公路加宽中水稳基层拼接施工工艺浅议

2022-09-21 16:46:36 来源:写作指导

【摘要】为保证高速公路加宽中新旧路水稳基层的施工质量、减少不均匀沉降,以实际工程为例,以不同浓度的水泥浆为主要黏结材料,采用“涂、抹、滴、灌”等工艺实现新旧水稳基层的拼接,通过现场检测验证工艺的实际效果。

【关键词】高速公路;加宽;水稳基层;拼接;改扩建工程

随着我国人均汽车保有量逐年增加,道路通行能力下降;由于新修道路成本太高,提升现有道路的通行能力成为一种兼顾经济和技术的选择,道路改扩建成为当下交通工程领域新趋势。如何保证新旧路的拼接质量,提升扩建道路的整体性,减少不均匀沉降和裂缝发生是道路扩建工程中非常值得关注的一个问题。刘志坚[1]从材料把控、全幅摊铺和提高基层平整度等环节入手提升公路交通改建工程基层结构整体性和拼接施工质量。张志强[2]从原材料控制、水稳基层混合料配合比设计以及具体施工控制3个方面提出了水稳基层施工质量控制技术,确保水稳基层施工质量,有效预防了基层反射裂缝的出现。章清涛等[3]利用PDCA工作原理改进拼接缝处施工工艺,水稳基层拼接质量得到有效控制。寇春河等[4]将反开挖施工、超厚水泥稳定碎石摊铺施工工艺有机结合,解决了施工路面硬拼接问题。本文在以上研究成果的基础上,根据京沪高速公路沂淮淮江段扩建工程特点、设计文件要求和现场施工环境,提出了一种新的新旧路面基层纵向拼接施工工艺。

1工程概况

京沪高速公路沂淮淮江段现状为双向4车道,设计速度120km/h,路基宽度28m;主线为沥青混凝土路面结构,基层为37cm二灰碎石,底基层为20cm二灰土,沉降趋于稳定。扩建工程路面基层为38cm水泥稳定碎石,底基层为20cm厂拌冷再生水泥稳定碎石。旧路基层分二层台阶铣刨,第一层铣刨至基层中部,厚19cm、台阶宽25cm;第二层铣刨至底基层底,厚39cm,基层拼接位置为内边缘向第二车道25cm。依据目标配合比设计及进场材料试验结果,确定生产配合比:1#粗集料∶2#粗集料∶3#细集料∶4#细集料=39∶30∶7∶24,水泥剂量为4.0%。重型击实成型最大干密度为2.346g/cm3,最佳含水量5.3%,强度代表值4.3MPa。振动成型最大干密度为2.398g/cm3,最佳含水量4.9%。基层摊铺养护7d后进行跨缝取芯,应能保证取出完整的芯样,另外,应对取出的芯样进行直剪试验,确保新旧基层黏结强度≮0.4MPa。

2水泥稳定碎石基层搭接工艺

新铺基层需要与旧路二灰土底基层拼接一段长度,旧路基层与新铺基层之间存在材料、施工工艺、施工设备等方面的差异,导致基层拼接缝位置黏结困难,采用传统的搭接施工方法,在跨缝处未能取出完整的芯样。芯样不完整大致有以下原因:1)旧路基层厚度较薄,19cm的铣刨台阶下面存在5~8cm的二灰土;2)灌缝水泥浆浓度偏低且未能完全渗透拼接面,导致新旧基层不能有效黏结成整体;3)新铺基层集料滚落到台阶表面未及时清理导致基层压实不足。针对以上原因,在遵守现行路面基层施工规范[5]的基础上,从3个方面加强新旧基层拼接缝位置黏结强度:1)摊铺前在旧路铣刨台阶侧立面涂抹增稠水泥浆;2)摊铺后加强拼接缝灌浆控制;3)调整碾压方式,增加拼接缝处碾压遍数。

2.1涂抹增稠水泥浆

摊铺作业前,清理干净旧路基层台阶表面和侧面的松散颗粒、浮灰,用洒布车在下承层表面喷洒一层水泥浆(水灰比为0.4~0.6)并润湿台阶,在摊铺机前方3~5m用灰板与铁抹子将增稠水泥浆涂抹至旧路台阶侧立面,涂抹厚度约3~5mm。增稠水泥浆水灰比为0.3~0.4并加入适当的缓凝剂,水泥为P.O42.5普通硅酸盐水泥,现场拌制并采用水泥浆比重计检测密度,见表1。对于存在啃边、缺角和粒料松脱等不平整、不顺直段落,将台阶侧立面涂抹的水泥浆延伸至覆盖啃边和缺角顶部,使得啃边和缺角部位完全被增稠水泥浆包裹。

