探索路段弯沉失控的起因与处理措施(市政工程案例)

2探索路段弯沉失控的起因与处理措施1前言道路铺筑沥青面层前进行的基层验收过程中，常因检测计算弯沉值偏大，而验收不通过，影响到工程的进程；或因产生问题的原因不清，处理不当造成了不必要的浪费，为分析情况，采取对策，就一些影响因素进行分析研究，提出个人的看法，试图引起工程有关的设计、施工、检测、监理、建设管理等方面的重视和关注，综合强度抓源头，以便把问题及早解决在施工进程中，并从中吸取教益，得到改进提高。验收弯沉和弯沉曲线反应了路基路面综合承载能力，作为道路整体结构的综合强度指标，受材料、施工因素、水温环境影响，与地基承托能力等直接有关。就本人所参与验收工程的情况分析，除个别情况明显的主要由某一二种原因造成的弊端外，如河圹填土处理不当，路床长期浸水等主导因素外，一般都由多方面不利条件综合影响的结果，如地基偏潮为多数，无机结合料的配比和碎石级配不好，缺陷修补压实不均等不利因素误差的综合积累。对验收存在问题的处理，本着从根源上找原因，哪里出了问题，就从哪里翻修，予以彻底解决。如确系因故不能作翻挖处理，通过经济技术比较后，才谋求结构补强方案。本文结合设计和施工实践，列举了一些实例和技术参数供参考，有不当之处，敬请批评指正。2道路基层检测验收问题2.1基层质量基层质量，主要受下列几方面的影响较大，少有不当，则可能降低了基层半刚性板体结硬，以至破坏失效。2.1.1原材料质量选择好材料，使其符合施工技术规范中各项技术指标，是生产配合比的基础。如：集料要有足够地强度，其碎石压碎值要求不大于30％，针片状含量宜不大于15％，5mm以下颗粒用级配比例适当取低限值，0.075mm以下的细料不应大于7％等，对于有风化的砂石料，强度低易压碎，造成细颗粒量增多，又影响到级配范围，降低了骨架的嵌挤作用。再如：要求用Ⅲ级以上的石灰；粉煤灰中SiO2,AL2O3和Fe2O3的总量应大于70％，烧矢量不超过10％，含水量不超过35％的材料，按一定量的配比，才能保证良好的胶结作用和减少裂缝。2.1.2生产配合比2.1.2.1二灰碎石的配比和级配强度高一定要刚度好，实践证明二灰碎石中的碎石集料比例一般采用80～85％，不宜少于80％。二灰碎石混合料中碎石的级配比例，按规定执行公路沥青路面设计规范JTJ014-97表5.1.5-2，级配范围的有关规定如下表所列：层位通过下列方筛孔(mm)的质量百分比4031.519.09.54.752.361.180.600.075基层—10081-9852-7030-5018-3810-276-200-7底基层10090-10072-9048-6830-5018-3810-276-200-7在施工未满足级配时，而要达到基层材料的设计强度1500MPa几乎是不可能的，其灰土碎石混合料在级配不好以至无级配的情况下，嵌挤和密实度作用降低，可能达到的抗压模量介于1100～600MPa之间。设案例：取城市主干路土基抗压模量30MPa，20cm12％灰土底基层，36cm二灰碎石基层，12cm沥青砼面层的结构组合，用不同抗压模量底层，模拟试算验收弯沉值进行比较(详见表一)。表一底基层取不同材料试算弯沉表案例表中弯沉值单位：mm地基回弹模量(MPa)底基层材料强度E(Mpa)弯沉值(mm)路面结构2506％灰土45010％灰土65012％灰土800碎石灰土1000石灰土碎石1250石灰水泥碎石1500二灰碎石17502000备注E0＝34干燥状态2.481、12cm沥青砼面层0.2430.2350.2220.2140.2050.1970.1900.1840.1802、36cm二灰碎石基层0.3280.3040.2820.2700.2570.2440.2350.2270.2213、20cm***底基层1.9581.6181.3911.2741.1561.0470.9620.8980.844E0＝30中湿状态2.791、12cm沥青砼面层0.2690.2480.2340