城市道路施工中影响路面不平整的主要因素分析

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  摘要:
  研究目的:从施工角度分析路面不平整的原因
  原因分析:
  一、路床(路基)不均匀沉降引起的道路路面不平整
   由于城市道路的路面大部分位于城市公用管道的肥槽,如果回填质量控制不好,在道路竣工通车以后一段时间内会产生不均匀沉降,导致路面不平整。
   控制方法:在施工中要严格控制回填土的密实度。
  二、路面基层施工中平整度控制对城市道路平整的影响
  基层施工如果不能机械摊铺施工,就很难控制基层平整度。
  控制方法:加强基层施工中平整度控制力度。
  三、沥青混凝土摊铺过程中影响路面平整的因素
  由于受设备运行状况以及操作人员的原因,对对路面平整度产生一定的影响。
  控制方法:在施工中做好分工,加强协调力度。
  四、道路附属设施施工对路面平整的影响
  安装铸铁井盖位置、高程、坡度要准确。如果不准确就有跳车现象。
  控制方法:严格控制测量过程,严格按照测量数据安装井盖。
  结论:在城市道路影响路面平整度的原因比较多,贯穿于整个施工过程。控制好路面平整度,需要在施工中加大管理力度。
  
  关键词:城市道路,不平整,因素分析
  
  中图分类号: [TU997] 文献标识码: A 文章编号:
  绪论
  随着我国国民经济发展速度的加快,城市化进程正在加速。城市道路作为城市最主要的基础设施,在北京,每年以惊人的速度建设着很多条城市道路。北京城市道路中路面主要采用沥青混凝土路面的结构形式,构成城市道路沥青混凝土路面结构的质量指标有压实度、平整度、结构层厚度等,其中沥青混凝土路面的平整是满足车辆行驶功能的重要质量指标。因为它直接影响行驾驶者的舒适感、驾驶速度、行车安全等。
  在多年的城市道路施工过程中,施工全过程中的控制不利,会造成沥青混凝土路面的表面不平整。但是在施工过程中发现影响沥青混凝土路面不平整的关键因素在于各个工序施工过程中不够细致。因此在路床、路面基层、沥青混凝土摊铺过程以及道路附属物的施工角度,进行分析,总结经验,以便在以后的城市道路施工中应用到施工过程控制中,保证路面平整。
  
  路基施工质量对沥青混凝土路面平整度的影响
  
  路基承受行车荷载作用,是城市道路主要应力作用区,其承载力与稳定性对路面结构的影响非常大,坚固的路基,不仅是路面强度与稳定性的重要保证,而且能为延长沥青路面使用寿命创造有利条件。但是如果处理不好,会造成不均匀沉降,直接影响沥青混凝土路面平整度。
  
  路床下回填土压实度不够造成路面不平整
  一般在城市道路施工中路基位于综合管线肥槽范围内或离原状地面非常接近的表层土范围内。如果路基位于管线回填土的范围内,则会有管线回填时很多隐患会影响路基承载力。城市公用管道设施有雨水管道、污水管道、自来水管、天然气管、热力管道(或隧道)、通讯管道、电力管道(或隧道)等。由于各专业管道埋深不同,回填标准不同,回填材质不同等原因会造成肥槽回填质量参差不齐。这样会造成在一定时间内路面不均匀沉降。回填高度大的肥槽不均匀沉降量会比回填高度小的肥槽的沉降量。尤其是当年施工管道,当年施工道路的隐患更大。肥槽回填造成道路不均匀沉降,在沥青混凝土道路路面刚刚竣工时没有办法发现。在沥青混凝土路面使用一段时间以后就可能造成沥青混凝土表明不平整,表现为出现坑凹,裂缝,行车时会造成车辆不同程度的颠簸。解决路基不均匀沉降的最根本的办法就是尽量在路基均匀沉降以后再开始路面基层、沥青混凝土路面的施工。如果不能保证路基不均匀沉降的时间,需要在肥槽回填时加强一次回填厚度监控的同时尽量采用冲击夯、小型压路机等先进的碾压工具进行回填施工。
