淺談舊路改造中路基處理方案

劉玉柳

(廣西壯族自治區城鄉規劃設計院)

對舊路進行路基路面處理,以使新路滿足要求,是一種經濟可行的方案,可避免在廢除舊路和新建道路時沒必要的人力和材料浪費。大學西路延長線在 2004年 7月底開始施工,整條路 4個標段施工工期為 2個月左右,于 2004年 10月底完成通車。大學西路延長線于 2004年底建成投入使用,道路根據路面形式的不同分為兩段,其中從邕隆公路起至羅文農場桃花山段全長 1181.174m,為瀝青混凝土路面;羅文農場桃花山至廣西民族大學段全長 5437.713m,為水泥混凝土路面;通車后 1年內路面開始產生各種病害,使用5年至今,道路上出現不同程度的破壞,局部路段破損嚴重。在邕隆公路至羅文農場桃花山段瀝青路面,破壞形式主要為路面出現坑槽,面層剝落,部分路段出現較大沉降,尤其在路面開挖埋置管線路段。

1 路基損壞原因

在對檢測路段挖探中發現,并非所有路段都是水泥穩定碎石基層,有些地方是用其他材料做基層使用,如用泥結卵石、砂礫層、級配碎石層或利用以前存在的簡易水泥混凝土路面等作基層使用,這導致整個路面結構不統一,不同的路段表現出不同的力學特性,部分路段的均勻性及水穩定性較差,基層頂面模量處于高變異水平的路段占54.8%,中變異水平的路段占29.0%。依據《公路水泥混凝土路面設計規范》(JTGD40-2002),基層頂面模量處于高和中變異水平的路段。

路基頂面壓實度大部分都不能滿足原設計中大于等于95%要求。道路通車 1年內路面開始出現不同程度的破壞,與路基初始壓實度有很大關系。因路基壓實度不滿足設計要求,且變異較大,造成工后沉降加大,產生不均勻沉降,加上混凝土面板嵌縫料老化、脫落,地表水下滲,而路面基層存在非水泥穩定碎石的粒料基層,水穩定性差,路基承載力不足,導致路面板在使用過程中出現裂縫,路面板開裂后地表水下滲造成路基土流失,路基土孔隙率增大,降低路基承載力,引起路基沉陷而加劇路面損壞的惡性循環。

2 路基損壞的主要形式

由于路基存在欠缺,壓實度不夠,或不均勻,導致一系列道路災害問題通過路面情況直接反映出來。在大學西路延長線上,出現了部分路面板塊縱向開裂,井蓋周邊沉降導致面板開裂;瀝青與水泥路面過渡段板塊破碎;部分路段沉降較大,連續幾塊板塊均出現沉降,沉降量達 5～6cm,沉降板周邊出現錯臺,錯臺處路緣石出現較大的位移的情況;板邊磨耗;橋梁伸縮縫處板邊破碎、損壞,伸縮縫異型鋼斷裂脫落。種種形象表明,路基承載力不能承受車輪的作用,若舊路要繼續使用,必須對路基進行加固。

3 路基處治經驗借鑒

在不開挖路面的情況下,要對路基進行加固,灌漿方法不僅工藝成熟、造價合理,而且效果很好。灌漿技術加固軟路基,在技術上可行,施工質量和處理效果均好,對其承載力和穩定性將得到較大的提高。灌漿處理現已多次成功應用于具體路基加固工程,如通過對保靜線安新白洋淀特大橋橋頭軟土路基灌漿回固施工檢測發現,選擇灌漿方法比其他諸如碎石樁、大開挖換填等處理方法,不但技術上可行、經濟上合理、工期上縮短,而且極大地減少了環境污染問題。通過對廣西西林—管肖公路路基深陷病害化學灌漿加固的治理,以及加固效果的試驗對比,說明化學灌漿加固技術對于公路不穩定路基處理的可行性。通過山西某高速公路K105+000～K106+300區間的路基病害工程實踐,提出了灌漿法處理的有效性,并通過實際處理過程中的問題提出了注意事項和工藝流程方案。

4 路基處治方案比選

4.1 方案一:水泥混凝土路段路基灌漿

灌漿法是利用液壓、氣壓或電化學原理,通過注漿管將水泥或其他漿液均勻地注入地層中,漿液通過滲透、充填、壓實,擴展形成漿脈。隨著灌漿的進行,土體裂縫的發展和漿液的滲透,漿液在地層中形成形狀各異、大小不同的片狀、條狀等漿體,隨著其凝結硬化,他將原來松散的土粒或裂隙膠結成一個整體,形成一個結構新、強度大和化學穩定性良好的復合型地基,從而起到控制沉降、提高承載力的作用。

