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路橋過渡段設計質量影響著道路橋梁的日常行車安全。這就要求相關部門在進行路橋過渡段路面路基結構設計過程中,結合實際情況,防止設計不合理而造成路橋過渡段出現變形現象發生。同時,技術人員需對道路橋梁過渡段情況進行詳細檢查,從而為道路橋梁的性能提供保障。
1路橋過渡段路基路面結構設計的重要性
當前,各個地區的經濟往來越來越頻繁,這就要求相關部門進一步加快路橋建設步伐,這也是社會主義現代化建設的需要。在這一背景下,就必須對路橋工程進行進一步設計,促使工程建設水平得到有效提升,滿足新時期路橋運輸要求。針對路橋過渡段而言,結構設計對于路橋的安全性、穩定性均具有重要影響。因此,要滿足路橋工程穩定性要求,就必須增強設計方案的可行性和實用性。
2路橋過渡段路基路面結構的常見問題
2.1橋頭引道過渡段結構設計不當。針對橋頭引道路基過渡段而言,較為常見的處理方式有粗粒填筑、加筋土、鋼筋混凝土過渡板法等[1]。上述方式難以避免橋頭跳車現象,通過研究發現,橋頭跳車主要原因在于人們沒有找到可行的定型搭板處理計算方式。同時,搭板的長度不符合規定也會導致這一現象發生。2.2橋頭引道軟土地基處理不當。開展圖紙設計過程中,如果設置的地質鉆孔比較少,鉆探的深度不符合標準規定,就會導致工作人員很難明確路基深度和范圍,也難以探明軟土路基性質,這種情況下,會導致軟土路基段出現沉降,從而導致橋頭跳車。進行設計過程中,針對軟土地基,理論和實際之間存在一定的差異,會導致路基設置難以達到預期效果。2.3橋頭引道路堤邊坡防護措施不合理。雨水侵襲,道路橋梁會受到一定影響。我國一些沿海地區,降雨比較多,因此,需要對橋頭引道路堤采取相應的防護措施。但是,若防護措施不夠合理,即便實施相應的道路橋梁防水、排水工作,也難以實現預期效果,進而使臺背填土沖刷流失,進一步降低了路基的強度,從而引發橋頭跳車現象。
3路橋過渡段路基路面結構設計措施
3.1無搭板設計方案。近年來,路橋過渡段結構設計中,搭板設計得到廣泛應用,能夠有效降低路基沉降發生率。在采用該方式進行具體施工過程中,為使施工質量得到提高,采用不設置搭板的設計方案,需要進一步轉移設計重心,重點設計填筑工程,對其進行適當的填筑和加固,促使道路橋梁的性能以及路面、路基面承載力得到提升。相關單位需要采用先進的科學技術,進一步提高壓實力度,進而為路橋過渡段的施工質量提供保障。3.2有搭板設計方案。路橋過渡段沉降問題相對普遍,針對這一情況,可在橋頭位置設置搭板,從而防止橋頭跳車情況發生。此外,對橋臺搭板進行進一步分析,其長度主要是以坡度值作為依據進行設計,通過這種方式,能夠保障其有能力承擔車輛行駛過程中所帶來的負荷,從而有效降低沉降發生率[2]。采用這種方式比較簡單快捷,但不是全部的路橋工程均能夠使用這一方式。對于路橋過渡段,設置相應的橋頭搭板,以防止橋頭出現沉降現象,取得了一定的效果,但是還是存在一定弊端。例如,一些承受較大交通壓力的路橋,如果為其設置搭板,跳車現象就難以解決,導致這一路段被磨損,若路堤臺銜接處發生沉降問題,逐漸向其他方位轉移,會促使局部位置出現沉降問題。這種情況下,技術人員需將實際工程情況作為依據,從而對搭板進行合理化設計。圖1為搭板設置示意圖。對橋梁搭板的寬度進行設置,對搭板的寬度以及橋面的寬度進行控制,要求寬度一致,采用這一方式進行設計,能夠有效防止行車過程中發生安全事故。針對橋梁板的邊緣位置,兩者之間要設置0.5m的差距。這種情況下,相應技術人員和施工人員,需針對搭板厚度進行科學設置,并且充分考慮位移情況,設置的搭板厚度越大,出現的位移就會越小。在對橋梁建設過程中,工作人員應控制搭板厚度。在我國,一些小型路橋搭板厚度在20~36cm之間。但是對大型搭板進行設計過程中,需要對厚度做進行一定調整,一般情況下,其厚度被控制在30~40cm之間[3]。設計人員進行搭板設計過程中,需進一步研究搭板的長度,從而避免搭板設計缺乏合理性。同時,可以利用錨固栓連接臺頂和塔板,從而有效降低沉降情況。此外,結合橋臺實際情況,對搭板筋進行合理設計,從而有效提升過渡段性能。3.3路橋過渡段路基路面壓實設計。對路橋過渡段進行具體施工過程中,可以同時對路橋臺背和橋坡填實和填土,采用這一方式,能夠有效防止沉降現象的發生。同時,結合相關施工方案對其進行具體施工,也可以采用分層填筑的方式。對每一層的厚實度進行合理控制,按照相關規定對不同環節進行具體施工,首先將土卸下車,然后使用推土機推平,此后對路面進行灑水[4]。相應施工人員要使用專用工具對路面進行填平,然后使用壓路機實施具體的壓實操作。
4結語
當前我國基礎設施的建設還不是十分完善,如道路和橋梁的過渡段位置,結構設計存在一定問題,影響車輛行駛的安全性。這種情況下,相關部門應當加大重視力度,并對路橋施工技術進行深入研究,使我國路橋施工質量和施工水平得到有效提高,從而為人們提供一個安全、良好的出行環境。
作者:史龍 單位:石家莊宏業交通建設監理有限公司
參考文獻:
[1]范明亮.淺談路橋過渡段路基路面結構設計[J].黑龍江科技信息,2017(9):219.
