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關鍵詞:公路工程;規范;疑問;探討
1 引言
改革開放以來,我國公路建設取得了舉世矚目的成就,實現了公路建設的跨越式發展,為促進經濟發展和社會進步做出了重要貢獻。
設計工作是公路建設中的重要環節,對公路建設的質量和投資起著關鍵性作用。公路工程系列規范是設計工作的核心,所有的設計工作均需圍繞規范這個核心進行展開。筆者一直從事公路工程的勘察設計工作,對現行規范有較深的了解。在日常工作中,筆者對規范產生了若干疑問,本文對其歸納總結后提出來進行探討,并提出自己淺薄的見解和建議。
2 對有關疑問的探討
2.1 關于交通量預測
現行《公路工程技術標準》(JTG B01-2003)及《公路路線設計規范》(JTG D20-2006)中規定:高速公路和具干線功能的一級公路的設計交通量應按20年預測,具集散功能的一級公路,以及二、三級公路的設計交通量應按15年預測,四級公路可根據實際情況確定。現行《公路水泥混凝土路面設計規范》(JTG D40-2011)中對水泥路面設計基準期規定:高速公路和一級公路為30年,二級公路為20年,三級公路為15年,四級公路為10年。
交通荷載等級確定以及路面結構計算時,必須使用交通量預測數據。當公路設計等級為高速公路、一級公路及二級公路時,上述的交通量預測年限無法滿足水泥路面設計基準期的要求。這就需要另外再補充交通量預測數據,造成重復工作,為設計工作帶來不便。
從我國公路項目的運營情況來看,目前新建水泥路面的實際使用年限往往遠低于上述規范規定的設計基準期。筆者建議將高速公路、一級公路及二級公路水泥路面的設計基準期進行調整,使其與交通量預測年限保持一致,更加符合水泥路面的實際使用年限,也利于提高設計工作效率。
2.2 關于路基寬度
現行《公路工程技術標準》(JTG B01-2003)及《公路路線設計規范》(JTG D20-2006)中對整體式路基寬度進行了規定,按照公路等級和設計速度的分類,分別規定了車道數和對應的路基寬度,并列表示出規定值。
近年來,在我國公路建設實際操作時,尤其在東部經濟發達地區,除高速公路的路基寬度基本執行上述規定外,按照地方政府投資建設的規劃,其它等級的公路,尤其是二級公路很難按上述規定執行,路基寬度多種多樣,車道數也有變化。筆者認為,規范對地方公路的路基寬度進行規定沒有必要,可去除。或者建議將上述規定值改為建議值,用來參照執行。
2.4 關于圓曲線加寬
現行《公路路線設計規范》(JTG D20-2006)中對圓曲線的規定如下:二級公路、三級公路、四級公路的圓曲線半徑小于或等于250m時,應設置加寬。雙車道公路路面加寬值規定進行了列表闡述,并規定圓曲線上的路面加寬應設置在圓曲線內側。
上述圓曲線加寬的規定中設置的提前條件:二級公路、三級公路、四級公路并且為雙車道公路,筆者認為不夠完善。因考慮以下兩點:(1)一級公路設計速度為60Km/h時,其圓曲線半徑小于等于250m的情況比較常見,但其車道數大于雙向2車道;(2)近年來,各地所建設的二級公路并不僅限于雙向2車道,雙向4車道的二級公路也有建設。此兩種情況下,也即非雙車道的公路,圓曲線如何加寬,規范中并未涉及。
筆者對照現行的《城市道路路線設計規范》(CJJ 193-2012),其中對圓曲線加寬的規定如下:當圓曲線半徑小于或等于250m時,應在圓曲線范圍內設置加寬,每條車道加寬值進行了列表闡述。該規定沒有道路等級和車道數的前提條件,只要圓曲線半徑小于或等于250m的道路均應進行加寬,且每條車道均有加寬值。
筆者認為《城市道路路線設計規范》(CJJ 193-2012)中對圓曲線加寬的規定比較周全。建議《公路路線設計規范》中對圓曲線加寬的規定應進行完善,補充其它未提及的情況。
2.5 關于水泥路面縱縫拉桿
現行《公路水泥混凝土路面設計規范》(JTG D40-2011)中規定:縱縫拉桿的直徑、長度和間距參照表1所示執行,表中拉桿尺寸表示為直徑×長度×間距。
按照該規定,確定拉桿參數時,須參照面層厚度和縱縫到自由邊或未設拉桿縱縫的距離兩個條件。因每條縱縫均設置拉桿,故縱縫到自由邊或未設拉桿縱縫的距離即為縱縫到路面邊緣的距離,如此單側每一條縱縫采用的拉桿參數均應不同,設計和施工較為繁瑣。而實際設計工作中,每一條縱縫拉桿都采用了相同的參數。故筆者建議:規范中改為采用縱縫到自由邊或未設拉桿縱縫的最小距離或者平均距離進行控制,明確每條縱縫的拉桿采用的參數均相同。
2.6 關于中分帶防炫高度
