高速公路工程中路面路基质量控制研究
时间：2023-04-21 12:55:05 来源：千叶帆 本文已影响人
翟 瑛
（中铁十四局海外公司,山东 济南 250000）
高速公路工程的施工难点主要在路面和路基施工阶段，质量要求有足够的强度和稳定性，这与排水、防护等施工密切相关[1]。此外，由于地质、地貌等自然因素影响，施工过程中的任何粗心大意都会造成不可估量的后果。
哈肇高速公路沿线平原和微丘、耕地、草原、林地、城镇与乡村交相出现，复杂的建设环境给高速公路工程的质量控制带来了严峻挑战，所以施工方面应在理论上提出更加适合现在工程状况的适用措施，并把这些措施应用到实践中。
哈尔滨至肇源高速公路工程的路线全长119.778 9 km，短链377.457 m，建设里程116.904 km。根据公路里程、工程量、工程造价均衡划分的原则，兼顾行政区划、平纵线形和构造物的影响，主体工程划分为17个标段：12个路基、路面工程施工标段，5个桥涵工程施工标段。以下主要对路面路基工程进行研究。
2.1 路面平整度控制
对于路面平整度，要加强施工中对材料、施工工艺、质量、安全等要素的控制，以优质高效地完成施工任务。
2.1.1 沥青混合料摊铺
为了提高整体平整度和减少混合料的离析，摊铺机在运作中应缓慢、均匀、连续地进行，摊铺速度最好控制在2～6 m/min的范围，改性沥青混合料及沥青玛蹄脂碎石混合料宜放慢至1～3 m/min[2]。
该工程的沥青混凝土路面面层为厚10 cm，可以分为高填铺筑、碾压成型两层施工。沥青混凝土路面面层采用小岭镇恒昌采石场的碎石，基层、路基及桥涵工程所需石料由玉泉镇诚信石场供应。
2.1.2 沥青混合料运输
（1）在拌和机向运料车上放料时，尽量缩小料仓下落的距离，每卸一斗混合料移动一下汽车的位置，这样可以减少粗细集料的离析现象。
（2）当运输时间在30 min以上、气温低于10 ℃的时候，运料车应该用篷布包裹。
（3）在连续摊铺过程中，运料车应停在摊铺机前10～30 cm左右，不应撞到摊铺机。卸料过程中运料车应不工作，只靠摊铺推动运作。
（4）与规定铺筑温度相比较低或被雨淋湿的混合料，混合料被分离或形成坚硬的块状物，或在卸载材料时无法压碎或留在车辆上的块状物，都应废弃。
（5）如果白天运输的材料不能进行完整的摊铺和压实，或摊铺现场没有足够的照明设施，混合料就不得运到现场。
2.1.3 沥青混合料压实
（1）路面检查要在混合料完成摊铺和刮平后立即进行，并对不规则处及时进行人工调整，再均匀充分地压实。
（2）压实应按照实验段确定的压实设备组合以及程序进行。
（3）压实一共有初压、复压和终压三个阶段。
（4）初压与振动碾压都必须低速度进行，避免热料产生推移或发裂。
（5）碾压中压路机不可以在中途制动、转向或停留。
（6）在温度高于70 ℃的已经压过的混合料上，压路机不得停留，同时避免油料、润滑油、汽油或其他有机杂质，在压路机操作过程或停放时发生洒落[3]。
（7）在摊铺和压实过程中，需要配备专门人员来进行质量检查控制和缺陷修复。及时检查压实度，如果压实度不足，则应在规定温度范围内及时补充压力。
2.2 基层强度控制
高速公路建设过程中如果基层强度不达标，就会出现开裂、沉降、磨损，使路面的使用寿命降低。为应对这种问题的发生，该项目从压实度与具体路面施工进行质量控制。
2.2.1 压实度
该项目的沥青混凝土压实度的标准密度是马歇尔实验密度。试验段密度是标准密度时，沥青混凝土均应达到99%的压实度。
2.2.2 沥青路面施工
在铺筑沥青混合料之前，应该检查基层或下卧沥青层，如果质量不符合要求，不得施工。铺筑沥青混合料时，应使用履带式摊铺机。摊铺机的铺筑宽度一般要求一台机械最多不超过7.5 m，在施工时一般采用两台或更多台数的摊铺机，运作时前后错开10～20 m，一阶一阶地同步进行，应有30～60 mm左右宽度的搭接距离，并且应该躲开车道上面的轮迹带，在上、下层的搭接位置，错开200 mm或者更大距离。
在铺设下层沥青混凝土之前，需要在透层油上基层施工完成且表面稍干后进行喷洒。为了防止卡车和各种摊铺机械人带走透层沥青，透层油采用乳化沥青PC-2，洒布量为1.0 L/m2。铺透层油后，立即铺石屑，用量为2.5 m3/1 000 m2，路基用6～8 t压路机碾压一次。
在透层油进行挥发和破乳后，在底漆上方设置下密封层。下封层采用100改性道路石油沥青a级结构，碎石撒布量1～10 mm。矿石采用S12（5～10 mm）的干净、干燥的碎石（最好石灰岩），用量8 m3/1 000 m2。
