幅:左侧路缘带0.5米,行车道2×3.75米,硬路肩3.0米,土路肩0.5米。路基边坡坡率:填方采用1:1.5,越过8米,自上而下每6米设置一道2米宽平台;挖方路基边坡坡率根据挖探及土质情况而定,一般土质边坡采用1:1.5,超过8米,是由上而下每6米设置2米宽平台。
      一般填方路基当边坡高度小于2米时靠自然长草;2~4米采用三维土工植被网、土工织物配合人工种草;4米以上采用空心圆形、六边形砼预制快防护。河滩路基迎水面采用满铺水泥砼预制快及满铺浆砌片石形式进行防护。
      图2-1 路堑边坡
      挖方路基外边坡结合路基开挖土石破碎程度、边坡坡率,当土质为软岩或碎石土时,挖方浓度大于4米时,坡底设置障碍1.0矮墙,大于6.0米时,坡底设置1. 5米矮墙。对一般粘性土路段,采用六边形和圆形水泥砼预制块进行坡面防护。
      另外,本次初步设计对于旧路右侧边坡防护破坏严重的,特别是挖方路基外边坡和高路基边坡,为了保证路基的稳定,进行了防护设计。
      三 旧路路面现状及改扩建采用的技术措施
      (一)路面现状调查
      佳木斯至依兰界段,使用情况较好,仅局部有破损现象;依兰至得莫利段,路面破损较严重,经维修后局部仍存在沉陷,得莫利至胜利段,使用状况良好,但局部有破坏;胜利至宾县段,路面有破坏,个别段落纵向裂缝较严重。
      宾县至哈尔滨段路面经大修情况较好,但局部有沉陷。受双侧不对称轴载数量影响,右幅路面壮况普遍比左幅差,个别路段差距较大。旧路面曾大面积加铺过,个别路段曾补修过。表2-1为方正至哈尔滨沥青混凝土路面K512+665~K566+730段路况调查,全长54.065km,调查时间为春融期。
      水泥混凝土路面破坏情况,哈同公路方正至哈尔滨段(K402+350~K458+000),于1997.8.31竣工,至今只有7年的时间,路面破坏严重,右侧行车道尤为严重。其原因重车、超重车较多,满载车都驶向哈尔滨方向。全段断板率水泥混凝土(纵横裂缝)40%,破板率7%,折角碎边5%,总的破埙率52%。按照规范路面埙坏状况分级标准,远远超出差的等级。
      表观描述 分级ⅠⅡⅢⅣⅤ翻浆
      标准简述基本完好,少裂或无裂,无明显车辙基本完好。少量或轻微裂缝,或有雨水下渗基本完好明显纵横裂缝,局部网裂,或有雨水下渗强度衰减,明显纵横裂缝,较多网裂,局部变形和沉降。强度衰减严重,较多纵横裂缝、网裂和龟裂,明显变形和沉降,平整度很差。半幅或全幅已明显冻胀和翻浆
      路段长度 (km)1.796.1310.7614.5319.391.48
      百分比(%)3.311.319.926.935.92.7
      表2-1
      (二)路面设计及技术措施
      方哈旧路水泥混凝土路面,从破坏情况看,有的需要结构层全部重做,有的可以在旧路面上补强,补强中有需设上基层,有的可只补面层。只补面层可采用冲击压实技术,把原混凝土路面冲压破碎,作为新修路面结构基层。需补设上基层,对旧水泥混凝土路应进行稳定性处理。全结构层需重做,按新路标高单向坡正常施工,全路幅横断协调一致。旧路废弃量大,污染环境。若用开路王将水泥混凝土板破碎利用,可减少弃方占地,减少污染。
      图2-2 方正段一处路面裂缝
      路面结构设计,佳木斯至方正段:
      沥青混凝土路面:4cm中粒式沥青混凝土(AC-16I,改性沥青),5cm中粒式沥青混凝土(AC-20I),6cm粗粒式沥青混凝土(AC-25I),上基层6%水泥稳定风化沙砾加碎石18cm,下基层5%水泥稳定风化沙砾加碎218cm。
      水泥混凝土路面:面层水泥混凝土24cm,上基层6%水泥稳定天然沙砾或风化沙砾加碎石18cm,下基层5%水泥稳定天然沙砾或风化沙砾加碎20cm。
      第三章 路基工程改扩建设计与技术措施
      一 改扩建设计要点
      (一)基本要求
      道路路线改扩建设计主要包括两方面的问题,一是路线走向方面要考虑的问题;二是线形设计方面的问题。这两个方面是紧密联系而又相互制约的。
      路线改扩建设计,应合理利用地形,正确运用技术标准,保证线形的均衡性。设计中应妥善处理远期与近期、整体与局部的关系,结合地形、地质、水文、筑路材料等自然条件,充分考虑农业、环保等方面要求,注意与铁路、航运、管道等运输的配合、协调,通过综合研究分析,认真进行方案比选。不同的方案对工程造价及对自然和社会环境的影响应进行充分论证和分析,达到技术经济、环境效益的统一。
      道路线形改扩建设计应在平、纵、横三个方面进行综合设计,保持各元素之间的协调一致。道路等级越高,进行协调组合设计的作用越突出。平、纵、横三个方面的组合不仅要满足汽车动力性能的要求,而且还要满足驾驶员视觉和心理等方面的要求,这对保证汽车行驶安全顺适具有极其重要的作用。不恰当的线形组合,容易造成交通事故,降低道路通行能力。
      无论是道路的定线还是线形设计以及工程实施阶段的问题,都是相互联系,不可分割的。设计人员必须充分认识这些问题综合起来考虑,这样才会提高道路的应用效率和安全性,才能达到以稳定的速度行车,才能设计视觉舒适的好线形。
      路线基本走向的选择,应根据指定的路线走向(路线起点、终点和中间主要控制点)和道路等级,及其在路网中的作用,结合铁路、航运、空运、管道的布局和城镇、工矿企业、资源状况,以及水文、气象、地质、地形等自然条件,从所有可能的路线改扩建方案中,通过调查、分析、比选,确定一条最优路线方案。
      (二)设计要点
      道路改扩建路线走向和公路等级确定后,应对全线总体布局作出设计,其要点如下:
      (1)根据地形特征,确定地形类别和计算行车速度;