[2]趙玉國.路橋過渡段路基路面施工病害及主要應對措施分析探討[J].科技創新導報,2015(29):62-63.
通過工程實踐分析,高速公路的工程質量存在諸多質量通病,當然有施工方面的原因,主要存在于設計方面的以下問題:路基土的回彈模量的計算問題:因為對土質的物理指標(含水量、密度、干密度、飽和度、飽和密度、空隙比、孔隙率、)等缺乏實地勘測試驗,多以經驗加估算設計,極易產生沿線路基的非均勻性沉降及其整體的CBR值準確,從而造成路面結構層的計算不符合行車軸載的實際情況。所以路基的彎沉值計算應該根據路基的干濕類型或80cm深度相對含水量確定路基的回彈模量,再以汽車荷載(附加應力)、路面結構層的恒載(自重應力)計算容許彎沉值是比較合理的,即路基允許彎沉值Lr=k9038E-0.938。式中意義:Lr——設計允許彎沉值(10-2mm);E——路基土的回彈模量(MPa);k——不利季節的影響路基壓實度與彎沉值的控制設計問題:傳統的理論認為路基分為上路基和下路基兩個部分,80cm深度內的上路基屬于上路基,是承受汽車軸載與路面恒載的主要受力結構層,以傳統JN--150后軸重100KN為參數,按照附加應力的擴展深度80cm計算的,尚未考慮運輸超載的個別因素,現在的車輪軸載已經超過該標準很多,一汽重卡或斯太爾車型一般到裝載90~100t,斯太爾(191型;后三軸12輪)半掛車,普通載重100~120t,單軸重達到20t,在很多干線公路上超載一倍的車輪都在一半以上,汽車輪胎的標準氣壓應該是0.7MPa,但實際上已經增大到1.0MPa,以上,經過計算軸載的附加應力、路面結構層恒載的自重應力及不可避免的超載因素已經達到100cm之多,確切地說,路基壓實度與彎沉值是因果關系,壓實度不足會影響到彎沉值指標不滿足路面結構層的承載力需要。因此;為結構層路面設計提供的技術參數偏低而且理論深度不盡全面,缺乏現場勘查理論數據的分析與計算,由于路基的整體強度薄弱也是造成路面結構層早期疲勞破壞的主要原因。對于不同干濕類型的路基,應采用不同的路基回彈模量,根據不同的路基回彈模量計算不同的路面設計彎沉值,不能狹義的以一張圖紙設計代表幾十公里路基設計的理論用于施工,國外的設計方法見下表1:根據計算得出的不同設計路基彎沉值,可通過路基補強或增加基層厚度取得一致的路基設計彎沉值,在此基礎上通過路面結構的雙層體系計算相同的路面結構層厚度。
結構層路面設計理念的改進問題
因汽車工業的技術發展與進步使軸載不斷增大,而不應以大型車輛的誕生而扼殺運輸能力,更說明我國路面結構層的設計的確存在理論缺陷,包括對建筑材料的質量品質以及計算理論存在不切合實際的問題,合理的建筑材料及路面結構層厚度滿足路用功能是檢驗設計理論的標準?;鶎咏Y構組合問題:尤其高速公路路面結構比較厚,一般厚度在80cm左右,基于路面結構層的低溫抗裂性核高溫穩定性的使用功能,設計時應該盡量將半剛性基層用做底基層,基層采用柔性基層的設計。柔性基層一般采用乳化瀝青穩定大粒徑碎石混合料或設計為ATB25~30做基層更為理想。柔性基層的結構特性和強度機理分析;通常采用大瀝青碎石混合料做基層,使面層抵抗車轍、防止溫差變形有顯著作用,與傳統的瀝青混合料一樣,其組成結構為骨架空隙結構、懸浮密實結構及骨架密實結構。骨架空隙結構屬于開級配;骨架密實結構屬于密級配,一般采用骨架密實結構為多,主要考慮了抗裂性能及堅固抗車轍能力。該結構特點是粗骨料充分形成石子與石子接觸的骨架特征,剩余的空隙由少量的細集料、礦粉和瀝青填充,因此;具備了良好的骨架穩定度,骨架穩定度指壓實成型后的瀝青混合料粗集料的體積密度Pcm與松堆密度Pna之比即為骨架密實度S=Pcm/Pna,骨架特性具有較大的內摩阻力和嵌擠力、骨架穩定性及強度衰減慢等特點,很好的抗高溫變形能力,該結構更適用于高溫或溫差大以及重交通地區的基層。柔性基層的力學特點:因組成材料以粒料為主,具有較大的孔隙率,其主要特點不會因溫度、濕度的變化引起收縮裂縫,相鄰層次產生的裂縫也不會通過柔性基層反射到面層,具有良好的抗裂、防裂、和阻止裂縫擴展的能力。況且由于孔隙率大可及時、迅速的排除進入路面結構內的雨水,減輕瀝青面層的水害影響。柔性基層的剛度小于剛性和半剛性基層,一般瀝青穩定碎石的回彈模量約為1000Mpa,級配碎石的回彈模量約為500Mpa,因此,在瀝青路面結構中瀝青面層與柔性基層共同成為承重結構層。
結構層的路面設計原理與數學參數分析