筆者夜間在高速公路上駕車或者乘車時,當車輛行駛至半徑較小、坡差較大的凹形豎曲線路段時,經常受到對向車道車輛遠光燈的干擾,形成“蒸發現象”,使兩車之間的物體完全淹沒在燈光之中,造成較大的安全隱患。究其原因,應為凹形豎曲線路段中央分隔帶內的防炫高度設置不夠。
現行《公路交通安全設施設計細則》(JTG/T D81-2006)中關于豎曲線路段防炫設施高度的規定如下:當豎曲線半徑小于規范所規定的一般最小半徑時,應根據豎曲線前后縱坡的大小計算防炫設施的高度。一般可通過計算或計算機繪圖求出豎曲線內各典型路段相應的防炫設施高度值,然后取平均值作為整個豎曲線路段的防炫設施設置高度。
筆者認為,豎曲線內防炫高度取上述平均值不夠合理,應按照實際計算結果取值。因高速公路上行車速度較快,交通事故的發生只在轉眼之間,采用平均值必然會產生很多防炫漏洞,留下很大的安全隱患。按照實際計算結果進行防炫高速設置,才能杜絕所有的防炫死角,保障交通安全。
2.7 關于舊路改造
隨著我國交通量的快速增長,早期修建的公路基本達到了飽和,即使沒有達到交通量飽和,舊路面也已經破損較為嚴重,舊路改造成為了現階段我國公路建設的重要組成部分。目前公路工程系列規范中,僅《公路水泥混凝土路面設計規范》(JTG D40-2011)和《公路瀝青路面設計規范》(JTG D50-2006)中有相關規定,其它的分項均采用與新建工程相同的規范。
筆者認為舊路改造工程和新建工程采用相同的規范還是有其局限性,尤其路線縱斷面設計方面。以路面改善工程為例,特別是沿線城鎮化較為明顯的公路:此類項目路線平面基本維持舊路現狀不變,縱斷面則需進行調整優化。在具體縱斷面設計時,往往受到以下條件的制約:①舊路現狀縱斷面技術標準很低,與平面技術標準相差較大,舊路橫坡較為凌亂;②要求盡量利用舊路面,避免大填大挖;③必須考慮與路側建筑物的地坪標高相適應,與其相接平順。在上述條件的制約下,縱斷面設計指標難以滿足規范要求,甚至與規范要求相差較大,這就給設計工作帶來了較大的困擾。
通過多年類似項目建設后的實際運營效果來看,此類路面改善項目縱斷面設計指標雖然低于規范要求,但其縱坡均較小,相鄰縱坡之間的坡差也較小,對行車視距基本沒有影響,對行車舒適性也影響甚微,故運營后的效果較為理想。
筆者認為,相關規范應適當增加舊路改造的內容,此類路面改善工程的縱斷面設計標準建議增加采用坡差進行控制的方法,以更貼合項目實際。
3 結語
公路工程系列規范是建筑法規體系的組成部分,是廣大公路設計工作者必須遵守的準則和規定。在保證工程質量和安全、降低工程造價、縮短工期、節能環保、促進技術進步等方面起著顯著的作用。
本文對現行規范上述若干疑問的意見和建議,希望起到拋磚引玉的作用。由于筆者水平有限,文中難免存在不當之處,望得到讀者的批評、指正。
參考文獻:
[1]交通運輸部.《公路工程技術標準》(JTG B01-2003)
[2]交通運輸部.《公路路線設計規范》(JTG D20-2006)
[2]交通運輸部.《公路水泥混凝土路面設計規范》(JTG D40-2011)
關鍵詞:瀝青混凝;路面工程;病害原由;防治技術
一、瀝青混凝土道路里面出現早期損壞的原由
我國城市瀝青混凝土道路一般的使用壽命是 10~15 年,但是現在我國因此我國大部分城市的瀝青混凝土道路路面出現了早期損壞的現象,甚至有的道路通車的當年就會出現病害。下文中,我們闡述一下瀝青混凝土道路早期破壞的常見類型且分析其產生的原因。
1.水損害
水損害是水分深入到路面的結構層造成的早期破壞現象,其不僅僅是瀝青混凝土路面早期損害最常見的病害之一,還是破壞能力最大的病害。水破壞的主要破壞形式有:網裂、坑洞、唧漿、轍槽等。水破壞的產生往往是由于施工中瀝青混凝土配合比控制不嚴、瀝青混合料拌合不均、碾壓效果不良等導致的瀝青路面空隙率過大所造成的。
2.瀝青路面裂縫(圖 1、圖 2)
瀝青混凝土道路路面早期破壞中最為常見的病害之一就是路面裂縫。路面出現裂縫,為水分的進入提供了便利的條件,從而破壞路面的基層或者軟化路基,降低路基的承載能力,縮短路面破壞的時間。瀝青路面的裂縫一般有橫向裂縫和縱向裂縫組成。瀝青道路路面出現裂縫的原由可以分為兩大類:一種是由于行車載荷的作用出現的結構性破壞裂縫,我們常常稱之為荷載型裂縫;另一種是由于瀝青面層的溫度變化產生的溫度裂縫,我們往往稱之為非荷載型裂縫。
3.瀝青路面龜裂(圖 3)
