CN105525548A

CN105525548A - 针对局部高地下水位软弱路基的路面结构以及全深度翻挖维修方法

Info

Publication number: CN105525548A
Application number: CN201510933026.6A
Authority: CN
Inventors: 任载权; 杨群; 王晓宇; 夏姝丽; 陈崇驹
Original assignee: SHANGHAI PUJIANG BRIDGE AND TUNNEL HIGHWAY MANAGEMENT Co Ltd
Current assignee: SHANGHAI PUJIANG BRIDGE AND TUNNEL HIGHWAY MANAGEMENT Co Ltd
Priority date: 2015-12-15
Filing date: 2015-12-15
Publication date: 2016-04-27

Abstract

本发明涉及针对局部高地下水位软弱路基的路面结构以及全深度翻挖维修方法，包括针对局部高地下水位软弱路基的路面结构，自土基向上依次包括：路床下部、路床上部、级配碎石、水泥稳定碎石、防水联结层和沥青混凝土面层；还提供局部高地下水位软弱路基的全深度翻挖维修方法，包括：路面挖除后在检测土基指标中的压实度及土基回弹模量；路床下部采用碎石换填；路床上部采用水泥改良土；施工级配碎石柔性基层；摊铺水泥稳定碎石半刚性基层；施工防水联结层；摊铺碾压沥青混凝土面层；开放交通。本发明实现道路结构的全深度翻挖维修，达到提高道路整体结构性能，延长使用寿命的目的，适用于不同等级、不同结构类型的道路。

Description

针对局部高地下水位软弱路基的路面结构以及全深度翻挖维修方法

技术领域

本发明涉及一种针对局部高地下水位软弱路基的路面结构以及全深度翻挖维修方法。

背景技术

路基指的是按照路线位置和一定技术要求修筑的作为路面基础的带状构造物。路基为车辆在道路上能够正常行驶提供必要的基础条件；也是道路的支撑结构物，对路面的使用性能有着重要的影响。性能优良的路基结构，不仅能为道路提供舒适的行车环境，而且使保证整个路面结构耐久的关键。自改革开放以来我国高速公路迅速发展，由于以前设计标准要求低、施工技术水平差，且随着使用年限的增长大量公路出现了沉陷、裂缝等各种病害，严重影响行车的舒适性与安全性，尤其是高速公路高地下水位软弱路基病害更为严重；高地下水位软弱路基具有天然含水量高、天然孔隙比大、抗剪强度低、压缩系数高、渗透系数小的特性，造成许多新建公路由于路基处理不当，在通车不久出现了差异沉降等病害。因此，采用合理的技术进行高地下水位软弱路基维修处理，提高路基结构性能及稳定性，延长道路使用寿命就显得尤为重要。

在公路设计及施工过程中不可避免遇到高地下水位软弱路基，此类由于承载力低，在外荷载作用下路基变形大，不均匀变形也大，且变形稳定历时较长；在汽车荷载及地下水的综合作用下会出现较为严重的路基沉降，不仅会降低了机动车行驶的舒适性，也给道路的通行遗留了巨大的安全隐患。路基沉降情况有两种：一是路基本身的沉降；二是路基底部自身承载能力不够，在路基自重的作用下沉陷。填料选择不合理、填筑方法不当、压实不够等情况，都可能导致堤身向下沉陷。由于原地面为软弱土层，比如泥沼、流沙、垃圾等，填筑过程中未经换填或压实度不够造成承载力不满足设计要求，发生侧面裂痕凸起，地基发生不均匀下沉，引起路堤下陷。

公路施工过程中的回填沟谷以及通车后的一些人为因素都可能将局部抬高地下水***基准面，造成场地地下水位变化，导致路床填土层的力学指标下降，引发路基的局部沉陷等病害。而路基病害将直接导致路面结构破坏，仅对路基进行局部维修并不能保证全深度范围内具有良好的道路结构性能。因此，针对公路局部高地下水位软弱路基病害特征提出全深度的翻挖维修技术，提高路面及路基的整体结构性能具有重要的现实意义。

目前针对高等级公路局部高地下水位软弱路基病害处治常用的方法主要有注浆与增设排水设施等技术，并取得了一定的使用效果。但总体而言上述维修处理技术仍存在如下问题：

(1)注浆效果往往会受到工程地质条件、注浆材料、注浆工艺、注浆压力等因素的影响而产生波动，使得注浆效果难以得到绝对保证；

(2)注浆处治时水泥浆液的凝结硬化时间较长，因此封闭交通的时间较长，会对正常的交通秩序造成严重影响，进而造成间接的经济损失与能源消耗；

(3)水泥浆液扩散方向不好控制，易导致路基填土强度不均匀。

发明内容

本发明为解决现有的问题，旨在提供针对局部高地下水位软弱路基的路面结构以及全深度翻挖维修方法。

本发明的技术方案包括一种针对局部高地下水位软弱路基的路面结构，设立在土基上，自土基向上依次包括：路床下部、路床上部、级配碎石、水泥稳定碎石、防水联结层和沥青混凝土面层。