      (2)路线起、终点除必须符合路网规划要求外,对起、终点前后一定长度范围内的线形必须做出路线方案和近期实施的具体设计;
      (3)合理划定改扩建设计路线长度,恰当选择不同设计路段的衔接地点,处理好衔接前后一定长度范围内的线形设计;
      (4)根据交通量及运行需要确定车道数;
      (5)调查沿线主要城镇规划,确定与其连接的方式、地点;
      (6)调查沿线交通、社会、自然条件,确定互通式立体交叉位置及其同连接道的连接方式;
      (7)根据道路的功能,确定交通安全设施,交通管理设施,以及停车区、服务区等布局与位置;
      (8)对收费公路应在论证的基础上确定收费方式;
      (9)应综合考虑互通式立体交叉、服务区、停车区、公共汽车停靠站、大型桥梁、隧道等的位置和间距,以保证交通运行安全所需的最小距离;
      (10)拟分期修建的工程,必须在按总体规划的技术标准做出设计的基础上,制定分期修建方案并作出分期实施的设计。
      二 改扩建方式选择
      (一) 扩建方式
      公路改扩建在局部范围内的横向分布有如下两种基本拼接方式:
      ①直接拼接方式
      ②分离扩建方式
      (二 )直接拼接方式
      直接拼接是在旧路基一侧或两侧直接拼接,最终在两个行车方向都形成一个整体式断面的方法。其优点如下:
      ①拆迁工程量小,占用土地少,可充分利用两侧局部已征用土地。
      ②在整体式断面行驶符合驾驶员习惯。
      ③在地质条件好的地方,工程造价低。
      直接拼接缺点如下:
      ①个别工点在施工过程中有可能要临时中断交通或封闭部分行车道,对现有道路交通干扰较大。
      ②新旧路基或新老桥拼接的技术难度、施工难度都比较大,且施工质量控制困难,易留下隐患,影响行车安全。
      ③施工中不可预见的因素较多,工期较长。
      ④采用直接拼接方式,所有不能满足拓宽要求的支线上跨桥、互通式立交匝道上跨桥及主线相连的匝道等均必须拆除或局部改线,一方面影响交通,另一方面不能充分利用现有构造物,废弃工程量较大。
      ⑤地质条件差、特殊结构多的高速公路扩建,造价高。
      (三) 分离扩建方式
      分离扩建方式是在现有路基两侧或一侧修一条公路,与原路一起组成,达到改扩建目的。
      其优点如下:
      ①对一些不能直接拼接的特殊路基、互通式立交枢纽等采用分离方式,拆除量小,技术上更可行。
      ②由于新建公路与老路分离,所以新建公路对老路干扰较小。
      ③对于新老路的不均匀沉降不敏感,施工质量相对容易控制,技术风险也小。
      分离扩建方式的不足之处在于用地相对较多。
      综上所述:根据道路具体情况,道路扩建可以采用前述两种基本扩建方式的一种或其组合主要包括以下几种:
      ①全部直接拼接方案
      ②全部分离扩建方案
      ③以直接拼接为主,局部采用分离方案
      ④以分离为主,局部采用直接拼接方案
      三 路基常见病害及防治措施
      路基因经受各种自然因素的长期影响,承受车辆荷载的重复作用,并且由于路基加宽所经过地区的地形、地质及水文地质等条件的影响,路基在使用过程中常产生各种病害。主要的有:路基的崩塌、沉陷、边坡滑塌、翻浆等。
      (一)崩塌
      山区道路边坡崩塌是较常见病害,它危害严重,经常阻塞交通。崩塌可发生在高峻的自然山坡上,也可发生在高陡的人工路堑边坡上。
      道路路堑开挖过深,边坡过陡,或由于切坡使软弱结构面暴露,都会使边坡上的岩体失去支撑,在水流冲刷下引起崩塌。
      防止崩塌的措施主要有:路基上方的危石应及时检查清除,特别在雨季前要仔细检查,如有威胁行车安全的路段,可根据地形和岩层情况,采用嵌补、支顶的方法予以加固;由于存在软弱结构面而引起崩塌的高边坡,可根据情况采用支撑挡墙或支护墙等措施,以支撑边坡,并防止软弱结构面的张开或扩大;对边坡坡脚因受河水冲刷而易形成崩塌的情况,河岸要做防护工程,并在可能发生崩塌的地段,必须做好排水设施。
      (二)沉陷
      高填土路基施工完成后,随着时间的增加和行车荷载的作用,路基在垂直方向上常会产生较大的变形和沉陷。沉陷会造成路面不均匀下沉、局部沉陷或整体下沉等病害。对路基会造成路堤的沉陷和路基的沉陷。高填土路基沉陷不仅与边坡高度有关,而且与路基填料的性质、边坡坡度、地基性质、水文状况、路基施工方法有关。
      造成高填土路基沉陷的主要原因有:
      ①设计因素:高路堤的稳定性验算。
      ②施工因素:分层填筑压实度达不到规定要求。
      ③工程地质:在工程地质条件不良、泥沼、软基的地段填筑路基。
      ④路基填料:路堤填料土质差,混进了种植土、腐埴土或泥沼土等劣质土。
      ⑤路基排水不良。
      高填土路基的沉陷严重影响了道路的正常使用,降低了道路的技术性能。因此必须采取处理办法。
      1.换土复填法
      因填筑土质不符合要求,路基出现下沉但面积不大且深度不深,采用换土复填法是一种简便快捷的方法。此法是将原路基出现病害部分的土挖掉,更换新的、符合要求的土。回填时,挖补面积要扩大,并逐层挖成台阶壮。
      2.固化剂法
      在处理高填土路基的下沉中,如果更换路基填料受到限制,且填筑料数量不大时,可在原填料中掺入一定数量的固化剂处理路基病害。
      3.水泥搅拌(粉喷)桩法
      对于处理10米以内路基下沉病害,采用水泥搅拌(粉喷)桩加固技术是较为理想的一种办法。这种办法处理软地基土是通过专门的机械将水泥浆体固化剂喷出后在地基深出与软土强制搅拌,利用固化剂(水泥)与软土之间的一系列物理、化学变化,在原地基中形成强度、刚度较大的桩体,同时也使桩体周围土体性质得到改善,桩体与桩间的土体形成复合地基共同承担外荷载。