龜裂就是我們平日講的網裂,其往往是沿著輪跡帶出現一條甚至多條平行的縱向裂縫,縱向裂縫之間常常會出現橫向或者是斜向的鏈接裂縫。瀝青路面龜裂不僅僅被稱之為瀝青路面早期破壞中最普遍的病害,還是道路養護過程中難度最高的病害,其對瀝青路面的使用壽命有重大的影響。假如,道路使用過程中路面出現龜裂現象,又不能及時采用有效措施處理,會產生嚴重的后果。瀝青路面產生龜裂的主要原由就是道路路面的結構強度不夠。
4.車轍(圖 4)
車轍,常常是在行車荷載的重復作用下,使道路路面出現永久性的帶狀凹糟。瀝青混凝土道路路面出現車轍往往是由于瀝青混合料的質量不合格、路面的基層和面層壓實程度不夠。
5.波浪(圖 5)
瀝青里面波浪形成的主要原因是路面運用的材料設計不合理或者是施工質量比較差,致使路面不能夠承擔行車水平力的作用。
6.松散(圖 6)
瀝青路面松散形成的主要原因是采用的瀝青粘合力比較差或者是瀝青的含量比較小,運用的礦料不干燥,沒有被均勻的鋪撒,或者是運用的嵌縫料沒有達到標準,不能夠被瀝青粘合起來。
7.坑槽
瀝青路面的坑早是瀝青路面出現網裂后不能夠及時的養護,日積月累形成的,其產生的主要原因是路面的基層局部的強度不能達到標準,從而是車輛行走的過程中產生坑槽。
8.沉陷
瀝青路面的沉陷往往是由于瀝青路面基層的局部強度不夠,車輛通行和自然因素的作用下形成,其產生的主要原因是瀝青路面的路基壓實度不夠。
二、城市瀝青道路路面早期破壞的防護技術
通過分析瀝青路面出現早期破壞的原由,可以看出瀝青路面出現早期破壞與瀝青的混合料、路面的設計、路面的施工以及自然條件四個方面有莫大的關聯。但是,城市交通的自然條件是客觀存在的,不是我們人力可以控制的。因此,城市瀝青道路路面早期破壞的防護技術可以從瀝青的混合料、路面的結構設計和路面的施工質量三方面著手研究。
1.把握好瀝青混合材料的質量關
修筑的瀝青混凝土道路是否優質關鍵就是瀝青混合料的質量的優與差,我們只有了解影響瀝青混合料質量的因素,才能夠在瀝青道路的修筑實踐中克服困難。因此,在瀝青路面施工過程中,我們要向控制瀝青混合料的質量可以從混合料的原料、混合料的配合比設計和瀝青混合料的質量檢測三個環節著手控制。
(1)控制瀝青混合料的原材料
瀝青混合料的原材料包括瀝青、粗集料、細集料好和礦粉。瀝青在進入瀝青道路施工的場地時,要檢測其針對度、延度、軟化點等指標,達標之后留取樣本,才能讓瀝青進入施工場地。另外,其技術一定要嚴格按照《瀝青路面施工技術規范》執行。
(2)瀝青混合料的配合比設計
瀝青混合料的配合比設計分為三個階段:目標配合比階段、生產配合比階段和生產配合比驗證階段。但是,每個拌合站生產之前必須要進行熱料倉篩分,確定熱料倉比例。
(3)瀝青混合料的質量檢測
瀝青混合料的質量檢測包括:油石比、礦料級配、穩定度、流值、混合料出廠溫度、運到現場溫度、攤鋪溫度、初壓溫度、碾壓終了溫度、動穩定度和混合料拌合均勻性。因此,我們一定要嚴格按照每個標準執行,確保修筑一條優質的瀝青道路。
2.設計合理的路面結構
假如瀝青道路的路面結構設計的不合理,施工質量卻達到了標準,這樣的道路不僅僅不足以承擔行車的荷載與自然環境因素的作用,還不能最大限度的發揮各結構層的效能,從而給予裂縫產生的機會。因此,我們說設計是瀝青道路施工中最關鍵的一個環節。合理的路面結構設計是修筑堅固穩定路面的基礎,但是我們也不能否定施工質量的重要性。總而言之,在進行路面設計時,必須按照路面層耐久、基層堅實和土基穩定的要求,且貫穿因地制宜、合理選材、方便施工和利于養護的原則,經過方案比選就會取得滿意的效果。
3.嚴把施工質量關
(1)嚴格控制瀝青混合料的拌和質量
瀝青混合料的拌合過程中,發現了“糊料”或者“離析“等異常情況應該立即進行處理;另外,我們可以提高馬歇爾試驗的頻率,嚴格控制瀝青混合料的礦料級配、混合料的出廠溫度、混合料拌合均勻性等指標,必要的情況下可以對混合料進行特殊配合比設計。
(2)保證基層頂面粗糙度
瀝青道路路面的施工過程中,我們要確保基層頂面的粗糙程度,具體的施工過程中我們一方面可以改善基層材料的級配,增加粗骨料,提高大中粒徑集料的含量,另一方面我們可以把含水量控制在最佳狀態,同時改進碾壓的方式,避免過振過濕,不能使基層頂面形成灰漿硬殼,不能用細料進行壓實后找平。
(3)合理灑布透層油、粘層油
在進行各層鋪筑前,必須保持頂面清潔。根據近年來的施工經驗,透層油應以慢裂型乳化瀝青為宜。用瀝青灑布車噴 灑時,應 保持 穩定的 車速和 噴灑 量,并立即 撒布2m3/1,000m2的石屑或粗砂,用8T鋼筒式壓路機穩壓一遍,將多余的浮料掃走。
參考文獻:
[1] CTT37-90,城市道路設計規范[S].北京:中國建筑工業出版社,1991.
