保溫隔水路基在G312線雞兒嘴至清水驛段公路維修改造工程中的應(yīng)用

黃曉輝++王飛++王若旭

摘 要：針對中國西北黃土地區(qū)公路路基常出現(xiàn)的不均勻沉降等病害，提出一種新型保溫隔水路基。該新結(jié)構(gòu)是根據(jù)路基現(xiàn)場實(shí)際情況，設(shè)置保溫層和隔水層，以期減輕凍融與干濕循環(huán)對壓實(shí)黃土的劣化。在國道312線雞兒嘴至清水驛段開展了保溫隔水路基試驗(yàn)示范工程的修筑。

關(guān)鍵詞：黃土；路基；濕陷；保溫隔水；路基新結(jié)構(gòu)；設(shè)計(jì)；施工

中圖分類號：U443.31 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）14-0127-02

黃土是第四紀(jì)堆積的以粉土顆粒為主、富含碳酸鹽、具有大孔性、黃色的土狀沉積物。在我國，黃土分布面積很廣，主要分布在北方干旱、半干旱地區(qū)，黃土和黃土狀土分布面積約64萬km2，占國土面積的6.3%，其中濕陷性黃土約38萬km2，占黃土地區(qū)總面積的60%以上。濕陷性黃土是黃土的一種，具有在一定壓力作用下受水浸濕，土結(jié)構(gòu)迅速破壞而發(fā)生顯著附加下沉的特性。

黃土的濕陷，是在水的作用下產(chǎn)生的，沒有水這個(gè)因素，濕陷就無從談起。而在季節(jié)凍土區(qū)，路基中水分會(huì)隨季節(jié)改變而發(fā)生反復(fù)的凍結(jié)、融化，以及遷移，導(dǎo)致壓實(shí)黃土?xí)l(fā)生反復(fù)的干濕、凍融現(xiàn)象，這勢必會(huì)對壓實(shí)黃土的路用性能造成影響。有關(guān)研究表明，除施工質(zhì)量、地基沉降等因素外，反復(fù)凍融、干濕條件下黃土路基的多級濕陷也是季凍區(qū)黃土路基不均勻沉降等病害產(chǎn)生的重要因素。

甘肅省位于我國西北地區(qū)，地處黃土高原、青藏高原和內(nèi)蒙古高原三大高原的交匯地帶，是我國濕陷性黃土的主要分布區(qū)域，其境內(nèi)黃土地區(qū)的公路里程近2萬公里，絕大部分位于季節(jié)性凍土區(qū)，且都不同程度地出現(xiàn)了因黃土多次濕陷引起的路基、路面病害，嚴(yán)重影響了公路的安全運(yùn)營，帶來了較大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，開展季節(jié)凍土區(qū)黃土路基多級濕陷機(jī)理及其防治技術(shù)的研究，在保障該地區(qū)公路安全及正常運(yùn)營、減少病害、有效降低公路養(yǎng)護(hù)成本、提高公路服務(wù)水平等方面均具有顯著的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益。1

1 保溫隔水路基的設(shè)計(jì)

1.1 保溫隔水路基的設(shè)計(jì)

基于水和凍融循環(huán)作用是黃土路基產(chǎn)生多級濕陷的主要影響因素，提出一種防治黃土路基多級濕陷的路基新結(jié)構(gòu)—保溫隔水路基。該路基新結(jié)構(gòu)中，路面下面鋪設(shè)保溫材料是為了減少凍結(jié)深度，防止黃土路基發(fā)生劇烈的凍融循環(huán)作用。

國道312線雞兒嘴至清水驛段保溫隔水路基共修筑2段，分別是K2031+750-K2032+790（1040m）和K2019+300-K2019+600（300m），共計(jì)1340m。

該段保溫隔水路基根據(jù)現(xiàn)場降雨及地下水情況未設(shè)置防水土工布。在路基頂面鋪設(shè)10cm天然砂礫，后鋪設(shè)5cm的xps保溫板，后上覆10cm天然砂礫作為保護(hù)層，具體橫斷面圖如圖1所示。

1.2 保溫材料技術(shù)參數(shù)

保溫材料選用5cm厚XPS板（擠塑泡沫保溫隔熱板，如圖2所示），具有導(dǎo)熱系數(shù)小，強(qiáng)度高，耐腐蝕、防水等優(yōu)點(diǎn)。其導(dǎo)熱系數(shù)小于0.0289W/m·K，其絕熱性能在50年后仍能保持原來的80%；抗壓強(qiáng)度大于0.65Mpa。體積吸水率小于1%（水蒸汽透濕系數(shù)小于2Ng（Pa·m·s），這比其它硬質(zhì)保溫隔熱材料（聚氨酯、EPS）的吸水率小很多，其絕熱性能在長期與水汽接觸的情況下仍能保持不變。

