高速公路路面基层拱胀原因分析及处理_齐建友.pdf

运输经理世界道路工程与技术0引言高速公路路面基层拱胀轻则会造成车辆通过“跳车”，影响行车舒适感；重则影响行车安全，因此必须根据施工情况采取科学、可行的方法从本质上解决拱胀问题，确保高速公路路面交付使用后的质量以及行车安全。1工程概况该项目地处梧桐窝子泉山间盆地、喀尔里克山低山区及山前微丘区地带，沿途没有大型河流。该区域气候属于中温带大陆干旱气候，冬季寒冷，夏季炎热，日光充足，空气干燥，昼夜温差大，冰冻期长，降水量小，蒸发量大，年平均气温为 10，极端最高气温为43.2，极端最低气温为-28.6，年降水量为 39.l92mm，年 蒸 发 量 22602800mm，最 大 冻 土 深 度 在l.192.00m，积雪深度微小。冬季、春季多风，最大风速约 l8m/s。拱 胀 路 面 段 里 程 K2K75 为 分 离 式 路 基，宽 度13.25m=0.75m（土路肩）+1.25m（硬路肩）+23.75m（行车道）+3.0m（硬路肩）+0.75m（土路肩）。路面结构采用 5cm（AC-16C）中粒式 SBS 改性沥青混凝土上面层+7cm（AC-25C）粗粒式沥青混凝土下面层+下封层+36cm 水泥稳定砂砾基层+15cm 天然砂砾底基层（见图 1）。2高速公路路面拱胀情况在进行全线检查时，发现 K2K75 段路面层出现15 道 不 同 程 度 横 向 隆 起 现 象（见 图 2），行 车 有“跳车”。根 据 现 场 测 量，隆 起 部 位 的 高 度 在 411mm不等。高速公路路面基层拱胀原因分析及处理齐建友（中铁二十四局集团西南建设有限公司，四川 成都 610051）摘 要：为解决高速公路路面基层拱胀现象，结合京新高速公路（G7）哈密段（K2K75施工段）基层拱胀情况，找出基层拱胀是温度应力造成的。就基层拱胀产生的原因及处理方法进行阐述，着重对产生原因以及处理方法进行讨论，以供参考。关键词：高速公路；路面基层；拱胀处理中图分类号：U411文献标识码：A图 1 路面结构设计图34运输经理世界道路工程与技术图 2 路面拱胀情况根据现场隆起情况，采用切割机对隆起部分左右各 1m 范围内的沥青路面垂直线路中心线进行切除，原来未设置苯板伸缩缝位置，清除下面层后发现基层对应位置有一条隆起带，水稳基层挤压推移后，基层上部呈 V 形破碎状1。而原设置有苯板伸缩缝位置，经 测 量 现 苯 板 厚 度 在 1225mm 不 等，原 厚 度 为20mm 或 40mm。由此分析，嵌入的苯板已受到水稳基层应力挤压而收缩，说明嵌入苯板作为水稳基层的伸缩装置有效，设有苯板伸缩缝的隆起部位水稳基层未受破坏，均为沥青层挤压变形后向上隆起。初步推断原因是水稳基层应力释放向伸缩缝推移挤压时，因沥青面层与水稳基层整体连接紧密牢固，从而带动沥青层相对移动，但沥青面层无伸缩装置，无法释放相应的应力，从而向上隆起2。3高速公路路面基层拱胀原因分析针 对 拱 胀 隆 起 现 象，以 下 主 要 从 气 温 及 施 工 时间、水泥剂量、原材料、施工工艺等方面进行分析。3.1 温度因素根据高速公路路面基层施工时间及施工温度分析，上述产生病害路段的施工时间多数为 3 月中旬至10 月底，施工温度为 1042。如果基层在低温季节施工，高温时会增加基层的膨胀量，高温季节施工时，则膨胀现象较少。通过对路面拱胀程度的分析，拱胀在冬季较低，在夏季高温时逐渐升高，说明基层拱胀的高低与大气温度的高低趋势一致。3.2 水泥剂量该段基层施工水泥控制剂量为 4.5%，实际测定剂量为 4.5%4.8%，水泥剂量略偏高。水泥剂量从钻芯取样无侧限抗压强度检测数据可知，病害处和非病害处所有试样无侧限抗压强度均在 13.622.5MPa之间，接近低强度的贫水泥混凝土。3.3 原材料检测经检测使用水泥的 MgO 含量及安定性均合格，SO3含量均小于规范要求。通过对该段路床填料的资料调查以及开挖后现场取样（3 组），路床内填料为硫酸盐非盐渍土（硫酸盐0.5%）。对底基层填料进行调查以及开挖后现场取样（5 组），填料均为非盐（硫酸盐含量0.25%）。对基层填料进行调查以及开挖后 现 场 取 样（5 组），填 料 均 为 非 盐（硫 酸 盐 含 量 0.25%）；对下面层材料进行调查以及现场取样，材料符合设计及规范要求。使用的拌和与养护用水均检测合格。3.4 施工工艺水泥稳定碎（砾）石混合料采用 WCB800 型拌和站集中拌和（厂拌），自卸汽车运输，由两台 DT1600 摊铺机梯队摊铺作业。沥青上、下面层采用 Lp4000 型沥青拌和站集中拌和（厂拌），自卸汽车运输，两台福格勒1900 摊 铺 机 梯 队 摊 铺 作 业，施 工 工 艺 为 常 规 施 工工艺3。