      4.灌浆法
      灌浆法是利用液压、气压或电化学原理,通过注浆管将浆液均匀地注入地层中,浆液以填充、渗透和挤密等方式占据土粒间或岩石裂缝中的空间,再经人工控制一定时间后,浆液将原来松散的土粒或裂隙胶结成一个强度大、防水性能高和化学稳定性良好的整体。
      (三)边坡滑塌
      路基边坡滑塌是最常见的路基病害。
      边坡滑塌的主要原因有:
      ①土质问题,设计坡率不合适,边坡坡度过陡,土体产生不稳定。
      ②流水的侵蚀作用。尤其是高填高挖路基,边坡较高造成过水面积较大,边坡坡脚被冲刷淘空。
      ④季冻区冻融问题。春融期温度回升,在边坡上产生融化层,融化层与该层下冻结层不稳定形成滑动面,边坡向下滑塌,这种情况多发生在公路阴坡。
      图3-1 哈同公路某处边坡滑塌
      边坡滑塌防治措施有:
      ①合理设计路基横断面,选择良好的路基用土填筑,必要时对路基上层填土作稳定处理。充分压实路基,达到规定的压实度。
      ②正确进行排水设计(包括地面排水,底下排水,路面结构排水)。
      ③必要时设置隔温层减少路基冻结深度和水分积累,设置沙垫层以疏干路基。
      ④采取边坡加固,采用土工合成材料、土体加筋等防护技术措施,提高其整体稳定性。
      (四)翻浆
      根据调查结果显示,许多旧路都存在翻浆问题,其中有部分路段翻浆严重,所以关于路基翻浆问题必须着重讨论一下。
      1.翻浆发生的过程
      翻浆是我国寒冷地区特有的公路冻害现象。它不仅破坏路面,防碍行车,严重的还会中断交通,对国民经济建设、交通运输具有很大的危害。
      翻浆主要发生在我国北方的季节性冰冻地区(主要在春融季节),由于路面排水不畅、雨雪水下渗,使路基潮湿,地下水位升高,进入冬季,当路基土表面开始冻结时,土孔隙内的自由水在0°C→-3°C→-5°C的条件下,当未冻区有充分的水源供给时,水分发生连续移动,就使得路基上部大量聚冰。如果冻结线在某一深度停留时间较长,水分有充分的聚积时间,当水源供给充分时,便在冻结线附近形成聚冰层。
      路基土中水分冻结后体积膨胀,如果超过土的孔隙所能容纳的数量,就要引起路基冻胀,严重时会造成路面隆起开裂。待到来年春季,气温回升至正常温度时路面结构层及路基开始化冻,由于路面结构层的吸热和导热性较强,使结构层自身及其下路基土融化较快,因而在化冻开始一段时间内,路基中的水分不能迅速向下或两侧排除,路基上部处于过湿的状态。当融化至聚冰层时,路基温度更大,有时甚至超过液限。这样路基在化冻过程中强度便显著降低,以至丧失承载能力,在行车反复荷载作用下发生“弹簧”、开裂、鼓包;严重时泥浆外冒,路面大量破坏,就形成了翻浆。
      2.翻浆的防治
      基本方法:
      保证路面排水畅通,消除积水现象,防止地面水、地下水等在冻结中进入路基上部,在化冻期,及时排除聚冰层中的水分或暂时蓄积在渗水性好的路面结构中,改善土基及路面结构层。
      工程措施:
      ①加强路面路基排水、提高路基标高
      良好的路面路基排水可防止地面水或者地下水侵入路基,使路基土保持干燥,从而减轻冻结水分聚流的来源,这是预防和处理地面水类和地下水类翻浆的首要措施。
      提高路基是一种效果显著、简便易行、比较经济的常用措施。增大路基边缘至地下水或地面积水间的距离,使路基上部土层保持干燥,在冻结过程中不致因过分聚冰而失稳。提高路基一般只适用于取土方便的地段。
      在有些中、重冰冻地区及粉性土地段,不能单靠提高路基保证其稳定性,还要与其它措施,如砂垫层、石灰土基层等配合应用。
      ②铺设隔离层
      当地下水位或地面积水较高,路基处于潮湿或过湿状态,且又不宜提高路基时,可铺设隔离层。
      隔离层铺设在路基顶面以下0.5~0.8m处,目的在于隔断毛细管水上升进入路基上部,防止在负温度时的水分积聚,以保持路基上部处于干燥状态。隔离层按使用材料的不同,可分为透水和不透水两种。
      透水的隔离层是采用碎石、砾石、粗砂、无纺布等材料铺成的,厚度为0.1~0.2m。为防止淤塞,应在其上或下面设置防淤层。透水隔离层应高出地面水至少0.2m ,应自路中心向两侧做3%的横坡。
      不透水的隔离层可用沥青(厚2.5~3.0cm)、喷洒沥青配料(2~5mm),或者用铺油毛毯、塑料薄膜等做成。在横断面布置上有不封闭或封闭式两种。前者主要适用于一般路段,用以隔断毛细管水;后者主要适用于地面排水困难或地下水位高的路段以及不透水路面,用以隔断毛细管水和横向渗水。
      ③设置路肩盲沟或渗沟
      路肩盲沟:
      为排除春融期间路基中的自由水,达到疏干路基上部土体的目的,可在路肩上设置盲沟盲沟布置应与路中心线垂直,如果路线纵坡大于1%时,则宜与路中心线成60°~75°的斜度(下坡方向),两边交错排列,一般每隔5~6m设置一道。盲沟应用渗水性良好的碎(砾)石填充,沟底宜做成4%~5%的坡度,盲沟出水口应高出边沟水面30cm。
      渗沟:
      当地下水位较高时,可在边沟底下设置排水渗沟,以降低地下水位,当地下水潜流顺路基方向以路基外侧向路基流动时,可在路基范围内设置截水沟,使水不浸入路基。
      ④换土
      当路基高程受限制,不允许提高路基而且附近有条件时,可采用水稳性好、强度高的粗颗粒土换填路基上部土体,以提高路基的强度和稳定性。
      换土层厚度一般可视地区情况,道路等级、行车要求、换填材料等因素确定。一些地区的经验认为在路基上层换填40~60cm厚的砂性土,路基可基本稳定。换土层厚度亦可根据强度要求,按路面结构层厚度的计算方法由计算确定。