  沟槽回填完毕,如果没有最少一个雨季的自然沉降的条件下,当年施工路面结构,会对路面结构的影响最大。
  2、桥头搭板下回填质量问题导致路面不平整
  在桥头搭板、地下通道等大型结构物的后背回填也是路基回填的关键点。台背回填目前一般采用天然级配砂砾回填,接近路面结构层的时候用石灰粉煤灰砂砾处理的施工方法。同样存在由于在回填过程中没有控制好压实度的原因导致路面结构下沉,造成车辆行驶时跳车的现象,影响驾驶者的舒适感、安全感。
  二、石灰粉煤灰稳定砂砾(碎石)施工对上层沥青混凝土路面平整度的影响
  
  目前,北京城市道路主要采用石灰粉煤灰稳定砂砾(碎石)作为路面基层。一般采用七天无侧限强度大于等于0.8Mpa的石灰粉煤灰稳定砂砾(碎石)。如能按照规范标准及要求进行施工,那么路面的基层有着承受车轮荷载的反复作用,在预定设计标准轴次的反复作用下,在设计使用年限内不会产生过多的残余形变,更不会产生剪切破坏或疲劳弯折破坏,石灰粉煤灰稳定砂砾(碎石)有足够的水稳定性,有足够的抗冲刷能力,收缩性小这些都是从理论上的保证。在城市道路改建施工中,我们能够看到在破除旧路结构的时候完全达到设计强度的石灰粉煤灰稳定砂砾(碎石),能够和完整的混凝土板体结构媲美。但是在具体施践中,由于各种原因都会造成实际与理论的偏差。
  施工规范中要求石灰粉煤灰稳定砂砾(碎石)基层养生期不宜少于7天。由于它们均为水硬性结合料,在养护期内还需浇水养生,养生初期还应禁止重型车辆通行。但是施工中按要求做到的不多,尤其北京市市区内的道路施工工程,其特点是工期紧,施工范围狭窄,势必造成养生期内不能完全断绝重型车辆直接上石灰粉煤灰稳定砂砾(碎石)基层行驶,加上由于工期紧,占用路面基层养护时间施工的情况也时而发生。这些都会导致石灰粉煤灰稳定砂砾(碎石)基层强度在合理的时间内无法达到设计标准,导致路面基层松散,不能板结,影响沥青混凝土路面结构的平整度。
  基层的平整度对沥青混凝土路面平整度有着重要影响。若基层不平,即使面层摊铺平整,压实后也会因虚铺厚度不同,而产生不平整。对于沥青混凝土路面,因基层平整度允许最大值为10mm,当用沥青混凝土摊铺机作业时,尽管沥青混凝土混合料表面是摊平了,但该处因多出10mm的松铺,压实后仍将出现低洼。尤其是在城市道路基层施工,由于施工范围内井室过多,一般不能用摊铺机进行基层探铺,所以采用推土机推平以后用平地机刮平,平整度很难控制,这样虽然刚开放交通时路面平整度不差,但是使用3~4年以后,路面没有产生其他的破壞现象,但行车时明显感觉路面不平整。
  为了确保沥青混凝土路面平整度,在施工中应注意重点控制基层顶部高程要连续性,要随时控制每个标准断面左中右的高程是否连续,在每个测量控制桩之间随时保持有专人进行监控,及时指挥施工设备的作业,确保基层平整度。另外加强基层养护期间的施工管理,尽可能的保证养护时间、在养护期内断绝重型车辆的行驶。
  三、沥青混凝土摊铺过程中影响路面平整的因素
  1、测量基准线的影响
