高速公路短路基路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究范文
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摘要：結(jié)合高速公路工程建設(shè)基本情況，分析短路基結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，然后提出短路基面層結(jié)構(gòu)、基層結(jié)構(gòu)、墊層結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)對(duì)策。結(jié)論證實(shí)，為確保短路基工程質(zhì)量，提升高速公路的穩(wěn)定性與可靠性，還要結(jié)合水文地質(zhì)條件及防凍要求，科學(xué)設(shè)置墊層。總之，從多個(gè)方面入手，采取有效的設(shè)計(jì)策略和質(zhì)量控制措施，實(shí)現(xiàn)提升短路基工程質(zhì)量的目的，為車輛順利通行提供保障。
關(guān)鍵詞：高速公路；短路基；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；面層；基層；墊層
0引言
隨著高速公路建設(shè)數(shù)量越來(lái)越多，工程穿越的地形地質(zhì)條件也越來(lái)越復(fù)雜。許多高速公路需要穿越山地、丘陵、盆地等，給工程建設(shè)帶來(lái)全新挑戰(zhàn)。由于山地的地形地質(zhì)條件十分復(fù)雜，橋梁和隧道所占的比例較高，容易出現(xiàn)橋梁與橋梁，橋梁與隧道之間的短路基。短路基的長(zhǎng)度一般比較短，位置分散，路基基礎(chǔ)與橋梁隧道的構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)存在較大差異，施工難度大，質(zhì)量控制要求高。一旦施工方案設(shè)計(jì)不合理，質(zhì)量控制措施沒(méi)有嚴(yán)格落實(shí)，很容易導(dǎo)致質(zhì)量缺陷出現(xiàn)，對(duì)整個(gè)高速公路工程建設(shè)也會(huì)帶來(lái)不利影響。為有效應(yīng)對(duì)這些難題，克服短路基施工中遇到的難題，首先應(yīng)該完善方案設(shè)計(jì)，然后落實(shí)質(zhì)量控制措施，加強(qiáng)每個(gè)施工環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制，促進(jìn)短路基工程質(zhì)量和高速公路建設(shè)效益提升。
1高速公路短路基的特點(diǎn)
短路基是高速公路建設(shè)的常見路基結(jié)構(gòu)形式，由于山區(qū)地形起伏，路線受地形條件制約，橋梁隧道之間的短路基較多，其主要特點(diǎn)表現(xiàn)在以下方面。施工方案設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該根據(jù)短路基的特點(diǎn)采取相應(yīng)措施，提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平，有效指導(dǎo)后續(xù)施工，促進(jìn)路基工程質(zhì)量提升。
1.1填方或挖方施工難度大
短路基通常位于橋梁和隧道之間，位置分散、長(zhǎng)度較短，大部分為高填方和深挖方，施工難度大，給現(xiàn)場(chǎng)施工帶來(lái)挑戰(zhàn)。作為施工單位和施工人員，首先應(yīng)該重視現(xiàn)場(chǎng)地形地質(zhì)勘查，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)施工做好勘查設(shè)計(jì)工作，有效指導(dǎo)短路基施工。
1.2壓實(shí)度難以保證
壓實(shí)度控制是短路基施工的重要內(nèi)容。然而，由于山區(qū)地形地勢(shì)條件復(fù)雜，短路基通常位于地勢(shì)陡峭路段，并且里程很短，大型機(jī)械搬運(yùn)和施工困難，因而必須采用小型機(jī)械設(shè)備或者采用人工方式開展現(xiàn)場(chǎng)施工[1]。同時(shí)，短路基現(xiàn)場(chǎng)施工難度大，質(zhì)量控制要求高，壓實(shí)度也難以得到保證。
1.3容易引發(fā)不均勻沉降
由于壓實(shí)度控制難度大，一些短路基壓實(shí)度不合格，填料不均勻，路基與橋梁隧道構(gòu)造物之間的基礎(chǔ)剛度差異性較大，容易導(dǎo)致路基不均勻沉降現(xiàn)象發(fā)生。如果沒(méi)有得到及時(shí)修復(fù)和處理，可能使路面結(jié)構(gòu)層遭到破壞，對(duì)高速公路通車運(yùn)營(yíng)也會(huì)產(chǎn)生不利影響。此外，高速公路通車運(yùn)營(yíng)后，在自然環(huán)境、車輛荷載的影響下，再加上短路基工程自身存在質(zhì)量缺陷，容易出現(xiàn)路基不均勻沉降和路面開裂現(xiàn)象[2]。因此，作為工程建設(shè)單位，首先應(yīng)該完善方案設(shè)計(jì)，有效指導(dǎo)短路基施工，實(shí)現(xiàn)對(duì)工程質(zhì)量的嚴(yán)格控制，進(jìn)而預(yù)防質(zhì)量缺陷發(fā)生。