3.5 高速公路路面基层拱胀原因分析结论综合温度分析、水泥剂量、原材料检测、施工工艺等因素进行分析：基层细集料硫酸盐含量不稳定，但未出现不规则断面及纵向的隆起，可排除此因素。基层水泥剂量较高（4.5%4.8%），因强度过高而形成的收缩、膨胀系数更大，而在施工后气温持续走低，未出现膨胀情况。调查新疆境内同样存在高温及高温差地区的高速公路基层病害情况，鄯善、吐鲁番、库尔勒等地区的高速公路也有基层拱胀现象，基层施工期间早晚温度较低，温差较大，易形成早晚施工水分蒸发较慢，中午及下午施工水分蒸发快，形成不均匀的温度应力。经过一个冻融期后，在 4 月温度持续上升后（从 4 月 1 日的 0持续升温至 42），这些不均匀的温度应力向薄弱带集中，最终在横断面上产生隆起，导致沥青下面层相应隆起。现场调查、挖探、钻芯及相关试验检测对比分析，认为水稳基层拱胀病害的原因是温度应力(高温时产生拱胀)。4高速公路路面基层拱胀处理方法4.1 拱胀部位处理为了使病害修复处与原设计路面结构保持一致性，应采用切割、挖除、铣刨等综合措施，挖除病害沿隆起带两侧各 1.5m 范围内的沥青面层，并清理干净，水稳基层 1m 范围内切割并清除，不破坏底基层，沥青下面层与水稳基层呈台阶，台阶宽度 0.5m（见图 3）。截面用切割机配合钢钎凿成直茬，将底基层表面清理干净洒水润湿处理后，采用水稳砂砾分 23 层填筑接缝，采用人工打夯夯实，洒水覆盖养护；在接缝中心设置 2cm 苯板作为伸缩缝，待水稳砂砾达到强度后（7 天），在伸缩缝上侧 5cm 灌注沥青砂，基层顶部接缝处设置 1.0m 宽玻璃纤维土工格栅，然后施工下封层，最 后 重 新 施 作 沥 青 下 面 层，并 保 证 厚 度 和 平整度4。4.2 全面调查对已施工的其他水稳基层及下面层进行全面调查，如发现有隆起现象的部位按照上述方案进行处35运输经理世界道路工程与技术理5。对未出现类似情形的段落采取预切缝方案进行处理。预切缝按照 50100m（一般按照 50m，遇明涵处按照 100m）一道进行设置，采用切割机横向切割一道 5cm 的切缝（不破坏底基层），灌注沥青砂，作为基层的伸缩缝，避免后续再出现因温度应力造成的收缩裂缝或者膨胀隆起6。5高速公路路面基层拱胀后续施工保证措施5.1 严格控制材料质量水泥稳定砂砾基层应按照设计和施工规范规定进行施工，尽量选用质量合格的普通硅酸盐水泥；拌和及养护用水要合格；严格控制水稳基层混合料的硫酸盐含量，确保基层的稳定性7。5.2 严格控制拌和站的集料配合比不要过分追求混合料高强度，严格控制材料级配和水泥剂量，每天除按规定频率进行取样外，还需不定时进行抽查，确保集料配合比符合设计及规范要求8,加强水稳基层的养护，确保覆盖严实。5.3 选择合适的施工季节及环境温度施工时，选择合适的施工季节，最好选择在既不热又不冷的年平均气温时期施工，以防止产生热胀冷缩现象，根据当地温差变化理论计算和材料试验，在水泥稳定砂砾上基层中设置施工缝，采用苯板进行隔离，避免收缩裂缝或膨胀隆起。5.4 加强现场管理力度落实每道工序交验制度，每道工序施工严格执行自检、报检程序，做到现场质量控制横向到边，纵向到底，有序可控9。6结语总而言之，在以后的基层施工中严格控制原材料的检测，选用合适的施工工艺，尽量安排水泥稳定砂砾基层施工连续进行，中断时应严格按设计及规范要求设置横向接缝，铺筑时间宜选择在合适的（年平均气温）的时间段进行，并注意养护方法，避免因养护方法不当造成路面整体强度不均匀，出现强度薄弱带，使得温度应力集中而造成路面破坏。参考文献：1高慧娇.高速公路路面基层施工质量要点及控制分析J.山西建筑，2018（11）：166-167.2刘永鹏.公路工程沥青路面施工技术与质量控制策略J.青海交通科技，2020（2）：93-96.3秦永春.再生规范的新意解读 公路沥青路 面 再 生 技 术 规 范（JTG/T 55212019）J.中 国 公路，2020（1）：70-71.4申发义.沥青路面材料质量控制和施工关键工序研究D.长春：吉林建筑大学，2014.5梁浩杰.沥青路面基层隆起现象分析与探讨J.内蒙古科技与经济，2013（1）：98-99.6张彦玲.公路沥青路面接缝施工处理技术J.居业，2021（1）：94-95.7邢庆方.公路沥青路面接缝施工处理技术J.交通世界，2021（28）：61-62.8刘小琼.沥青路面接缝施工处理技术研究J.运输经理世界，2020（15）：25-26.9胡绍波.公路沥青路面接缝施工处理技术J.交通世界，2020（25）：70-71.作者简介：齐建友（1976-），男，汉族，江西进贤人，本科，中级工程师，从事公路工程施工技术研究工作图 3 拱胀部位处理36