  测量基准线是控制摊铺机标高和导向的关键因素。由于距离沥青混凝土摊铺时间很长就设置基准线有可能会被施工人员或施工设备所碰及,因此一般的测量基准线的设置基本在摊铺开始前一个小时左右开始布设,一般在沿着道路纵向每隔5m~10m布设控制点。一般采用一侧为路缘石顶,另一侧为钢丝绳或铝合金方钢作为沥青混凝土摊铺机感应器的行走线。在施工中测量人员以及管理人员应密切关注测量基准点是否被人为挪动或被运输车辆所碰及。如果控制不住,就会造成摊铺机识别数据错误导致沥青混凝土摊铺高程不准,路面产生波浪状。另外由于所使用的圆盘测量桩、钢丝绳、铝合金方钢等测量设备在多次反复使用过程中会产生变形、粘碎沥青屑、或钢丝绳不紧等原因会造成基准线不准的情况,导致沥青混凝土表面不平整。
  2、沥青混凝土摊铺材料影响路面平整度
  随着沥青混凝土生产工艺以及设备现代化水平的提高,沥青混凝土在生产厂家出厂的时候摊铺材料质量比较稳定。但在沥青混凝土配合比设计不合理、生产过程中设备故障导致油温不正常或搅拌不均匀、筛分系统故障引起的骨料级配不均匀等情况下会导致沥青混凝土摊铺时产生骨料集中或无法进行摊铺等情况的发生,会导致路面平整度达不到标准。虽然有以上种种可能性的存在,但是只要在摊铺前认真做好驻场监控、材料进场每车检验等手段避免摊铺材料对路面平整度的影响。
  沥青混凝土摊铺过程中摊铺材料的供应能力对路面平整的影响比生产过程中的影响大。根据施工经验,摊铺机的摊铺能力与沥青混合料的供应能力相匹配时,摊铺机则连续作业,该路段平整度好。但在低温条件下施工,如果沥青混合料供应不及时,摊铺机待料时间过长,则会使摊铺机螺旋输送器周围的沥青料温度急剧下降。此时打开熨平板的加热源,也只能对熨平板正下端及前端很薄的一层沥青料起到加热作用。当摊铺机重新启动摊铺下一车料时,凝聚在螺旋输送器周围的冷热对摊铺机产生很大的阻力,不得不抬起熨平板。只有加强供料、运输过程的监控,尽量减少停机待料,路面平整度才能保证。
  3、施工设备对路面平整度的影响
   ⑴摊铺机状态影响路面结构平整度
  多年以来,摊铺机良好的综合性能给道路施工带来了很大的方便。摊铺机具备自动找平功能,但是开始摊铺前的准备工作非常重要。沥青混凝土摊铺前,如果熨平板加热不均匀,摊铺中会使高温的混合料表面拉毛,出现积坑、深槽等不规则的凹凸不平及混合料密实度不均匀。另外,开机前,一定要检查熨平板的下表面是否有凹(熨平板两端低,中心连接部高,以形成路拱)凸(两端高,中心连接部低,路面纵向会形成深槽)现象,所以必须调整撑拉熨平板的拉杆长度,使熨平板下表面同属一坡度,以保证路面横向平整度。
  A、摊铺机仪表性能的好坏及微调器的使用
  路面标高的控制是靠摊铺机的仪表来完成的,但是在施工时常有这种情况,仪表的反应能力迟缓,遇到下承层出现高低不平时,形成连锁反应,就会导致路面不平。因此使仪表自动找平性能处于最佳状态,能够依据指令达到设计标高,路面平整度就好。同时,调整仪表“工”字(或“一”字)杆高低的微调器的使用方法也要正确,每2米转1圈(升或降2mm),升降太快也会使路面产生台阶,影响平整度。
  B、摊铺机的振捣器和夯锤对路面平整度的影响
  振捣器和夯锤的频率与摊铺速度、混合料的级配、厚度和温度有很大的关系。如果是摊铺薄而宽的路面层,频率过大的振捣和夯锤会造成熨平板共振,使摊铺机的找平装置处于不稳定状态而影响平整度。同时,夯锤皮带需经常检查,皮带过于松弛,会使夯实次数忽多忽少,形成“搓板”路。
  C、沥青混凝土摊铺全体操作人员之间的配合
  每台摊铺机都有一个工作小组在共同配合来操作。每个人之间的配合要熟练,质量控制人员与操作手之间要紧密配合,在沥青混凝土摊铺过程中沥青混凝土的虚铺厚度是否均匀、摊铺完毕的沥青混凝土表面不均匀等情况要及时与摊铺机机长汇报,作出及时的调整。摊铺机的摊铺需要连续的进行,而施工人员没有及时发现问题,并告知摊铺机操作手,则摊铺机在错误状态下已经行走了一段距离。由于摊铺机调整摊铺参数是一个缓慢的过程,会导致沥青混凝土表面质量失控。