.2250.2160.2070.1990.1940.1892、36cm二灰碎石基层0.3570.3220.2980.2850.2720.2580.2480.2400.2333、20cm***底基层2.2061.751.5021.3731.2451.1261.0340.9640.905E0＝26中湿状态3.201、12cm沥青砼面层0.2060.2640.2480.2390.2290.2190.2110.2050.2002、36cm二灰碎石基层0.3810.3440.3190.3040.2900.2750.2640.2550.2483、20cm***底基层2.4211.9131.6371.4951.3531.2221.1211.0450.980E0＝22潮湿状态3.741、12cm沥青砼面层0.3080.2840.2670.2570.2460.2350.2270.2200.2402、36cm二灰碎石基层0.4130.3720.3440.3290.3120.2970.2840.2750.2673、20cm***底基层2.6952.1191.8081.6491.4901.3441.2321.1471.075E0＝20过湿状态4.201、12cm沥青砼面层0.32.20.2960.2780.2680.2560.2450.2360.2290.2232、36cm二灰碎石基层0.4320.3890.3600.3430.3260.3100.2970.2870.2793、20cm***底基层2.8632.2461.9131.7431.5741.4181.2991.2091.133说明：①表中抗压回弹模量Ei(MPa)取值——沥青砼：细粒式(4cm)E1＝1400，粗粒式(8cm)E2＝1000，二灰碎石E3＝1500，底基层按不同材料的抗压模量如表列250～2000MPa代入的试算值。②不同强度材料换算成同一种材料强度的当量厚度，如取E0＝30MPa以20cm12％灰土底基层弯沉150.2为例，当材料换成二灰碎石(1500MPa)约相当于12％灰土［(150.2-103.4)÷202.150279］+20＝27.26cm4如表中E0＝30MPa时，当二灰碎石抗压模量由1500降到1000MPa时，验收弯沉值由1.034mm增大到1.245mm，强度下降20％。当二灰碎石抗压模量由1500再降到650MPa时，验收弯沉值将由1.034mm增大到1.502mm，强度下降45％。检验时可选择弯沉实测偏离点处，取样作级配复验查找原因。施工拌和取样控制。2.1.2.2无机结合料含灰量以灰土为例，灰土底基层同样按上述表一所列结构组成，取30MPa地基抗压模量，20cm灰土底基层，则按不同含灰量的强度试算比较(详表一中E0＝30MPa时)当石灰含量12％(抗压模量650MPa)验收弯沉值1.50mm当石灰含量10％(抗压模量450MPa)验收弯沉值1.75mm当石灰含量6％(抗压模量250MPa)验收弯沉值2.20mm可见灰土的灰剂量由12％降到10％时弯沉值由1.5mm增大到1.75mm，该层强度下降16.6％，也使上基层弯沉值由0.298mm增大到0.322mm，强度下降8％，影响到沥青面层弯沉由0.234mm增大到0.248mm，强度下降6％。如灰土底基层的灰剂量再降到6％时，其弯沉值将由1.5mm增大到2.2mm，该层强度下降46.6％。影响到上基层弯沉值由0.298m增大到0.357mm强度下降20％。影响到沥青面层弯沉值由0.234mm增大到0.269mm强度下降15％。2.1.3施工程序2.1.3.1层间作业处理半刚性材料施工要求，含水量适度，拌和均匀，养护及时，特别要注意把握好碾压时间，碾压一次到位，按规定采用先轻型后重型压路机碾压，直达到按重型击实试验法确定的要求压实度，同时没有明显的轮迹，接着湿润养护7天～14天后铺筑上面的层次，当不具备按规范要求的养护周期条件而要连续施工上层时，建议提高压实强度1％～2％，再同步养生。