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<舊水泥砼路面技術改造設計方案的探討>
  

舊水泥砼路面技術改造設計方案的探討

 1、引言
  204國道北起煙臺,南止上海,全長1018Km,是聯接山東、江蘇、上海兩省一市的國家級區域性重要的沿海交通主干道,也是江蘇省公路網中南北走向的重要干線之一。我市境內線路長度215公里,超過全線長度的五分之一,占江蘇境內長度的39.4%。204國道鹽城境內道路質量的好壞,對江蘇段乃至全線有著舉足輕重的影響。鹽城以南段100Km,在1992年之前,先后按中等交通等級要求的22cm厚水泥砼路面結構進行了改造。由于當時設計標準偏低,而交通量增長速度較快,加之超載、超限運輸車輛較多,已遠超出原設計所預期的容許標準軸載及作用次數。近十年來,又未對路面結構進行過大修,水泥砼路面損壞程度較大,使用品質急劇下降,嚴重影響道路使用功能。因此,江蘇省交通廳為了完善省內干線公路網的功能,創建交通部部級文明樣板路,提高通行能力,對我市下達了204國道鹽城南段養護改善工程的建設任務。

  2、線路技術改造的方案設計

  204國道鹽城南段養護改善工程,按二級公路標準實施,路基寬度15m,路面寬度12m.設計時速:80km/h,橋梁設計荷載:汽-20、掛-100,橋梁與路基同寬。同步實施GBM工程。

  在本路段的技術改造中,原有路基寬度基本達到15m,路面寬度12m,平面線型完全利用老路走向,不作調整。因大部分橋涵亦能滿足規定的技術指標,所以本次技術改造重點是道路的路面結構部分。

  設計單位在綜合考慮了技術可行性和經濟合理性后,推薦采用的方案為:對原水泥砼板塊進行處理,達到規定技術指標后,鋪18cm二灰碎石基層、瀝青下封層,加鋪3cm細粒式瀝青砼找平層和玻璃纖維網,再鋪6cm中粒式瀝青砼+4cm細粒式瀝青砼面層(以下簡稱為“方案設計”),斷面結構如圖1所示。

  “方案設計”中,對原水泥砼板塊處理的控制指標為:

  (1)單點實測彎沉值Lr<20×10-2mm,不作處理;

  (2)單點實測彎沉值20×10-2mm

  (3)單點實測彎沉值Lr>40×10-2mm,鑿除舊板塊澆新板塊;

  (4)鑿除所有斷板和脫空板。

  該方案設計審查批準后,設計單位完成了K672+124~K700+000和K740+500~K769+763路段的施工圖設計。K700+000~K740+500段的改造方案為更換破損的水泥砼板塊。我處于2001年8月份組織進入工程的實施階段。

  3、實施過程中對方案設計的反思

  筆者作為建設單位的組織管理人員,參與了養護改善工程建設的全過程,結合本工程的實施情況,對“方案設計”提出的水泥砼板塊處理方法進行了思考和分析,認為有以下幾個問題值得商榷:

  (1)水泥砼板塊的不斷損壞,增大了原設計的工程量。

  方案設計時,設計單位對水泥砼板塊進行了全面調查,得出路面綜合評定指標(SI)為8.267,路面使用質量評定為良,總壞板率為12.98%。根據路面調查數據和板塊處理的控制指標要求,設計單位提出對原水泥砼板塊的處理工程量為:鑿除舊板塊重新澆筑新板塊占總量的10%,鉆孔壓漿板塊占總量的35%,并以此進行比選方案的經濟分析和投資估算。施工后期,我們進行了統計,鑿除重澆板塊占21.4%,(此時按設計單位重新調整的單點實測彎沉值Lr>80×10-2mm或兩點以上Lr>60×10-2mm進行控制,如執行“方案設計”控制指標則鑿除量會成倍增加),鉆孔壓漿板塊占57.7%,另對一部分板塊也進行了不同程度的修補。實施前后兩組數據相差較大。其原因如下:從方案設計階段的外業調查到工程施工,前后間隔時間為12~21個月,在這段時間內會不斷有砼板塊損壞;加之半幅施工半幅通車,交通量成倍增長,加速了板塊的損壞程度。所以,在設計階段時,無法準確估算和確定板塊處理的工程量。因此,到工程實施階段,施工進度安排、經費投資控制等都出現了困難。