  ⑵碾压对路面平整的影响
  沥青面层铺筑后的碾压对平整度有着重要影响,选择碾压机具、碾压温度、速度、路线、次序等都关系着路面面层的平整度,主要表现在:A、压路机型号的选择上,如果采用低频率、高振幅的压路机时,会产生“跳动”夯击现象而破坏路面平整度。压路机初压吨位过重也会使刚摊铺好的路面产生推挤变形。B、碾压温度的控制上,初压温度过高压路机的轮迹明显,沥青料前后推移大,不稳定;复压温度过高会引起胶轮压路机粘结沥青细料,小碎片飞溅,影响表面级配;温度过低,则不易碾压密实和平整。C、碾压速度的調整上,压路机碾压速度不均匀、急刹车和突然起动、随意停置和掉头转向、在已碾压成型的路面上停置而不关闭振动装置等都会引起路面推拥;在未冷却的路面上停机会出现压陷槽。D、碾压路线的行走上,碾压行进路线不当,不注意错轮碾压,每次在同一横断面处折返,会引起路面不平。E、碾压次数的确定上,碾压遍数不够,即压实不足,通车后形成车辙;碾压遍数太多,由于短时间集中重复碾压,会造成已成型路面的推移,形成龟裂和波浪。F、驱动轮和转向轮的前后问题上,如果是从动轮在前,由于从动轮本身无驱动力,靠后轮推动,因而混合料产生推移,倒退时在轮前留下波浪。
  4、施工缝的处理
  沥青路面的施工缝是施工中经常遇到的问题,施工缝处理的好,不同时间摊铺的前后两段路则能平顺衔接,行车舒适、平稳、安全,反之,则会产生“跳车”现象。施工缝分为横向施工缝和纵向施工缝。
  A、横向施工缝
  横向施工缝主要影响行车(纵向平整度),也影响排水。施工中,当每次摊铺的最后一车料即将摊铺完毕时,摊铺机料斗的沥青料越来越少,分布到摊铺机螺旋输送器周围和熨平板下端的沥青料就无法按机械自动找平装置和路面设计标高的要求,托起熨平板自身重量。这时,由于熨平板下落,引起当日施工终止桩号至前边1--5米范围内路面纵坡呈下降趋势(这时就需人工补撒沥青料),第二天,摊铺机在切好的施工缝上就位,待开始摊铺后,仪表的工作状态从驾机人员的指令到正常反应需要一个过程(即摊铺一段距离),通常为起步至行走后5米范围,路面标高不很理想。这样,由于施工缝前后的10米范围内纵坡不顺,引起路面平整度不好,产生跳车现象。
  B、纵向施工缝
  主要影响横向排水,也影响行车(如超车)。
  两台以上摊铺机并机作业时,纵向施工缝为热接缝,施工较容易。只要前后两机接合处高低平顺即可。
  冷接缝则必须控制好第二次摊铺的松铺厚度,以保证前后两机的压实厚度相等。同时注意结合部的沥青料密实。否则,冷接缝处易渗水,横坡方向高低不平还会造成超车不安全。
  5、人工修补对平整度的影响
  在施工过程中会不可避免的出现一些不合格情况,势必要求对其进行返工处理,这种修补从一定程度上影响了道路的平整度。如摊铺机的仪表突然失控,则会对路面标高产生影响,在此情况下进行人工修补将会造成路面接茬,严重影响平整度的偏差。另外,施工时由于各种原因引起不合格,反复的修整处理都会造成路面平整度较差,影响整体施工质量。
  四、附属构筑物对路面平整度的影响
  由于城市道路用地紧张,城市道路的范围内需要埋设很多公用管线,每条管线都有检查井,这些留在地面上的铸铁检查井盖以及为道路路面排水而设置的各种雨水口的数量很多。检查井井盖以及雨水篦子都是铸铁件,铸铁件与半刚性的沥青混凝土之间的连接是一个很棘手的问题。如果安装不合适,势必将会导致路面不平而引起跳车等现象。开车走在北京的很多沥青路面上经过每个井盖时车辆都会有不同程度的颠簸,影响机动车行驶感觉。