瀝青路面結構層的厚度計算公式原理與步驟:根據汽車軸載、輪胎直徑與氣壓,采用雙層體系的當量圓計算模式圖1。按圖解法包括路基在內將路面結構的多層體系換算成為三層體系,采用雙層體系的當量圓計算模式,確定輪胎直徑與氣壓,此次分別推算結構層厚度。以雙輪組單軸載100KN為標準軸載,對不同車型軸載進行標準的軸載換算,N=∑.C1.C2.ni.(pi/p)4.35;累計當量軸次:Ne=[(1+γ)t-1×365].N.η/γ;軸載換算:N=∑.C1.C2.ni.(pi/p)8;設計彎沉值:Ld=600Ne-0.2.Ac.AS?Ab路面結構層的優化設計的宗旨是:實際彎沉值小于允許彎沉值Ls<Ld,實際彎拉應力小于允許彎拉應力σm<σR,實際剪應力小于允許剪應力τа<τR,合理造價小于最大值及大于最小值;hmin<h<hmax,路面總厚度大于冰凍厚度,H>Ht,根據不同地區氣候條件分別設計。高速公路瀝青混合料面層一般設計為三層結構,然而考慮到防水必須做封層,根據工程實踐,將封層設計在上面層和中面層之間更為合理,一般使用1.5L/m2的改性瀝青和鋪撒2~3m3/Km2的碎石,粒徑在5~10mm之間,通過腳輪壓路機穩定后防水效果更好。有關瀝青混合料的最大粒徑D同路面厚度h的關系,經過大量的工程實踐研究表明;隨著h/D的增大路面的疲勞耐久性提高,但車轍量增大;反之h/D的減小而車轍量也減小,但耐久性降低,特別是h/D<2時;疲勞耐久性急劇下降,因此;結構層厚度與礦料最大粒徑的比值應控制在h/D≥2為宜。<<公路瀝青路面施工技術規范>>(JTJF40-2004)規定,對熱拌熱鋪密級配瀝青混合料;一層壓實厚度不宜小于公稱最大粒徑的2.5倍,對于高速公路、一級公路不宜小于公稱最大粒徑的3倍,對于SMA和OGFC等瀝青混合料則不應小于公稱最大粒徑的2.5倍。同時礦料的最大粒徑宜從上而下逐漸增大,與結構層的設計厚度相匹配,以保證瀝青路面的壓實厚度、減少礦料離析。特別提倡瀝青混合料實驗采用的是GTM法成型試件;提倡同時以米歇爾理論加以驗證,最大限度的提高了很合理的密度及相對減少了瀝青含量,對路面低溫抗裂性核高溫穩定性有顯著技術改進。
半剛性材料基層7d無側限強度的設計理論問題
(一)平整度。公路的平整度直接影響到車輛行駛的安全性與舒適度。隨著經濟與技術水平的不斷提高,社會各界對公路的平整度也提出了更高的要求。如果在公路建設階段,沒有進行嚴格的平整度檢查,將會給公路通車后的車輛帶來極大的阻力與震動沖擊,給行車帶來了極大的安全隱患。
(二)穩定性。在公路建設階段,必然會出現人為改變自然地表平衡的行為,這會降低公路路面路基的整體穩定性。從相對專業的角度來看,造成公里路面路基整體穩定性下降的因素有很多,如溫濕度變化、降水、地面土地沉降等。因此,在進行公路設計時,需要充分考慮上述因素,進行詳細的勘察與測量,并采取具體具有針對性的專業舉措進行改造,保障路基路面的整體穩定性符合國家與工程建設單位的要求。
(三)耐久性。公路工程建設項目中,其路基路面建設所占投資額相對較大,而且還必須經過設計、規劃、施工和驗收等多各環節,其中公路工程設計環節對路基路面耐久性能具有至關重要的作用。通常情況下,我國國內規定的公路工程使用年限為20年以上,其中還包括路基路面的車輛碾壓與承重部分。為使公路使用年限達到標準,必須對公路進行嚴格的耐久性進行檢查。
(四)承載能力。在公路建成通車后,行車帶來的荷載會透過車輛傳遞到路面與路基,進而導致公路內部結構發生了一些變化,影響著公路的質量與使用年限。因此,在進行設計與安全性檢查時,需要充分考慮公路整體的承載能力,是否符合實際情況的需要,避免以外部施壓過大破壞公路內部整體結構,進而使公路出現不同程度的裂縫或沉降,影響到公路的正常使用與行車的安全。
二、公路路基設計的安全檢查
(一)檢查路基強度。公路路基的穩定性、承載力、通車后公路的實際應用功能與行車安全,直接受到公路路基強度的影響。在對檢查路基路面強度時,如果檢測出路面承載強度不大于150kPa,設計與施工人員就必須采取相應措施提高公路路基的承載強度;如果檢測出原始地面存在軟基、巖溶等惡劣的地質條件,設計與施工建設人員就必須運用袋裝砂井、碎石樁柱、換填、灌漿等方法進行相應處理。此外,在公路路基施工時,還應對路基填充料進行質量與強度進行嚴格檢查,特別要重視對路基壓實度的檢查。
