董世芳
(甘肅省天水公路管理局,甘肅 天水 741001)
筆者參加施工的S207線為山嶺重丘區三級公路,全長127.35公里,始建于1942年,全線路基寬為8.5米,路面寬為7.5米,路面結構為瀝青表處,縱坡大(最大縱坡達到5.5%),彎道多。近年來,隨著高等級公路的發展,該路段內的長途車輛大幅度下降,而短途拉運砂石材料的超載車輛卻大幅度增加,特別是K331+500-K341+500段為長坡路段,最大縱坡達到了5.5%,因大型超載車輛不斷的碾壓及地面水、剎車水的作用,造成該路線K332+100-K340+500段路面嚴重破壞,特別是路基沉陷、翻漿嚴重;其他路段因路面油皮老化,路面龜裂、網裂、坑槽等病害加劇,路況質量嚴重下降,影響行車安全。
為改善該路段沿線及周邊群眾的生產生活條件,促進項目區資源開發和農業產業結構調整,經我局多方籌集資金,于2011年4月開始對K331+500-K341+500段段進行了養護維修工程,全線均按照三級公路標準設計,設計車速30kM/h,設計荷載等級為汽車-Ⅱ級,重鋪路段設計年限為8年。路基寬度、行車道寬度不變。實施路面維修工程路段累計長度為10.00公里,其中重鋪10.00公里。本人以該路段路面維修中翻漿處治工程為例,從路基土質、水、行車原因、路面結構等方面簡述了路基翻漿產生的原因及翻漿處治的施工工藝。
路基的地質構造及土質顆粒的大小是影響翻漿的一個重要原因。該工程所轄區域土質是以黃土為主的粉性土,這種土的毛細水上升較高而且快,在0℃以下水分聚流嚴重,土體強度就降低,遇水容易產生軟土,滲水性能差,化凍時水分不易排出。水分飽和時變成泥漿或流沙。所以,土質越差路基翻漿出現的可能性就越大。因此路基填筑中,要使用粗顆粒的砂礫土填筑材料。因為砂土在一般情況下不會發生翻漿,無論是在凍結過程中,還是在溫差作用下的聚流現象都比較輕微,并且這種土壤具有良好的透水性能,水溫性也比較好,即使路基含水量增大,仍然能保持一定的強度。
水分是導致路基路面翻漿最基本的原因。在自然條件下有地面水及地下水。地面水有自然條件下的雨水、雪水,還有在此路段中不能排除出的拉運水洗砂流落下的河水。在此工程中造成翻漿的水分主要是流落到路面的河水。經過超重車輛的反復碾壓,河水滲入路面,使路面離析、網裂、坑槽增多,河水直接滲入路基,加快了路基的翻漿。因為當水分增多時,土顆粒之間距離就會被水離析,水分子起到潤滑作用,土顆粒之間摩阻力消失,加之在冬季里水分聚集在路面下的凍結區,形成了冰夾層,在春季冰層融化,土質變得過濕和軟化,使土壤失去了強度,翻漿由此造成。
本項目公路呈南北走向,起止樁號為K331+500-K341+500。從K 331+500~-K337+500段沿山山脊線為爬坡路段,降水多,蒸發量小,沉陷及翻漿嚴重;K337+500-K341+500段為下坡路段,此路段縱坡大,彎道多,路面沉陷及松散多,隨著車流量增加及超重車輛增多,此路段路面出現了較多的沉陷、翻漿、松散及龜網裂。
當其他條件相同時,在此路段,車輛超重嚴重。加之縱坡大,彎道多。道路上交通量越大、車輛越重、彎道路段多、剎車次數越多,路基翻漿就會越為嚴重。道路中行駛車輛的碾壓作用、車載重大小、車流量多少、車速的快慢等對路基影響都很大。
S207線原路面設計按照三級公路設計,路面結構為3cm厚瀝青表處+20cm厚天然砂礫。目前,隨著大型、超載車輛的增多,特別是K331+500-K341+500爬坡路段,原路面設計遠不能滿足現在車輛的通行能力。根據該路段車輛通行情況,新的路面結構設計為:細粒式瀝青混凝土30mm+粗粒式瀝青碎石50mm+水泥穩定碎石200mm+水泥穩定砂礫150mm。
