韓金

佳木斯市鴻運(yùn)公路工程勘測設(shè)計(jì)有限公司 黑龍江 佳木斯 154000

現(xiàn)階段，公路網(wǎng)的不斷延伸，使得建設(shè)環(huán)節(jié)遇到的挑戰(zhàn)和風(fēng)險(xiǎn)越來越多，如何提高公路抗凍水平成為了研究的重點(diǎn)。若遇到低溫環(huán)境和其他因素的影響，公路建設(shè)的質(zhì)量把控難度將會增加，因此要做好設(shè)計(jì)與施工的有力把控，實(shí)現(xiàn)技術(shù)應(yīng)用的價(jià)值與效益，創(chuàng)造更多的技術(shù)應(yīng)用價(jià)值。

1 課題研究的意義

我國人口數(shù)量眾多，分布在祖國大地的各個(gè)位置，為了能夠促使人員更好地流動，加速區(qū)域的發(fā)展，各地區(qū)積極開展公路網(wǎng)建設(shè)工作。從公路建設(shè)的角度分析，常遇到凍土問題。凍土占據(jù)全球陸地面積的50%，多年凍土占比為25%，季節(jié)性凍土占比為25%。我國季節(jié)性凍土占據(jù)國土面積的53.5%，這其中包括中重冰凍區(qū)域面積30.8%。受到氣候因素的影響，溫差很大，凍融循環(huán)比較頻繁。從凍土的危害角度分析，主要如下：1）路基凍脹與翻漿。2）邊坡淺層融滑。3）路面開裂松散。根據(jù)公路工程實(shí)踐得知，開裂病害具有探不明、判不準(zhǔn)、防不住與治不好的特點(diǎn)，為重大的世界性工程難題。4）橋隧混凝土凍融損傷。受到凍土的影響，公路工程設(shè)施的壽命會被影響，同時(shí)養(yǎng)護(hù)費(fèi)用比較高。根據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，東北三省以及內(nèi)蒙古東北部地區(qū)每年用于公路凍害養(yǎng)護(hù)的費(fèi)用，高達(dá)10.8億元。若凍土危害形成，則會威脅運(yùn)營安全，使得公路通行效率降低。經(jīng)過多年的科研，提出很多技術(shù)和理念，為公路工程抗凍設(shè)計(jì)提供支持，例如半剛性基層凍融損傷機(jī)理和抗凍標(biāo)準(zhǔn)；再例如，瀝青混合料凍融損傷機(jī)理和抗凍標(biāo)準(zhǔn)等。

2 公路工程抗凍設(shè)計(jì)研究現(xiàn)狀與辦法

2.1 抗凍設(shè)計(jì)研究現(xiàn)狀

2.1.1 季凍區(qū)域運(yùn)營期路基土模量衰減規(guī)律研究

從現(xiàn)有的研究資料分析，采用了鉆探取芯技術(shù)和室內(nèi)試驗(yàn)法以及承載板現(xiàn)場測試等，做好綜合分析，對部分典型路段，開展了運(yùn)營期路基土模量衰減調(diào)查，掌握衰減規(guī)律和影響因素，經(jīng)過研究提出路基土回彈模量凍融循環(huán)折減系數(shù)，同時(shí)明確凍區(qū)與土組的差異性，為公路工程提供指導(dǎo)。通過探索分析FWD和瑞雷波路基土模量快速檢測法，明確快速檢測法的使用范圍，同時(shí)結(jié)合研究成果與工程經(jīng)驗(yàn)，并且提出了路基土模量衰減防治方案，能夠保障季凍區(qū)運(yùn)營期間路基土的強(qiáng)度，可以為路面工程施工提供強(qiáng)有力的支持。季節(jié)性凍土地區(qū)路基土回彈模量凍融循環(huán)折減系數(shù)如下：1）重凍區(qū)。粗粒土為0.80-0.90；細(xì)粒土為0.70-0.85。2）中凍區(qū)。粗粒土為0.80-0.95；細(xì)粒土為0.70-0.90。3）輕凍區(qū)。粗粒土為0.85-0.95；細(xì)粒土為0.75-0.90。