(二)檢查邊坡穩定。在對公路路基進行安全檢查時,必須對公路邊坡進行嚴格檢查,采用科學嚴格的方式對公路邊坡穩定性進行嚴格技術,需要注意的是應選擇較為合適的計算公公式與計算方法。因為有部分公路在設計時經過地質環境較為復雜的區域,可能會出現邊坡,難以滿足公路路基穩定性能的要求,因此必須采用一定的應對措施加強公路路基的穩定性能,通產采用的辦法是在邊坡路段添加高質量的加固與防護措施。在檢查公路邊坡穩定性時,部分邊坡有滑坡與塌方等安全隱患,公路建設設計人員就必須在設計中添加卸載、擋墻、抗滑樁以及綜合排水等措施,保證能夠將邊坡安全隱患一次處理到位,最大程度的降低事故發生的概率。
(三)檢查支擋結構。在公路建設時,對于部分地質環境較差的路段,必須設置相應的支擋結構物,提高路基的穩定性與安全性。因此設計與施工建設人員還需要支擋結構物及相關環節進行相應的安全檢查,其中包括地基承載力、抗傾覆能力、抗剪能力、抗滑移能力、擋墻本身強度等多項內容,而且在檢查時還需要從經濟、技術、安全等角度出發,制定科學合理的設計方案。通常,重力式擋墻的高度應小于12m,而加筋擋墻、錨桿式擋墻、板樁墻的高度則可以大于12m。
(四)檢查排水結構物。在對公路路基排水結構物進行安全檢查時,必須注意對排水系統進行詳細嚴格的檢查,其中主要檢查的內容有:排水渠道的防沖刷能力、暢通情況,排水溝、暗溝、邊溝、滲溝的位置與斷面尺寸等。此外,每段公路路基都需要進行嚴格的計算來設計排水結構物,嚴禁出現“生搬硬套”現象。
三、公路路面設計的安全檢查
(一)檢查結構與類型。當前,國內公路路面建設主要才采用的是瀝青或鋼筋混凝土結構,對于不同的結構與類型應采取不同的技術標準與技術工藝進行路面安全檢查。比如,在對瀝青路面進行安全檢查時,瀝青路面的各層級配有需要進行嚴格的實驗室檢查,其中在瀝青路面的中面層與表面層進行配比設計時,還需要進行車轍實驗,保障瀝青混凝土路面的穩定性。此外,在三層瀝青混泥土路面中,為保證公路路面的抗滲性,至少有一層的級配在I型以上。
(二)檢查排水系統。由于地質環境與氣候環境會影響到公路項目的建設,因此在對公路路面排水系統進行安全性檢查時,必須依據公路等級選擇合適的檢查方法。通常進行公路路面排水系統安全性檢查的要點主要有:第一,檢查各段排水系統的完善程度,以及路面積水與邊坡沖刷情況;第二,路面積水較多時,是否能力能夠將及時將行車疏導至毗鄰車道,并保證兩車道的行車通暢與安全。
(三)檢查抗滑能力。在設計高等公路路面時,必須選擇耐磨與抗滑性能較高的石料,并保證石料磨光值不小于42,這也是檢查路面抗滑性能的主要內容之一。通常情況下,對混凝土公路路面抗滑性能的安全檢查要點主要有:第一,對混凝土路面表層的構造深度進行嚴格檢查;第二,對使用的石料的磨耗損失、磨光值、壓碎值進行嚴格檢測,保證符合公路路面建設的質量要求。
四、總結
關鍵詞:公路設計;靈活性;創造性
公路設計是決定公路建設項目工程價值和使用價值的重要階段,設計質量對工程的總體質量和安全有著決定性的影響。由于公路是帶狀構造物,對于每一個公路項目而言,項目所在地的地理位置、地形地貌、氣候氣象、社會環境、文化傳統、風俗習慣、公路使用者的審美特點等都是設計者必須考慮的重要因素。無論是公路的新建還是改造,都沒有固定的模式。因此,對于每一個公路建設項目,設計者均面臨著在保證公路行車安全與將所設計公路充分融入周圍環境之間尋求一種協調和統一的任務,這就要求設計者必須靈活、創造性地進行公路設計。筆者結合多年來從事公路設計的實踐經驗,對一般公路中路基路面工程的設計理念和安全評價進行了認真探索。
一、路基路面的安全評價
(一)路基的安全評價。路基的安全評價包含:路基強度評價、邊坡穩定評價、排水結構物評價與支檔結構評價。路基強度影響路基的穩定性、承載力、路面使用功能,進而影響行車安全。路基的原始地面承載力強度小于150kPa要進行處理,存在軟基、巖溶等不良地質要采用換填、袋裝砂井、碎石樁、灌漿等方法進行治理。路基填料要通過試驗后選用,不能土石混填以保證路基的壓實度。對于膨脹土作為路基填料應進行摻石灰、固化材料處理,同時進行防水處治。
路基邊坡安全評價主要考慮邊坡的穩定性。近幾年因路基邊坡失穩造成的安全事故越來越多,因此路基的高填深切邊坡均應經過穩定性驗算,不滿足穩定性要求的需采用防護及加固措施;邊坡存在崩塌、滑坡的可能要采用卸載、擋墻、抗滑樁、綜合排水等措施一次處理到位,不留隱患。對于山區山體橫坡較陡地段的高填深切應與橋隧構造物進行比較,填方大于20m宜改填為橋梁,切方大于30m宜改切為隧道。對于高大邊坡要加強施工觀測,確保安全。
排水結構物評價:路基的排水不暢影響路基的穩定性。邊溝、排水溝、滲溝、暗溝的設置位置、斷面尺寸、防沖刷能力影響排水的使用功能,每條路都應進行計算,不能照搬照抄。滲溝、暗溝本身應有足夠的強度,不能影響路基的整體穩定性。
