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浅谈市政道路“病变”原因及防止措施

发布者:admin 发布时间:2017-12-19

浅谈市政道路“病变”原因及防止措施

陈子源,昆明市政工程设计科学研究院有限公司

摘要:当前我国正在大力推进市政基础设施建设工作。既有道路经一段时间的使用后出现各种 “病变”问题。本文从设计、施工的角度分析如何避免常见质量问题的出现。分析“病变”产生原理,针对产生原理的机制对不同”病变“情况采取不同的针对性预防措施,从而延长市政道路是适用寿命。

关键词:市政道路“病变”;路基沉陷;路面开裂;路面松散;路面坑槽;排水系统影响;

目前,我国各地都在大规模地进行市政工程建设,搞好城市市政道路工程建设具有特别重要的意义。在市政道路工程建设中,除了科学、全面、精心地进行规划设计外,施工质量也是非常重要的因素。

由于市政道路的地下有各种工程管线和其它地下设施需与道路同步施工,地上各种城市公用设施、交通设施也要与道路同步建设,加大了工程的复杂性,导致市政道路工程经常出现一些特殊的质量通病。主要表现在路基、路面和排水系统上。笔者结合几年的市政工程设计、施工现场情况处理和工程验收的工作经验,现就一些较常见的质量通病的预防措施作如下分析:

一、路基回填土沉陷

路基强度和稳定性是保证路面强度和稳定性的重要条件,其施工质量直接影响到整个道路工程的质量,造成路基回填土沉陷的原因为:

1、市政道路的地下部分敷设各种不同的地下管线,地下管线管(沟)槽回填土的密实度对路基的影响很大;

2、在路基施工中,对道路路基底下的软基未进行换填处理;

3、路基施工中的超厚回填、倾斜碾压都会造成回填土达不到要求的密实度;

4、路基填土土质不符合要求也会造成回填土达不到要求的密实度。如果回填土的土层含水量处于饱和状态,是不可能压实的,当地下水位下降,饱和水下渗后,就造成回填土沉陷;如回填土中夹带较大的块状物,由于块状物障碍土粒间相互挤压,块状物支垫碾压,产生叠加现象,使块状物周围产生空隙,易导致路基沉陷。

对路基沉陷的预防措施有:

1、在路基回填土的施工前,对道路路基范围底下部分进行调查,如发现软基、膨胀土、杂填土等不良地质状况,需进行软基换填处理;

2、路基回填土要采用含水量较低的砂性土,避免回填土中有较大块状物;

3、在路基范围内,路基施工必须采用分层法填筑,分层厚度≤30㎝,当路基地面横坡或纵坡大于15时,采用台阶式回填碾压;

4、在地下工程管线的管(沟)槽回填土施工中,应分层倒退留出台阶,台阶高与压实厚度相同,台阶宽≥1m,填土中不允许夹带较大块状物;

5、在施工前,施工技术管理人员须向实际操作人做好技术交底,使其按有关规定进行施工,且专门安排施工技术人员在施工现场监督施工。

二、沥青路面出现开裂、松散、坑槽等常见质量通病

路面开裂:沥表混凝土路面最常见的横向裂缝、纵向裂缝、网状裂缝、反射裂缝

1.横向裂缝

施工缝未处理好,接缝不紧密,结合不良。沥青未达到适合于本地区气候条件和使用要求的质量标准,致使沥青面层温度收缩或温度疲劳应力(应变)大于沥青混合料的抗拉强度(应变)。

预防措施;合理组织施工,摊铺作业连续进行,减少冷接缝。冷接缝的处理,应先将已摊铺压实的摊铺带边缘切割整齐、清除碎料,然后用热混合料敷贴接缝处,使其预热软化;铲除敷贴料,对缝壁涂刷0.3-0.6kg/m2粘层沥青,再铺筑新混合料。充分压实横向接缝。碾压时,压路机在已压实的横幅上,钢轮伸入新铺层15cm左右,每压一遍向新铺层移动15-20cm,直到压路机全部在新铺层为止,再改为纵向碾压。根据《沥青路面施工及验收规范》(GB50092)要求,按本地区气候条件和道路等级选取适用的沥青类型。以减少或消除沥青面层温度收缩裂缝。采用优质沥青更有效。