2.1.2 瀝青混合料凍融試驗(yàn)方法和性能指標(biāo)研究

對于凍土區(qū)背景下，運(yùn)用瀝青混合料凍融破壞理論，開展瀝青混合料凍融損傷的特點(diǎn)分析。研究圍繞瀝青混合料飽水程度和凍融實(shí)踐以及環(huán)境溫度等技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行分析，明確抗凍性試驗(yàn)法的標(biāo)準(zhǔn)條件。通過進(jìn)行瀝青混合料黏彈性損傷本構(gòu)關(guān)系的全面分析，將劈裂強(qiáng)度、強(qiáng)度比指標(biāo)，當(dāng)做公路工程瀝青混合料抗凍性評價(jià)指標(biāo)，同時(shí)選擇三種典型瀝青混合料材料，進(jìn)行各類瀝青與集料的指標(biāo)測試，包括低溫粘附性以及不同類型瀝青等?；趦鋈跅l件背景，對瀝青混合料強(qiáng)度衰減變化規(guī)律進(jìn)行分析，試驗(yàn)論證混合料抗凍性評價(jià)指標(biāo)是否合理。經(jīng)過研究提出密級配瀝青混凝土抗凍性技術(shù)要求，主要內(nèi)容如下：1）高速公路和一級公路5次凍融循環(huán)后的劈裂強(qiáng)度比為≥70%；2）二級公路5次凍融循環(huán)后的劈裂強(qiáng)度比為≥60%。

2.1.3 季凍區(qū)瀝青路面低溫抗裂性能研究

從設(shè)計(jì)研究實(shí)際分析，對某地區(qū)瀝青路面低溫開裂調(diào)查，調(diào)查瀝青路面低溫開裂情況，圍繞低溫開裂隨著時(shí)間變化的變化規(guī)律以及空間分布規(guī)律[1]。除此之外，對高速公路和一級公路等各類實(shí)體工程開展調(diào)查，根據(jù)公路路面結(jié)構(gòu)承載力衰減變化和使用性能衰減特性，同時(shí)總結(jié)專家調(diào)研，構(gòu)建瀝青面層低溫開裂指數(shù)預(yù)估模型，經(jīng)過分析提出低溫開裂指數(shù)要求，具體要求如下：1）高速公路和一級公路低溫開裂指數(shù)C1≤3；2）二級公路低溫開裂指數(shù)C1≤5。

2.2 路面結(jié)構(gòu)抗凍設(shè)計(jì)方法

根據(jù)路基路面材料調(diào)查和負(fù)溫導(dǎo)熱系數(shù)試驗(yàn)分析，掌握各類導(dǎo)熱系數(shù)試驗(yàn)條件下對負(fù)溫狀態(tài)下路基路面導(dǎo)熱系數(shù)測定結(jié)果的科學(xué)合理性與規(guī)律，確定凍土以及瀝青混合料低溫導(dǎo)熱系數(shù)的具體方法，并且探索提出了負(fù)溫背景下公路路基路面道路導(dǎo)熱系數(shù)的基本規(guī)律，同時(shí)提出所需材料的熱物性系數(shù)修訂建議[2]。通過組織開展路面材料開裂應(yīng)力試驗(yàn)以及路基變形試驗(yàn)，進(jìn)行路面開裂的仿真分析，并且提出各等級瀝青、水泥路面路基凍脹容許變形范圍?；诼访嫫秸戎笜?biāo)、路面材料低溫變形指標(biāo)等，明確路基容許凍脹量。結(jié)合凍土條件下路基路面施工分析，進(jìn)行抗凍協(xié)同設(shè)計(jì)，提出相應(yīng)的抗凍設(shè)計(jì)流程圖，并且具體描述了抗凍設(shè)計(jì)指標(biāo)的應(yīng)用方法。公路路基路面抗凍設(shè)計(jì)實(shí)踐中，結(jié)合影響抗凍特點(diǎn)分析，圍繞地下水和地基等，做好線路的劃分，形成一般路段與凍害隱患陸軒。對于一般路段，實(shí)施統(tǒng)一的路基路面抗凍設(shè)計(jì)；對于特殊路段，按照段落逐個(gè)路段開展抗凍設(shè)計(jì)[3]。

3 公路工程抗凍設(shè)計(jì)與施工關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用策略

3.1 案例概述

以某高速公路項(xiàng)目為例，按照抗凍設(shè)計(jì)理論和要求，結(jié)合凍土施工現(xiàn)場的情況，提出設(shè)計(jì)方案。路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案內(nèi)容如下：1）上面層。為SMA-16，厚度為5cm。2）中面層。為AC-20，厚度為7cm。3）柔性基層。為ATB-25，厚度為10cm。4）基層。設(shè)計(jì)為水泥穩(wěn)定碎石，厚度為32cm。5）底基層。設(shè)計(jì)為水泥穩(wěn)定山砂，厚度為20cm。6）抗凍墊層。設(shè)計(jì)為天然砂礫，厚度為20cm。充分發(fā)揮天然砂礫的應(yīng)用優(yōu)勢，有效克服棟土不利因素的影響，保障公路工程抗凍施工的效果與效益，切實(shí)發(fā)揮技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值。

