公路改擴建項目常見病害及其防治策略分析

譚國明

(陽江市公路工程有限公司,廣東 陽江 529500)

1 公路改擴建工程案例

以省道S386線陽東大八至周亨段公路改建工程為例,該工程項目位于陽江市陽東區境內,從陽東大八為起點,終到周亨段。省道S386線陽東大八至周亨段全長共計為13.196 km,依照二級公路標準設計,路基寬度10 m,若受到地形限制,則可以設置8.5m寬度。在K36+380～K37+500路段為整體路程設計了60 km/h的時速,其中K37+500～K49+576路段同樣受到地形限制,路段整體時速設計為40 km/h。在整段公路路程中,K45+260～K46+060段中具有超過800 m的良好的路況,因此則直接保留舊路不做改動,只對該路段工程開展安全施工建設。

2 公路擴改建后的常見病害以及防治

2.1 裂縫及防治措施

在公路實施擴改建處理之后,最為常見的病害是裂縫,在擴改建工程項目完畢之后,由于溫度變化、混凝土收縮、材料質量不高、荷載變化的不均勻,從而造成的沉降裂縫[1]。這樣的裂縫常發生在新舊路面的路基結合當中,即老路面路肩位置,或是在單側分離以及拼寬的高填方路段當中。這樣的裂縫不僅會對路面的美觀性產生影響,若不能及時加以處理,則將會逐漸發展形成結構性破壞問題,在K36+380～K36+390段的公路擴改建項目中發現以上的問題,采取如下措施。

在K36+380～K36+390段改建工程之后,出現裂縫災害,防治措施分以下步驟:首先要進行原材料的檢驗,只有原材料合格,才能保證混凝土路面的質量得到提升,要盡量選擇強度比較高、收縮性較小、耐磨性也比較強的水泥原材料,本項目選擇P·O 42.5R硅酸鹽水泥。在水泥進場之后,需要對其性能指標進行抽樣檢驗,檢驗合格才能使用。選擇性能比較優良的集料,混凝土當中的細集料盡量選擇潔凈、堅硬、耐久的中砂或者是粗砂,其細度不能小于2.5,可以到陽東區陽東建廈砂場購買,該沙場的中粗砂質量是比較好的,這樣才能滿足混凝土路面的堅固性,減少裂縫的產生。

嚴格控制混凝土的配合比,根據改建后混凝土路面的強度以及耐磨性進行水灰比的控制,正常情況下,混凝土水灰比不能大于0.5,在冬季施工的時候,不能大于0.45,本工程選擇混凝土水灰比0.44。在滿足了施工要求的前提下,也要減量減少混凝土的用水量,保證其抗凍融性得到提升,減低裂縫的產生。此外,在路基鋪設的時候,也要保證其施工的質量。因為路基是混凝土路面的基礎,只有強度和穩定性提升了,才能降低裂縫的產生,在碾壓過程中,確保壓路機已經處于裂縫上方,并由鋼輪向新鋪層伸入15 cm左右,每碾壓一遍之后,都需要向新鋪層移動15～20 cm左右。鋪設要均勻、緊實,整體性能要好,在基層施工完成后,才能進行后續的混凝土路面施工。

混凝土板底在剛澆筑之后,由于混凝土的強度不足,一旦發生溫度變化,就會產生混凝土變形,導致板塊開裂。所以就要在混凝土的板底和基層頂面之間設置一個滑動層,減少摩擦力,降低混凝土路面的開裂現象。

2.2 表面起皮現象及防治措施

在擴改建工程施工之后,發現混凝土路面也可能會出現表面起皮松散的問題,針對這樣的現象,需要對其開展及時有效的處理工作。由于細砂的保水性比較差,而且具有一定的干縮性,導致混凝土凝固的時候,水泥和細砂之間是很難進行粘結的,降低了混凝土表面的強度,經過長久的使用就會導致混凝土表面出現起皮。或者在施工中,混凝土路面存在一定的積水,灑水出現過度現象,也會產生表面起皮現象。為了對這一災害進行防治,那么就要對嚴格控制混凝土的拌和材料,選擇中粗砂,禁止使用水洗砂等材料,在使用砂子之前,也要對其進行過篩,保證砂子質量滿足混凝土路面的質量要求。

在混凝土澆筑之前,也需要對路基進行清理,嚴禁在路基中存在積水的現象,在而且不能因為方便,就在混凝土的路面隨意加水,這樣會提升混凝土的坍塌情況。在路面抹平的時候,也不能在路面隨意灑水,避免出現泌水現象,降低起皮現象。

2.3 坑槽以及防治措施

在改建之后,混凝土路面出現坑槽問題,主要是由于對路面造成破壞,從而形成的深洼,一般情況下,會在混凝土路面上出現2～5 cm深度的凹陷。基于常見的擴改建公路路面坑槽進行研究分析,發現其主要是基于水損害性坑槽,尤其在降雨季節之后,促使路面出現大量的坑槽。

先把出現坑槽的區域進行清理,對于坑槽小于3 mm的部位,可以進行拉毛處理,主要采用機器、人工敲擊等處理方式;將地面上的浮土、雜物清理干凈,然后采用高壓水進行沖刷,在沖刷的時候,要把泥漿沖出坑槽修補的區域,防止出現回流情況。當清理完成后,對坑槽修補的材料進行調配,把填補材料和水進行混合攪拌,根據填補區域的大小來調整加水量,盡量把加水量控制在13%～15%之間。在攪拌過程中,觀察有無干粉或者氣泡,當存在氣泡時,先靜止1 min,再進行攪拌,整個攪拌的過程大概在3 min左右,然后可以投入使用。當坑槽的修補面已經充分濕潤,但是沒有積水區域,要把攪拌后的填補材料倒在作業面上,并用抹子進行攤平。在攤平的時候,需要把抹子的前端稍微的抬起,保證抹子前端和地面的夾角為10°。在攤平的時候,盡量多次少量的重復操作,最終保證混凝土坑槽路面可以修補完成。