2.纵向裂缝

前后摊铺幅相接处的冷接缝未按有关规范要求认真处理,结合不紧密而脱开。纵向沟槽回填土压实质量差而发生沉陷。拓宽路段的新老路面交界处沉降不一。

预防措施;采用全路幅一次摊铺,如分幅摊铺时,前后幅应紧跟,避免前摊铺幅混合料冷却后才摊铺后半幅,确保热接缝。如无条件全路幅摊铺时,上、下层的施工纵缝应错开15cm以上。前后幅相接处为冷接缝时,应先将已施工压实完的边缘坍斜部分切除,切线须顺直,侧壁要垂直,清除碎料后,宜用热混合料敷贴接缝处,使其预热软化,然后铲除敷贴料,并对侧壁涂刷0.3-0.6kg/m2粘层沥青,再摊铺相临路幅。摊铺时控制好松铺系数,使压实后的接缝结合紧密、平整。新建道路与已建老路必须有足够的长度进行路基及路面的错台搭接,路基错台搭接长度不小于1米,错台搭接厚度每层不小于15cm,路面上面层搭接不小于50cm,且路面搭接处铺设玻纤格栅,路基路面充分搭接已减少新老的不均匀沉降带来的裂缝。

3.网状裂缝

路面结构中夹有软弱层或泥灰层;粒料层松动,水稳性差。沥青与沥青混合料质量差,延度低,抗裂性差。沥青层厚度不足,层间粘结差,水分渗入,加速裂缝的形成。路面总体强度不足,在损坏初期形成网裂,日后裂缝逐步扩展,缝距缩小。

预防措施:路面结构设计应做好交通量调查和预测工作,使路面结构组合与总体强度满足设计使用期限内交通荷载要求。上基层必须选用水稳定性良好的有粗粒料的石灰、水泥稳定类材料。沥青面层各层应满足最小施工厚度的要求,保证上下的良好连接;并从设计上采取措施有效地排除雨后结构层内积水。沥青路面摊铺前,对下卧层需认真检查,及时清除泥灰,处理好软弱层,保证下卧层稳定,并宜喷洒0.3-0.6kg/m2粘层沥青。原材料质量和混合料质量严格按《沥青路面施工及验收规范》(GB50092)的要求进行选定、拌制和施工。

4.反射裂缝

半刚性基层收缩的反射裂缝。在旧路面上加罩沥青面层后原路面上已有裂缝包括水泥混凝土路面的接缝的反射。

预防措施;基层混合料应在接近最佳含水量的状态下碾压,要防止碾压时含水量过小,压实度和强度不足,造成强度裂缝。对分段施工的基层,在碾压时,应预留3-5米混合料暂缓碾压,待下段混合料摊铺后一起碾压,以利于衔接。对于分层碾压的基层,上下层的接头应错开3-5米,以减少出现裂缝的机会。合理选择混合料的配比,控制细料数量;重视结构层的养护,并及早铺筑上层或进封层以利于减少干缩缝。在旧路面加罩沥青路面结构层前,可铣削原路面后再加罩,或采用铺设土工布、搁栅后再加罩,以延缓反射裂缝的形成。  

路面松散:松散产生的原因主要是使用的沥青稠度偏底,用量偏少或沥青加热时温度过高,与矿料粘附力不足;矿料级配偏粗、过湿,嵌缝料不规格,或在低温、雨季施工等,均可使粒料脱落形成松散或麻面。

路面坑槽:路面坑槽破损一般可分为三种情况,上面层产生坑槽,上面层和中面层同时产生坑槽,底面层和基层产生坑槽。上面层产生的坑槽通常深度为2~5cm,由于沥青上面层混合料局部的空隙大、同时沥青与石料间的粘附力不足,加上雨水或雪水进入到沥青表面的材料中,在车辆行驶时,会使表面的沥青剥落,从而造成路面自上而下形成坑槽。

当沥青上面层和中面层都是空隙率较大的半开级配沥青混合料,而底层为孔隙率较小的密级配沥青混合料时,路表的自由水易渗入并滞留在上面层和中面层内。行车荷载的作用使得上、中面层沥青剥落,沥青混合料失去粘附力,粒料被行车作用向外推挤、带离行成坑槽。

这种严重的坑槽病害容易发生在翻浆现象严重的路面,由于路面基层未达到设计标准,在动力水压力和孔隙水压力的反复作用下,基层粒料出现松散强度不足,同时反作用于上面沥青层,最终导致坑槽出现

预防措施:

1、设计过程中根据道路等级按照《城镇道路路面设计规范》CJJ169-2012中要求明确给出沥青动稳定度、冻融劈裂强度比、浸水马歇尔残留稳定度、极限破坏应变等指标要求。

2、施工过程中根据实验确定满足设计要求的配比,且实验配比贯穿整个路面施工、建设方、监理、第三方检测单位不定期抽检,用来验证配比的控制情况,材料的选配,特别是集料场应固定,选择12家能保证施工进度的厂家供料,使材料级配始终处于受控状态,不能偏离级配中线太远;

3、沥青的选用十分关键,要挑选符合规范各项要求的沥青,特别是沥青针入度、延度指标必须严格把关。由于近些年气候偏暖,沥青标号宜选择在规定范围内的低标号沥青。此外,透层油,粘层油沥青应与沥青砼采用同一种沥青。特别是油石比的选择,应考虑粘层油、透层油返油时对其影响;

