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当前,我国公路发展迅速,对于路面平整度的要求也越来越高,路面平整度的好坏,直接影响行车的舒适程度,也可能影响行车安全,更反映了一个施工队伍的技术水平。沥青路面易产生波浪、车辙、沉陷、坑凹等路面不平整现象。现本人就此对沥青路面产生不平整的原因,根据自已的经验,进行初步的探讨。
1 沥青路面不平整产生的主要因素
1.1路基不均匀沉降,造成公路整体出现沉陷,路面形成波浪式
路基是路面的基础,路基出现不均匀沉陷,必然会引起公路整体下沉或者路面小面积沉宿,造成路面的不平整。产生的原因:①填筑路基时,压实度不够;②原路基强度达不到要求而未进行处理;③使用不合格的材料进行填筑;④填筑时结合部位未挖台阶连接压实,造成裂缝和沉降;⑤排水和防护未处理好,造成路基下沉等。
1.2 基层不平整对路面平整度的影响
公路基层一般刚度较大,如果施工要求不严,基层表面不平整,无论怎样使面层摊铺平整,但压实后也因松厚度不同,路面也会产生不平整;沥青混凝土摊铺机作业时,按规范摊铺施工压实后,路面的平整度才能达到规范要求。
1.3 路面铺机械及工艺对平整度的影响
摊铺机是沥青路面面层施工的主要机具设备,其本身的性能及操作对摊铺平整度影响很大。摊铺机结构参数不稳定、行走装置打滑、摊铺机摊铺的速度快慢不匀、机械猛烈起步和紧急制动以及供料系统速度忽快忽慢都会造成面层的不平整和波浪。摊铺机械性能好坏,决定着路面面层的平整度。
1.4面层摊铺材料的质量对平整度影响
沥青路面的施工质量,也取决于主要材料的质量和沥青混合料的配合比设计及沥青混合料的拌和。沥青混合料的配合比不合理,如:油石比较大,已铺筑的路面会产生壅包和泛油;油石比较小,路面会出现松散;矿料的质量不好,集料的压碎值和石料的抗压强度太差和细长扁平颗粒含量过高,使路面混合料的稳定度降低,容易出现路面的各种病害。沥青混合料的拌合不均匀,如当拌和设备出现意外情况,刚开炉或料温低,含水量大时,会出现料温不均匀现象;当筛分系统出现问题时,造成骨料级配发生较大变化;有时也会出现花白料,使路面难以摊铺成型;温度过高造成沥青老化,不能保证沥青混凝土摊铺质量;拌和能力过小,出现停工待料状况,使接头处温度降低,出现温度差,形成一个个坎;当运输设备不配套或司机技术较差时,会撞击摊铺机,使机身后移,形成台阶。
1.5 碾压对平整度的影响
沥青面层铺筑后的碾压对平整度有着重要影响,选择碾压机具、碾压温度、速度、路线、次序等都关系着路面面层的平整度,压路机型号的选择上,如果采用低频率、高振幅的压路机时,会产全“跳动”夯击现象而破坏路面平整度。压路机初压吨位过重也会使刚摊铺好的路面产生推挤变形。初压温度过高压路机的轮迹明显,沥青料前后推移大,不稳定;复压温度过高会引起胶轮压路机粘结沥青细料,小碎片飞溅,影响表面级配;温度过低,则不易碾压密实和平整。碾压速度的调整上,压路机碾压速度不均匀、急刹车和突然起动、随意停置和掉头转向、在已碾压成型的路面上停置而不关闭振动装置等都会引起路面推拥;在未冷却的路面上停机会出现压陷槽。碾压路线的行走上,碾压行进路线不当,不注意错轮碾压,每次在同一横断面处折返,会引起路面不平。碾压次数的确定上,碾压遍数不够,即压实不足,通车后形成车辙;碾压遍数太多,由于短时间集中重复碾压,会造成已成型路面的推移,形成龟裂核波浪。驱动轮和转向轮的前后问题上,如果是从动轮在前,由于从动轮本身无驱动力,靠后轮推动,因而混合料产生推移,倒退时在轮前留下波浪。
2 提高路基及路面基层平整度的控制措施