其中，所述路床下部采用碎石换填，重性压实度≥96％。

其中，所述路床上部采用水泥改良土，每层施工厚度小于20cm，且重性压实度≥96％。

其中，所述防水联结层采用1cm厚稀浆封层，且为水密。

其中，所述级配碎石的最大粒径控制在31.5mm以下，压碎值≤30％，液限＜28％，塑性指数＜6，压实度≥96％。

其中，水泥稳定碎石分为两层，每层18cm，，采用普通硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥、高强速凝水泥等材料，单必须保证下层抗压强度≥4.0MPa，上层抗压强度≥3.5MPa，压实度≥98％。

其中，水泥稳定碎石采用普通硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥、高强速凝水泥中的一种或多种。

其中，所述沥青混凝土面层空隙率要求为3.5％～4.5％；下面层为1.5％～4.0％。其中，所述沥青混凝土面层可采用密级配沥青混合料(AC)或沥青玛蹄脂碎石混合料(SMA)。

本发明还提供一种局部高地下水位软弱路基的全深度翻挖维修方法，包括如下步骤：a.路面挖除后在检测土基指标中的压实度及土基回弹模量；路床下部采用碎石换填；路床上部采用水泥改良土；b.施工级配碎石柔性基层；c.摊铺水泥稳定碎石半刚性基层；d.施工防水联结层；e.摊铺碾压沥青混凝土面层；f.根据材料具体情况进行养生，待铺装结构强度达到通车要求后开放交通。

相对于现有技术，本发明针对局部高地下水位软弱路基天然含水量高、天然孔隙比大、抗剪强度低、压缩系数高、渗透系数小的工程特性，并根据路面翻挖后土基强度检测结果确定合理的路面、路基结构处理方案，实现道路结构的全深度翻挖维修，达到提高道路整体结构性能，延长使用寿命的目的，该技术材料的优选与设计，适用于不同等级、不同结构类型的道路。

附图说明

图1为本发明实施例的各结构层模量的折线图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明的具体实施方法作进一步描述。该实施例用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

本实施例包括一种针对局部高地下水位软弱路基的路面结构，该结构面层采用沥青混凝土，基层为水泥稳定碎石与级配碎石，路床采用水泥改良土与碎石换填，即在土基1上方的路床下部2与路床上部3分别采用碎石与水泥改良土；路床上部3的基层结构依次为级配碎石4柔性基层与水泥稳定碎石5半刚性基层；水泥稳定碎石5上方设置一道1cm厚稀浆封层6作为防水联结层；防水联结层6上方设置沥青混凝土面层。

为了实施上述结构，采用一种全深度翻挖维修方法，施工过程如下：

a.路面挖除后在检测土基指标的基础上确定路床处理方案。

若压实度及土基回弹模量不符合设计标准要求，处理方案如下：路床下部2采用碎石换填；路床上部3采用水泥改良土。

b.施工级配碎石4柔性基层。

c.摊铺水泥稳定碎石5半刚性基层。

d.施工防水联结层6。

e.摊铺碾压沥青混凝土面层7。

f.根据材料具体情况进行养生，待铺装结构强度达到通车要求后开放交通。本实施例针对局部高含水量软弱路基的工程特性，采用柔性基层与路基翻挖回填相联接的全深度翻挖维修技术，提高路面及路基的整体结构性能，实现局部高含水量软弱路基的全深度翻挖维修。

路面翻挖后根据土基检测结果确定路床处治方案，路床采用的碎石换填2与水泥改良土3均应满足设计要求。路面挖除后在检测土基指标的基础上确定路床处理方案。若压实度及土基回弹模量不符合设计标准要求，则路床下部采用碎石换填2，重性压实度≥96％；路床上部采用水泥改良土3，每层施工厚度不超过20cm，重性压实度≥96％。

上述的级配碎石4用材料应根据道路等级、设计交通量、气候条件等因素合理的碎石，最大粒径控制在31.5mm以下，压碎值≤30％，液限＜28％，塑性指数＜6，压实度≥96％；水泥稳定碎石5分两层施工，每层18cm。应根据道路交通、区域气候条件、施工时间要求等因素，优选普通硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥、高强速凝水泥等材料，单必须保证下层抗压强度≥4.0MPa，上层抗压强度≥3.5MPa，压实度≥98％。

