大唐华银金竹山发电厂B区运煤道路改造工程设计

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中图分类号：TB21文献标识码： A 文章编号：

摘要: 大唐华银金竹山发电厂B区运煤道路水泥混凝土路面运营多年后，出现较为严重的破损，直接影响到汽车运煤的速度和安全，须对该路进行路面改造。本文通过对该路面病害原因的分析，提出了水泥路面改造处治措施及方案。

关键词: 水泥路面；改造；设计；碎石化；排水

Abstract: datang HuaYin gold zhushan power plant area B road carry cement concrete pavement operation after many years, there is a serious damage, directly affect the speed of the car drift and security, to which must be in pavement transformation. This article through to the pavement of the disease causes are analyzed, and the cement road surface modification processing measures and solutions.

Keywords: cement road surface; Modification; Design; Broken petrochemical; drainage

中图分类号：U418文献标识码：B

1 工程概况

大唐华银金竹山发电厂位于冷水江市金竹山乡太坪村，与坪塘村和振兴村相邻，西北距冷水江市8.0km，距金竹山老电厂5.0km，厂址东临湘黔铁路，西靠S312省道和沙塘湾镇，西面0.9km处为资水，西南面2.0km处为金竹山火车站。该厂运煤公路均为水泥混凝土路面，水泥混凝土面层厚度为24cm。由于超重车辆来往频繁，目前运煤公路路面状况极差，许多地方已多次通过填埋碎石或铁渣来保证短暂通行，这样的路面状况不但影响了汽车运煤的速度和安全，也严重影响了企业的正常生产经营活动。为此，提升该路段的通行率、安全和服务能力，对该路B区进行改造，已迫在眉睫！本次B区运煤公路改造工程路面总建筑面积为12000平方米。

2 旧路面状况

2.1 原路面结构

旧水泥路面结构如图1所示：

图1 旧水泥混凝土路面结构

2.2 地质资料

厂址区内主要分布有新近人工填土、第四纪残坡积粘性土层及下伏石炭系下统岩关阶孟公坳段(C1y2)基岩。岩性主要为炭质灰岩、灰岩夹页岩和炭质泥岩，偶夹鸡窝状煤系(厚度0.5m左右)。

2.3 排水状况

经现场实地勘察，该路排水状况差，大部分位置未设置边沟，路面积水严重。尤其部分破损严重路段，路面翻浆严重。

2.4 交通量资料及分析

据了解，目前运送煤、拖石膏和粉煤灰罐装的货车绝大部分都是进行了改装的，如加高车厢，加厚大梁等。车辆载重重量均在50～100t，严重超载，荷载大大超过路面设计荷载，加之目前运煤公路在高峰期间每天的车流量达到500台次，久而久之，造成混凝土板块疲劳，形成水泥板断裂、破碎，大大缩短了道路的正常使用寿命。

3 路面病害成因分析

3.1 水泥路面的横缝均是采用沥青灌缝，纵缝为施工缝不灌缝，路肩盲沟排水的设施基本没有设置, 相当一部分排水设施配套不到位。由于养护不及时，经过多年的行车作用，一种是路面板块间相互挤压，原路面横缝接缝的填缝料老化剥落破损。路面的雨水通过裂缝接缝渗入基层，造成基层软化。另一种是低洼地水排不掉，两侧就会产生积水，积水向路基渗透，通过毛细作用逐渐向上，使路基上部土层变湿。在车辆荷载的重复作用下，出现基层承载力不足，地基不均匀下沉。产生唧泥将基层细料冲走导致板端脱空、路面板块松动、错台、板角冒浆，最后出现断板破碎。

3.2 高填方路段和路面与沟道等构造物交接处，因为路基不均匀下沉造成路面的沉降，在行车的冲击作用下造成错台渗水、唧泥导致水泥路面破损。

3.3 路面材料质量控制不佳，配合比达不到要求，拌和不均匀，压实或振岛不实等施工原因，从而降低混凝土路面的强度，在荷载的作用下，混凝土路面无法承受荷载带来的竖向剪切力从而导致路面破损。

3.4设计时对交通量预测计算不够准确，基层、面层设计厚度偏薄，设计时当量轴载由于按标准车型额定载重进行换算，而近年来改装载重车迅速增长，超载超限车辆不断增多，这种设计轴载与实际不符，这样会大大影响水泥路面的寿命。

3.5养护灌缝不及时，水泥路面缩缝、胀缝、施工缝，施工时基本上是用沥青灌缝，使用一般2～3年的材料自身老化松脱，如果不及时填缝料更新，雨水渗入，破坏基层和垫层，造成板接缝处的变形和破损。