      ⑤改善路面结构
      铺设砂(砾)垫层:
      砂(砾)垫层采用砂砾、粗砂或中砂铺成,具有较大的空隙,能隔断毛细管水的上升;化冻时能蓄水、排水;冻融过程中体积变化小,可减小路面的冻胀和沉陷;具有一定的强度,能将荷载进一步扩散,从而减小路基的应力和应变。
      铺设石灰土、煤渣石灰土基(垫)层:
      石灰土的水稳性和防冻性较好,能减轻路基的冻胀和翻浆。但在重冰地区潮湿路段不宜直接采用,须与其它措施配合应用,如石灰土下铺砂垫层。煤渣石灰土防治路基翻浆的作用与石灰土大致相同,但水稳性比石灰土好。
      防冻层:
      对于高级和次高级路面结构层的总厚度满足强度要求外,还满足防冻层厚度要求,以避免路基内出现较厚的聚冰带,从而防止产生导致路面开裂的不均匀冻胀。
      上基层:
      利用水稳性、防冻性较好的二灰或三灰碎石材料铺设。
      工程中当旧路基有翻浆病害时,需全部推除,重新填筑好土。当旧路中只有部分有翻浆病害时,将此部分挖除,换填粗颗粒土。
      加强路面路基排水,提高路基标高。①把水排出路基,降低土壤的地下水位,减轻冻结时水分的聚集,使路基上层土壤保持干燥,可扩大边沟、截水沟等,设置盲沟、立式渗井等。拓宽部位路基顶部每隔一定距离(一般20~50cm)增设横向碎石盲沟,与新老路基结合部的纵向盲相连(盲沟顶部均用防水土工布覆盖)。对于设中央分隔带公路则需在分隔带中设防水层,在防水层上设置碎石盲沟,并在纵坡低处将水引出路基,在路面与基层顶面之间设防水层,通常采用沥青表处封层(厚度一般为1cm)。②适当提高路堤。路基上部增加临空面积,有利于水分蒸发,同时免受水浸、雪埋,土壤保持干燥,在冻结过程中不致因过分聚冰而失稳。在一些中、重冰冻地区粉性土地段,不能单靠提高路基保证其稳定性,还要与其它措施,如砂垫层、石灰土基层等配合使用。③地下水位或地面积水水位较高,路基处于潮湿或过湿状态,且不宜提高路基时,可铺设隔离层。隔离层铺设在路基顶面以下0.5~0.8m处,目的在于隔断毛管水上升进入路基上部,防止在负温差时的水分积聚,保持路基上部处于干燥状态。
      通过这些措施,能有效防治翻浆,而且不断经验积累,会找到更加有效合理的办法来处理。毕竟目前我国的公路建设水平不是很高,需充分借鉴其它各国的先进经验。
      四 路基加宽稳定技术措施
      旧路改扩建有很多难点,其中之一在于新旧路面的衔接处理上。旧路经过多年使用已趋于稳定,而新建路基沉降时间短,因此应采取技术措施防止或减缓新旧路面衔接处的不均匀沉降、开裂、滑移等病害。此外改扩建是在原有道路通车条件下施工,这无疑增加了施工难度。
      (一)加宽
      旧路加宽可单侧加宽也可双侧加宽,条件允许应尽量单侧加宽,既可以减少衔接面,防止不均匀沉降,也降低了施工难度。旧路加宽也可采用垂直切割:全部挖掉加宽侧旧路边坡,和新路基同时填筑,重新碾压,不但消除了旧路边坡部分土基和新建路基的不均匀沉降,使新旧路基纵向裂缝位于中央分隔带内,而且极大方便了施工作业,使旧路坡脚部分更易于大型机械碾压,加快了施工进度。如果原路基失稳或病害严重,可将原路基推掉重建。
      旧路加宽部位,应遵循下列规定:
      ①所用填土宜为与旧路相同或选用透水性较好的土。
      ②清除旧路路基边坡,边沟以及新路地基上杂草,并沿旧路边坡挖成向内倾斜的台阶,台阶宽度应不小于1米。
      (二)地基处理
      1 一般地基处理
      地基处理应做好原地面临时排水设施,并于永久排水设施相结合。排走的雨水,不得污染周围环境;亦不得引起水沟淤积和路基冲刷。路堤修建范围内,原地面的坑、洞等应用原地面的土或砂性土回填,并按规定进行压实。旧路路堤边坡,基地边沟为有机土和松土时,应先清除平整后按规定要求压实,路堤原状土的强度不符和要求是应进行处理。
      2 软土地基的基本要求
      新建路基均在旧路一侧或两侧边沟(既旧路取土坑)上,因此路基有相当路段为软土地基。在天然的软土地基上,采用快速施工方法,修筑路堤所能填筑的最大高度称为极限高度(临界高度)当路堤高度超过极限高度时,对路堤或地基必须采取加固处理措施,才能保证路堤的安全填筑和正常使用。
      软土地基路堤,即使稳定性满足要求,但在施工过程中或填筑完成后,由于软土的压缩性大,路基在自重作用下也会产生沉降,累计沉降量过大会使施工完成后的路面产生结构破坏。对于改扩建公路而言,由于旧路帮宽会使新旧路结合部产生不均匀沉降、裂缝,对双侧加宽路段,渐变过渡段来说其影响所造成的使用功能的降低,将更为严重。
      3 软土地基处理
      软土地基处理应根据软土、淤泥的物理力学性质、埋层深度、路堤高度、材料场地条件、公路等级等因素采用不同措施进行处理。
      (1)垫层处理法
      垫层处治施工通常是指施工垫层处治,就是把基低下一定浅层范围内的软弱土基全部或部分挖除,用砂碎石等强度高、性能好的粒料回填。防止地基局部剪切变形。
      ①砂(砾)垫层:在软湿地基上铺以0.3-0.5米厚的排水层,有利于表层的固结,并形成路基填土的底层排水,在一定程度上提高地基强度,使施工机械可以通过。
      ②碎石、岩渣垫层:一般厚度为0.4米左右,并辅设单层或双层土工织物或土工格珊。有利于均匀支撑填土荷载,提高地基承载力,减少地基沉降量。
      ③掺合料垫层:利用掺合料(石灰、水泥、加固剂)以一定剂量混合在填料土中,可改变地基的压缩性和强度特性,从而保障施工机械可以通过,同时作为路基土能提高原地基的CBR值,又提高了填土的稳定性和压实效率。
      (2)反压护道法