2.1路堤填筑前原地面处理
路基的施工质量,是整个路线工程的关键,也是路基路面工程能否经受住时间、车辆运行荷载、雨季冬季的考验。要做好路基工程,必须认真、规范地进行路基的填筑,尤其对原地面的处理和坡面基地的处理:
(1) 填筑路堤时应首先进行原地面处理
当路堤填筑高度不小于1m时,应注意将路基范围内的树根,草丛全部挖除。若基底的表层土系腐殖土,则须用挖掘机或人工将基表层土清除换填,厚度视具体情况而定,一般以不小于30cm为宜,并予以分层压实。如发现草炭层、鼠洞、裂缝,应更换符合条件土回填,并按规定进行压实。路堤通过耕地时,路堤筑填施工前必须预先填平压实。如其中有机质含量和其他杂质较多时,碾压过程中因弹性过大,不易压实,应实施换填土。
(2)坡面基底处理
当坡面较小(横坡小于1:5)时,只需清除坡面上的表层,其处理方法同上。但坡度较大(横坡大于1:5)时,应将坡面做成台阶,让填料充分嵌在地基里,以防止路堤的滑移。台阶的尺寸,依土质、地形和施工方法而不同,一般宽底不宜小于lm,而且台阶顶面应做成向堤内倾斜3~5%的坡度,并分层夯实。当所有台阶填完之后,可按一般填土进行。
2.2路堤填料控制
路堤填料一般应采用砂砾及塑性指数和含水量符合规范的土,不使用淤泥、沼泽土、冻土、有机土、含草皮土、生活垃圾及含腐殖质的土。对于液限大于50,塑性指数大于26的土,一般不宜作为路基填土,如果由于费用和当地土质的原因,受工程作业现场条件限制,必须使用,必须作如下处理:控制最佳含水量,保证土料在最佳含水量下达到最佳压实度。当地土质含水量特别大,可通过翻晒来实现,使其达到最佳含水量或掺外加剂改良。
对含水量大、塑性高的土或强度不足的其他材料如含有大量细粒砂的砂质土掺入石灰、水泥工业废料或其它材料的稳定剂,对土的性质进行改良,达到填土要求。采用不同土质填筑路堤时,采取以下措施:层次应尽量减少,每一结构层总厚度不小于O.5m,不得混杂乱填,以免形成隔离层或滑动面;透水性差的土填筑在下层时,其表面做成一定的横坡,以保证来自上层透水性填土的水分及时排出;合理安排不同土质的层位,采用不因潮湿及冰融而变更其体积的优良土填上层,强度较小的应填在下层;在不同土质填筑的路堤交接处应做成斜面,并将透水性差的土填在斜面的下部。
2.3填土路基压实
路基施工时,应严格按现行《公路路基施工技术规范》要求进行,并应通过试验路段来确定不同机具压实不同填料的最佳含水量、适宜的松铺厚度和相应的碾压遍数、最佳的机械配套和施工组织,还要有一定素质的施工队伍来重视。并且路基填土的压实度一定要求达到95%以上。
2.4特殊地基处理
软土地基是最常见的特殊路基,其具有极大的破坏性,虽然在对其认定上尚无完全一致的结论,但从广义上讲,只要外在荷载在土基上有可能出现有害的过大变形和强度不够等问题时,我们都应该视为软基而认真对待,并进行必要的处理。一般按处理的部位可分为地基处理和路提处理,处理的方法为:
(1)换土法
对于路基高度不高,软土层或淤泥层比较薄的地段,采用砂垫层、置换填土、反压护道、抛石挤淤的方法处理,以增强路基承载力。减小日后路基的沉陷量度。此种方法较经济,能节约工程成本,是软土处理中最惯用的措施。
(2)打砂桩法
对于排水地基,根据实地情况,可采用砂垫层法、袋装沙井法、砂桩、塑料板排水法及置换填土来处理。该工程南引道扩建工程淤泥层厚度大,如果用换土法处理难度大,工程投资高。后用打砂桩法,利用砂桩排出淤泥中的水份,减小泥土含水量,以达到提高地基承载力的目的。
(3)加设土工措施
对于软土地基或湿陷性黄土地区比较复杂的地基情况,采用垫隔土工布、碎石桩、加固土桩及强夯的办法处理。另外还可经采用垫隔覆盖土工布、增设土工格室、土工格栅等办法。