[2] JTJ014-97,公路瀝青路面設計規范[S].北京:人民交通出版社,1997.
關鍵詞:園區 道路 改造
中圖分類號:U41 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2013)04(b)-0067-02
隨著使用年限的增長,許多學院、機關、廠礦、工業園等的園區道路路面破損、排水不暢等現象日益嚴重,已經無法滿足近期使用或遠期規劃的需求,需要進行一定的維修、改造以滿足其使用功能。
下面以某學院園區道路的改造設計為例,談談園區道路的設計要點。
1 項目綜述
1.1 項目概況
某學院的園區道路,實施改造范圍為17條路及兩個廣場。原路面均為水泥路面,部分路段經過了二次拓寬改造,現狀路面寬度為3.5~15.25 m不等,路線全長3240.899 m。設計內容:道路工程,排水工程。
1.2 設計思路
為改善車輛通行條件,提高結構強度,對原有水泥混凝土路面的不同病害先分別采取灌縫、瀝青砂修補、換板、反挖換填等方式處理后加鋪SBS卷材(防裂貼),全幅加鋪3 cmAC-10C細粒式瀝青混凝土+5 cmAC-16C中粒式混凝土;并對局部路段路緣石進行改造利用。
2 設計方案
2.1 設計原則
(1)道路的設計應考慮方案的可操作性,注意實施時對兩側地塊交通出行的影響。
(2)設計不僅要滿足功能的需要,還要體現出合理性和經濟性,即要便于近期建設,又要充分考慮到遠期的結合,要有前瞻性使本項目能適應學院未來規劃的需求。
(3)妥善處理好道路與周邊場地的關系,正確處理好路線平、縱、橫的組合問題。在保證道路上汽車行駛安全、通暢、快速的前提下,減少舊混凝土路面及基層的挖補數量和構筑物工程量,節約工程投資。
(4)現狀路基、路面的利用和附屬設施等安全、可靠、經濟、適用、美觀。
2.2 平面設計
(1)路線平面線位擬合現狀道路中心線。
(2)設計平面范圍包括擬實施改造的17條道路及道路相交轉角處、建筑物門前場地、道路實施范圍的銜接處。
2.3 縱斷面設計
由于項目為現狀道路改造工程,按照建設單位意見,路面結構設計中采用水泥混凝土路面加鋪瀝青面層結構的方案,因此縱斷面設計以道路現狀高程為依據,采用“順坡滾”的方式進行設計。
2.4 橫斷面設計
按照建設單位意見,道路路幅斷面維持不變,僅對現狀道路病害及路緣石、邊溝等進行相關處理后加鋪兩層瀝青面層。根據現狀道路路側邊溝和路緣石的的不同進行分段設計,現狀道路斷面共分為10種類型。
(1)斷面型式一。
現狀道路兩側均有路緣石的路段,對現狀花崗巖路緣石抬高利用,其余的拆除后新建立式花崗巖路緣石。
(2)斷面型式二。
現狀道路兩側沒有路緣石的路段,為便于瀝青混凝土的施工和后期養護,道路兩側新建立式花崗巖路緣石。
(3)斷面型式三。
現狀道路一側沒有路緣石,另一側為路側矮墻。對道路沒有路緣石的一側予以新建立式花崗巖路緣石,另一側維持不動。
(4)斷面型式四。
現狀道路一側沒有路緣石,另一側有路緣石。對道路沒有路緣石的一側新建立式花崗巖路緣石,另一側更換成花崗巖路緣石。
(5)斷面型式五。
現狀道路一側沒有路緣石,另一側為護面墻。對道路一側新建立式花崗巖路緣石,另一側維持不動。
(6)斷面型式六。
現狀道路一側沒有路緣石,另一側為明溝。對道路一側新建立式花崗巖路緣石,另一側采取清理明溝后現澆C25素混凝土作為路緣石。
(7)斷面型式七。
現狀道路一側為房屋,另一側為明溝。對道路一側有房屋的維持不動,另一側采取清理明溝后現澆C25素混凝土作為路緣石。
(8)斷面型式八。
現狀道路兩側均為明溝。本次設計對道路兩側采取清理明溝后現澆C25素混凝土作為路緣石。
(9)斷面型式九。
現狀道路一側為明溝,另一側為路緣石。對明溝采取清理后現澆C25素混凝土作為路緣石,另一側更換成立式花崗巖路緣石。
(10)斷面型式十。
現狀道路兩側均為砌體矮墻,維持維持現狀不動。
2.5 路面病害處理設計