要安排好碾压时机，不能靠后期补水多次碾压或不规范通行车辆。也有压实破坏，强度失效的例子：2004年底施工的玉龙路(新机场路～河海路段)，据现场验收人员描述，二灰施工完20多天，表面已发白，拟似已成型，但未形成板体，脚踢碎裂松散，弯沉上不来，事前二灰以下地层次已通过验收，最后对本层次作翻挖处理了事。2.1.3.2均匀压实与搭接处理压实不均碾压不密实或局部压不实，压不到位，与材料含水量、选用的碾压机械、碾压程序、碾压遍数与碾压速度等有关，也与压不到边、压不到底、压不到难点处有关，使弯沉的偏离值增多、增大，标准差值也增大，导致代表弯沉值降低。检验时，可通过弯沉车靠边(路边、井边、台端、侧墙边、缺陷修补处、塔接部位等处)，将上述部位距离50cm以内的测点，分别统计计算出代表弯沉值，进行比较，可以明显的判断碾压到位的程度。同样密实度检查到底(选择回填土处，上述靠边处)按规定试坑取样到层厚的2/3深度处。均匀压实是促进结构整体成型和连续传力效果，提高弯沉强度和结构稳定性，确保整体质量长期使用的重要环节。拌和不匀灰土的含灰量不匀；二灰碎石的混合料离析，粗细料相对集中不成级配比例，降低了颗粒间的嵌挤功能等。搭接处理不当5①岸坎、陡坡处理，新老路结构层搭接补强未按要求做到位。②沟槽回填土质量，特别是未按由下往上施工程序进行的，如道路基层成型后再挖支管沟槽，回填土压实不好的情况比较常见。③上道工序缺陷修补不到位或未压实。④过渡段施工未按程序进行，对半刚性基层而言，现象偶有发生。2.1.4气温与水环境①气温影响无机结合料稳定结构层：根据有关试验资料，施工期平均气温低于5ºC时强度增长缓慢，以至停止增长。因此计划安排时尽可能避免冬季施工，如不得已冬季施工时，除应采取有效的技术措施外并不宜短期内开放交通。②积水影响：按要求压实后的半刚性结构层30天内不得受水浸泡，如道路施工范围内长期积水或处于过湿状态影响路面结构成型强度，以创业西路(龙魏路——龙江路)二灰碎石基层交接验收为例说明：创业西路工程，于2003年底施工结束，因其中桥梁施工延期，未进行沥青路面摊铺，以二灰碎石基层过冬。其间由于基层顶面低于两侧地坪，两侧排水系统又不健全，曾形成长时间的积水。在上海富达监理公司接受此项工作——作沥青路面招标过程的交接验收中，二灰碎石顶面实测计算弯沉值0.5mm大于设计弯沉值0.33mm，而验收未通过。根据路段，分别干燥、潮湿及尚有积水的三种地块探查情况看出：干燥处镐刨二灰碎石结硬状况较好，粗集料尚形成嵌挤作用；潮湿处表面能用铁锹铲出松散层1～3cm，下层铁锹难以翻挖；积水地段表面除有一层1～3cm浮土淤积，清除淤积层后下面松软未结硬的层次，用铁锹铲除松软层次约有2～5cm，然后用镐轻刨能轻易掀动结硬层，且处于潮湿状态(兼有压实不到边之嫌)。处理方案是：①排除积水，清除淤泥与松散层，铲除松软层，晾干后检测复验，针对不足处进行再处理或补强。②对基层顶面清除松散湿软层后不得薄层补贴，用面层料补足。可见：施工和环境等因素一旦处治不当，会直接影响到道路相关层次施工质量和板体结构的成败强度。2.2承托层质量当受检层次本身配比、灰剂量、压实度等情况均符合要求时，而实测弯沉又不足，自然要检查到下层，包括地基承托能力。对实测数据中弯沉值偏大比较集中成一段、一块、一侧、一条的现状，进行重点分析找出问题采取措施。如新北区东海路K3+580～K4+000一段二灰基层弯沉验收不通过，经核查为河圹集中地段与清淤不彻底，土路床(土基)压不实有关。2.2.1地基承托能力按《公路路面基层施工技术规范》(JTJ034-2000)第342条准备下承层(承托层)的要求：①对地基不论路堤还是路堑，必须用12-15t三轮压路机或等效的碾压机械，进行3-4遍碾压检验，在碾压过程中如发现土过干，表土松散，应适当洒水，如土过湿，发生弹簧现象，应处理。②对于底基层，应进行压实检查，凡不符合设计要求的路段，必须根据具体情况，采取措施，使之达到规范规定的标准③