2.5 完善排水设施
为了保持路基能经常处于干燥、坚固和稳定状态,必将影响路基稳定的地面水予以拦截,并排除到路基范围之外,防止漫流、聚积和下渗。同时,对于影响路基稳定的地下水,应予以截断、疏干、降低水位,并引导到路基范围以外,使全线的沟渠、管道、桥涵构成完整的排水体系。在一般路段,路基排水沟渠包括边沟、截水沟、排水沟,要注意防渗、防冲,采取加固及防止渗漏措施;高填土地区公路边沟以采用浆砌片加固效果较好;截水沟应设在离堑顶边缘以外不少于l0为的地方,断面不宜过大,沟底纵坡宜在0.5 ~2.0%之间,在填挖交界处引出边沟水时,注意出水口的加固。在垭口、深路堑、高路堤、滑坡、陷穴等地段,可用挖鱼鳞坑、水平沟、种草、植树等方法对坡面径流进行调治与防护;在冲沟头植树,防止冲沟溯源侵蚀,危害路基;布设在沟谷的路线,在沟谷中筑坝淤地,并保护路基坡脚不受水的冲刷破坏;还可做护坡埂、涝池、水窑等。
3 沥青路面平整度与工程质量的关系
平整度是沥青路面质量检验的一项重要指标,是衡量沥青路面是否合格的标准,只有平整度达到要求才能确保工程通过验收合格,但在某些工程中,片面地强调平整度而忽视其他质量,也将对工程造成严重影响。同济大学土木建筑系博士导师孙立军教授所讲的关于沥青路面工程质量的课题,他们专门研究过沥青路平整度对车辆和人的影响,如果路面的平整度小于2mm以下,人己经不会再会感觉到跳动,也就是说平整度达到2mm以下再去提高己经没有意义。相反,片面地追求更高的平整度还会降低沥青混凝土压实度,造成工程质量下降。所以,我们在施工过程中既要注重沥青路面平整度,又不能过份追求,只要能达到规范要求,令行车舒适,又要顾及其他质量指标,才能创造出优良工程。
4结语
路面平整度是一项系统工程。它是路面施工全过程中各环节质量的最终体现,受影响因素很多。从上面分析的因素看,基层平整度,施工机械,施工工艺,材料,技术准备,科学管理,是确保和提高沥青路面平整度的必要条件。
1 沥青路面不平整产生的主要因素
1.1路基不均匀沉降,造成公路整体出现沉陷,路面形成波浪式
路基是路面的基础,路基出现不均匀沉陷,必然会引起公路整体下沉或者路面小面积沉宿,造成路面的不平整。产生的原因:①填筑路基时,压实度不够;②原路基强度达不到要求而未进行处理;③使用不合格的材料进行填筑;④填筑时结合部位未挖台阶连接压实,造成裂缝和沉降;⑤排水和防护未处理好,造成路基下沉等。
1.2 基层不平整对路面平整度的影响
公路基层一般刚度较大,如果施工要求不严,基层表面不平整,无论怎样使面层摊铺平整,但压实后也因松厚度不同,路面也会产生不平整;沥青混凝土摊铺机作业时,按规范摊铺施工压实后,路面的平整度才能达到规范要求。
1.3 路面铺机械及工艺对平整度的影响
摊铺机是沥青路面面层施工的主要机具设备,其本身的性能及操作对摊铺平整度影响很大。摊铺机结构参数不稳定、行走装置打滑、摊铺机摊铺的速度快慢不匀、机械猛烈起步和紧急制动以及供料系统速度忽快忽慢都会造成面层的不平整和波浪。摊铺机械性能好坏,决定着路面面层的平整度。
1.4面层摊铺材料的质量对平整度影响
沥青路面的施工质量,也取决于主要材料的质量和沥青混合料的配合比设计及沥青混合料的拌和。沥青混合料的配合比不合理,如:油石比较大,已铺筑的路面会产生壅包和泛油;油石比较小,路面会出现松散;矿料的质量不好,集料的压碎值和石料的抗压强度太差和细长扁平颗粒含量过高,使路面混合料的稳定度降低,容易出现路面的各种病害。沥青混合料的拌合不均匀,如当拌和设备出现意外情况,刚开炉或料温低,含水量大时,会出现料温不均匀现象;当筛分系统出现问题时,造成骨料级配发生较大变化;有时也会出现花白料,使路面难以摊铺成型;温度过高造成沥青老化,不能保证沥青混凝土摊铺质量;拌和能力过小,出现停工待料状况,使接头处温度降低,出现温度差,形成一个个坎;当运输设备不配套或司机技术较差时,会撞击摊铺机,使机身后移,形成台阶。