針對現狀道路的裂縫、角隅、破碎板、沉陷等不同的破壞型式,進行灌縫、修補、換板、反挖換填等方式處理。
(1)裂縫:對于細微裂縫不作處理,在加鋪瀝青路面之前同老路混凝土板縱橫縫一起采用SBS卷材(防裂貼)作貼縫處理。
對于一般裂縫采用密封膠灌縫處理。
對于>2 cm的裂縫,清除縫內雜物后采用瀝青砂+環氧樹脂修補。
(2)啃邊:采取瀝青砂+環氧樹脂修補措施。
(3)角隅、斷板、一般破碎板:破壞嚴重的進行換板處理,先鑿除包含破壞部位的1/3或1/2舊混凝土板塊,再重新鋪筑24 cmC30混凝土板,或者挖除更換整塊24 cmC30混凝土板。
一般破壞的僅做密封膠灌縫處理。
(4)嚴重破碎板+沉陷:采用反挖換填方式處理,路面結構為20 cm C15混凝土+24 cmC30混凝土。
2.6 路面結構設計
2.6.1 道路路面結構設計
根據本項目的功能,從舒適性、耐磨性和城市遠期發展考慮,對17條現狀道路路面病害進行相關處理后,對道路全幅范圍內混凝土板板縫及少量輕微裂縫病害進行貼SBS卷材(防裂貼)貼縫處理,后加鋪3 cmAC-10C細粒式瀝青混凝土+5 cmAC-16C中粒式瀝青混凝土。設計路面橫坡度按原老路雙向橫坡控制,如老路為多塊板折線式橫坡,則通過瀝青面層厚度調整按雙向橫坡控制。道路路面結構設計以不同路段的路幅現狀及病害情況為依據,確定以下三種路面結構形式。
(1)Ⅰ型路面結構適用于現狀路面使用狀況良好、滿足使用功能,或者存在裂縫、啃邊等輕微病害的路段。設計中采用對原有水泥混凝土路面完全利用,僅對局部病害處理后對老路混凝土板縱橫縫及少量輕微裂縫病害貼SBS卷材(防裂貼)處理,然后對全幅范圍加鋪3 cmAC-10C細粒式瀝青混凝土+5 cmAC-16C中粒式瀝青混凝土。
(2)Ⅱ型路面結構適用于老路存在角隅、斷板、一般破碎板等病害的路段,對于老路局部病害挖除老路混凝土板后換填24 cmC30混凝土,然后進行SBS卷材貼縫處理,再加鋪3 cmAC-10C+5 cmAC-16C。
(3)Ⅲ型路面結構適用于老路存在破碎板+沉陷病害的路段,對局部病害路段進行挖除老路混凝土板及基層后換填24 cmC30混凝土+20 cmC15混凝土,然后對全幅范圍內混凝土板板縫及少量輕微裂縫病害貼SBS卷材(防裂貼),再加鋪3 cmAC-10C+5 cmAC-16C。
2.6.2 銜接段路面結構設計
對于道路實施范圍的銜接處以及路側建筑物的門前場地,反挖2 m寬的老路混凝土板換填C30混凝土,后加鋪瀝青面層進行順接。
2.7 路緣石設計
根據項目實施范圍內17條道路的不同現狀,從經濟性、實用性、美觀性和方案實施可行性的角度考慮,采用三種類型路緣石設計。
2.7.1 Ⅰ型路緣石
適用于現狀為花崗巖路緣石的路段,對原有花崗巖路緣石進行抬高利用。
2.7.2 Ⅱ型路緣石
(1)適用于現狀路緣石為混凝土路緣石或紅磚路緣石的路段,現狀路緣石全部更換成立式花崗巖路緣石。
(2)適用于原路側為綠化帶或者人行道,沒有路緣石的路段,為便于瀝青混凝土的施工和后期養護,全部采用新建立式花崗巖路緣石。
2.7.3 Ⅲ型路緣石
適用于原路側為明溝加矮墻的路段,采取清理明溝后現澆C25混凝土作為齊平式路緣石。路緣石頂面高程與路面頂面設計高程一致。
2.8 排水設計
園區原雨水管網大都為80年代末建成,隨著學院的發展和建設已滿足不了園區內的雨水正常排放,經常出現地面積水,排水不暢等現象。需要對園區內雨水管網進行優化設計,對淤塞、破損嚴重的雨水管道進行清淤、拆除重建處理,部分路段增設雨水口或新建雨水主干管以利于周邊雨水排水通暢。
(1)針對無排水系統路段和排水條件不良路段進行專項設計,通過增設雨水排水管道和雨水口及時有效的排除路面積水。
(2)充分利用已有排水管道、暗溝、水塘等進行排水、蓄水。
(3)雨水根據地形及收納水體情況,同時考慮到降低埋深、減小管徑,節約工程造價,采用分散排放原則,就近排入水體或雨水管網中。
參考文獻
[1] 城市道路設計規范[S].CJJ 37-90.