      当在施工过程中填土使土基产生滑动破坏时,在填方路堤两侧一定宽度范围内平衡反压填土,以使填土稳定。但是此方法需占用大量土方。因此这种方法大多是用在施工过程中已经出现不稳定填方或发生滑坡破坏的填方时,作为应急或修复措施。
      (3)排水固结法
      排水固结法的原理是软土地基在路堤荷载作用下,水从空隙中慢慢排出,空隙比减少,地基发生固结变形,同时随着超静水压力逐渐扩散,土的有效应力增大,地基土强度逐渐增长,这是一种物理加固法。
      垂直排水法常用于解决软土地基的沉降问题,可使地基沉降在加载预压期间基本完成或大部分完成。使公路完工后在营运期不发生过大的沉降和减少桥头段的沉降差。
      (三)超载预压
      旧路改建,由于旧路路基已沉降多年,基本稳定,而新路路基沉降时间短,新旧路基结合处将产生不均匀沉降,从而产生纵向裂缝,导致水泥混凝土面板在荷载作用下产生断板,沥青混凝土产生反射裂缝,对行车质量带来很大影响。超载预压及通车碾压,是解决这一问题的直接有效的技术措施。
      超载预压是利用路基恒载及外加荷载等直接影响路基工程质量的作用力加速,促进路基的沉降,使其提前达到沉降稳定,以确保新旧路基达到同步,避免不均匀沉降的发生,使路基形成一个同质的整体,共同达到沉降稳定。在超载预压时间的考虑中,应综合土质、水文、地质等诸多因素。全面考虑根据实际情况综合确定合理的沉降期。
      通车碾压,即给成型路基施加外荷载,加速路基沉降,使其提前达到最终稳定。但由于车辆交通加荷不均衡及天气变化降雨等诸多自然因素的影响,导致路基表层土体的破坏。交通开放后,汽车行进.处于限制状态,有选择的安排行驶车辆,选道行驶,促进路基封顶全断面整体均衡,避免因局部重复荷载长时间作用。导致土体产生较大的横向位移,破坏路基的平整度,严重影响工程质量,无法达到预期目的。开放交通应注意天气变化降雨影响,沉降期通车碾压应特别注意路基的排水。
      通车碾压应根据气候,天气等因素有所限制,在雨后应限制或禁止在路基上通行,避免出现重荷载破坏土体稳定。因此通车碾压应制定合理的方案,并保证有专人负责。尽量让整个路面受到荷载均衡,加速路基沉降,尽快达到稳定。
      (四)土工合成材料
      土工合成材料(土工布、土工格珊、玻璃纤维)具有以下特性:
      1 高抗拉强度和低延伸率。土公布及土工格珊是高强度材料生产而成,具有很高的模量及抗变形能力,断裂延伸小于4%。
      2 蠕变稳定性
      作为高强材料,具备长期荷载作用抵抗变形的能力,能保持长期变形稳定性。
      3 物理化学稳定性
      路基施工时在新老路衔接的台阶处设置双向土工格栅,可有效增加新旧路基间的粘结力,减少不均匀沉降和侧向位移。同样路基顶、底基层、基层顶面在施工中锄设台阶衔接外,在结合处增设土工格栅可以使新老路有效地融为一体。在近年的工程实践中,采用强度、张拉力、柔韧性更优的玻纤格栅在新老路纵向接缝和基层顶面新老路结合处及老路部位铺设,有效减少了路面纵向开裂,收到了较好的效果。
      第四章 路面改扩建技术措施
      一 沥青路面改扩建技术措施
      沥青路面在使用过程中,在行车荷载和自然因素的反复作用下,路面将产生各种各样的破损,对于半刚性基层的沥青路面,由于行车压密和半刚性基层材料路龄的增加,其强度和刚度在使用初期(1-2年)呈增加趋势,表现在回弹弯沉的降低。此后由于路面材料逐渐疲劳,其强度和刚度逐年降低,而沥青路面的表面破损、平整度、车辙和抗滑性能,从投入运营以来呈逐年衰减。
      近年来,道路交通量日益增大,车辆迅速大型化且严重超载。许多高等级沥青路面建成通车不久,由于不适应交通快速发展的需要,发生了较为严重的早期破损现象。因此路面的养护、维修与改扩建就成为保证其服务质量和使用寿命的重要手段。
      当原路面出现大面积的裂缝、车辙等破损,导致路面结构强度的降低和服务能力的下降,需要对老路进行加铺层处治,从而满足路面功能性要求。另一方面,沥青路面结构承载力的下降,常常伴随着其他病害的出现,例如严重的网裂、车辙等,不对原有的路面病害做出必要的处置而简单的直接铺设加铺层,势必会造成原有路面病害对加铺层产生严重不良影响而导致加铺层过早损害。路面加铺之前,这些病害必须予以消除,以便为加铺层提供一个均匀完整的支撑层,从而获得理想的道路使用性能。大量的工程实践证明,不考虑原有路面病害的影响,纯粹基于提高结构层承载力的加铺层设计很不安全且实用性能极差。
      (一)原有路面病害类型和处治办法
      沥青路面病害主要有裂缝、网裂、车辙、坑槽和泛油等。
      裂缝一般包括横向裂缝和纵向裂缝,横向裂缝是指垂直于行车方向的裂缝,是沥青路面发生最多的一种裂缝,几乎所有的沥青路面都存在或多或少的横向裂缝,横向裂缝最初主要分布在轮迹作用范围内,在轮载作用下逐渐延伸,从而贯穿全幅路面。纵向裂缝是指与公路中线大致平行的方向产生的长直裂缝。
      裂缝形成主要有两个方面的原因。一种是由于荷载作用引起的,另一种是由于非荷载作用引起的。荷载性裂缝一般都发生在面层或基层的底部,由于车辆荷载的反复作用,裂缝逐渐扩展到表面。非荷载性裂缝主要是指干缩裂缝和温缩裂缝。干缩引起的裂缝会通过基层逐渐反射到面层上来,形成反射裂缝。沥青面层的温缩裂缝多发生在冬季气温较底的地区或易发生温度骤变的地区。
      沥青路面裂缝的出现,需要进行及时的封填处理,有效阻止水分的渗入,防止病害的进一步扩展和蔓延。密封胶封缝技术是一种比较成功的途径,当密封胶加热到180度以后,粘度变的很低,灌入裂缝后,很快就渗入到裂缝两侧的沥青混合料中并融合到一起,当密封胶冷却后,在常温和低温均有较高的弹性,可随裂缝的胀缩而发生弹性变形,始终保持其密封作用。这样就长期有效地封闭了沥青路面的裂缝。在灌缝之前,首先要用切割机对裂缝进行切缝处理。
