石太高速公路(河北段)山區(qū)段(K332~K378)原建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)為雙向四車道,設(shè)計(jì)時速60公里的一級汽車專用公路,自1995年建成通車以來,經(jīng)過近8年的運(yùn)營,路面出現(xiàn)了嚴(yán)重的車轍、沉陷、大面積網(wǎng)裂等病害,致使每年的養(yǎng)護(hù)投資逐年增大,經(jīng)過專家論證、省交通廳批準(zhǔn),石太高速公路K332~K378段于2004年進(jìn)行了大修施工,該大修工程一期工期5個月,大修二期工期3個半月。本項(xiàng)目由于為半幅斷交施工,加之為山西出省的重要通道,車流量很大,斷交施工給地方道路造成很大的交通壓力,上級主管部門要求在保證質(zhì)量的前提下,最大限度的壓縮工期。
本文將從石太高速公路大修施工中路面基層處理的設(shè)計(jì)原則、施工方法、特殊問題的處理等方面進(jìn)行論述,供以后各條高速公路在進(jìn)行大修施工中進(jìn)行參考。
1、 路面基層的概況:
原路面結(jié)構(gòu)層次為:K378~K373段為:上面層為4厘米中粒式瀝青混凝土、下面層為4厘米粗粒式瀝青混凝土,太原方向基層為22厘米二灰碎石,底基層為0~29厘米石灰土;北京方向基層為25厘米二灰碎石,底基層為0~25厘米石灰土;其余路段路面結(jié)構(gòu)層為:上面層5厘米中粒式瀝青混凝土、下面層為7厘米粗粒式瀝青混凝土,北京方向基層為25厘米二灰碎石基層,0~25厘米石灰土底基層;太原方向?yàn)?8厘米二灰碎石基層,0~38厘米石灰土底基層。
2、 路面基層處理的設(shè)計(jì)原則:
2.1、翻修瀝青面層、整修基層路段:此種處理方案主要針對行車道和超車道面層和基層破損比較嚴(yán)重的路段,具體方案為:先全部或部分挖除已經(jīng)損壞的行車道或超車道舊路面基層,整修破損的基層,利用完好的基層,再加鋪15厘米厚的瀝青混凝土面層(4厘米+5厘米+6厘米);硬路肩基層比較完好,原則上不予處理,路肩的面層銑刨1厘米瀝青混凝土后,加鋪4厘米厚的瀝青混凝土上面層。
2.2、挖方潮濕路段的處理:此方案的路段長度大概在1.6公里,處理方案為:全部挖除行車道、超車道和路肩的面層和基層,包括基層和底基層,然后重新鋪筑路面基層和面層,基層結(jié)構(gòu)層次為:18CM厚水泥混凝土防水層、16CM厚的水泥碎石排水層、16CM厚C15水泥穩(wěn)定碎石基層,路面面層的結(jié)構(gòu)層次為:4CM瀝青混凝土上面層、5CM瀝青混凝土中面層、6CM瀝青混凝土下面層。
3、 基層在施工中的處理:
由于原路面面層和基層的厚度在不同路段均不相等,高填方路段填方較高,路面沉陷比較嚴(yán)重,在路面面層和基層挖除后,橫坡和縱坡和路面的設(shè)計(jì)線有很大的差別,有的地方較高,有的路段較低,這樣就和路面基層的鋪筑造成很大的困難,并且路面基層在施工中由于薄厚不一,按路面基層施工規(guī)范的規(guī)定基層鋪筑必須保證一個最小的基層厚度,并不超過最大的基層厚度,因此必須針對不同的基層厚度制定不同的鋪筑層數(shù)和不同的單層基層鋪筑厚度。這樣給在施工中造成了很大的困難,并且由于部分基層損壞面積較小,挖補(bǔ)后不能用攤鋪機(jī)械進(jìn)行鋪筑,也給施工中造成困難,以上問題如果處理不好直接影響施工的質(zhì)量和工期,因此本人針對在施工中出現(xiàn)的具體問題進(jìn)行詳細(xì)的說明。
3.1、路面基層的鑒定:路面基層的鑒定在路面面層挖除后進(jìn)行,鑒定的結(jié)果決定是否對基層進(jìn)行處理或是利用。路面基層的鑒定以鉆芯為準(zhǔn),由于工期比較緊,如果把鉆芯的取樣送到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)鑒定,勢必浪費(fèi)很多的時間,因此在施工中,經(jīng)過研究決定鉆芯的鑒定以目測為主,以鉆芯取樣完整、不發(fā)生松散的路段為重新利用路段,否則為基層挖除路段。