[2] 公路瀝青路面設計規范[S].JTG D50--2006.
[3] 公路水泥混凝土路面設計規范[S].JTG D40-2011.
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關鍵詞:基層 ;鋼渣 ;效益 ;應用前景
中圖分類號:U416文獻標識碼: A
唐山地區的唐鋼、首鋼為大型國有企業,每年產生的鋼渣成千上萬噸。這些廢棄物的堆放,不僅占用了寶貴的耕地資源,又污染了環境。為了合理利用這些工業廢棄物,變廢為寶,擴大道路材料來源,我們依照《公路路面基層施工技術規范》JTJ034-2000,《公路瀝青路面施工技術規范》JTG F40-2004,《公路瀝青路面設計規范》JTG D50-2006,《公路無機結合料穩定材料試驗規程》JTG E51-2009,以鋼渣為骨料,水泥為結合料進行了水泥穩定鋼渣道路基層的配合比設計,并實際應用于道路建設中。
1、試驗室配合比設計
1.1原材料試驗結果
(1)水泥
產地:唐山市冀東水泥廠,為PS32.5A。
(2)鋼渣
產地:唐山鋼鐵集團公司.為十年以上的陳渣,壓碎指標值為22.3%。
(3)碎石
產地:豐潤,壓碎指標值為10.7%。
1.2水泥穩定鋼渣配合比設計
首先進行集料的級配試驗,試驗中按照設計要求選取《公路瀝青路面設計規范》JTG D50-2006中骨架密實型水泥穩定類集料級配進行試驗。
(1)通過對不同粒級的鋼渣和碎石進行篩分試驗,經過計算確定出不同粒級鋼渣和碎石的百分比,然后對混合料分別進行篩分,確定符合級配范圍要求的集料配合比。
(2)混合料篩分試驗結果如下:
表1鋼渣和碎石的篩分結果
依照《公路路面基層施工技術規范》JTJ034-2000,選取3%、4%、5%、6%四個水泥劑量的配合比,按試驗規程JTG E51-2009分別進行擊實、強度試驗,選取強度符合設計要求水泥鋼渣配合比。
表2 不同含灰量的強度結果
從表2可以看出:不同水泥劑量的水泥穩定鋼渣的7d無側限抗壓強度符均大于水泥穩定碎石的強度,28天的強度也是如此。說明了水泥穩定鋼渣混合料的強度性能指標能夠滿足設計要求,同時說明了鋼渣是替代碎石的一種很好材料,鋼渣這種廢料在道路工程建設中有廣闊的應用前景。在此基礎上,我們對水泥穩定鋼渣進行進一步試驗路段驗證。
2、實際應用情況
水泥穩定鋼渣這種道路基層結構的設計與施工沒有可借鑒的經驗,在唐山擁有豐富料源的地方,我們大膽嘗試,在2012年道路工程施工建設中做了200米的試驗路段,結構層厚度18厘米,以便積累經驗為以后的推廣應用打基礎。
2.1鋼渣的級配情況
鋼渣料由0~10mm、10~20mm、10~20mm三種粒級的鋼渣組成。通過篩分、計算確定出0~10mm粒級的占18%,10~20mm粒級的占44%,10~20mm粒級的占38%。鋼渣料篩分結果見表5.