3.2 路面基層施工組織方案

設(shè)計(jì)的施工方案，根據(jù)作業(yè)需求，準(zhǔn)備了機(jī)械和人力資源。作業(yè)現(xiàn)場配置了2臺推土機(jī)、1臺平地機(jī)、4臺裝載機(jī)以及30臺自卸汽車等。同時(shí)設(shè)置了1名負(fù)責(zé)人，組織了1名工程師和工長2人以及30名力工等。作業(yè)前做好拌和場地的硬化和熱拌站的安裝調(diào)試等，指導(dǎo)工程施工高質(zhì)量開展。事前組織材料試驗(yàn)檢測分析，對使用的瀝青下面層各類碎石材料與其他單質(zhì)材料，進(jìn)行質(zhì)量檢查，保障工程施工進(jìn)度目標(biāo)實(shí)現(xiàn)。

3.3 公路工程抗凍施工質(zhì)控措施

根據(jù)抗凍施工實(shí)際情況，采取以下質(zhì)控措施：1）制定完善的抗凍施工質(zhì)量控制方案。對于抗凍層的施工控制，要結(jié)合作業(yè)現(xiàn)場和公路工程抗凍施工要求，編制完善的抗凍施工質(zhì)量控制方案，把關(guān)每個(gè)環(huán)節(jié)的施工效果。實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)化管理制度，圍繞工藝運(yùn)用全過程，實(shí)施嚴(yán)格的把控措施[4]。2）做好技術(shù)應(yīng)用因素的控制。根據(jù)現(xiàn)有的研究分析，圍繞瀝青材料和路面結(jié)構(gòu)等的設(shè)計(jì)把控，切實(shí)保障抗凍施工技術(shù)的應(yīng)用效果。對使用的材料要進(jìn)行規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化管理，采取檢驗(yàn)檢測技術(shù)，全面把關(guān)公路工程的質(zhì)量，消除材料影響因素，保障抗凍施工技術(shù)的應(yīng)用效果與效益，切實(shí)保障公路施工的質(zhì)量。按照抗凍施工方案，梳理抗凍施工技術(shù)的重難點(diǎn)，交代給技術(shù)人員，使得工作人員能夠掌握抗凍施工工藝的運(yùn)用效果，消除人力因素的影響，把關(guān)公路工程的質(zhì)量目標(biāo)實(shí)現(xiàn)。對使用的機(jī)械設(shè)備，按照養(yǎng)護(hù)與維修管理制度，做好全面的檢驗(yàn)檢查，消除潛在的隱患和問題，提高機(jī)械化作業(yè)水平，保障每個(gè)工序的質(zhì)量與效果。3）加大現(xiàn)場監(jiān)督檢查。公路工程抗凍施工作業(yè)的開展與落實(shí)，要求做好現(xiàn)場監(jiān)督檢查，督促作業(yè)人員規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化管理。根據(jù)管理需求的分析，配置專業(yè)的管理人員，圍繞公路工程抗凍作業(yè)全過程進(jìn)行監(jiān)督檢查。作為管理人員，要求掌握抗凍施工質(zhì)量檢驗(yàn)檢測的辦法，把關(guān)公路建造的質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)抗凍施工技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值，促使工程效益目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。對于重點(diǎn)工程和分項(xiàng)工程，要組織旁站監(jiān)督，切實(shí)保障公路工程抗凍作業(yè)的質(zhì)量與效果，促使抗凍施工效果的實(shí)現(xiàn)[5]。4）做好檢驗(yàn)檢測分析。公路工程抗凍施工質(zhì)控工作的開展，做好檢驗(yàn)檢測分析。認(rèn)真貫徹落實(shí)抗凍工程的檢驗(yàn)檢測制度，積極引入新技術(shù)和新手段，對抗凍施工進(jìn)行檢驗(yàn)檢查，分析抗凍施工技術(shù)應(yīng)用的效果，保障技術(shù)應(yīng)用的質(zhì)量與效果[6]。若遇到公路工程抗凍技術(shù)問題，分析誘發(fā)技術(shù)問題的原因，提出改進(jìn)與優(yōu)化的措施，解決公路工程抗凍施工問題，促使工程效益目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。做好公路施工質(zhì)量全過程的管理和控制，切實(shí)保障抗凍施工技術(shù)的應(yīng)用效果[7]。

4 結(jié)束語

綜上所述，公路工程抗凍設(shè)計(jì)和施工作業(yè)，要求做好抗凍調(diào)查與分析，提出優(yōu)質(zhì)的抗凍施工方案，指導(dǎo)抗凍施工作業(yè)高質(zhì)量開展和落實(shí)，保障抗凍技術(shù)的應(yīng)用效果。文中結(jié)合實(shí)例，圍繞抗凍施工技術(shù)應(yīng)用全過程進(jìn)行分析，提出制定完善的抗凍施工質(zhì)量控制方案、做好技術(shù)應(yīng)用因素的控制、加大現(xiàn)場監(jiān)督檢查、做好檢驗(yàn)檢測分析等策略。