施工监督单位应当在整个施工过程中进行质量检查。根据设计和规范要求，对路基和人行道的压实度、平坦度和强度进行了现场测试，根据《城市道路工程建设与质量验收规范》（CJJ1—2008）进行评估和验收。
2.3 路面沉陷控制
路面的沉陷意味着路面在各种气候条件下（主要是沥青路面）可以保持适当的强度。如果地面沉降不足，可以采取以下措施：
（1）对于气候条件的影响，最好是优化材料的混合比并改善施工过程。例如，可以适当降低沥青填充率，以减少高温条件下的膨胀并引起表面溢出。必须定期检查手工艺品和搅拌机的称重设备，并升级其自动校正系统。
（2）对于复杂的土壤条件，特别是如果粉质土壤的c值很小，则可以通过构造增强材料或通过预压缩和压缩来对土壤进行预压实。对于浅层地下水，可以使用降水或阻塞地下水的处理措施。
该项目的路基质量控制措施主要针对边坡滑塌，基地沉陷，路基开裂的问题展开，通过对路基的填土高度、设计边坡、边沟排水，以及各地基的施工措施来进行质量控制。
3.1 边坡滑塌控制措施
3.1.1 路基填土高度
据《公路工程技术标准》记载，该工程路基高度高于路肩边缘路基的两侧积水高度。边缘施工为比洪水频率加回水高度、波浪侵入高度和安全高度0.5 m的计算水位高1/100，在施工过程中应考虑地下水、毛细水、冰冻等因素，对路基强度和稳定性的影响范围。总标高应大于桥涵泄洪所需的最小高度和路基稳定所需的最小高度。
（1）路基设计标高。路基的设计标高就是中央分隔带的边缘标高。
（2）一般路段路基最小填土高度。哈肇高速公路的自然区划属于Ⅱ区，是东北西部润干冻区，一般路段的地下水距地表2～10 m，路基的填筑材料一般以黏土为主，路基最小填土高度应在2.14 m以上（100 cm路床+90 cm路面+24 cm路拱）并且路床必须是干燥状态。在不控制其他因素的情况下，路基路堤的高度应尽可能大于此值。如果路基路堤的高度由于其他因素而较小，则应采用相应的处理和排水方案，以确保稳定性和安全性。
3.1.2 路基边坡
根据沿线工程的土壤情况，该项目的路基边坡施工措施如下：
（1）填方边坡施工：填土高度大于8 m时，8 m以上采用1∶1.5，8 m以下采用1∶1.75，小于8 m时采用1∶1.5，坡度变化采用R=100 m弧线。对于沿河和淹没路基，边坡率采用1∶1.75。由于沿线地表多为农田，为防止农田被道路水污染，填方路基的两侧必须设置梯形土质边沟。断面尺寸为底部宽60 cm，深60 cm以上，内外边坡为1∶1的坡率比例。在边沟应种草以防水土流失，美化环境。当地面纵坡含量大于3%时，设置梯形侧沟砂浆预制块，底部断面尺寸60 cm，内外坡比例为1∶1，预制块采用C25混凝土。基础砂浆和勾缝砂浆采用M10水泥砂浆。基层砂浆厚3 cm，砂浆下铺设10 cm厚中砂垫层。当地面纵坡超过10%的时候，边沟急流槽就被定下来了，浆砌片石就被用来砌石了。进出水口与边沟相连，壁厚30 cm。填方段截水沟型式为梯形，断面尺寸为宽60 cm，深60 cm。内外坡比例为1∶1，开挖段矩形截水沟型式为宽60 cm，深60 cm。
（2）路基边坡施工中，全线开挖断面较少，埋深不高，土质以粉质黏土为主。依据项目的开挖边坡高度、工程地质及水文地质条件，决定边坡的坡率采用1∶2的比例。开挖深度大于6 m时，在6 m处设2 m宽平台。在土路肩的表面，种草形成弧形曲线。填方坡脚外原地面设2.0 m宽护坡道路。护坡道路顶面做成横向坡度，向外坡度为3%，便于排水[4]。
（3）U型槽混凝土防渗边沟。路线穿过湿地自然保护区实验区路段、饮用水水源保护区二级保护区路段及鱼塘路段，设置U型槽混凝土防渗边沟，将公路路面径流或事故废水经边沟引出保护区范围以外。U型槽为C30钢筋混凝土预制，槽底铺设10 cm中砂垫层，沟外采用双层防渗土工布包裹。
3.2 路基沉陷控制措施
该项目沿线地基环境复杂。路线经过处于松花江和嫩江平原的台地，平均海拔高度130～190 m，属于平原地形，地势起伏平缓。沿线不良地质主要为水田、鱼池、低洼旱田荒地及盐碱地。根据地质勘察和野外地质调查，地表为腐殖土、种植土，下面是淤泥质黏土，孔隙比大，含水量高，地下水位浅，具强冻胀性，容易形成翻浆及施工后路面下沉。以下分别分析在面临不同状况采取何种措施。
3.2.1 水田、湿地段