2高速公路短路基面層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
面層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是短路基設(shè)計(jì)的關(guān)鍵內(nèi)容，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該善于把握技術(shù)要點(diǎn)，考慮現(xiàn)場(chǎng)施工情況完善方案設(shè)計(jì)，有效指導(dǎo)后續(xù)施工。一般而言，應(yīng)該結(jié)合短路基的具體情況，有針對(duì)性地采取設(shè)計(jì)方案，具體措施如下。
2.1面層型式選擇
水泥混凝土面層剛度大，可以彌補(bǔ)短路基壓實(shí)度控制難的問(wèn)題，緩解路面不均勻沉降帶來(lái)的路面損壞。但短路基壓實(shí)度不夠、不均勻沉降嚴(yán)重，容易導(dǎo)致混凝土面板局部壓力過(guò)度集中，出現(xiàn)早期損壞，制約車輛安全順利通行。而在混凝土面層摻入鋼纖維并形成鋼纖維混凝土，能增強(qiáng)路面的抗裂、抗彎拉、抗疲勞性能，促進(jìn)工程質(zhì)量提升，設(shè)計(jì)中需要重視它的應(yīng)用。
2.2應(yīng)用復(fù)合式路面
高速公路常用瀝青混凝土路面和鋼纖維混凝土路面，這兩種路面型式結(jié)構(gòu)不僅美觀，而且行車舒適度高。短路基施工中，為促進(jìn)其作用充分發(fā)揮，可以設(shè)計(jì)采用復(fù)合式路面，在鋼纖維水泥混凝土面層上部加鋪瀝青混凝土。設(shè)計(jì)采用復(fù)合式路面用于短路基施工，可以發(fā)揮瀝青混凝土面層的特點(diǎn)，確保面層結(jié)構(gòu)美觀、施工連續(xù)性好、行車噪音小、舒適度高。同時(shí)還能充分發(fā)揮鋼纖維混凝土剛度大、抗折強(qiáng)度高的特點(diǎn)，有利于延長(zhǎng)路面結(jié)構(gòu)使用壽命，為高速公路工程建設(shè)創(chuàng)造良好條件[3]。
2.3鋼纖維混凝土面層
鋼纖維混凝土面層設(shè)計(jì)時(shí)，需要考慮路面的溫縮和干縮特性，為防止混凝土板斷裂，需要合理設(shè)置接縫。同時(shí)，為保證路面的綜合性能良好，行車舒適度高，在滿足施工需要的前提下，應(yīng)該盡量少設(shè)置接縫。此外，為保證面層結(jié)構(gòu)穩(wěn)固，有效承受車輛荷載，預(yù)防裂縫產(chǎn)生，短路基鋼纖維混凝土板的厚度在22cm為宜。
2.4瀝青混凝土面層短路基
在高速公路整個(gè)線路所占的比重較小，不必要進(jìn)行單獨(dú)設(shè)計(jì)，參考普通路段設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)即可。按照《復(fù)合式路面設(shè)計(jì)原理與施工技術(shù)》的規(guī)定，高速公路瀝青面層厚度不得小于7cm。此外，為節(jié)約成本，方便施工，參照技術(shù)規(guī)范要求，短路基面層宜采用4cm細(xì)粒式改性瀝青混凝土+6cm中粒式瀝青混凝土+22cm鋼纖維水泥混凝土結(jié)構(gòu)形式。
3高速公路短路基基層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
短路基的高填和深挖路段較多，路基狀態(tài)復(fù)雜，給現(xiàn)場(chǎng)施工帶來(lái)挑戰(zhàn)。而填方路段基層直接鋪筑在路基之上，受地下水影響小。但由于填方高度較高，受施工現(xiàn)場(chǎng)條件限制，再加上如果質(zhì)量控制不到位，難以有效保障填方壓實(shí)度，不均勻沉降問(wèn)題也會(huì)比較嚴(yán)重，難以有效保障施工效果。為預(yù)防質(zhì)量問(wèn)題發(fā)生，基層必須選用剛度大、擴(kuò)散能力強(qiáng)的材料進(jìn)行填充和施工，并按要求壓實(shí)，進(jìn)而減少路基不均勻沉降，保障路基的穩(wěn)固與可靠。根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)，水泥穩(wěn)定碎石屬于半剛性材料，在高速公路施工中的應(yīng)用非常廣泛[4]。并且技術(shù)成熟，適用于短路基填方路段施工。山區(qū)挖方路基施工時(shí)，土方開挖量大，施工中還需考慮地下水的影響。如果挖方路床受地下水影響較小，與地下水位線的距離較遠(yuǎn)，路面基層宜采用水泥穩(wěn)定碎石。