1.5 碾压对平整度的影响
沥青面层铺筑后的碾压对平整度有着重要影响,选择碾压机具、碾压温度、速度、路线、次序等都关系着路面面层的平整度,压路机型号的选择上,如果采用低频率、高振幅的压路机时,会产全“跳动”夯击现象而破坏路面平整度。压路机初压吨位过重也会使刚摊铺好的路面产生推挤变形。初压温度过高压路机的轮迹明显,沥青料前后推移大,不稳定;复压温度过高会引起胶轮压路机粘结沥青细料,小碎片飞溅,影响表面级配;温度过低,则不易碾压密实和平整。碾压速度的调整上,压路机碾压速度不均匀、急刹车和突然起动、随意停置和掉头转向、在已碾压成型的路面上停置而不关闭振动装置等都会引起路面推拥;在未冷却的路面上停机会出现压陷槽。碾压路线的行走上,碾压行进路线不当,不注意错轮碾压,每次在同一横断面处折返,会引起路面不平。碾压次数的确定上,碾压遍数不够,即压实不足,通车后形成车辙;碾压遍数太多,由于短时间集中重复碾压,会造成已成型路面的推移,形成龟裂核波浪。驱动轮和转向轮的前后问题上,如果是从动轮在前,由于从动轮本身无驱动力,靠后轮推动,因而混合料产生推移,倒退时在轮前留下波浪。
2 提高路基及路面基层平整度的控制措施
2.1路堤填筑前原地面处理
路基的施工质量,是整个路线工程的关键,也是路基路面工程能否经受住时间、车辆运行荷载、雨季冬季的考验。要做好路基工程,必须认真、规范地进行路基的填筑,尤其对原地面的处理和坡面基地的处理:
(1) 填筑路堤时应首先进行原地面处理
当路堤填筑高度不小于1m时,应注意将路基范围内的树根,草丛全部挖除。若基底的表层土系腐殖土,则须用挖掘机或人工将基表层土清除换填,厚度视具体情况而定,一般以不小于30cm为宜,并予以分层压实。如发现草炭层、鼠洞、裂缝,应更换符合条件土回填,并按规定进行压实。路堤通过耕地时,路堤筑填施工前必须预先填平压实。如其中有机质含量和其他杂质较多时,碾压过程中因弹性过大,不易压实,应实施换填土。
(2)坡面基底处理
当坡面较小(横坡小于1:5)时,只需清除坡面上的表层,其处理方法同上。但坡度较大(横坡大于1:5)时,应将坡面做成台阶,让填料充分嵌在地基里,以防止路堤的滑移。台阶的尺寸,依土质、地形和施工方法而不同,一般宽底不宜小于lm,而且台阶顶面应做成向堤内倾斜3~5%的坡度,并分层夯实。当所有台阶填完之后,可按一般填土进行。
2.2路堤填料控制
路堤填料一般应采用砂砾及塑性指数和含水量符合规范的土,不使用淤泥、沼泽土、冻土、有机土、含草皮土、生活垃圾及含腐殖质的土。对于液限大于50,塑性指数大于26的土,一般不宜作为路基填土,如果由于费用和当地土质的原因,受工程作业现场条件限制,必须使用,必须作如下处理:控制最佳含水量,保证土料在最佳含水量下达到最佳压实度。当地土质含水量特别大,可通过翻晒来实现,使其达到最佳含水量或掺外加剂改良。
对含水量大、塑性高的土或强度不足的其他材料如含有大量细粒砂的砂质土掺入石灰、水泥工业废料或其它材料的稳定剂,对土的性质进行改良,达到填土要求。采用不同土质填筑路堤时,采取以下措施:层次应尽量减少,每一结构层总厚度不小于O.5m,不得混杂乱填,以免形成隔离层或滑动面;透水性差的土填筑在下层时,其表面做成一定的横坡,以保证来自上层透水性填土的水分及时排出;合理安排不同土质的层位,采用不因潮湿及冰融而变更其体积的优良土填上层,强度较小的应填在下层;在不同土质填筑的路堤交接处应做成斜面,并将透水性差的土填在斜面的下部。