支檔結構物評價:擋墻本身強度、抗滑移能力、抗傾覆能力、抗剪能力、地基承載力都是安全評價的重要指標,應滿足規范要求。從安全、經濟的角度考慮重力式擋墻的高度宜控制在12m以內,超過12m,則可采用板樁墻、錨桿式擋墻、加筋擋墻等形式。擋墻的基底埋置深度應經計算確定,一般在可能的滑動面或沖刷以下至少1m,板樁墻樁的埋置深度對于巖石地基宜嵌巖1/3樁長,對于土質地基應嵌巖1/2樁長。
(二)公路路面的安全評價。路面強度的安全評價:因路面承受的軸載噸位以及軸載通行次數高,行車速度快,故對路面的強度要求就高;而路面強度低,產生安全隱患的機率就高。影響瀝青路面強度的主要因素有瀝青質量、石料的性質、粒料的級配等。造成水泥混凝土路面破壞的主要原因是路基的不均勻沉降和汽車超載,設計時應充分考慮。路面的抗滑安全評價:抗滑性能是保證雨天高速行車安全的重要技術指標,摩擦系數是直接影響抗滑安全的控制指標,摩擦系數越高,抗滑性能就越好。石料磨光值是保證路面防滑的基本指標,磨光值高才能獲得高的摩擦系數。路面的排水安全評價:高速公路因其路幅寬,降到路面上的雨水量較多,排水不暢,形成積水,高速行車會使積水霧化,迷霧遮擋駕駛員視線,增加行車事故。同時積水會降低路面的抗滑性能,使車輪產生液面滑移,增加行車的危險性。在我省某段二級公路發生16起交通事故中,因路面積水造成事故11起,占總事故的68.7%。因此公路路面要采用系統排水的方法進行設計,確保路面水的流暢。路面的平整度評價:路面不平整易使汽車產生顛簸,容易造成事故。平整度的影響除了路基不均勻沉降的原因外,攤鋪機的性能及操作對攤鋪平整度影響很大,另外面層攤鋪材料的質量、碾壓質量對平整度有影響,接縫處理不好容易產生缺陷以及由于接縫壓實度不夠和結合強度不足而產生裂紋。
二、擋土墻的靈活運用
公路擋土墻的形式,可借鑒國內一些先進的設計理念和范例,積極探索坡面防護新技術,配合路段自然環境,靈活進行設計。如目前湖南省部分高速公路采用的花池墻、階梯柵欄擋土墻等新型防護結構形式,既起到了防護作用,又豐富了路容景觀。鑒于目前多數公路沿線的擋土墻人工痕跡較重,嚴重影響了公路景觀。因此在一般公路設計中應靈活性設計,根據沿線地質條件和邊坡高度,盡量減小防護工程體積,如擋土墻的高度和長度,并結合地形起伏特點,適當變化擋土墻高度,提高結構物自身景觀效果。
在材料上,擋土墻可根據公路所在地區條件,靈活就地取材,如采用當地的塊石、碎石干砌擋土墻,盡量避免采用光面混凝土擋土墻,以使擋土墻構造物表面貼近自然。另外,還可結合路域特有的文化和建筑風格,通過設置文化符號以賦予公路文化內涵,對擋土墻進行特殊設計,使司乘人員在行駛過程中感受到特有的公路民俗文化。
三、安全護欄設計
按照我國設計標準,要求護欄在中央分隔帶連續設置,在路側的最小段落為70m,不必要路段可以不設,它與主體工程的關系與其所處的路段有關。
石方區護欄:石方區護欄基礎應與路基同步施工,路基開挖時,預留護欄混凝土基礎的槽孔,或者直接在槽孔內現澆護欄基礎,以避免2次開挖石方。
路肩擋墻區路側護欄:護欄基礎落在連續路肩擋墻區時,當擋墻施工至護欄基礎底標高時,應預留護欄基礎槽孔,也可現澆護欄基礎,以避免后期護欄安裝時開拆擋墻,對于連續護面墻區段,當護面墻施工至護欄基礎底標高時,應預留護欄基礎槽孔,也可現澆護欄基礎,以避免后期護欄無法生根。
構造物護欄:對于特大、大、中橋護欄一般由主體工程設計單位設計。通常為砼剛性護欄,并由交通工程設計單位負責護欄過渡段設計。
四、路基邊坡處理與環保
路基邊坡形式是影響公路景觀的主要因素。路基邊坡坡率及形式的選擇不僅影響邊坡的穩定,同時也影響環境保護和景觀效果。邊坡坡率應靈活自然、因地制宜,盡量使邊坡外形與周圍環境融為一體,看不出明顯的人工痕跡。在設計中應根據地形地質條件、邊坡高度及周圍環境特點對每個邊坡逐個研究確定適宜的邊坡形式和坡率。對于挖方邊坡坡腳、坡頂取消人工痕跡過重的折角,而采用貼近自然的圓弧過渡,以達到與路線所經自然地帶的地形地貌相適應。對于部分低填或隧道進出口填方路段,放緩邊坡或直接填平進行植草綠化處理。這既有利于路堤與原地貌融為一體,使填筑痕跡得以遮掩;同時也增加路側凈區,形成一定的行車緩沖帶,使過往車輛駛離路面后有一個安全的感覺。
公路設計靈活性和創造性的理念并不是試圖去創建一個新的標準,而是建立在靈活應用現有的規范、標準、規章制度的基礎之上,公路設計人員應在嚴格遵循項目規劃的前提下,充分發揮想象力、獨創性及靈活性,以規范為依據,在標準范圍內靈活應用設計指標,切實設計出既能滿足使用功能,又能確保安全運營,同時還能很好地融于自然及人文環境的公路。