如果地下水豐富、水位較高，必須合理選擇施工材料，確保填料具有良好的透水性能。級(jí)配碎石基層透水性能良好，在高速公路施工中的應(yīng)用比較普遍，并且工藝先進(jìn)、技術(shù)嫻熟，適用于地下水豐富的挖方路段。總之，短路基基層設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該綜合考慮填方和挖方路段實(shí)際情況。如果短路基位于高填方路段，與地下水位線的距離較遠(yuǎn)，受地下水影響很小，宜采用水泥穩(wěn)定碎石基層。如果挖方路段開挖至地下水位線以下，宜采用級(jí)配碎石基層。通過(guò)采取上述有效設(shè)計(jì)方案，有利于保證短路基的基層質(zhì)量合格，滿足施工技術(shù)需要，促進(jìn)工程質(zhì)量提升。
4高速公路短路基墊層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
墊層位于基層與土基之間，是短路基設(shè)計(jì)中不可忽視的內(nèi)容。它的主要作用是隔水、排水、防凍，擴(kuò)散荷載，并且還有利于減少路基變形，保證路基結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性與可靠性。短路基方案設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)于墊層設(shè)計(jì)應(yīng)該進(jìn)行全面考慮，結(jié)合短路基所在位置的地形地質(zhì)條件、水文條件等，合理設(shè)置墊層。如果短路基位于季節(jié)性冰凍地區(qū)，當(dāng)路面總厚度小于最小防凍厚度時(shí)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中有必要設(shè)置墊層，從而有利于避免凍脹翻漿現(xiàn)象發(fā)生。地下水豐厚的路段也應(yīng)該設(shè)置墊層，從而有利于排水，避免積水現(xiàn)象發(fā)生，保證施工效果。此外，如果短路基填方路段不均勻，沉降問(wèn)題比較嚴(yán)重，也需要設(shè)置半剛性墊層。采取這些處理措施之后，有利于防止不均勻沉降問(wèn)題發(fā)生，保證短路基結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定與可靠，實(shí)現(xiàn)對(duì)工程質(zhì)量的嚴(yán)格控制。
5結(jié)語(yǔ)
短路基結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是高速公路設(shè)計(jì)中不可忽視的內(nèi)容。作為設(shè)計(jì)單位和設(shè)計(jì)人員，應(yīng)該加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)勘查，根據(jù)短路基結(jié)構(gòu)具體情況完善方案設(shè)計(jì)，對(duì)工程施工進(jìn)行科學(xué)合理安排。另外還要嚴(yán)格落實(shí)設(shè)計(jì)方案和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，遵循規(guī)范要求施工。一般而言，短路基路段宜采用AC+SFRC復(fù)合式路面，瀝青面層采用細(xì)粒式改性瀝青混凝土，鋼纖維混凝土路面不設(shè)接縫，厚度值以22cm為宜。基層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，通常根據(jù)地下水位高低選擇合適的結(jié)構(gòu)形式。例如，當(dāng)短路基位于高填方或距地下水位線較大的挖方路段時(shí)，宜采用水泥穩(wěn)定碎石基層。如果挖方路段開挖至地下水位線以下，宜采用級(jí)配碎石基層。此外，為確保短路基工程質(zhì)量，提升高速公路的穩(wěn)定性與可靠性，還要結(jié)合水文地質(zhì)條件及防凍要求，科學(xué)設(shè)置墊層。總之，從多個(gè)方面入手，采取有效的設(shè)計(jì)策略和質(zhì)量控制措施，實(shí)現(xiàn)提升短路基工程質(zhì)量的目的，為車輛順利通行提供保障。
參考文獻(xiàn)：
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[2]蔡湘琪.高速公路路基路面工程存在問(wèn)題的質(zhì)量控制研究[J].科技創(chuàng)業(yè)月刊，2011（4）：136-137.
[3]王偉.高速公路短路基路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J].山西交通科技，2016（6）：23-25.
[4]張睿，徐永福，于波.低路堤高速公路路基路面處理措施分析[J].地下空間與工程學(xué)報(bào)，2013（z1）：1675-1680.
作者：尚林菁 單位：邢臺(tái)路橋建設(shè)總公司