依據新的結構設計,減少路面的損壞,就不能在較為潮濕的路基上鋪筑路面,由于這種路面的透氣性較差,路基中的水分不能通過路面表層蒸發出來,隨之導致路基的強度降低,在行車的作用下,就會出現嚴重的翻漿。如果未能按照設計而降低了路面結構等級,加之超重車輛,致使路面提早損壞,那路基也會提早產生翻漿。
深挖換填法是挖去路基下一定深度的軟土,再將強度較大的砂礫或者石灰土進行回填,并且碾壓夯實的方法。這種方法原則上是:挖大不挖小、挖深不挖潛,要一次性將翻漿挖干凈。如果挖土深度在50cm以內,面積小于20m2,應該利用鏟車產出舊土,局部鏟車處理不凈的地方用人工清理,然后對挖后坑底進行碾壓夯實。氣溫較高,陽光充足的天氣中,可以先晾曬坑底,在進行碾壓,碾壓時覆蓋到坑底的邊角,一般需要碾壓四五遍,在進行回填處理。填料是要注意滿足路基填筑要求,否則就不能達到換填的效果。如果處理的深度較大時,大于1m,并且面積較大時,則需要利用挖掘機挖除,同樣要挖除的干凈徹底,挖完后要使用壓路機下到坑底碾壓,換填厚度一般在0.5m~3m,填筑時要分層進行,第一層不能超過50cm,振動壓路機碾壓的遍數不能少于6遍,在以每層20cm~30cm的厚度為一層進行分層填筑,每層都要壓路機碾壓,且碾壓不能少于4遍。
在深挖換填時要注意土質和含水量的變化,因為一般容易翻漿的土質都很軟,而且土質的孔隙度和含水量都很大。深挖換填的施工方法適用于填方、利用方少的路段。
隔離層鋪設在路基頂面以下0.5~0.8m處,目的在于隔斷毛細管水進入路基上部,以保持上部處于干燥狀態。隔離層按使用材料的不同,可分為透水性和不透水性兩種。透水的采用碎石、礫石、粗砂等鋪層,厚度為0.1~0.2m,為了防止淤塞,應在其上或下層設置防淤層。送水隔離層應高出地面水至少0.2m,應自路中心向兩側做成3%~4%的橫坡。不透水的隔離層可用鋪油毛毯、塑料薄膜等做成。
良好的路面路基排水可防止地面水或地下水侵入路基,使路基土體保持干燥,從而減輕凍結時水分聚流的來源,這是預防和處理地面水和地下水類翻漿的首要措施。對于路塹不良的地段或挖山嚴重的路段,要加大排水設施的建設,邊溝較深,不能有滲漏,出水要迅速,不可長期堵在排水溝里造成對路基的滲透,排水系統要健全,要能發揮排水的作用。
當施工期正好處于雨季當中,降雨量大、且頻繁,路基翻漿情況嚴重的,路基施工的難度會很大,采用上述兩種方法效果可能都不理想,這時一般會采用在預制中添加水泥、石灰等外加材料處理翻漿,特別適合于公路工程質量要求嚴格的,工期安排比較緊張的高等級公路工程中,以保證在質量合格的條件下按期完成路基的施工任務。
一般添加水泥的比例為3%~6%,而添加石灰的比例為6%~8%。施工時首先對翻漿嚴重的地基用刮平機做刮平處理,按照適當的比例灑上灰線,再均勻布灰,后利用拌和機進行拌和,拌和時以下層路基1cm為宜。如果拌和過深,會影響水泥、石灰等材料的添加比例。從而影響效果;如果拌和過淺,路基處理層和下層不夠很好的結合,碾壓后容易產生翻漿現象的反復,影響施工質量。一般來說,根據翻漿的具體情況和施工時的客觀條件,上述三種處治翻漿方案既可以單獨使用,也可以結合使用,以發揮各種方法的特長,取得較好的處理效果。
路基翻漿是公路施工中最為常見的一種病害,如果路基翻漿處理不好,經車輛的反復碾壓及水的破壞,路面很容易再次破損。公路路養護部門要高度重視路面排水問題,同時協調路政部門嚴厲打擊沿線超載車輛;公路技術人員要有高度的責任心,嚴格路基填筑材料和路基壓實度的控制,從而減少或延遲路面的破損,提高路面的使用性能。
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