表3鋼渣混合料的篩分結果
2.2施工配合比
水泥穩定鋼渣的試驗室配合比為::20~30mm:10~20mm: 0~10mm:水泥為44:38:18:5(質量比)7無側限抗壓強度為4.5MPa。
水泥穩定鋼渣的施工配合比為:20~30mm:10~20mm: 0~10mm:水泥為44:38:18:5.1(質量比),最佳含水量5.1%,現場材料7d無側限抗壓強度為4.3MPa。
2.3施工
水泥穩定鋼渣道路基層結構的攤鋪、碾壓、養生基本與水泥穩定碎石道路基層結構的施工工藝相同。在這里筆者就碾壓和養生方面談一下自己的看法,因為鋼渣是煉鋼產生的廢渣,鐵礦石經過高溫加熱,產生的廢渣內部含有一定的空隙,從其壓碎值低于碎石的壓碎值可以知道其強度低于碎石。在碾壓時只要達到壓實度要求,不要過分碾壓,應較水泥穩定基層的碾壓次數少一次為好,不破壞鋼渣本身,以便影響整個基層的整體強的。
在煉鋼過程中要加入一定量的石灰,過量的石灰與鋼渣結合在一起,石灰具有鈣化的作用形成強度,這也是相同水泥劑量水泥穩定鋼渣的強度高于水泥穩定碎石強的的原因。因此在養生過程中,水泥穩定鋼渣的撒水量要多一些,以保證養生效果。
2.4實踐檢驗
現場鉆心取樣測得7d無側限抗壓強度為4.8MPa,28d無側限抗壓強度為8.5MPa.。經過一年多的行車,水泥穩定鋼渣為道路基層結構的試驗路段路況良好,無任何裂縫、鼓包、沉降等現象。實踐證明:水泥穩定鋼渣道路基層完全可以取代水泥穩定碎石道路基層結構,并為其在今后市政道路工程建設中的廣泛應用打下良好的基礎。
3、經濟效益、社會效益
目前,在市政道路工程建設中,利用的主要為砂、石等天然材料。以唐山市每年新建道路按50Km計算,需道路建筑材料15萬m³(按道路基層計算)。鋼渣為工業廢棄物,以鋼渣代替碎石按每m³節省成本10元計算,則每年為國家節省投資150萬元。如果這個項目推廣到全國,每年為國家節約的資金將是一個可觀的數字。
唐山屬重污染城市,PM2.5排名全國前列,鋼渣的利用,可以減少砂、石自然資源的開采,保護天然資源,保護環境,同時減少由于開采對環境的污染,鋼渣的利益用又可以減少對土地資源的占用,減少土地資源的浪費,同時又減少的鋼渣對環境的污染。
因此不難得出這樣一個結論:鋼渣是放錯了地方的資源,其在道路中的應用不僅可以創造可觀的經濟效益,同時又可以減少對環境的污染,創造可觀的社會效益,更拓展了市政工程原材料的料源。這是功在當今,利在百年,造福人類的好事。
4、可持續性
唐山地區的唐鋼、首鋼均為大型企業,鋼渣現有存量約為上千萬噸,每年產量上千萬噸。可以保證道路工程建設中的長期應用,就現有存量在近幾年是遠不能消化的。鋼渣在市政基礎道路建設方面將具有廣闊的應用前景。
建議
由于鋼渣自然堆放,其在風華過程中大顆粒變成小顆粒,我們需要的《公路瀝青路面設計規范》JTG D50-2006中混合料的級配的要求,因此,鋼渣在使用前要人為進行分級。這個過程只要在鋼渣對方的地方放置一套振動篩即可。筆者認為最好將鋼渣分為20~30mm、10~20mm、 5~10mm、 0~5mm四個粒級,目的是便于級配的合成,方便滿足混合料級配的調整。
目前由于生產工藝的不斷進步,鋼渣的利用率不斷提升,在鋼渣經過進一步提煉后,有時會出現斷級配的現象。這時我們也可以考慮在水泥穩定碎石中用某一粒級的鋼渣取代該粒級的碎石,也就是部分取代,同樣也可以降低成本。
主要參考文獻:
1《公路路面基層施工技術規范》JTJ034-2000
2《公路瀝青路面施工技術規范》JTG F40-2004
關鍵詞: 公路 路基 路面 改建
引言
近年來,隨著社會經濟的快速發展,交通量不斷增長,現有國省道已不堪重負,難以承擔交通運輸發展的需求,路面破損及阻塞狀況愈演愈烈,原有道路通行能力變差、舒適性變差、經濟性變差,因此,采取舊路改建予以恢復或提高其使用功能,是行之有效的解決辦法。
1.舊路特點及改建的一般原則
1.1舊路特點
1.1.1技術等級低,排水設施不完善或毀壞,嚴重影響路基、路面的穩定和使用壽命。
1.1.2個別路段路基強度不高,軟弱地基沒有處理,路基土質較差。
1.1.3老路面結構厚度薄,路面材料老化。
1.2舊路改建的一般原則路基路面改建方案確定前第一個重要環節就是對老路路基路面現狀的調查和評定,這一工作直接影響到改建方案確定和工程投資。
1.2.1經濟原則,盡量利用舊路資源,設計方案進行充分的經濟比選。
