論二次路面設計施工方法與經濟分析

楊 勇

論二次路面設計施工方法與經濟分析

楊 勇

(安徽省高速公路控股有限公司,安徽合肥 230051)

介紹復雜地基、軟基路段二次路面設計、施工方法的基本思想,分析二次路面設計、施工方案的技術可行性,并對其經濟性進行了分析和對比。

公路工程軟基和復雜地基;設計與施工;經濟對比

在軟基和復雜地基路段施工,其工程質量要求與其他路段的地基、路基處理質量標準要求一樣,這就需要對軟基和復雜地基路段做更多的處理工作[1]。在很多情況下,這并不是簡單的工作量增加,而是由于這種施工質量指標的量變引起了施工技術、施工處理工作質的變化。

本文提出軟基與復雜地基路段采用貧素混凝土或碾壓混凝土作為臨時性路面的二次路面設計、施工方法[2]。

1 二次路面設計、施工方法的基本思想

采用貧素砼或碾壓混凝土作為軟基或復雜地基路段的臨時性質的路面,利用土石方工程機械化施工方法,完成相應的工程項目的路基工程施工,并以瀝青混凝土路面作為該路段的永久性路面。

采用二次路面設計、施工方法時,地基工程、路基工程和路面工程都屬于顆粒狀材料工程,都可以采用土石方工程機械化施工方案進行大規模施工。在整個施工過程中,該路段的軟基或復雜地基將會經過地基工程施工的第1遍碾壓,路基工程施工的第2遍碾壓,臨時性路面(如碾壓混凝土路面)施工的第3遍碾壓,臨時性路面完工后通車真實荷載作用的第4遍碾壓和永久性路面(瀝青混凝土路面)施工的第五遍碾壓。在這個分階段逐步碾壓過程中,可以看到這些特點:①碾壓施工分5個階段進行,碾壓施工工序分時段、分開進行;②各個碾壓環節的碾壓作用是在逐步變化的,而且與地基、路基、路面的實際工作荷載性質逐漸靠近,更切合各部位土層的實際工作條件;③由于剛性臨時路面在一定荷載作用時易破碎成塊、且塊徑大小與其地基、路基強度和穩定性大小成反比變化,所以第4、第5步碾壓施工能克服復雜地基中較硬土埂對碾壓密實作用的屏蔽,體現整個地基和路基土層密實度大致相同的效果,從而避免因地基或路基的不均勻沉降而導致路面開裂、路面平整度破壞等質量、安全事故。

在二次路面設計、施工方法中,第1階段地基工程、第2階段路基工程、第3階段臨時性路面的碾壓施工同一般常用的路基路面施工方法沒有太大的不同,但第4階段臨時性道路的臨時通車運輸,這種交通方式在這里充當真實荷載進行地基、路基、臨時性路面的碾壓密實作業。這個時段相對來說經歷的時間較長,它是在地基工程、路基工程、臨時路面工程等顆粒狀材料工程采用土石方工程機械化施工,快速完成施工任務以后緊接著進行。剛性臨時路面在真實荷載作用下,由于地基、路基等部位密實度不一致等原因,將會產生裂縫、龜裂、破碎。這是一個有針對性的密實地基、路基土層的過程,表現在路面路況的不斷變化過程中,車輛駕駛員開始時的沿行車道行駛操作,隨后又因避開沉陷部位的偶爾隨機操作,以點帶面地完成了該路段的碾壓密實作用。真實的交通荷載和車輛運行特征能凸現出道路地基、路基、臨時性路面的性能和施工質量,使第4階段碾壓密實作業效果更易實現。這是一個動載作用過程,它比靜態碾壓密實作用效果要好、速度要快[3]。

2 二次路面設計、施工方案的技術可行性

2.1 碾壓密實度實現的技術可行性[4]

地基、路基土層的碾壓密實程度不僅受土壤的含水量、壓實功、碾壓遍數的影響,而且還因碾壓時間的長短、碾壓的時機不同而不同。

通常,地基、路基土壤碾壓時要求其含水量為最佳含水量,對于新挖運來的土壤要求以最快的速度進行鋪筑碾壓,以保證土壤的天然含水量不受影響。但對軟基或復雜地基部位,當地基土層不做挖移換填作業,其含水量變化較大,且與最佳含水量的差別也較大。這種情形下,地基土層的碾壓密實程度不僅受土壤顆粒粒徑大小、壓實功、碾壓遍數影響,而且還受土壤中孔隙水作用的影響。現有的試驗、實踐表明,孔隙水作用的影響程度與施工施壓時間長短有關、與施壓時機械有關。分時段間歇性的碾壓密實施工,在壓實功、每一次碾壓階段的碾壓遍數一定時,比一次性的地基或路基土層碾壓密實施工更易于土壤中孔隙水的排出及地基土層的密實。

2.2 施工工期實現的可行性

施工工期一方面受施工工序流程、工程量和工作量的限制,另一方面受施工資源、水文氣象等氣候條件限制。在二次路面設計施工方法中,地基、路基工程的施工工序同常用的一次性路面工程的施工方法一樣,不同的是間歇性、分時施工對施工質量的實現其難易程度發生了很大變化。在土壤密實度指標要求相同時,采用一次性路面設計施工方法施工所需要的時間比采用二次路面設計施工方法要長得多,它是采用二次路面設計施工方法所用時間的2～3倍(以土壤密實度為95%為例)。在現有設計的計劃工期指標不變時,通過適當的程序設計,可以實現二次路面設計施工方法的間歇性、分時碾壓施工,確保質量按時完成作業任務。

3 二次路面設計、施工方法的經濟性

現有的路面設計施工方法在給定的計劃工期內能夠實現的顆粒狀材料的密實度,與二次路面設計施工方法在給定的計劃工期不變的條件中能夠實現的顆粒狀材料的密實度不同;不同的密實度對承載能力、穩定性、耐久性的影響不同。不同的承載能力、不同的穩定性、不同的耐久性的道路工程其價值不同。表1給出了相應施工質量(以密實度為參數)所對應的道路工程價值(以工程造價指標為參照對象)。

表1 不同施工質量的道路工程的價值表(雙向四車道高速公路)

現有的路面設計施工方法在給定的計劃工期內完成設計工程量的投資額不同于二次路面設計施工方法所需要的投資額。計算表明,二次路面設計施工方法所需要的投資額比常用路面設計施工方法的需求要少。表2給出了同一等級、相同規模的道路工程在兩種方法中的投資額。

表2 雙向四車道高速公路在兩種路面設計施工方法中的單位工程造價表

表1、表2所述各項造價指標都是從靜態的角度所得,實際上當考慮道路工程在其使用年限內的經營狀態時,可以進一步看出,采用二次路面設計施工方法更容易體現道路工程建設的經濟性。

4 結語

二次路面設計、施工方法的最大特征是地基、路基、路面所用材料都是顆粒狀材料,沒有像常用的水泥混凝土路面那樣配置鋼筋,節省了材料。就土地的再生、再利用來說,沒有配置鋼筋、采用顆粒狀材料的二次路面設計施工方法,更易完成建筑材料的分解操作,實現自然資源的可持續發展。

[1] J TJ012—941公路水泥混凝土路面設計規范[S].

[2] 何挺繼,胡永彪.水泥混凝土路面與施工技術[M].北京:人民交通出版社,1999.

[3] GBJ92—96.瀝青路面施工及驗收規范[S].

[4] J TJ032—94.公路瀝青路面施工技術規范[S].

責任編輯:文 月

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楊勇(19802),男,安徽六安人,安徽省高速公路控股有限公司,工程師。研究方向:路橋工程技術。