      网缝是指路面上产生的相互交错的不规则的形似龟壮的大网格式裂缝,它主要是由于路面的整体强度不足而引起的,其原因可能是路面结构设计不合理,路基路面压实度不够,路面材料配比不当或未拌和均匀等;也可能是由于路面出现裂缝后未及时封填,致使雨水下渗,加剧路面破损,形成网裂。唧浆多发生在雨后,一般出现在网裂位置处,当水透过沥青面层滞留在半刚性基层顶面,在行车荷载的作用下,自由水产生的水压力不断冲刷基层表面的混合料,形成灰白色浆唧出路面,形成唧浆。
      车辙是渠化交通或宽度较小的沥青路面的主要破坏形式之一,是在行车荷载反复作用下产生竖向永久变形的积累。沥青路面的永久变形是直接影响路面平整度、路面使用性能、行车安全和舒适的重要因素。
      沥青面层车辙的形成一般是在高温季节,在车辆荷载,特别在重载、超载车辆的反复作用下产生永久变形和塑性流动而形成的。车辙的形成主要有以下几个方面因素:
      ①过大的交通量。
      ②由于沥青混合料的稳定性差而造成的塑性变形过大引起的。其特征表现在车轮作用部位下凹,车轮作用甚少的车道两侧反而向上隆起,在弯道处还明显向外推挤。
      ③由底层沥青剥落引起的不稳定。底层沥青混凝土的剥落从底部开始并逐渐向上发展,这种损坏现象具有隐蔽性,其外在表现形式如车辙等。
      ④密实度不足引起的过分密实。这是一种非正式车辙。在公路施工过程中,受眼前利益诱惑,过分追求平整度,造成压实度不足,致使通车后第一个高温季节混合料继续压密,在交通车辆的碾压作用下,空隙率不断减少,达到极限空隙率才趋于稳定。
      为了延缓车辙的形成,应主要从提高沥青高温稳定性出发,采用低针入度、高软化点和低含蜡量的高粘度沥青。此外车辙的严重程度也和沥青面层的结构组成和配合比也有很大的关系。加强施工碾压,保证压实度。
      沥青路面的坑槽通常是局部松散、龟裂的部位在行车荷载和雨水等自然因素作用下逐步发展形成的,主要分布在行车道上。其形成主要有三个方面的原因:
      ①矿料与沥青的粘附性小。
      ②面层厚度局部偏薄。
      ③水使沥青与矿料发生剥落。
      (二)加铺层施工技术
      加铺层按其厚度和作用可分为两类:薄加铺层和厚加铺层。
      薄加铺层是在原有沥青路面上铺设沥青混凝土层,一般用来改善路表面由于非结构强度因素所导致的损坏,如波浪、车辙及表面裂缝等。薄加铺层的铺设可以消除这些损坏现象,其有效性和耐久性与原路面破坏的原因、程度及加铺层施工方法有关。
      厚加铺层也称结构加铺层,通常铺设的目的是为了加强路面的结构强度。由路面破损的现象及路面弯沉值可判断该路面的路面强度在目前 及短期内是否不足,一旦确定该路面结构强度不足时,则须以结构加铺层来补强路面,加铺层厚度按补强设计方法确定。
      对于原路面损坏并不严重的路段,可在原路面直接铺设加铺层。
      对于原路面局部存在局部存在薄弱环节的,要根据具体的情况,采取适当的措施加以处理。对于原路面出现严重车辙,以及由于路面材料不稳定而产生严重变形等情况,此时可采取局部刨除的方法,车辙和变形较大的路段应先做整平层。
      (三)土工合成材料在沥青面层中的作用
      应用于道路改扩建路面工程的土工合成材料主要有以下几个方面的功能:
      ①加强功能。土工合成材料的加强功能,主要表现在利用其抗拉性能改善路面结构层力学性能。由于土工合成材料具有较高的抗拉性能和抗变形能力,可将荷载或应力均匀地扩散在较大的面积范围内。
      ②抗裂能力。用土工合成材料可以有效防治下层裂缝向上反射,从而减少了路面开裂,延长了路面的使用寿命。
      ③排水功能。土工合成材料能有效阻止通过路面下渗的雨水进一步侵蚀路基,并沿其平面进行传输,达到排水目的。
      ④防渗功能。土工合成材料在改扩建工程中可以有效的阻止水通过路面向下渗透,以保护土工合成材料下面的结构层不受损坏。
      二 水泥混凝土路面改扩建技术措施
      水泥混凝土路面在行车荷载和自然因素的作用下,因混凝土板、接缝、基层及路基的缺陷产生各种类型的损坏,其中既有设计的原因,也有施工质量的问题,以及人为和外界的因素。现有水泥混凝土路面在养护良好的条件下,其使用年限要比其他路面长,但一旦开始损坏,则会引起破损的迅速发展。对路面的损坏,应按照路面检查评定结果确定养护对策,安排大、中修或专项工程,进行维修和整治。局部路段路面损坏严重的,应予以翻修,以达到设计标准;整个路段路面平整度、抗滑能力不足的,可采取罩面,铺筑加铺层,以恢复其表面功能;整个路段路面接缝填缝失效的,应予以全面更换;对承载能力不足或不适应交通发展要求的路面,可根据不同情况进行加铺、加宽,以提高其承载能力和通行能力。
      (一)水泥混凝土路面病害处理技术
      1 裂缝处理技术
      水泥混凝土路面的裂缝情况比较复杂,对现有路面进行改扩建施工时要根据具体情况采取相应的修补措施,对混凝土路面裂缝可采用压注灌浆法、扩缝灌浆法、直接灌浆法和条带罩面法。
      ①压注灌浆法
      对宽度在0.3mm以下的非扩展性表面裂缝,可采取压注灌浆法:用压缩空气清除缝隙中的泥土杂物;将松香和石蜡按1:2配制并加热溶化;每隔30m安置一个灌浆嘴;用胶带将缝口贴牢,并在灌浆嘴及胶带上加封松香石蜡;用压力灌将灌浆材料溶液压入缝内。灌浆材料可采用聚氯乙烯胶泥、焦油类填缝料等。
      ②扩缝灌浆法
      对局部性裂缝且缝口较宽事可采用扩缝灌浆法:先顺着裂缝用冲击电钻将缝口扩宽为1.5-2cm的沟槽,槽深根据裂缝深度确定,最大深不得超过2/3板厚;用压缩空气吹除混凝土碎屑,填入粒径为0.3-0.6cm清洁小石屑;用灌缝机灌入选用的裂缝修补材料。