2 項(xiàng)目實(shí)施

2.1 項(xiàng)目工程概況

國道312線雞兒嘴至清水驛段公路維修改造工程起點(diǎn)位于定西、白銀分界處的雞兒嘴（K1975+540），與國道312線界石鋪至雞兒嘴段維修改造工程順接，重點(diǎn)位于蘭州市榆中縣清水驛（K2065+880），與下一段維修改造工程順接。路線全長92.66Km（含十八里鋪至定西安定區(qū)連接線2.2Km）。全線采用二級公路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，路基寬度8.5～12m，根據(jù)不同段落，設(shè)計(jì)時(shí)速分別采用60Km/h和40Km/h兩種。

國道312線雞清段保溫隔水路基共鋪設(shè)2段，長度共計(jì)1340m，具體鋪筑位置如表1所示。

2.2 施工工藝流程

2.2.1 施工準(zhǔn)備

（1）審閱圖紙：仔細(xì)審閱施工圖紙及文件，審核有無與標(biāo)準(zhǔn)不相符的項(xiàng)目，圖紙所標(biāo)注的尺寸和工程量有無錯(cuò)誤、遺漏，是否詳盡，有無不明白的地方等，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)與相關(guān)設(shè)計(jì)單位、監(jiān)理聯(lián)系，以便及時(shí)更正。（2）測量放樣：圖紙到位后，根據(jù)實(shí)際地形作出實(shí)際斷面并與設(shè)計(jì)圖紙斷面進(jìn)行對照，發(fā)現(xiàn)不符時(shí)，及時(shí)與設(shè)計(jì)和監(jiān)理聯(lián)系，進(jìn)行修正。根據(jù)施工圖紙準(zhǔn)確放樣并進(jìn)行詳細(xì)技術(shù)交底。（3）根據(jù)工程量、配置足夠的機(jī)械和人員。

2.2.2 鋪設(shè)保溫板

（1）路基表面平整。按設(shè)計(jì)高程、橫坡平整路基表面，如有土塊與碎石，應(yīng)及時(shí)清理，以免影響保溫板的平整鋪設(shè)。如圖3所示。（2）鋪設(shè)保溫板。2014年11月，在蘭州公路管理局G312線雞清項(xiàng)目辦和施工單位的配合下，完成該段保溫隔水路基修筑。現(xiàn)場修筑情況如圖4-圖7所示。

2.2.3 保溫板上鋪設(shè)保護(hù)沙礫

保溫板鋪設(shè)完成，并用U型訂固定后，首先用裝載機(jī)在沒有鋪設(shè)保溫板的區(qū)域向鋪設(shè)完的保溫板上鋪天然沙礫土，逐步推進(jìn)工作面（如圖8、如圖9所示），并進(jìn)行整平和初步的碾壓（如圖10、如圖11所示），以避免機(jī)械直接碾壓保溫板造成保溫板的破壞，同時(shí)又可大幅提高施工速度。

2.3 施工質(zhì)量控制

（1）選擇保溫板時(shí)，對其相關(guān)技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行嚴(yán)格控制，保證保溫板的質(zhì)量；（2）嚴(yán)格按照保溫板的鋪設(shè)順序施工，避免施工過程中施工機(jī)械對保溫板的破壞，影響保溫效果；（3）鋪設(shè)保溫板之前，必須做好路基表面的平整收光，如遇土塊和碎石，應(yīng)及時(shí)清理，以免頂破保溫板，影響其保溫效果；（4）用U型釘固定保溫板時(shí)，不必每塊保溫板上都釘U(kuò)型釘，可采用交錯(cuò)釘?shù)姆绞?，以提高施工進(jìn)度，如圖12所示。

3 保溫隔水路基的優(yōu)缺點(diǎn)

3.1 優(yōu)點(diǎn)

保溫隔水路基新結(jié)構(gòu)能減小或避免凍融與干濕循環(huán)作用對黃土路基的不利影響，有效防治季節(jié)凍土區(qū)因壓實(shí)黃土多級濕陷而造成的路基病害。適用于我省隴東、隴中等季節(jié)性凍土黃土地區(qū)。目前該成果已成功應(yīng)用于G30永登至古浪高速公路、馬營至隴西二級公路、國道G312線維修改造工程，取得了良好的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益。

3.2 缺點(diǎn)

因保溫隔水板的造價(jià)略微昂貴，在應(yīng)用過程中，會(huì)使得路基每平方米的造價(jià)增加25—45元不等。

4 結(jié)語

本項(xiàng)研究以永登至古浪高速公路示范工程為基礎(chǔ)，總結(jié)了新型保溫隔水路基的設(shè)計(jì)方法，并對新型保溫隔水路基所用材料的技術(shù)參數(shù)、施工方法以及施工中的質(zhì)量控制措施進(jìn)行了簡要說明，并在G312線雞兒嘴至清水驛段公路維修改造工程中得到應(yīng)用，取得了良好的效果。