  1、井盖安装注意事项
  由于铸铁井盖的厚度在10cm左右,因此安装井盖应该在沥青混凝土底面层、中面层施工完毕,上面层施工前进行安装。也有在表面层摊铺完毕以后切除路面安装井盖的道路,但是实践证明后安装的施工方法对路面平整度的影响更大。后安装井盖会导致每个井盖周围增加了四条冷接缝,且摊铺面积小,用大吨位的压路机无法达到良好的碾压效果,会直接导致路面不平整。因此现在一般不采用后安装施工工艺。
  目前我单位一般采用4点安装施工方法。在中面层摊铺完毕以后测量人员根据井盖坐标,在井盖周边设置4个安装井盖的基准点。标出四个点距离沥青混凝土表面层的距离,施工人员根据这四个基准点,在每个井盖周围形成一个小的测量控制网,然后再挂线安装井盖。安装井盖时要注意井盖表面纵横坡度的调整要准确、到位,使井盖准确的就位。安装就位以后还需要对井盖周围进行填充、固定。固定井盖也是非常关键,因为井盖固定不好,会直接导致通车以后车辆行驶的冲击会使井盖与产生松动,会导致井盖周围沥青混凝土在不断的冲击下产生裂缝、松散,最终会导致井盖脱落。现在各专业管线的井盖规格不统一,安装方式也有区别。其中雨水、污水管线的井盖下有一个混凝土井圈,井圈有三条预埋螺栓与井盖相接,而其他专业管道的井盖没有这样的预埋螺栓。因此在井盖安装时要密切注意井盖底面与井筒之间连接,连接一定要紧密,井筒的顶面在用高标号砂浆铺设的同时,可放置钢筋头或钢板条,使得井盖在受地面行车冲击时,有效的将冲击力传达到井筒,使井盖与井室结构共同受力。
  其他道路附属结构物施工对路面的影响
  除了井盖,城市道路还有雨水口、路缘石等附属结构物。其中横穿路面的雨水口管的回填对路面平整的影响比较大。雨水口管大部分都是在石灰粉煤灰砂砾层施工完毕以后反挖的施工方法施工的。由于目前北京的城市道路工程施工中雨水口管道安装与沥青混凝土摊铺的时间非常接近,如果回填不好雨水口管道沟槽,将在路面上每隔几十米就会产生一条条的沟,在车辆行驶时就会感到颠簸。因此在雨水口管道安装完毕以后回填时最好采用C15混凝土灌满整个沟槽,在施工时严格按照混凝土施工工艺进行震捣。并且在混凝土强度达到设计强度时再进行沥青混凝土摊铺施工。
  另外在桥梁与路面结构相交的伸缩缝的施工,也容易造成跳车现象。由于桥梁的伸缩缝是沥青混凝土表面层摊铺完毕以后再进行安装,如果桥面铺装高程与相邻道路表面层路面之间高程没有接顺的情况下,桥梁伸缩缝处很容易产生跳车现象。
  结论
  上世纪90年代以后,城市道路施工的机械化程度在加快,进入二十一世纪,在机械设备的性能在不断提高、新材料、新工艺不断涌现的情况下,城市道路的施工要求施工单位用更高的管理水平来进行施工。以上分析的影响路面平整的原因,不需要在施工中投入很多成本,只要在全体参施人员在细节处理上多下功夫,就能使城市道路的质量有明显的提高。我们只有在经过充分研究和分析原因后,采取针对性管理措施,才能保证良好的沥青混凝土路面平整度,使城市道路中车辆行驶更畅快,延长城市道路使用寿命。
  
  参考文献
  [1]人民交通出版社2001-12 公路工程质量通病防治指南 交通部公路司编著
  [2]人民交通出版社2005-8路基路面工程(第二版) 鄧学均编著
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