參考文獻:
[1]龍寧、李建忠、何峻嶺、劉國強,《關于城市交通規劃編制體系的思考》[J].城市交通,2007,(02)
論文摘要:水泥混凝土路面是當前高等級公路的一種主要結構形式,本文對具體設計中的幾個問題作一探討,供大家參考。
1 前言
水泥混凝土路面有很多的優點:路面強度高、承載能力大,耐磨耗能力強,能見度好,使用壽命長,養護費用少,行車的油耗也較瀝青路面少10%——15%,正因為有這些優點,所以水泥混凝土路面在許多省市廣泛使用,也取得了比較好的效果。
80年代至90年代初期,我國的水泥混凝土路面建設呈現一個高峰期。但從道路使用運營狀況來看,大多數的水泥混凝土路面難以達到20一30年的設計使用年限,并且出現一些較嚴重的缺陷,如路面的早期斷裂、錯臺邊角破損、平整度及粗糙度差等給行車和養護帶來一定的困難,且不易處理,修復費用高難度大。究其原因,除了設計施工質量問題外、還有各種自然因素的影響。因此本文將從設計構造的角度,就如何提高水泥混凝土路面的使用性能,有效的控制路面的缺陷,結合自己的實踐體會與具體做法提出一些探討意見,供同仁參考討論。
2 水泥混凝土路面設計中的理論依據問題
2.1 路面設計指標可靠度的分折
公路工程結構的設計安全等級為3個等級.路面工程的安全等級僅考慮高速公路。一級公路和二級公路的路面,相應的安全等級要求規定為一級、二級和三級。為三級和四級公路路面增加一個設計安全等級-- 四級。并規定了相應的設計基準期為20MPa;而設計安全等級為四級的路面結構的目標可靠指標和目標可靠度.系按前三級的數值級差遞降得到的。按施工技術、施工質量控制和管理要求達到和可能達到的具體水平.選用其他等級。降低選用的變異水平等級,須增加混凝土面層的設計厚度要求;而提高選用的變異水平等級.則可降低混凝土面層的設計厚度或混凝土的設計強度要求??赏ㄟ^技術經濟分析和比較予以確定 但對于高速公路的路面,為保證優良的行駛質量,不宜降低變異水平等級 材料性能和結構尺寸參數的變異水平等級.按施工技術、施工質量控制和管理水平分為低、中、高三級 由滑?;蜍壍朗绞┕C械施工.并進行認真,嚴格的施工質量控制和管理的工程.可選用低變異水平等級。由滑?;蜍壍朗绞┕C械施工,但施工質量控制和管理水平較弱的工程,或者采用小型機具施工,而施工質量控制和管理認真、嚴格的工程可選用中低變異水平等級。采用小型機具施工,施工質量控制和管理水平較弱的工程。可選用高變異水平等級。
設計時.可依據各設計參數變異系數值在各變異水平等級變化范圍內的情況選擇可靠度系數。目標可靠度是所設計路面結構應具有的可靠度水平。它的選取是一個工程經濟問題:目標可靠度定得較高,則所設計的路面結構較厚,初期修建費用較高。但使用期間的養護費用和車輛運行費用較低;目標可靠度定得較低,初期修建費用可降低,但養護費用和車輛運行費用需提高。通常采用“校準法”來確定目標可靠度?!靶史ā笔菍Π船F行設計規范或設計方法設計的已有路面進行隱含可靠度的分析,參照隱含可靠度制定目標可靠度,則所設計的路面結構接納了以往的工程設計和使用經驗,包含了與原有設計方法相等的可接受性和經濟合理性。
2.2 交通量計算取值的分析
軸載換算公式是以等效疲勞斷裂損壞原則導出的。對于同一路面結構,軸載和標準軸載產生相同疲勞損耗時。才能等效換算。在交通調查分析雙向交通的分布情況時,應選取交通量方向分配系數,一般可取0.5;并依據設計公路的車道數.確定交通量車道分配系數(應剔除2軸4輪以下的客、貨車交通量),即為設計車道的年平均日貨車交通量ADTT,然后用軸載當量換算系數法或車輛當量軸載系數法求得),再根據設計基準期l和輪跡分布系數、交通量增長率求得累計f 用次數N,確定交通分級。
2.3 水泥混凝土路面結構組合的設計分析
對于路基用土.高液限粘土及含有機質細粒土.不能用做高速公路和一級公路的路床填料或二級和二級以下公路的上路床填料;高液限粉土及塑性指數大于16或膨脹率大于3%的低液限粘土,不能用做高速公路和一級公路的上路床填料。因條件限制而必須采用上述土做填料時,應摻加石灰或水泥等結合料進行改善。對于基層材料選擇時。特重交通適宜貧混凝土、碾壓混凝土或瀝青混凝土時,設計計算應按復合式路面分析。且強度以試驗為準 對水泥混凝土面層下基層的首要要求是抗沖刷能力不耐沖刷的基層表面。在滲入水和荷載的共同作用下會產生淤泥、板底脫空和錯臺等病害,導致行車的不舒適,并加速和加劇板的破裂?;炷撩鎸酉虏捎秘毣炷粱鶎?,主要是為了增加基層的抗沖刷能力,并不要求它有很高的強度。高強度的貧混凝土并不能使面層厚度降低很多,反而會增加混凝土面層的溫度翹曲應力,并產生會影響到面層的收縮裂縫。另外.新規范取消了基層頂面綜合模量的規定值的要求。