  (2)施工工序多,機械設備投入多,相互干擾大,技術要求難以實現。

  對水泥砼板塊進行處理時,既要鑿除部分舊板塊重新澆筑新板塊,又要修補部分板塊,還要對部分板塊進行鉆孔壓漿,工序多,工藝復雜,所需專用機械設備品種多,數量多,相互之間干擾影響大。特別是板塊處理前要逐塊進行彎沉檢測,板塊處理后還要逐塊進行彎沉檢測,且三天后才能復測,檢測不合格還要重新返工處理和再檢測,這對工程進度影響較大。另外在水泥砼板塊上檢測彎沉,受外界影響大,所測數據準確性、符合性難以保證。

  (3)成本高,可靠性沒有保證,且路面結構不太合理。

  設計要求對水泥砼板塊進行處理,并經彎沉檢測合格后在其上鋪筑二灰碎石基層,但此時設置二灰碎石基層的目的,并非砼板塊強度不足,而是為了防止水泥砼板塊的反射裂縫。為避免砼板塊的縱、橫縫引起二灰碎石產生反射裂縫,并波及到瀝青砼面層,設計者又在二灰碎石瀝青封層上,增加3cmAC-10I型瀝青砼找平層,并再加鋪一層玻璃纖維網,希望起到雙保險的作用。經計算,僅鋪設細粒式瀝青砼找平層和玻纖網,每km就增加經費達35.4萬元。花如此大的代價,能否達到預期的防裂效果,并非有十分的把握,還有待于車輛荷載通行的考驗。

  另外,目前市場上AC-10I型瀝青砼粗骨料供應較為困難,施工不易控制。同時,在6cm厚的AC-20I型瀝青砼中面層下設置一層3cm厚的AC-10I型瀝青砼,結構上也顯得不夠合理。

  (4)按照“方案設計”原水泥砼路面上必須增加33cm的高度,這造成許多不利的影響,表現如下:

  a由于路面增高33cm,使得原來與路面同高且結構完好的橋涵也必須作相應增高。設計中對單孔跨徑8m以下的小橋涵采取在原橋梁板上增設疊合梁的加高措施,對單孔跨徑大于10m的橋梁采取頂升板梁,增加墩、臺帽厚度的加高辦法。 這樣做,增加了橋梁施工工程量和經費投入,平均每座橋的增高經費約為10萬元。全線這類橋涵達76座,增加高度所需經費相當可觀。而且路橋還要協調同步半幅施工才能保證另半幅通車,相對延長了工期,還有不安全因素存在。另外,集鎮段和居民區的原蓋板矩形排水溝也需作相應的增高,施工較為麻煩。
b由于路面增加33cm高度,要保持原1∶1.5的邊坡,須將原來寬14m的路基頂拓寬到15m,即在兩側各拓寬0.5m,這樣小的拓寬尺寸,機械施工無法作業,路基密實度難以達到設計指標。尤其是局部臨河地段,還必須設置或加高擋土墻,才能同步實施路基拓寬。增加了施工難度,也增加了工程支出。

  c由于路面增加33cm高度,使得與之平交的公路道口、鄉村道路搭接道口,集鎮過境段行車道與人行道以及部分靠近路邊的機關單位和居民門口形成陡坡,銜接順適則工程量較大。社會矛盾較為突出,施工時常受到干擾。

  d由于路面增加33cm高度,使得原來符合規定高度的橫跨公路的供電、郵電、廣電等線路和供熱管道其凈空高度不足,須作相應升高。否則既影響行車安全也影響線路結構的安全。有關單位已多次找公路部門,要求作線路升高經費的補償。