3.2、原有二灰碎石基層的破除:破除方案原則上為逐層鑒定逐層破除,即在路面面層全部清除后,進(jìn)行路面基層的鑒定,根據(jù)鑒定結(jié)果對基層進(jìn)行破除,基層破除后進(jìn)行底基層的鑒定,根據(jù)鑒定結(jié)果對底基層進(jìn)行破除。原施工方案為用破碎錘進(jìn)行進(jìn)行破除,然而在現(xiàn)場破除一部分后,發(fā)現(xiàn)路面底基層(石灰土基層)大部分比較完好,而且沒有進(jìn)行破除的必要,所以決定對完好的石灰土底基層不再處理。破碎錘破碎基層時對底基層(石灰土基層)的擾動比較大,為避免破碎錘破除基層時對石灰土底基層的影響,所以決定改用風(fēng)鎬逐層進(jìn)行破除。
3.3、路面基層的切縫:由于部分路段只是破除行車道或是超車道的基層,因此在用機(jī)械進(jìn)行破除中,對破除基層周邊的基層擾動比較大,且破除后形成參差不齊的邊沿,而且其破除邊沿形成松散。發(fā)現(xiàn)上述問題后,及時調(diào)整了施工方案,即先切縫后破除,但是二灰碎石屬于半剛性材料,加之破除后二灰碎石基層頂面標(biāo)高高低起伏,有好多專家提出了切縫順直度不好控制的問題,質(zhì)疑這種方法可行性。但是經(jīng)過實(shí)驗(yàn),制作了和切縫機(jī)相配套的專用軌道,其切縫的順直度不但得到了保證,而且其切縫速度也加快了。
3.4、鋪筑新的水泥穩(wěn)定碎石后新舊基層接縫的處理:在原有路面基層挖除填補(bǔ)后,新舊路面基層之間形成一道縫隙,新的水泥穩(wěn)定碎石硬化后收縮,形成一道裂縫,勢必形成路面基層的薄弱環(huán)節(jié),因此首先在構(gòu)造上采取措施,上、下基層之間采取施工縫錯開的方式,橫向施工縫上、下層錯開不少于100CM,縱向施工縫上、下層錯開不少于50CM,并且在裂縫處表面粘貼土工布,縱向裂縫土工布寬度為30厘米寬,橫向土工布寬度為50厘米寬。
3.5、路面基層單層鋪筑厚度的確定和鋪筑層數(shù)的確定:由于路面設(shè)計(jì)線已經(jīng)確定,減去路面面層15CM后為施工后基層頂面的標(biāo)高。然而在實(shí)際施工中,根據(jù)鉆芯鑒定結(jié)果,要對原基層挖除一層或是兩層,由于原來的基層薄厚不一,這樣在基層的施工中需要鋪筑的基層厚度有的路段很大,而有的路段則比較小,這時如果按一層施工,有的攤鋪厚度要比規(guī)范要求的最大厚度要大,根據(jù)現(xiàn)有的壓實(shí)機(jī)械不能滿足壓實(shí)度的要求;如果按二層攤鋪施工,其單層鋪筑厚度又小于規(guī)范要求的單層鋪筑最小10CM的要求,容易形成夾層,甚至還有單層鋪筑厚度小于10CM的路段。
針對以上出現(xiàn)的問題,經(jīng)過業(yè)主、監(jiān)理、施工單位共同的研究決定,采用如下的處理方法,即安排兩臺攤鋪機(jī)連續(xù)進(jìn)行攤鋪,即前面一臺攤鋪底層,然后進(jìn)行碾壓,后面一臺攤鋪機(jī)在底層碾壓完畢后,緊隨其進(jìn)行第二層的攤鋪、碾壓,在施工中底層的厚度可比上層的厚度稍微小些,這樣在底層初凝(4小時)前就完成了整個基層的施工,既保證了基層單層的最小厚度,避免形成夾層,又保證了基層的壓實(shí)度。對于基層攤鋪厚度小于10CM的路段,可以對下層進(jìn)行銑刨后再鋪筑基層。
對于只是行車道(或超車道)基層挖除的路段,由于挖除后形成3.75米寬的的鋪筑路段,這時不能滿足攤鋪機(jī)的最小攤鋪寬度的要求,而且攤鋪機(jī)也不能進(jìn)行正常行駛,后來經(jīng)過研究采用平地機(jī)進(jìn)行了路面底基層的鋪筑。