(1)路基加固深度:對照原設計資料,對于道路填方路段,根據檢測,填方路段路基頂面壓實度均較低,路基灌漿處理的深度范圍按路面以下 2.2～2.7m計(道路填方高度小于 2m路段,加固處理深度為 2.2m;填方高度大于 2m路段,加固處理深度為 2.7m),即扣除道路面層及道路基層后,對路基土的灌漿加固深度為 1.5～2m。對于挖方路段,灌漿處理深度范圍為路面以下 1.5m計,即扣除道路面層及道路基層后,對路基土的灌漿加固深度約為 0.8m。

(2)在水泥混凝土路段水泥面板完好的路段,采取灌漿的方法對路基進行加固,主要作用為利用水泥漿液填充道路基層材料及路基土間空隙,達到穩固路基的目的。

(3)對于水泥混凝土面板開裂、錯臺、沉陷但是不需要換板的路段,則通過灌漿,對路基進行加固,然后對裂縫進行修補和封水,達到修復路基路面、恢復路面板承載力的效果。

4.2 方案二:水泥混凝土路段全路段換填

大學西路延長線水泥混凝土路段的路基普遍存在著路基壓實度不足、基層頂面當量回彈模量變異較大、部分路段的均勻性及水穩定性較差等病害,采用全路段換填,則需要全路段進行路面破除,將一定范圍內的路基土開挖回填重新壓實,對于路床范圍內不符合路基要求的土,需換填符合要求的土,重新鋪筑路基路面層。破碎后的水泥混凝土路面及水穩碎石基層均優先考慮作為路基填料進行利用。

4.3 方案三:水泥混凝土路段碎石化處理

碎石化是指針對舊水泥混凝土路面大面積破壞已喪失了整體承載能力,并且通過局部的挖除、壓漿等處治方式已不能恢復其使用功能,或已不能達到結構強度要求的情況下,為了解決通常情況下的加鋪方式存在反射裂縫等問題,而對舊水泥混凝土板塊采用的一種處理方法。該法一般是利用特殊的施工機械(如多錘頭水泥路面破碎機),在對局部破壞嚴重的基層進行處治后,將舊水泥混凝土板塊破碎成較小的粒徑(底部不超過 37.5cm,中間不超過 22.5cm,表面不超過 7.5cm),碾壓后作為新路面結構中的基層或底基層,然后再加鋪新的路面結構。

水泥混凝土路面碎石化技術通過破碎將舊水泥混凝土路面結構強度降低到一定程度,防止反射裂縫的發生,同時能夠實現兩者較好的平衡,其主要特點如下。

(1)碎石化能使原水泥混凝土板塊在平面上強度分布均勻。

(2)碎石化后仍能保留原水泥混凝土路面的一定強度。

(3)碎石化可以消除原水泥混凝土路面病害。

(4)碎石化后的粒徑合理,不會產生應力集中現象。

具體實現可采用壓實設備,壓實設備為南非的 15t5～15kJ五邊形沖擊壓實機,主要是利用該設備沖擊破碎水泥混凝土面板,使其成為路面下基層,直接在上面鋪筑基層和面層。雖然增加了投資,但考慮城市道路的面層性能良好,作為基層可提高道路的基層強度,增加道路的使用壽命,所以,這一技術不失為水泥混凝土路面維修改建提供快速有效的新方法。

5 方案比選

方案一:路基灌漿,最大的好處是不需開挖原有路面,即節省了人力和物力,又不會產生固體廢棄物,對環境的污染小,施工工期較短,不需對全路段進行封閉交通施工,施工完畢后即可通車,工程造價較低。但灌漿處理路基存在施工中灌漿的工程量不能準確計算,工程施工質量控制難度較大的缺點。

方案二:全路段換填,處理路基病害較徹底,處理效果最好。但需要全段開挖,徹底否定舊路的作用,造成人物材力極大浪費,對交通及道路兩側單位出入影響較大,對周邊環境影響較大。施工工期較長,工程造價高。若開挖后存在軟弱地基,還需增加不良地質處理工程量,存在不可預見的因素。

方案三:碎石化處理,不需開挖原有道路,不會產生固體廢棄物,對環境的污染小,施工工期最短,病害治理效果較好,工程造價低。但路面碎石化技術在市政道路上應用實例較少,施工對現狀路基及地下管線有一定影響,施工時控制不好會造成地下管線的損壞,而且受天氣因素影響較大。

綜合考慮三個方案的優缺點及工程造價,方案一是切實可行值得推薦的方案。

6 結束語

總之,舊路的路害問題、舊路使用壽命縮短,最根本原因是在前期施工中的疏忽,路基未穩固直接鋪設面層,排水設施不到位,壓實度不夠。針對各種病害,提出了有針對性的解決方案和徹底整治軟路基的三種可行性方案以供比選,為今后類似工程提供借鑒參考。

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