2.3填土路基压实
路基施工时,应严格按现行《公路路基施工技术规范》要求进行,并应通过试验路段来确定不同机具压实不同填料的最佳含水量、适宜的松铺厚度和相应的碾压遍数、最佳的机械配套和施工组织,还要有一定素质的施工队伍来重视。并且路基填土的压实度一定要求达到95%以上。
2.4特殊地基处理
软土地基是最常见的特殊路基,其具有极大的破坏性,虽然在对其认定上尚无完全一致的结论,但从广义上讲,只要外在荷载在土基上有可能出现有害的过大变形和强度不够等问题时,我们都应该视为软基而认真对待,并进行必要的处理。一般按处理的部位可分为地基处理和路提处理,处理的方法为:
(1)换土法
对于路基高度不高,软土层或淤泥层比较薄的地段,采用砂垫层、置换填土、反压护道、抛石挤淤的方法处理,以增强路基承载力。减小日后路基的沉陷量度。此种方法较经济,能节约工程成本,是软土处理中最惯用的措施。
(2)打砂桩法
对于排水地基,根据实地情况,可采用砂垫层法、袋装沙井法、砂桩、塑料板排水法及置换填土来处理。该工程南引道扩建工程淤泥层厚度大,如果用换土法处理难度大,工程投资高。后用打砂桩法,利用砂桩排出淤泥中的水份,减小泥土含水量,以达到提高地基承载力的目的。
(3)加设土工措施
对于软土地基或湿陷性黄土地区比较复杂的地基情况,采用垫隔土工布、碎石桩、加固土桩及强夯的办法处理。另外还可经采用垫隔覆盖土工布、增设土工格室、土工格栅等办法。
2.5 完善排水设施
为了保持路基能经常处于干燥、坚固和稳定状态,必将影响路基稳定的地面水予以拦截,并排除到路基范围之外,防止漫流、聚积和下渗。同时,对于影响路基稳定的地下水,应予以截断、疏干、降低水位,并引导到路基范围以外,使全线的沟渠、管道、桥涵构成完整的排水体系。在一般路段,路基排水沟渠包括边沟、截水沟、排水沟,要注意防渗、防冲,采取加固及防止渗漏措施;高填土地区公路边沟以采用浆砌片加固效果较好;截水沟应设在离堑顶边缘以外不少于l0为的地方,断面不宜过大,沟底纵坡宜在0.5 ~2.0%之间,在填挖交界处引出边沟水时,注意出水口的加固。在垭口、深路堑、高路堤、滑坡、陷穴等地段,可用挖鱼鳞坑、水平沟、种草、植树等方法对坡面径流进行调治与防护;在冲沟头植树,防止冲沟溯源侵蚀,危害路基;布设在沟谷的路线,在沟谷中筑坝淤地,并保护路基坡脚不受水的冲刷破坏;还可做护坡埂、涝池、水窑等。
3 沥青路面平整度与工程质量的关系
平整度是沥青路面质量检验的一项重要指标,是衡量沥青路面是否合格的标准,只有平整度达到要求才能确保工程通过验收合格,但在某些工程中,片面地强调平整度而忽视其他质量,也将对工程造成严重影响。同济大学土木建筑系博士导师孙立军教授所讲的关于沥青路面工程质量的课题,他们专门研究过沥青路平整度对车辆和人的影响,如果路面的平整度小于2mm以下,人己经不会再会感觉到跳动,也就是说平整度达到2mm以下再去提高己经没有意义。相反,片面地追求更高的平整度还会降低沥青混凝土压实度,造成工程质量下降。所以,我们在施工过程中既要注重沥青路面平整度,又不能过份追求,只要能达到规范要求,令行车舒适,又要顾及其他质量指标,才能创造出优良工程。
4结语
路面平整度是一项系统工程。它是路面施工全过程中各环节质量的最终体现,受影响因素很多。从上面分析的因素看,基层平整度,施工机械,施工工艺,材料,技术准备,科学管理,是确保和提高沥青路面平整度的必要条件。