3.6没能及时进行完善排水系统，也会导致路面提前损坏。混凝土板早期一些病害处理方法不当不及时，如混凝土板断裂、板角断裂、错台等病害处理不及时，只重视处理严重病害而忽视对板裂缝封水处理，使路面水渗入，加剧其他病害的产生。

4 旧水泥混凝土路面处治

根据对旧水泥路面检测结果和技术经济分析比较，采用多锤头破碎机碎石化技术将原水泥混凝土路面作为底基层使用。

4.1 碎石化设备

碎石化主要采用的设备为：多锤头破碎机、Z型钢轮压路机和振动钢轮压路机。多锤头破碎机(MHB-15)多锤头自动力破碎机，设备后部平均配备两排成对锤头，这样在设备全宽范围内可以连续破碎，锤头的提升高度可独立调节，MHB具备一次破碎3.96米车道的能力，破碎机装备帷幕防止破碎飞屑。

Z型钢轮压路机主要用于破碎混凝土后的补充破碎并压实其表面。同时为加铺提供平坦破碎后混凝土路面表面。振动钢轮压路机采用单振动轮，在Z型压路机之后压实破碎后的混凝土表面，并为加铺层提供较为平坦的工作面。

4.2 碎石化前准备工作

（1）清除存在的沥青面层

在碎石化之前，应清除水泥混凝土路面上的沥青修复材料、填缝料、胀缝材料等，以减少这些材料对碎石化的影响。

（2）沿线各种构造物的调查和防护

由于碎裂中会对各种构造物产生破坏，因此施工前，应做好沿线各种构造物的调查，对有可能造成损坏的设施必须采取加固或避让措施。

（3）在进行碎裂之前，需将破碎板或沉降量比较大的地方用10～16mm的密级配碎石粒料填平后，再进行碎裂工艺。

（4）交通管制

为保证加铺的质量，须对碎石化后的路面进行交通管制一段时间。

4.3 碎石化施工工艺

对于该项目碎石化施工工艺流程如图2所示：

图2 碎石化施工工艺

4.4 碎石化施工控制

施工控制是保证碎石化施工质量的关键，对与该工程碎石化施工中主要控制以下几个方面：

（1）碎石化后粒径。

（2）为方便路面排水，破碎时最好是从混凝土路面的高处向低处破碎。

5 路面加铺设计

5.1路面结构层材料规格要求

5.1.1水泥：

普通硅酸盐水泥强度等级不低于42.5，或道路硅酸盐水泥强度等级不低于42.5。气温在30 C以下时施工,混凝土的初凝时间不早于2h;在 30 C 以上时施工, 初凝时间不早于1.5h,终凝时间不迟于12h。

5.1.2砂：

应采用洁净、耐久、质地坚硬、符合规定级配、细度模数在2.5以上的粗、中砂 ; 含泥量不超过3%;硫化物及硫酸盐含量不大于1%。粗砂间层中的砂粒平均粒径不应小于0.5mm,砂中含粘土及粉砂不超过5%。砂应符合规范的最佳级配颗粒成份及要求。

5.1.3石料

混凝土中的碎石或砾石须洁净、耐久、质地坚硬,石料等级强度>3级,针片状颗粒含量小于等于15%,不应含有附着的杂物、成块的粘土和包住颗粒的尘污,其含泥率按重量计不超过1%(冲洗法)。

碎石或砾石应采用最优级配,最大粒径不宜超过40mm,最小粒径不小于5mm。

5.1.4水

清洗集料、拌和混凝土及养生所用的水,不应含有影响混凝土质量的油、酸、碱、盐类、有机物等.非饮用水经化验符合下列要求时可使用。硫酸盐含量小含盐量不超过5mg/cm 。含盐量不超过5mg/cm 。4pH值大于4。

5.1.5钢筋

钢筋采用HRB335-%%c级钢,HPB235－%%c级钢。

5.2 路面结构层相关做法、参数及施工要求

5.2.1 钢筋混凝土道路钢筋采用%c12@250，具体做法参照采用国标图集93J007-4第30-31页。

5.2.2 混凝土路面板板边补强、角隅补强及与构筑物相接的处理做法参照采用国标图集93J007-4第14-29页，设计荷载取360kN。

5.2.3 路面结构相关参数设计

C35混凝土面层：材料弯拉强度 FJ=5 MPa，弯拉模量31000MPa；C10混凝土上基层：材料弯拉强度 FJ> 4 MPa，弯拉模量>27000MPa；5.5%水泥稳定碎石下基层：回弹模量1500 MPa；级配碎砾石底基层：回弹模量500MPa。结构层下面土基层的回弹模量E 不应低于25MPa。路缘石采用C30混凝土预制块。第 1 层顶面竣工验收弯沉值 LS= 15.0 (0.01mm)第 2 层顶面竣工验收弯沉值 LS= 84.0 (0.01mm)第 3 层顶面竣工验收弯沉值 LS= 240.0(0.01mm)土基顶面竣工验收弯沉值 LS= 260.0 (0.01mm)