在路面内设置一道稀浆封层作为防水联结层6，用于堵截路面下渗雨水。稀浆封层厚度为1cm，且必须密水；封层用的集料必须与所用的乳化沥青相匹配，同时满足施工要求。

沥青混凝土面层7应根据原路面采用材料及厚度进行设计，并根据道路等级、设计交通量、区域气候条件等因素，可选择密级配沥青混合料(AC)或沥青玛蹄脂碎石混合料(SMA)，上面层沥青混合料设计空隙率要求为3.5％～4.5％；下面层为1.5％～4.0％。

本实施例实验于某集散车道并按上结构层进行维修，通车两年后路用效果很好，未发现病害。由于该处路基处于高地下水位，采用全深度翻挖维修技术施工，集散车路面平整，未发现差异沉降。

对集散车道翻挖重建段路表路用性能进行后评估检测：

(1)路面抗滑摆值检测

采用落锤式摆式仪每20米测试集散车道路面的抗滑摆值，共5个点，测试结果见下表。

集散车道路面抗滑摆值

测点	1	2	3	4	5
						摆值BPN₂₀	69	71	70	68	70

(2)路面构造深度检测

采用手工铺砂法每隔20米测试集散车道路面构造深度，共5个点，测试结果见下表。

集散车道路面表面构造深度

测点	1	2	3	4	5
						构造深度(mm)	0.83	0.81	0.79	0.82	0.77

(3)路表性能测试结果分析

集散车道路面状况较好，无明显裂缝，路面具有较高的抗滑摆值和较大的构造深度，满足行车安全性，并有较好的行车舒适性。

参见图1，根据FWD检测结果，计算得到该段路面各结构层模量。

NK108+500～NK108+700段路面各结构层模量

从上图可以看出，该段落结构层模量明显高于其他段落，结构状况优良，除了有个别位置底基层模量稍低外，并没有发现破损状况。

上述仅为本发明的优选实施方式，应指出的是，对于本行业内的普通技术技术人员而言，在本发明的原理之下可以由一些改进和替换，该改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种针对局部高地下水位软弱路基的路面结构，设立在土基上，其特征在于：

自土基向上依次包括：

路床下部、路床上部、级配碎石、水泥稳定碎石、防水联结层和沥青混凝土面层。

2.根据权利要求1所述的针对局部高地下水位软弱路基的路面结构，其特征在于：所述路床下部采用碎石换填，重性压实度≥96%。

3.根据权利要求1所述的针对局部高地下水位软弱路基的路面结构，其特征在于：所述路床上部采用水泥改良土，每层施工厚度小于20cm，且重性压实度≥96%。

4.根据权利要求3所述的针对局部高地下水位软弱路基的路面结构，其特征在于：所述防水联结层采用1cm厚稀浆封层，且为水密。

5.根据权利要求1所述的针对局部高地下水位软弱路基的路面结构，其特征在于：所述级配碎石的最大粒径控制在31.5mm以下，压碎值≤30%，液限＜28%，塑性指数＜6，压实度≥96%。

6.根据权利要求1所述的针对局部高地下水位软弱路基的路面结构，其特征在于：水泥稳定碎石分为两层，每层18cm，，采用普通硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥、高强速凝水泥等材料，单必须保证下层抗压强度≥4.0MPa，上层抗压强度≥3.5MPa，压实度≥98%。

7.根据权利要求1或6所述的针对局部高地下水位软弱路基的路面结构，其特征在于：水泥稳定碎石采用普通硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥、高强速凝水泥中的一种或多种。

8.根据权利要求1所述的针对局部高地下水位软弱路基的路面结构，其特征在于：所述沥青混凝土面层空隙率要求为3.5%~4.5%；下面层为1.5%~4.0%。

9.根据权利要求1或8所述的针对局部高地下水位软弱路基的路面结构，其特征在于：所述沥青混凝土面层可采用密级配沥青混合料（AC）或沥青玛蹄脂碎石混合料（SMA）。

10.一种局部高地下水位软弱路基的全深度翻挖维修方法，其特征在于包括如下步骤：a．路面挖除后在检测土基指标中的压实度及土基回弹模量；路床下部采用碎石换填；路床上部采用水泥改良土；b．施工级配碎石柔性基层；c．摊铺水泥稳定碎石半刚性基层；d．施工防水联结层；e．摊铺碾压沥青混凝土面层；f．根据材料具体情况进行养生，待铺装结构强度达到通车要求后开放交通。