3.6、小面積基層病害的處理:在路面面層挖除后,對基層進(jìn)行鑒定,鑒定結(jié)果有小面積的松散現(xiàn)象,但是如果按原有的處理方案,鋪筑小面積的水泥穩(wěn)定碎石,不便于進(jìn)行鋪筑,而且壓實(shí)度也不容易得到保證,而且施工進(jìn)度也比較慢,為了保證施工質(zhì)量,小面積的基層處理采用C15貧混凝土澆筑施工。
3.7、挖方潮濕路段的處理:原設(shè)計(jì)方案為:挖除路面結(jié)構(gòu)后,按如下路面結(jié)構(gòu)進(jìn)行施工,即:18CM厚水泥混凝土防水層、16CM厚的水泥碎石排水層、16CM厚C15水泥穩(wěn)定碎石基層,原來的設(shè)計(jì)意圖是18厘米的水泥混凝土防水層為了是截?cái)嗟叵滤兔?xì)水對路面基層的破壞,16厘米厚水泥穩(wěn)定碎石的作用是把透過防水層下地下水形成一個水流的通道,從而把地下水排除在路基之外。但是在挖方潮濕段全部挖開后,發(fā)現(xiàn)基層和路基并不是象設(shè)計(jì)中想的那樣潮濕,而且施工期正好是雨季,并且18厘米水泥混凝土在澆筑后有一個最少7天的養(yǎng)生期,在養(yǎng)生期期間,車輛不能在上面行駛,這樣就堵塞了施工通道,并且大面積的混凝土澆筑后容易產(chǎn)生溫度和收縮裂縫,裂縫的發(fā)展不好控制,但是如果象做水泥混凝土路面那樣切割縱縫和橫縫,其封水效果又得到質(zhì)疑,并且施工期較長,其施工期是施工組織的關(guān)鍵線路上,直接影響到整個施工工期,并且有的專家也提出在設(shè)計(jì)中的16CM厚的水泥碎石排水層端部的排水通道容易堵塞,這樣效果并不理想。
因此,在施工中經(jīng)過業(yè)主、監(jiān)理、和施工單位的共同研究,并經(jīng)過設(shè)計(jì)單位的同意,把原來的18厘米厚水泥混凝土封水層和16厘米的水泥碎石排水層改為兩層水泥穩(wěn)定碎石(分別為18厘米和16厘米厚)。這樣施工進(jìn)度加快了,路基的整體承載力也提高了,封水效果也比較好,而且造價比原來的方案也減少了。
3.8、路塹段山根石的處理:在部分路塹段路面面層和基層挖除后,發(fā)現(xiàn)如果按設(shè)計(jì)的路面結(jié)構(gòu)(包括基層結(jié)構(gòu))進(jìn)行重新鋪筑將無法滿足總厚度的要求,因?yàn)樵瓉淼穆访娼Y(jié)構(gòu)較薄,原路面結(jié)構(gòu)下為原來開山時留下的堅(jiān)硬的山根石,發(fā)現(xiàn)此情況后,我們研究了用鉆孔放炮的形式進(jìn)行爆破以滿足路面結(jié)構(gòu)總厚度的要求,但是考慮到路的另半幅為通車狀態(tài),如果進(jìn)行爆破勢必會給另半幅的行車造成安全的隱患,所以此中方案被否定了,后來考慮到用破碎錘進(jìn)行破碎,但是實(shí)驗(yàn)證明,破碎錘根本無法破碎堅(jiān)石,也是不可行的,后來經(jīng)過現(xiàn)場研究,并經(jīng)過設(shè)計(jì)單位的驗(yàn)算,把基層改為貧混凝土基層,也是滿足路面承載力要求的。
4、結(jié)束語:
以上問題都是本人在石太高速公路大修工程中在實(shí)踐中的經(jīng)驗(yàn)和總結(jié),同時這些經(jīng)驗(yàn)在石太高速公路大修二期工程中也得到了很好的運(yùn)用,從而在保證大修二期工程質(zhì)量、控制工程造價在合理范圍內(nèi)的前提下,把大修二期原計(jì)劃的5個月的工期壓縮到了3個半月內(nèi)全部完工,使石太高速公路大修二期提前一個半月通車,減小了由于斷交施工給地方路帶來的交通壓力,給社會減少了負(fù)面影響,創(chuàng)造了很高的社會效益,此工程的完工收到省交通廳和河北省人民政府的好評。
今后十幾年將是我國高速公路迅速發(fā)展期,而也我國的高速公路也進(jìn)入了一個大修工程的周期,石太高速公路為我國進(jìn)行大修的第一條山區(qū)高速公路,以上的經(jīng)驗(yàn)和總結(jié)可作為其他高速公路進(jìn)行大修工程的借鑒。(考試大一級建造師編輯整理)