      ③直接灌浆法
      对缝隙较宽的非扩展性裂缝,也可采取直接灌浆法:先将缝内杂质清除;缝内及路面先涂刷一层聚氨酯底胶层,厚度0.2-0.4mm,将灌浆材料灌入缝内。
      ④条带罩面法
      对贯穿全厚的大于3mm小于15mm的中等裂缝,可采取条带罩面法进行补缝:先在裂缝两侧平行于缩缝方向切缝,且距裂缝距离不小于15cm,凿除两横缝内混凝土深度5-8cm;每间隔50cm打一对钯钉孔,钯钉宜采用Φ16螺纹钢筋。钯钉孔填满沙浆后,方可把钯钉插入孔中安装。浇注混凝土应及时振捣密实、抹平,并喷洒养护剂;修补块面板两侧,应加深缩缝,并灌注填缝料。
      ⑤全深度补块法
      对宽度大于15mm,错台大于12mm的中等裂缝可采用全深度补块法,有条件的地方,应采取设置传力杆法。
      2 局部修补及处理技术
      (1)板边、板角修补
      水泥混凝土路面板角断裂是较为普通的一种病害,它产生的原因之一是施工时角隅部分振捣不密实。混凝土的抗弯拉强度受到影响,其病害往往多出在纵横缝的交叉部分。
      在对板边板角凿除破损部分时,应凿成规则的垂直面。对原有钢筋至少应保留20-30cm长的钢筋头,且应长短交错。现浇混凝土,与老混凝土面板之间的接缝应切出接缝槽,并灌入填缝材料,待混凝土达到强度后,即可开放交通。
      (2)板底脱空及唧泥现象处治
      水泥混凝土路面板和基层由于出现空隙而导致路面沉陷的,可采用灌注沥青、水泥浆、水泥粉煤灰浆和水泥浆等方法进行板下封堵。
      水泥混凝土路面在产生唧泥现象的同时,面板也会出现不同程度的脱空,为使面板脱空面积不再扩大,避免导致面板断裂、破裂,对水泥混凝土路面唧泥病害,可采用压浆处理。
      在对水泥混凝土面板进行压浆处理后,对面板脱空也进行了充填,但对面板下细小的间隙难以达到充实,如对借缝不进行及时灌缝,地面水一旦渗入基层,车辆行驶一段时间后,仍会出现唧泥现象,所以对面板接缝及时灌缝,是防止唧泥的有效方法。
      设置并完善排水设施是弥补因设计、施工和基层材料选用的不合理,致使面板的纵横缝产生唧泥病害的一种有效的措施。
      (3)错台、沉陷及拱起的处治
      错台的处治办法有磨平法和填补法两种,可按错台的轻重程度选定。高差小于等于10mm的轻微错台,可用磨平机磨平,或人工凿平。对高差大于10mm的严重错台,可采用沥青或水泥混凝土进行处治。
      沉陷处理应首先在设置或完善排水设施的基础上,把面板顶起。在混凝土面板上钻孔,孔深应略大于板厚2-3cm,板块顶升宜采用起重设备或千斤顶,顶升面板后的板底灌注材料可采用水泥砂浆,灌注材料压入后,再用高强水泥砂浆堵孔。
      拱起处理应根据具体情况,采用不同的方法进行处治。板端拱起但路面完好时,应根据拱起高低程度,计算要切除部分板块的长度。先将拱起板块两侧附近1-2条横缝切宽,待应力充分释放后切除拱起端,逐渐将板块恢复原位,清缝后灌接缝材料。
      (4)坑洞修补及表面起皮(剥落、露骨)的处治
      坑洞修补应根据不同情况采取相应措施。对个别的坑洞,应清除洞内杂物,用水泥砂浆等材料填充,达到平整密实。
      当坑洞较大或坑洼不平连成一片时,宜进行罩面处治。为使罩面层承受足够的压力和旧混凝土粘结牢固,切割机切槽时要切成5-6cm以上的深槽,罩面施工前在坑面上刷一层粘结剂。
      表面起皮处治,对局部板块的表面起皮应进行罩面。一般公路及城市道路可采用稀浆封层进行处治。高速公路及城市快道可采用改性沥青稀浆封层或沥青混凝土进行处治。对于较大面积的面板表面起皮可采用稀浆封层及沥青混凝土罩面措施。
      (二) 水泥混凝土加铺层
      在现有的水泥混凝土路面上的加铺层,根据使用要求及旧混凝土路面的状况,可选用分离式或结合式水泥混凝土加铺结构。
      1 分离式混凝土加铺层
      加铺层铺筑前应该更换破碎板,修补裂缝,磨平错台,压浆填缝板底脱空,清除接缝中失效的填缝料和杂物,并重新封缝。
      在旧混凝土面层与加铺层之间应设置隔离层。隔离层可隔断加铺层与旧面层的粘结,使加铺层成为独立的结构受力层。隔离层既可以防止或延缓反射裂缝,也可以起到调平层的作用。隔离层材料可选用沥青混凝土、沥青砂或油毡等,不宜采用沙砾或碎石等松散粒料。
      加铺层可采用普通混凝土、刚纤混凝土和连续配筋混凝土。
      2结合式混凝土加铺层
      加铺层铺筑前应该更换破碎板,修补裂缝,磨平错台,压浆填缝板底脱空,清除接缝中失效的填缝料和杂物,并重新封缝。打毛清理旧混凝土面层表面,并在清理后的表面涂敷粘结剂。
      设置结合式加铺层的主要目的是改善旧混凝土面层的表面功能,或者提高其承载能力或延长其使用寿命。结合式加铺层的厚度较薄,旧面层的接缝和发展性裂缝都会反射到加铺层上。所以只有当旧混凝土路面结构性能良好,其损坏状况和接缝传荷能力评定为优良时,才能采用结合式加铺层。
      结合式混凝土加铺层,加铺层与旧混凝土面层的结合是加铺成功的关键。因此一方面需采取措施彻底清理旧混凝土表面的污垢和水泥砂浆体,并使表面粗糙,另一方面需在清理后的表面涂以乳胶和环氧树脂等高强的粘结剂,使加铺层与旧混凝土粘结为一个整体。加铺层接缝形式和位置必须与旧混凝土面层完全对齐。
      第五章 改扩建施工中的保通措施
      一 概述
      在道路改扩建的整个施工组织中,保证施工路段的畅通具有很大意义。在改扩建施工期间,由于旧路破坏,施工组织管理不善,交通秩序维持措施不力,时常出现堵车甚至中断交通现象,造成不良的社会影响和重大的经济,因此在很多情况下,尤其是在交通量很大的道路上,保证道路畅通的措施是评价各种施工组织方案的决定因素。