在把填補材料攤平到混凝土坑槽區域之后,對路面進行整平處理,可以使用手持式振動碾壓機對路面進行壓實。按照先兩邊后中間的原則實施靜壓處理,振動碾壓四遍最后再次對其進行靜壓處理。這種坑槽填補的處理方式最終修補的效果比較好,可以延長混凝土路面的使用年限。

2.4 壓實度不足防治措施

應選擇18 t以上重量的壓路機在基層結構上進行碾壓,這樣使用振動壓路機則能夠達到更加良好的壓實度表現。若實際碾壓厚度為15 cm以下,則壓路機可以選擇15～18 t之間的型號;若實際碾壓厚度要求為15～20 cm,則需要使用重量為18～30 t的三輪壓路機開展碾壓施工處理,若實際壓實度超過以上參數最大值,需要開展分層碾壓施工。配備壓實機具時應按照先輕后重的方式進行配備,進而保障能夠形成良好的碾壓效果避免對路面造成損壞。完成混合料攤鋪之后,應在1～2 d內完成碾壓施工處理,并對碾壓次數加以保證,直到最終檢測達到要求的碾壓密實度為止。與此同時為保障碾壓質量,應保障表面無明顯的輪跡,一般需完成6～7遍以上的碾壓處理,路面兩側實際碾壓數量應達到8～10遍以上。若路基結構含水量超標或是過低,均需要采取相應的處理措施加以控制,保障含水量為標準含水量+2%以上則可以開展碾壓施工處理。

2.5 路基拼寬處理技術

(1)挖掘臺階。

通過對臺階進行挖掘,其目的在于提升新路基以及老路基之間的搭接面積,從而保障增加路基的有效摩擦力,并進一步提升路基的抗剪能力,從而促使路基結構的整體性以及有效銜接性得到保障。

開挖臺階時的施工方式需要在保護原有路基的基礎上,主要是用機械,輔助人工完成挖掘施工,這是由于人工挖掘便于靈活控制。首先使用機械設備開挖,當挖掘到既定施工位置之后,使用人工修整處理。完成挖掘后,及時完成拼接填筑處理,挖掘時按照自下而上的方式,完成一級臺階的挖掘之后就需要及時的對其進行填筑。該工程中的新舊路基拼接示意圖,如圖1所示。

圖1 新舊路基拼接示意圖

(2)瑞雷波填筑質量無損檢測技術。

在路基加寬完成之后,需要對填筑質量加以檢驗,通過無損檢測,保障形成更加有效的公路病害處理效果。使用瑞雷波檢測技術,可分為瞬態檢測方法與穩態檢測方法。這一檢測方式是通過對多種激振源的震擊瑞雷波頻率范圍進行收集進而進行劃分。通過在路基施工現場使用檢波器對瑞雷波進行檢測,根據檢波器的數量差異,可以創建單個以及多個檢波器。單個檢波器由于個數為相對較少,難以形成充足的采集信號量,并且將會產生眾多影響波速的因素。容易影響波速計算偏差,難以獲得精準的結算結果。因此常見在精度較差的勘測工作中應用。而多個檢波器的檢測數據將會更加真實可信,通過在路基當中使用多個檢波器對波速進行檢測,具有較高的垂直向上分辨率。

在工程中設置A、B、C三個檢測點,在每一對應的檢測區域當中按照3×3布置檢測網格。形成了九個測點D1、D2、D3、E1、E2、E3、F1、F2、F3。在新路基當中的檢測點包括D1、E1、F1,老路基當中的檢測點為D2、E2、F3,新舊搭接面當中的檢測點包括D3、E3、F。每一檢測點之間的橫向以及縱向相鄰間距均表示為3 m。

將觸發傳感器捆綁在鐵錘上,使用鐵錘震擊路基上方鋪墊的鋼墊之后,完整收集路基瑞雷波。

瑞雷波檢測設備的現場探頭布置情況,如圖2所示。

結合實測數據,使用面波儀分析軟件研究三個測點的實際填筑成果。基于基本相似的土類以及填筑情況,對新路基以及舊路基的填筑情況進行詳細分析。新路基的深度范圍處于0～3.4 m之間,并具有-20～616 m/s的波速范圍,凹凸點不明顯,具有較為穩定的波速變動。而老路基的波速范圍處于0～350 m/s之間,在路基深度不斷增加下,波速反饋數據呈現出逐漸下降趨勢。

在檢測結果中發現新路基的拼寬處理中路基的瑞雷波參數變化趨勢較為相似,均存在拐點,且以增大、減小以及增大的現象發生變化。在1～2 m的深度單位中出現低拐點現象。

加寬位置具有連續性的路基曲線,變化程度在路基3 m深度范圍內與新路基較為相似,超出這一范圍出現波速增大現象。這一現象則是由于新舊交接,在挖掘臺階進行填筑時,上層新路基較多,下層舊路基較多,但總體并無明顯的波速離散問題進一步說明了具有良好的填筑效果。

3 結束語

綜合了當前擴改建公路工程項目最為常見的裂縫、起皮等病害問題進行研究分析之后,基于其形成原因以及防治處理措施等進行了全面剖析。以期通過這樣更加完善的施工技術整合,為今后的擴改建公路項目提供一定參考。