根据地质勘察和野外地质调查，该项目水田段路基表层淤泥土及种植土较薄，多为0.5～1.2 m。湿地、塔头路段，长期积水，一般为地势低洼地段，多生长芦苇等喜水植物。表层淤泥层厚约0.5 m，局部含有软弱层，层厚1.0 m左右。故水田、湿地段采用如下措施：全部清除表层种植土及淤泥土，根据沿线筑路材料供应情况，换填开山碎石至原地面并设置30 cm排水层或换填中砂至原地面，在换填层的顶面铺一层钢塑复合土工格栅。在这个过程中清除的种植土、淤泥质黏土可用于路基护坡道、绿化土方及取土场复垦用土。
3.2.2 鱼塘、水塘、水泡地基
路线穿越鱼塘、水塘路段，采用草袋围堰方法施工，抽干水后，基底清除淤泥层后，根据沿线筑路材料的供应情况，换填开山碎石至原地面以上50 cm，或换填中砂，其上设置30 cm排水层，并在换填层的顶面铺一层钢塑复合土工格栅。同时，在常水位+50 cm（安全高度）处增设路堤边坡平台，平台上设置截水沟，与一般路段排水构成系统，防止路面水污染水塘、鱼塘。平台下受水浸泡路基边坡设置预制块满铺防护，防止路基受水浸泡失稳。鱼塘、水塘路段截水平台宽度4.6 m，布置方式为1.0 m宽护坡道+0.6 m宽防渗型预制U型槽边沟+1.0 m宽公路用地界+2.0 m宽恢复鱼塘土坝。
3.2.3 盐渍土地基
低洼旱田、林地地基，采用如下措施：首先清除表层的全部种植土以及下层的软弱土，换填开山碎石至原地面并设置30 cm排水层或换填中砂至原地面，其上设置30 cm排水层，在换填层的顶面同样铺一层钢塑复合土工格栅。
3.2.4 低填浅挖路基
为保证路槽底压实度，低填挖方路基的路面结构层，必须处于干燥状态下才能进行槽下处理。采用下列处理方式（H——路基边缘填土高度；
h——路面的结构厚度）：
H＞h+100 cm时，清除表层种植土，分层填筑路基土方。
h＜H＜h+100 cm时，清除槽底100 cm范围内原地面线以下土方，换填开山碎石或中砂，并填筑开山碎石或中砂至路基顶面；
H＜h时，清除槽底100 cm范围内土方，换填开山碎石或中砂。
3.2.5 陡坡、填挖交界路基
当原地面横坡为1∶5～1∶2.5时，填筑前先清除表土后，再纵、横向挖台阶，挖成3%的反坡台阶，台阶宽≥2 m。对于填挖交界过渡段，路床范围内应回填粗颗粒土等透水性材料（开山碎石或中砂）。路基纵向填挖交界处以填挖分界线为中心，挖方槽底处理长度要求延伸入填方侧不小于10 m，与填方段同层位填筑施工。为防止挖方段地下水流向填挖边界处，影响路基的稳定性，在填挖的交界处，受地下水位影响或挖方下游处设置了横向截水盲沟，拦截渗水，横向排离路基范围。
3.3 路基开裂的控制措施
通过仔细分析垂直、水平和网状三种裂缝的成因，并在施工过程中采取有效措施，可以有效避免裂缝。及时找到隐藏的沟渠，并彻底清洁，回填并压实池塘的淤泥。对于半填充和半钻孔型材，必须严格按照要求进行操作，以确保压缩程度并有效防止纵向裂缝。必须严格控制填料的水分含量和可塑性指标，将不同类型的土壤分层包装，并按照规定处理分段结构的接缝，以有效防止侧向裂缝。使用石灰和水泥等方法防止底层过度润湿，严格防止表面损失，以最佳含水量控制待碾压土壤的填充，并在必要时有效防止网状裂缝，选择合适的填料。
最终路基工程完成，该项目的成果达到：路基表面平整，边线顺直，曲线圆滑。路基边坡坡面平顺、稳定，曲线圆滑，无亏坡。路基无翻浆弹软现象。护坡道、碎落台外观整齐、美观。
该文通过研究哈肇高速公路路面路基施工质量控制问题，得出如下研究结论：
（1）路面施工时加强对施工中的材料、施工技术、质量、安全要素、压实度的控制，可以增强基层强度。
（2）通过施工加固土体，或采用预压、压实等方法对土体进行预先加固可以有效降低路面沉陷的概率。从施工措施方面讲，最好优化材料配合比、改进施工工艺。从气候条件的方面讲，对于浅层地下水，可采用降水或堵塞地下水的方法进行处理。合理进行填土高度建设、严格的路基边坡施工控制和边坡排水沟的设置，可以有效地改善边坡坍塌。
（3）针对路基开裂、压实度的质量控制，可有效防止纵向开裂。选择合适的填料，避免下层过湿，严防地表失水，并将填料的碾压控制在最佳含水量，必要时可通过掺石灰和水泥有效防止网裂。严格控制填料的含水率和含水率，不同的土需要分层填筑，分段施工的交接处应按规定进行处理，可有效防止横向开裂。
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