5、沥青混合料拌合时间、出厂温度、摊铺温度、碾压成型等温度控制必须严格按规范要求进行,合理安排工期,避开不利天气施工;

6、从施工机具来讲,拌合能力,摊铺机碾压机具必须配套,摊铺机应选择两台前后错开同时施工,而少采用全断面摊铺机,注意路面纵向接缝的成型及碾压工艺。

7、沥青砼施工期间,交通管制必须有专人负责:禁止非施工车辆上路,防止上路机械漏油保持路面干净整洁。

三、排水系统

排水系统的常见质量通病为管道渗水和检查井与路面的接缝处出现塌陷,造成这两种现象的主要原因为:

1、管道基础条件不良导致管道和基础出现不均匀沉陷,造成局部积水,严重时会出现管道断裂或接口开裂;

2、管道、检查井回填质量不满足设计要求,导致管道部分与周边路面出现不均匀沉降;

3、管材质量差,管道在外力作用下产生破损或接口开裂;

4、管道接口及施工质量差,存在裂缝或局部松散,抗渗能力差,容易产生漏水;

5、检查井施工质量差,井壁和与其连接管的结合处渗漏。

6、检查井井体变形、下沉,检查井井盖下沉。

对管道渗水和检查井与路面的接缝处出现塌陷的预防措施为:

1、严格按设计要求和相关规范施工,确保管道基础的强度和稳定性。当地基地质水文条件不良时,应进行换土改良处理,以提高基槽底部的承载力。如果槽底土壤被扰动或受水浸泡,应先挖松软土层后用砂或碎石等稳定性的材料回填密实。地下水位以下开挖土方时,应采取有效措施做好槽底部排水降水工作,确保开挖,必要时可在槽底预留20CM厚土层,待后续工序施工时随挖随封闭;

    2、回填土要选择合格土源,过湿土、腐殖土、垃圾土及碎石砖块土不易压实,不得采用。回填前,应将槽内木料、草帘等杂物清理干净。当管槽内有积水时,应将水排净,不得在水中回填土。冬季、雨季回填应当日填土,当日夯实。回填必须在管座混凝土强度达到5.0N/mm2以上时,方可进行。砖石方沟必须在盖板安装后才可回填;沟槽在管、沟结构两侧应同时回填,两侧回填土面高差不得超过30cm;不得将土直接砸在接口抹带上。总之,回填夯实操作,应以确保管、沟结构安全、不发生引起管道、接口沟墙、井室破坏或移位的事故,且达到各部位密度要求为原则。为防止管道在回填夯实中裂损,其胸腔部分必须按虚厚不超过30cm,密实度达轻型击实密度的95%标准,分层夯实;管顶50cm范围的填土,宜用木夯夯实,密实度达轻型密度的85%,管沟于路基范围内,管顶以上25cm范围回填土表层的压实度不应小于87%;当管顶回填夯实高达1.5m以上时,方可使用碾压机械压实;如覆土厚度不足0.7m时,管道设计应采用360度包封来加强。

3、所用管材要有质量部门提供合格证和力学试验报告等资料,管材外观质量要求表面无蜂窝麻面现象;

4、选用质量较好的接口填料并按试验配合比和合理的施工工艺组织施工,接口缝内要洁净,对水泥类填料接口还要预先湿润,而对油性的则预先干燥后刷冷底子油,再按照施工操作规程认真施工;

5、检查井浇筑要选用符合实际标准的抗渗混凝土一次性浇筑成型,混凝土抗渗性满足设计指标,与检查井连接的管道表面应先湿润且均匀刷一层水泥原浆,等管道就位后再做好内外抹面,以防渗漏;

6、认真做好检查井的基层和垫层,防止井体下沉,检查井浇筑质量应控制好井室和井口中心位置及其高度,防止井体变形,检查井井盖采用昆明市防沉降井盖。

除了上述的几个主要的质量通病以外,在人行道、流水石和路缘石等其它辅助设施的施工中也或多或少的存在一些质量通病。在人行道、流水石和路缘石等其它辅助设施的施工中,认真按照设计图纸和相关施工技术规范进行控制和施工,以免造成人行道、流水石和路缘石等其它辅助设施的不顺畅、不牢固,影响使用和美观。

总之,市政道路工程虽然有不同于其它工程的复杂性,但是其质量通病是可以预防和解决的。为了把市政工程做得更好,必须加强对工程实施过程中的监督管理,严格执行重要工序验收程序,严格遵守设计及施工规范技术标准,控制质量问题的出现。

参考资料:

1、康敬东,《沥青路面裂缝和坑槽破损形成分析》2002

2、郑潮雄,《浅谈市政道路工程质量通病的预防措施》2008

3、《城镇道路路面设计规范》CJJ169-2012

4、《给水排水管道工程施工及验收规范》GB50268-2008