對于面層板來說,我國絕大部分混凝土路面的橫向縮縫均未設傳力桿。不設傳力桿的主要原因是施工不便。但接縫是混凝土路面的最薄弱處,唧泥和錯臺病害,除了基層不耐沖刷外.接縫傳荷能力差也是一個重要原因。同時,在出現唧泥后。無傳力桿的接縫由于板邊撓度大而容易迅速產生板塊斷裂。此外,接縫無傳力桿的舊混凝土面層在考慮設置瀝青加鋪層時.往往會因接縫傳荷能力差易產生反射裂縫而不得不加大加鋪層的厚度。為了改善混凝土路面的行駛質量,保證混凝土路面的使用壽命,便于在使用后期鋪設加鋪層,新規定了在承受特重和重交通的普通混凝土面層的橫向縮縫內必須設置傳力桿。另外,新規范僅強調了在鄰近橋梁或其他固定構造物處設置脹縫,取消了變坡點、小半徑曲線設脹縫的限制,使行車更順暢。
3 路面接縫處理的設計
水泥混凝土路面接縫多,易于損壞,尤其是脹縫位置面板破損較為普遍和嚴重。有的道路在通車l~3年后逐步破碎損壞。破損率高達50%~90% 以上。究其原因是多方面,影響因素也復雜,但筆者認為主要是脹縫的構造問題、施工工藝及管理問題。從脹縫設計構造的角度主要解決位置設置、構造型式、傳力桿設置和面板局部加強。脹縫設置應遵循新頒水泥混凝土路面設計規范第4.2.5條規定外,要盡可能少設或不設脹縫,特別是平縱線形標準較高的平原微丘地形設置長間距脹縫,或只在結構物銜接處。這一點已經在國外工程中得到證實。其次一般常用的脹縫型式為設傳力桿和不設傳力桿兩大類,不設傳力桿的脹縫其傳荷能力較差,在重車反復作用下,脹縫的兩側容易發生錯臺。而設傳力桿的脹縫,其傳荷性能較好,從實際的應用效果來看,設傳力桿的脹縫能較好的抑制脹縫病害,因此建議對于交通量大、重載車多的公路和城市道路采用傳力桿的脹縫為最佳;反之可采用不設傳力桿的枕梁式脹縫。但為了減少車輛反復沖擊作用.枕梁上最好設置一層緩沖橡膠墊。根據傳荷受力的需要設置傳力桿。傳力桿宜用
直徑為32~35 較粗的光園鋼筋,同時脹縫兩側30~40mm 面板范圍內因傳力桿存在而受力復雜,應在脹縫兩側30~40cm水泥混凝土板內布置加強鋼筋。
4 結束語
綜上所述.在公路水泥混凝土路面設計中,還有許多問題.只有認真研究設計規范,并結合生產實際,才能設計出經濟合理的路面結構。
參考文獻
[1][1] JTG D40—2002公路水泥混凝土路面設計規范.
1.1.1公路設計首先要對線路選擇、斷面設計、結構層設計和排水設計等進行綜合考量,并給出三四個設計方案,然后結合工程造價、經濟社會效益等,從中優選出最佳方案。參照的規范有《城市道路設計規范》《公路瀝青路面設計規范》和《公路水泥混凝土設計規范》等。1.1.2公路交叉口規劃與設計公路交叉口設計包括渠化及交通組織設計和豎向設計兩種。渠化及交通組織設計應當根據相交道路的等級來確定是否需要渠化。具體渠化后的交通組織,例如轉向和直行車道的劃分等,需要根據交通需求來設置。豎向設計可以通過很多軟件進行。1.1.3交通控制與管理的原則交通控制與管理的原則包括分離原則、限速原則、節源原則和可持續發展原則。1.1.4公路標志和標線公路交通標志和標線的分類、顏色、形狀、線條、字符、圖形和尺寸等應符合現行《道路交通標志和標線》中的相關規定。公路標志和標線應在路網分析的基礎上,綜合考慮公路的交通狀況、交通條件、氣象和環境條件等因素,并根據各種交通標志和標線的功能、駕駛人的行為特征和交通管理的需要進行設置。1.1.5公路照明為了使駕駛者能在夜間辨認出道路上的各種情況,且不會感到過度疲勞,就要在公路上設置相應的照明設施。公路照明的質量主要表現在亮度水平、平均照度、眩光和視覺引導這四個方面。照明燈具一般分為截光型、半截光型和非截光型三種。1.1.6路側環境管理路側環境管理主要體現在對路側植物的管理上。路側植物主要有美化環境、減緩司機疲勞、吸收有害氣體和粉塵、凈化空氣和減少噪聲等作用。1.1.7設計車速與運行車速的選擇和控制設計車速決定著道路的幾何形狀。運行車速則是針對設計速度的不足,避免產生速度突變,保證汽車行駛的連續性而引入的,主要用于根據設計速度初定道路線形、通過測算模型計算路段運行速度、用速度差控制標準檢查和修正線形和以修正后的運行速度為依據來確定線路的其他設計指標。兩者的區別在于:設計速度是一個固定值,用于極限指標的控制;而運行速度則是根據設計速度和測算模型計算所得的線形,用于非極限指標的控制。1.1.8交通弱者的安全措施交通弱者的安全措施包括設置人行道、行人交通信號和安全島,且路肩要有一定的寬度,并符合質量要求。