1.2.2節約用地原則,充分利用原有路基,對路基加寬方式、改線方案結合工程技術指標、工程造價、征地拆遷等因素進行綜合考慮。
1.2.3環保原則,采取再生技術對老路面進行再生利用,盡可能地減少工程的廢棄物。
2.舊路摸底調查
2.1交通量的調查交通量的調查以及交通車輛的組成調查,尤其對重載車輛的調查,近年來社會上重載車輛比例大,在路面結構設計時應通過現調查交通量預測遠景交通量,來設計路面結構層,以保證路面達到預計的使用壽命。
2.2路基、路面現狀調查路基、路面現狀調查包括路基、路面寬度、結構形式及近幾年大修改建情況等,現狀老路面的調查和評價。公路路基拓寬改建設計前,應對原有路基的病害進行處理。調查內容包括舊路路基的填筑材料、使用和損壞等病害情況,分析病害的種類、規模、狀態、原因等,并在施工前或施工期間,對路基不同類型的病害要進行徹底地處理。原路面現狀調查應對原路面破損程度進行分段評價,分析路面破壞原因,分段擬定路面改建方案。
2.3彎沉檢測 彎沉檢測是評價舊路的整體強度,進行路面設計的重要依據,對檢測結果應根據彎沉值大小、路面結構情況分段整理計算,以便于下階段路面結構補強設計。
3.舊路基的改建與處置
3.1舊路基的利用 舊路基經過多年的行車作用基本穩定,因此舊路改建時一般寧填勿挖,充分利用,對于局部出現翻漿、沉陷等破壞嚴重或彎沉較大的路段可采取換填碎石、砂礫及打砂樁、石灰樁、粉噴樁處理。
3.2舊路基加寬綜合處置方案 本地區舊路兩側地基的特征主要表現為,在靠近村鎮路段路兩側生活垃圾和建筑垃圾較多,局部地段含水量大,綜合工程實踐,目前適合本地區的加寬處置措施主要有以下幾種:
3.2.1方案一臺階開挖,適合地基土質較好的路段。
3.2.1方案二臺階開挖+天然沙礫基底處理,適合含水量大、溝塘的路段,在具體應用時應結合項目的實際條件和工程造價綜合考慮。如米橫線按照方案一進行處理,該道路大部分路段為利用挖方加寬路基,填土高,地質水文條件良好。省道204魚橫段K225+200-K225+500路基加寬按照方案二進行處理。
3.3舊路邊溝的補修和增設 對于舊路缺少邊溝的路段,必須增設邊溝,以迅速排除路面水流,邊溝的形式及斷面尺寸應根據當地降雨量大小確定。
4.路面結構改建方案
4.1新鋪基層和面層
舊瀝青路面改建比較常規做法是對老路補強改建,老路改建前也應對對病害較嚴重路段進行處理,對較大的沉陷,應查明原因,翻挖處理。一般路段利用老路路表彎沉測定結果,計算出代表彎沉值,并反算成老路路面當量回彈模量,再按彈性層狀體系理論計算加鋪補強層厚度。過去幾年,舊路改建大多是挖除瀝青面層,加鋪灰土碎石基層,再鋪瀝青面層,對于舊路面材料只得拉到偏遠的垃圾場廢棄。
近年來,由于公路事業的發展以及資源供應的日益緊張和人們環保意識的增強,瀝青路面再生技術引起人們的重視,冷再生技術得到了推廣應用,就地冷再生技術,就是直接在舊路面上撒鋪上水泥或水泥、碎石,用冷再生機直接將原瀝青路面打碎和新鋪材料拌合成新路面基層或底基層。再加鋪基層或面層。
冷再生技術主要是將原有的路面材料加以重復利用,原有的路面材料主要起骨料的作用, 現場冷再生外摻材料為水泥、碎石、水。水泥現場冷再生混合料7 d無側限抗壓強度應滿足大于等于3.1 MPa的技術要求,壓實度大于等于97%. 當采用水泥用量試件強度達不到設計要求時,應采用較高標號水泥或用硅酸鹽水泥替代礦渣水泥使混合料滿足強度要求,現場實際施工水泥劑量應小于6.0%.國道307子洲至靖邊段路面大修改建就采用了現場冷再底基層。大大節約了材料,使用效果良好。再生技術使原有路面材料可以再生利用,有利于保護環境,節省資源,降低工程造價,因此值得推廣應用。
4.2水泥混凝土路面
對于舊瀝青路面翻漿嚴重路段,在對路基及基層進行翻挖處理后,鋪筑水泥混凝土路面,以提高路面的耐久性。省道204魚河至橫山段K225+200-K225+400,因路基翻漿嚴重,該段路面成了養護工作中的老大難,年年補,年年爛,就對該段路基換填20cm砂礫,基層采用20cm灰土碎石,將路面改為20CM水泥混凝土路面,改造后路面使用效果良好。
5.結束語
隨著科學技術的進步,新工藝新技術的應用,舊路改建方法越來越多,在確定改建方案時必須在對老路現狀充分了解的基礎上,堅持因地制宜、經濟環保的原則。在具體實施時應根據設計方案修建試驗路段,以確定施工工藝、施工質量控制的方法。
參考文獻:
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