5.2.4 为确保混凝土路面使用时不出现表面扬灰、脱皮现象,路面养护要求在铺砌好后2-3h即进行,可用麻袋、草包、草垫等铺盖路面,上面浇水,一般每昼夜浇水2-3次,每次浇水量不得少于8l/m , 保持湿润时间不得少于7d。

5.2.5.刚铺砌好的混凝土路面,模板拆除不早于24h,在4d后,并且强度达到40%时, 才能允许行人通过,在混凝土浇灌12d后,并且强度达到70%时开放轻型交通车, 在浇灌28d后,并且强度达到100%时投入正常使用。

5.2.6 混凝土路面的平整度以3m直尺量测为准,3m直尺与路面表面之间的最大空隙不大于5mm。

5.2.7混凝土路面的抗滑构造深度不低于0.6mm。

5.2.8接缝构造

a 道路接缝构造详见国家建筑标准设计图集93J007-4第9-13页.

b 胀缝宜尽量少设或不设。但在邻接固定构筑物处、路线小曲线半径和纵坡变化处，均设置胀缝。与构筑物相接的胀缝，根据施工温度至少设置2条。

c为减小混凝土的收缩应力和温度翘曲应力设置的横向缩缝采用假缝形式，不设传力杆，在日车道轴次大和荷载大时，为避免或减轻错台现象，宜在板中加设传力杆。

d 胀缝应与路面中心线垂直；缝壁必须垂直；缝隙宽度必须一致；缝中不得连浆。缝隙上部应浇灌填缝料，下部应设置胀缝板.

e 胀缝传力杆的活动端，可设在缝的一边或交错布置。固定后的传力杆必须平行于板面及路面中心线，其误差不得大于５ｍｍ.

f 缩缝的施工方法，应采用切缝法。

g 填缝材料采用沥青玛蹄脂,其材料石油沥青、石粉、石棉屑配合比为3:1:1; 填缝板采用泡沫塑料类或预制沥青橡胶板。

h 施工缝的位置宜与胀缝或缩缝设计位置吻合。施工缝应与路面中心线垂直。施工缝传力杆长度的一半锚固于混凝土中，另一半应涂沥青，允许滑动。传力杆必须与缝壁垂直。

i 水泥混凝土路面设计允许偏差

毗邻的路面板边相对高差不超过3mm；板厚偏差不大于+10mm。；横断面坡度偏差不大于+0.25%；道路宽度差不大于+20mm。

6 路面防排水设计

根据检测成果和原因分析，水损坏是该公路路面破坏的主要因素之一。因此，对路面排水系统进行设计十分重要，是确保结构层耐久性和使用寿命的关键环节。排水系统设计主要为一下内容。

（1）路面防水采取在碎石化后喷洒的一层透层油、基层顶面设置一层1cm乳化沥青下封层、缩缝处设置传力杆、面层封缝、中分带封水等措施。

（2）路面表面水主要通过修复完善边沟、排水沟和漫流排水方式排出路面表面水。

（3）地下排水主要采用在边沟下设置渗沟、疏通淤积的暗沟等措施降低地下水位，排出地下水，减轻地下水对路面损坏。

（4）路面内部排水，主要采取设置路面边缘排水盲沟等措施。设置方法为在加铺路面路段在靠原主车道的加铺后硬路肩水泥稳定碎石基层下侧面设置纵向排水盲沟、每隔10m作用设置一道横向排水盲沟，并与硬路肩垫层形成排水系统，材料采用级配碎石，如图2所示。

图2 路面边缘排水盲沟断面

7 结语

本文通过对大唐华银金竹山发电厂B区运煤道路水泥混凝土路面病害原因的分析，参考施工规范，科学分析总结经验，提出该路面改造工程中旧水泥混凝土路面处治、路面结构层材料规格要求、路面结构层相关做法及施工要求、路面防排水设计等处治设计方案。

参考文献：

［1］中交公路规划设计院.公路水泥混凝土路面设计规范(JTG D40-2002) [S].北京：人民交通出版社，2003.

［2］同济大学.公路排水设计规范（JTG 018-97）[S].北京:人民交通出版社，1998.

[3]交通部水泥混凝土路面推广小组.水泥混凝土路面设计、施工与养护[M]. 北京:人民交通出版社，1991