1.2公路用戶行為規范
在公路安全系統中,人是公路用戶的主體。實踐證明,在諸多交通事故中,公路用戶行為的不規范是導致事故發生的主要原因之一。社會需要規則,公路交通安全同樣需要用戶行為規范來保證。不同的人,成長環境、性格和行為習慣不同,這些不同使他們在共用公路這一公用設施時會產生不同的行為。一旦違反交通規則,就會導致公路交通的不暢,甚至發生交通事故,因此,要制訂規范的、標準的、具有法律效力的用戶行為規范,以規范用戶的行為,為公路安全工程的順利進行提供保障。
2公路安全檢查
2.1主要內容
公路安全檢查的主要內容包括安全制度的建立情況,安全管理人員和專職安全員的在崗情況,安全責任制的簽定和落實情況,安全生產的經常性檢查和整改情況,特種作業持證上崗情況,爆破器材的管理和使用情況,勞保用品的領用和使用情況,違章指揮、違章作業、違反勞動紀律情況和現場安全文明施工情況等。
2.2技術路線
路線:安全檢查準備階段—安全因素識別分析—安全檢查單元劃分—安全檢查方法選擇—定性、定量評價—提出安全對策措施—形成安全檢查結論和建議—編寫安全檢查報告。
2.3實施程序
針對安全生產的實際情況,擬定安全檢查的具體細則和考核辦法,或按照上級安全生產督察評價標準直接進行安全檢查。
3結束語
從國道G214線路面使用的實際情況來看,路面面層采用AC-13或AC-16的效果尚好,為有效抵御寒區夏季高溫時在重車作用下車轍的產生,目前上下面層普遍采用了同時技術成熟的較大粒徑的AC-16、AC-20。根據國道215線瀝青路面的設計經驗,路面還可使用半剛性基層瀝青路面加鋪應力吸收層(15cm的碎石層),此結構既保證了結構足夠的承載力,預防和延緩了半剛性基層反射裂縫,還提高了路面整體的低溫抗裂能力,但碎石層不可過厚,以避免形成軟弱夾層。近年來,隨著路面設計研究總結的發展,我省設計的瀝青路面已經普遍設計瀝青下封層。瀝青下封層是為封閉基層表面空隙,防止水分浸入基層,并增加基層與面層瀝青混合料粘結而鋪筑的瀝青混合料薄層。在半剛性或剛性基層上加鋪下封層,對增加路面結構層的強度、穩定性與防水能力將起到很好的作用。目前我省瀝青下封層主要采用的是瀝青同步碎石封層、瀝青表處封層及稀漿封層。層鋪法熱瀝青表面處治施工,需加熱瀝青到150℃~170℃,再撒布石屑,對瀝青溫度要求高,材料用量也難以控制;拌和法熱瀝青表面處治所用材料數量與層鋪法大體相同,但對拌和、攤鋪、壓實的設備要求較高,受環境制約明顯,易泛油;稀漿封層施工較熱瀝青表面處治薄,其費用成本與瀝青表面處治大體相當,施工溫度應大于10℃,但其防凍性能有所欠缺,尤其在高寒地區施工時,由于溫度的影響,乳化瀝青破乳不理想,造成封層與面層和基層聯結較差,在重車作用下面層損壞。經過工程實踐,在各類瀝青下封層中瀝青同步碎石封層反映較好,雖然造價比瀝青表處及稀漿封層較高,但是因為可以較好地控制施工過程,所以質量較好,得到了建設單位普遍的認可。
2上基層選用
由于我省公路建設中砂礫材料相對較豐富,因此目前我省的上基層多采用技術成熟的水泥穩定砂礫,同時為提高上基層的強度及改善上基層級配,在砂礫中摻配30%~40%碎石。今后在經濟條件允許時,上基層還可以考慮進行瀝青穩定碎石(ATB-25或ATB-30)的試驗性鋪筑,瀝青穩定碎石最具有優勢的路用性能,就是抗疲勞性能好,可有效防止半剛性基層的反射裂縫;其次還有水穩性、高溫性能和低溫性能好,可有效提高抗水損害能力;另外還有一個重要的優勢,就是在高寒地區施工期較短的情況,其養生時間比水穩基層短很多,可較好地保證其施工質量。
3下基層選用
水泥穩定基層及初期強度高,能適應各種不同的氣候條件和氣文地貫條件,具有良好的整體性、足夠的力學強度、抗水性和耐凍性,主要在青海省的高等級公路的路面基層中被廣泛使用,效果良好,有著成熟的施工技術。故基層推薦采用水泥穩定砂礫。底基層選用級配砂礫底基層取材方面、造價低廉、施工易于控制,在青海省的路面結構中被廣泛使用,由于我省高寒地區路面大部分降雨較多,尤其是在青南地區,因此底基層采用級配砂礫,可有效防止路基水份的上升,保證路面結構層的防凍要求,所以級配砂礫或級配碎石底基層不可缺少。
4高寒地區路面瀝青材料要求
針對高寒牧業區常年低溫的情況,路面材料選擇時應注意材料的低溫指標控制,瀝青可考慮使用標號較高的瀝青種類,如省廳在下發的588號文中明確規定,在海拔3500m以上,應采用重交110號石油瀝青。
5結語