  綜上所述,筆者認為有必要對目前采用的水泥砼板塊處理后加鋪二灰碎石基層和瀝青砼面層的“方案設計”進行調整和完善,以達到符合標準、經濟合理、技術可行、施工方便、因地制宜的老路改造目的。

  4、對水泥砼路面改造的建議方案

  目前,國內對水泥砼路面進行改造,基本上選用瀝青砼面層結構,實踐證明這是對的。但是對于舊水泥砼板塊的處理則有不同的辦法。筆者通過對多條水泥砼路面改造項目的調查和分析和 204國道鹽城南段養護改造工程的實施,從經濟性、可行性、結構穩定性等綜合考慮,認為對水泥砼路面進行技術改造,宜采用鑿除所有砼板塊,修補原基層后(原水泥砼板塊下邊為二灰碎石基層,80年代修建的有石灰土基層),加鋪二灰碎石基層給予補強,再鋪筑瀝青砼面層的“建議方案”,斷面結構如圖2所示。

  此“建議方案”和204國道鹽城南段實施的“方案設計”相比較,具有以下幾個方面的優點:

  (1)節約成本,減少工程量,縮短工期

  按照“建議方案”須鑿除所有舊的水泥砼板塊,這從根本上消除了反射裂縫產生的隱患,在二灰碎石基層上可不再設置AC-10I型細粒式瀝青砼找平層和鋪設玻纖網。僅此項,每公里可節省工程經費35.4萬元,而且還解決了半剛性(柔性)、剛性、半剛性、柔性交叉混雜的路面結構型式的矛盾,使得現有路面結構與設計理論更加協調、吻合。另外“建議方案”比“方案設計”減少了路面結構層次,且無需做砼板塊修補、澆筑、鉆孔壓漿,可大大減少工程量及多種機械設備的投入,也減少了彎沉檢測工作量。經計算,每公里可節省的工程經費絕對不會少于60萬元(不含板塊回收加工利用價值)、若204國道鹽城南段養護改善工程全部實施“建議方案”,則可節省工程投資3600萬元以上,其效益非常可觀,同時方便了施工,縮短了工期, 加快了工程進度。

  (2)有效控制路面標高

  采用“鑿除砼板塊后加鋪18cm厚二灰碎石基層和10cm厚瀝青砼面層”的建議方案,路面標高僅增加6cm,有效地控制了路面標高。對沿線橋涵升高,平交道口、過境街道的接坡,橫跨公路上空的各種線路、管道的凈空高度以及路基加寬的影響很小,在較小范圍內花較少的經費就能解決問題。避免了大的社會矛盾和施工干擾,經濟效益和社會效益都十分明顯。

  (3)實現再生利用,保護環境,提高經濟性

  鑿除的砼板塊可以再生利用,變廢為寶。每公里鑿除的砼板塊多達2640m3,可當作片石用于砌筑邊坡、擋土墻、排水溝等構造物,也可以將其加工破碎后,代替石子作二灰碎石基層的粗骨料使用。鹽城境內無地產砂石資源可供利用,各種石料均需從外地購進,南要過長江,北也要到連云港。在鹽城境內, 運至工地價格每立方米片石近百元,每立方米碎石七十多元。回收利用,既有可觀的經濟價值,又能保護環境,實現交通建設的可持續發展。

  5、結論

  筆者認為,本“建議方案”符合半剛性基層柔性路面的設計理論;技術上可行,施工方便;既減少了多道工序和多種機械設備的投入,又減少了工程量,加快了工程建設進度。在滿足同樣公路等級技術要求的前提下,每公里可節省經費60萬元以上。經濟效益十分明顯,社會效益也十分顯著。在今后水泥砼路面技術改造時可予以采用。

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