2.2摊铺作业

新铺水稳基层分2层施工,每层压实厚度均为19cm,按1.3的松铺系数采用走线法摊铺施工。为了减少混合料骨料离析,采用2台徐工RP953水稳摊铺机梯队作业摊铺,摊铺机布料器前口下沿挂铁链、边部加装橡胶挡板防止混合料滚落造成离析,行驶速度控制在1.5m/min左右;启动前,根据钢丝绳高度、摊铺宽度,调整熨平板高程和螺旋布料器两端的自动料位器,保证摊铺厚度和侧面不发生大骨料滚落。摊铺机前方采用人工铲新料,筛除粗骨料后,沿拼接面底部三角区进行人工补细料,增强底部密实性;后方安排人员清理拼接缝处粒径过大的骨料并采用细料进行补料,清除散落在台阶上的粒料,防止拼接缝位置孔隙率过大、碾压不密实。

2.3滴灌水泥浆

摊铺机靠近拼接位置一侧安装注浆桶,随着摊铺机向前行走摊铺,同步在拼接缝上方滴灌水泥浆,初压完成后沿新铺水稳层一侧20cm范围用改进的扁嘴水壶灌注同等浓度水泥浆,滴灌水泥浆水灰比为0.4~0.6,便于下渗增大黏结范围。2.4碾压控制1)先将纵向拼接缝50cm范围外的水稳料碾压密实,压路机分两次对拼接缝50cm范围内进行碾压,将新铺料不断向接缝处推挤,从而使接缝处嵌挤密实,最终进行跨缝碾压。2)摊铺及碾压过程中挤压外溢至旧路台阶处的混合料应安排专人及时清理,确保碾压效果。3)复压后再次对拼接处灌注水泥浆。4)用胶轮压路机贴缝碾压2遍,碾压完成后应略高于台阶表面。2.5养生每一段基层施工完成并检测合格后,立即覆盖透水无纺土工布并洒少量雾状水湿润。土工布应完全覆盖拼接缝位置并向外延伸至旧路水稳基层上方不少于10cm,边缘每隔2m左右用小沙袋压实。覆盖2h后开水洒水养生,7d内始终保持基层处于湿润状态。养护期间,严禁洒水车在拼接缝附近行驶。

3搭接效果

3.1跨缝取芯

在基层施工养护满7d后,对拼接缝位置进行跨缝取芯,芯样直径15cm,确保一半是旧路基层,一半是新铺基层,取芯频率为每200m一点,一点一个芯样,芯样剪切强度≥0.4MPa,公里合格率≥80%。根据现场取芯结果,拼接缝处均能取出完整的芯样,芯样试件表面完整、无松散、断裂现象。见图1。

3.2直剪试验

直剪试验又称地推式直剪试验[7],是检测抗剪强度的一种手段。芯样取出后两端切割平整,放入保温箱中保温4~6h,温度设定为50~60℃,芯样高度控制在6~20cm。取出芯样,放入试槽中,调节压头高度,使得压头下边缘与芯样端部拼接面高度一致。打开加载系统,调节加载速率在1mm/min,当压头与试件接触后,记录位移和力值,直至试件发生剪切破坏,记录最大力值F和芯样的破坏面积S,F/S即为芯样拼接缝处剪切强度。试铺段选择在主线K932+280~K932+781.9段左幅,长度501.9m,为了最大程度检验试铺段新旧水稳层黏结效果,现场共取8个芯样,经过检测芯样抗剪强度均满足设计要求。见表2。

4结论及建议

1)针对高速公路扩建工程新旧路面水稳基层拼接位置黏结强度不高、完整性差、容易出现裂缝的难题,以增强基层拼接位置完整性、提高拼接缝抗剪强度为研究目标,利用不同浓度水泥浆的黏结性能差异,从旧路基层铣刨台阶清理、涂抹增稠水泥浆、滴灌水泥稀浆和碾压控制等工序提升拼接处施工质量,形成了“涂、抹、滴、灌”的新旧水稳基层拼接施工工艺,有效解决了传统施工方法基层拼接处施工质量不稳定、黏结性不强的硬拼接难题。2)将该施工工艺在京沪高速公路沂淮淮江段扩建工程中进行应用,现场跨缝取芯芯样完整,抗剪强度满足设计要求,证明了方法的可行性。3)由于旧路基层厚度偏薄,新铺水稳基层底部还存在部分离析、不密实现象,下一阶段将继续优化拼接缝处黏结处理工艺。

作者:陈磊 单位:江苏捷达交通工程集团有限公司