论二次路面设计施工方法与经济分析

杨 勇

论二次路面设计施工方法与经济分析

杨 勇

(安徽省高速公路控股有限公司,安徽合肥 230051)

介绍复杂地基、软基路段二次路面设计、施工方法的基本思想,分析二次路面设计、施工方案的技术可行性,并对其经济性进行了分析和对比。

公路工程软基和复杂地基;设计与施工;经济对比

在软基和复杂地基路段施工,其工程质量要求与其他路段的地基、路基处理质量标准要求一样,这就需要对软基和复杂地基路段做更多的处理工作[1]。在很多情况下,这并不是简单的工作量增加,而是由于这种施工质量指标的量变引起了施工技术、施工处理工作质的变化。

本文提出软基与复杂地基路段采用贫素混凝土或碾压混凝土作为临时性路面的二次路面设计、施工方法[2]。

1 二次路面设计、施工方法的基本思想

采用贫素砼或碾压混凝土作为软基或复杂地基路段的临时性质的路面,利用土石方工程机械化施工方法,完成相应的工程项目的路基工程施工,并以沥青混凝土路面作为该路段的永久性路面。

采用二次路面设计、施工方法时,地基工程、路基工程和路面工程都属于颗粒状材料工程,都可以采用土石方工程机械化施工方案进行大规模施工。在整个施工过程中,该路段的软基或复杂地基将会经过地基工程施工的第1遍碾压,路基工程施工的第2遍碾压,临时性路面(如碾压混凝土路面)施工的第3遍碾压,临时性路面完工后通车真实荷载作用的第4遍碾压和永久性路面(沥青混凝土路面)施工的第五遍碾压。在这个分阶段逐步碾压过程中,可以看到这些特点:①碾压施工分5个阶段进行,碾压施工工序分时段、分开进行;②各个碾压环节的碾压作用是在逐步变化的,而且与地基、路基、路面的实际工作荷载性质逐渐靠近,更切合各部位土层的实际工作条件;③由于刚性临时路面在一定荷载作用时易破碎成块、且块径大小与其地基、路基强度和稳定性大小成反比变化,所以第4、第5步碾压施工能克服复杂地基中较硬土埂对碾压密实作用的屏蔽,体现整个地基和路基土层密实度大致相同的效果,从而避免因地基或路基的不均匀沉降而导致路面开裂、路面平整度破坏等质量、安全事故。

在二次路面设计、施工方法中,第1阶段地基工程、第2阶段路基工程、第3阶段临时性路面的碾压施工同一般常用的路基路面施工方法没有太大的不同,但第4阶段临时性道路的临时通车运输,这种交通方式在这里充当真实荷载进行地基、路基、临时性路面的碾压密实作业。这个时段相对来说经历的时间较长,它是在地基工程、路基工程、临时路面工程等颗粒状材料工程采用土石方工程机械化施工,快速完成施工任务以后紧接着进行。刚性临时路面在真实荷载作用下,由于地基、路基等部位密实度不一致等原因,将会产生裂缝、龟裂、破碎。这是一个有针对性的密实地基、路基土层的过程,表现在路面路况的不断变化过程中,车辆驾驶员开始时的沿行车道行驶操作,随后又因避开沉陷部位的偶尔随机操作,以点带面地完成了该路段的碾压密实作用。真实的交通荷载和车辆运行特征能凸现出道路地基、路基、临时性路面的性能和施工质量,使第4阶段碾压密实作业效果更易实现。这是一个动载作用过程,它比静态碾压密实作用效果要好、速度要快[3]。

2 二次路面设计、施工方案的技术可行性

2.1 碾压密实度实现的技术可行性[4]

地基、路基土层的碾压密实程度不仅受土壤的含水量、压实功、碾压遍数的影响,而且还因碾压时间的长短、碾压的时机不同而不同。

通常,地基、路基土壤碾压时要求其含水量为最佳含水量,对于新挖运来的土壤要求以最快的速度进行铺筑碾压,以保证土壤的天然含水量不受影响。但对软基或复杂地基部位,当地基土层不做挖移换填作业,其含水量变化较大,且与最佳含水量的差别也较大。这种情形下,地基土层的碾压密实程度不仅受土壤颗粒粒径大小、压实功、碾压遍数影响,而且还受土壤中孔隙水作用的影响。现有的试验、实践表明,孔隙水作用的影响程度与施工施压时间长短有关、与施压时机械有关。分时段间歇性的碾压密实施工,在压实功、每一次碾压阶段的碾压遍数一定时,比一次性的地基或路基土层碾压密实施工更易于土壤中孔隙水的排出及地基土层的密实。

2.2 施工工期实现的可行性

施工工期一方面受施工工序流程、工程量和工作量的限制,另一方面受施工资源、水文气象等气候条件限制。在二次路面设计施工方法中,地基、路基工程的施工工序同常用的一次性路面工程的施工方法一样,不同的是间歇性、分时施工对施工质量的实现其难易程度发生了很大变化。在土壤密实度指标要求相同时,采用一次性路面设计施工方法施工所需要的时间比采用二次路面设计施工方法要长得多,它是采用二次路面设计施工方法所用时间的2～3倍(以土壤密实度为95%为例)。在现有设计的计划工期指标不变时,通过适当的程序设计,可以实现二次路面设计施工方法的间歇性、分时碾压施工,确保质量按时完成作业任务。

3 二次路面设计、施工方法的经济性

现有的路面设计施工方法在给定的计划工期内能够实现的颗粒状材料的密实度,与二次路面设计施工方法在给定的计划工期不变的条件中能够实现的颗粒状材料的密实度不同;不同的密实度对承载能力、稳定性、耐久性的影响不同。不同的承载能力、不同的稳定性、不同的耐久性的道路工程其价值不同。表1给出了相应施工质量(以密实度为参数)所对应的道路工程价值(以工程造价指标为参照对象)。

表1 不同施工质量的道路工程的价值表(双向四车道高速公路)

现有的路面设计施工方法在给定的计划工期内完成设计工程量的投资额不同于二次路面设计施工方法所需要的投资额。计算表明,二次路面设计施工方法所需要的投资额比常用路面设计施工方法的需求要少。表2给出了同一等级、相同规模的道路工程在两种方法中的投资额。

表2 双向四车道高速公路在两种路面设计施工方法中的单位工程造价表

表1、表2所述各项造价指标都是从静态的角度所得,实际上当考虑道路工程在其使用年限内的经营状态时,可以进一步看出,采用二次路面设计施工方法更容易体现道路工程建设的经济性。

4 结语

二次路面设计、施工方法的最大特征是地基、路基、路面所用材料都是颗粒状材料,没有像常用的水泥混凝土路面那样配置钢筋,节省了材料。就土地的再生、再利用来说,没有配置钢筋、采用颗粒状材料的二次路面设计施工方法,更易完成建筑材料的分解操作,实现自然资源的可持续发展。

[1] J TJ012—941公路水泥混凝土路面设计规范[S].

[2] 何挺继,胡永彪.水泥混凝土路面与施工技术[M].北京:人民交通出版社,1999.

[3] GBJ92—96.沥青路面施工及验收规范[S].

[4] J TJ032—94.公路沥青路面施工技术规范[S].

责任编辑:文 月

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杨勇(19802),男,安徽六安人,安徽省高速公路控股有限公司,工程师。研究方向:路桥工程技术。