      要保证道路改扩建施工期间正常维持交通必须做到以下几点:
      ①各级管理部门应予以高度重视。
      ②设计单位应考虑施工时维持交通的方案和难易程度,设计单位在测设时,应考虑高填高挖,使旧路偏移在新路的一侧,以利于路基施工时维持交通。
      ③建设单位、监理部门与施工单位在建设期应紧密配合,制定出维持交通秩序的管理办法。采用约束、经济杠杆等手段,由专人负责,检查其施工组织是否合理、措施是否落实。
      ④施工单位必须认真做好施工方案比选。施工单位必须落实好维持交通的措施,指定专人管理,在单行线较长的路段设交通指挥岗,施工路段严格按要求报批后方能开工,一旦发现问题要及时组织处理,保证路线畅通和正常的交通秩序。
      ⑤对于较长的路堑、路堤单行线,应专人指挥交通,不能任由司机自由驾驶,避免
      因此出现抢道堵车现象。
      设立必要的施工警示标志、单行线标志以保证交通安全,也是保证道路畅通的重要措施。
      对于交通便道,须由专人养护,以保证路面平整不积水及疏通排水沟等,并在这些路段备有一定的路面料用于正常养护。
      总而言之,只要各级部门和现场施工管理人员重视,从施工组织设计、管理着手,扩建施工中的堵车、中断交通现象是完全可以避免的。
      二 施工方案及其他措施
      (一)施工方案的选择
      旧路改扩建工程路基施工一般应避开雨季,但往往由于线路长、任务重或雨季期过长等多种原因,在雨季期间仍在想方施工路基土石方或是由于旱季只抓路基土石方施工而忽视了路基、路槽成型,不能铺下基层或垫层,或是由于路面垫层、基层材料准备不足,没有办法施工垫层或基层,雨季到来后,土基被破坏,造成堵车或中断交通,因此施工和施工期间应做好下列工作:
      ①雨季期间施工一般应避开破坏旧路或采取措施,保证能在雨季正常行车,经过检验确定了可行的便道后,再进行破坏旧路施工,但必须集中力量,缩短施工期限,同时要做好便道的排水。
      ③旱季施工由于各种条件有利,应抓紧路基施工,路基要逐段成型,及时修整路槽,同时要抓好垫层、基层材料准备工作,路槽成型开放交通一周左右即开始铺路面垫层或基层。
      (二) 稳定措施
      旧路加宽时,路基挖台阶或垂直切割车辆通行若不加控制,路基将不可避免出现塌落。
      因此应对路基进行支护,同时进行交通控制,图示可按假设路基1∶1.5控制,在此范围内用栅栏围护,禁止车辆通行。
      (三) 施工便道
      与改扩建道路并行修建一条施工便道。如土质与水文条件不良时,可建一条横断面满足要求的土路,在低洼路段要铺上简易路面(砾石、泥结碎石)。
      当交通量不大时,允许降低便道的技术标准。为了保证便道的正常通车,要设专人负责养护,雨天要有专用拖拉机值班,以便拖救汽车。
      结论
      随着公路建设的发展,公路运输已深入到经济建设和社会生活的各个方面,在国民经济中占有越来越重要的作用。目前我国通车里程虽已达185万公里,但其中大部分是二级以下公路,不能满足日益增长的交通量需要。本课题结合我国具体国情,对公路改扩建中遇到的一系列问题进行了研究和分析并提出了具体的解决措施
      公路改扩建线形在局部范围内的横向分布有如下两种基本拼接方式:直接拼接方式和分离扩建方式。两种改扩建方式各有其优缺点,道路改扩建可采用两种基本扩建方式的一种或其组合方式。
      高填土路基施工完成后,随着时间的增加和行车荷载的作用,路基在垂直方向上常会产生较大的变形和沉陷。沉陷会造成路面不均匀下沉、局部沉陷或整体下沉等病害。对路基会造成路堤的沉陷和路基的沉陷。常用处理措施有换土复填法、固化剂法、水泥搅拌桩法、灌浆法等。此外边坡滑塌也是季冻区常见病害,本文也对此进行了研究。
      旧路改扩建路基工程中,加宽后路基的强度、稳定性,以及有效控制不均匀沉降量,为工程的关键。加宽可单侧加宽也可双侧加宽,条件允许应尽量单侧加宽,既可以减少衔接面,防止不均匀沉降,也降低了施工难度。由于路基加宽均在旧路一侧或两侧边沟上,因此路基有相当路段为软土地基,这就需要软土地基处理。此外土工合成材料在改扩建工程中也有广泛的应用。
      路面改扩建要对原有路面病害处理和维修,之后方可进行加铺层施工。施工中的保通措施主要靠管理措施和施工组织。
      限于本人水平,疏漏和不足之处在所难免,敬请各位老师及同行指正。
    季冻区旧路改扩建技术措施比选 -图1
    季冻区旧路改扩建技术措施比选 -图2
    季冻区旧路改扩建技术措施比选 -图3
    季冻区旧路改扩建技术措施比选 -图4
    季冻区旧路改扩建技术措施比选 -图5
    季冻区旧路改扩建技术措施比选 -图6
    季冻区旧路改扩建技术措施比选 -图7
    季冻区旧路改扩建技术措施比选 -图8
    季冻区旧路改扩建技术措施比选 -图9
    季冻区旧路改扩建技术措施比选 -图10
    季冻区旧路改扩建技术措施比选 -图11
    季冻区旧路改扩建技术措施比选 -图12
    季冻区旧路改扩建技术措施比选 -图13
    季冻区旧路改扩建技术措施比选 -图14
    季冻区旧路改扩建技术措施比选 -图15
    季冻区旧路改扩建技术措施比选 -图16
    季冻区旧路改扩建技术措施比选 -图17
    季冻区旧路改扩建技术措施比选 -图18
    季冻区旧路改扩建技术措施比选 -图19
    季冻区旧路改扩建技术措施比选 -图20
    季冻区旧路改扩建技术措施比选 -图21
    季冻区旧路改扩建技术措施比选 -图22

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