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摘要:介紹了一種新型臨時道路的施工技術,并從經濟性和環(huán)境上對其進行分析。新型臨時道路施工工藝簡單,既能滿足臨時道路的通車要求,也可以達到抑制塵土的效果,從經濟上而言,其造價比干貧混凝土的造價要相對低廉一點,且道路不會對周圍環(huán)境到來影響。道路廢棄后,可以進行復綠復耕,是一種經濟環(huán)保型道路。
關鍵詞:臨時道路;施工技術;經濟性;環(huán)境性
目前國內比較常見的工程現場施工臨時道路采用的是泥土路面、碎石路面、泥結石路面、干硬性混凝土路面、瀝青混凝土路面、混凝土路面、裝配式鋼板路面等形式,但泥土路面、碎石路面、泥結石路面都存在雨天泥濘、晴天揚塵漫天的缺點;而瀝青混凝土和混凝土路面施工周期較長,道路廢棄后產生建筑垃圾,干硬性混凝土在道路廢棄后也容易產生不易降解的建筑垃圾,而裝配式鋼板路面則施工成本較高,而且路面的摩擦力不足。國內對于施工臨時道路的研究大部分還是停留在道路的施工方便性、工程造價、維護便易性等方面,而很少考慮抑塵、廢棄后路面材料可降解方面的問題。而隨著工程施工安全文明施工要求和管理水平的逐步提高,人們對自然環(huán)境保護意識的提高,對作業(yè)環(huán)境衛(wèi)生條件要求的提高,以前簡易、粗放的工程施工臨時道路路面逐漸不能達到要求。在世界一些發(fā)達國家,對于工程建設以及市政建設的排放都有嚴格的控制要求,尤其是對于施工過程中產生的塵土,必須采取有效手段抑制,以減少大氣粉塵排放,提高施工現場的作業(yè)安全及環(huán)境,保護人員的健康。目前在歐美和澳大利亞的一些礦區(qū)內的施工臨時道路,在采用新型的環(huán)境友好型材料進行施工臨時道路的表面敷設,既能滿足車輛通行的交通要求,又能實現抑塵、廢棄后能實現自然降解的效果,可替代傳統的水泥路面或瀝青路面。
1工程概況
金寨項目土建主體工程包括主廠房、開關站、上、下水庫區(qū)域及連接公路等,配合主體項目施工有堆料廠、營地等輔助建設區(qū)域,存在大量的臨時施工道路,有20~30公里。由于我國在新型臨時道路施工屬于首次,為了驗證設計方案,探討合理的施工方法、施工工藝和施工質量控制等,選定一段試驗路段,進行新型臨時道路的試驗研究。試驗路段為下庫鋼管加工廠與進場道路A段連接道路,全長350…m,路寬4.5…m,縱坡5…%,橫坡2…%。本次試驗段路基基層材料來源為Q2標進場道路B段K3+700段附近的砂性土,這種附近開挖的砂性土,含水率接近飽和,透水性較好,可以與固化材料很好地結合。臨時道路固化材料為澳大利亞rainstrom公司生產的柔性高分子聚合物Gluon…900(固化劑),此固化劑與水混合后可以將砂性土很好的固化,固化后形成的強度很高。抑塵劑也為rainstrom公司生產的一種氯化鎂溶液,這種溶液可以從大氣中吸收水分以形成一個非干的、復合的無塵表面,提高塵土顆粒間的表面張力,減緩蒸發(fā),從而達到抑塵的效果,并且路面在干燥過程中更加牢固。試驗路段總長為350…m,寬4.5…m,總共需要的砂性土的體積為300…m3。試驗路段固化劑用量為:樁號0~300,1.5…L/m2,配合比:1:5(固化劑:水);樁號300~350,1…L/m2,配合比:1:5(固化劑:水)。試驗路段抑塵劑用量為1…L/m2,配合比1:1(抑塵劑:水)。試驗路的攤鋪厚度為20…cm,壓實厚度為15…cm。試驗過程中需要12…t鋼輪式壓路機一臺、挖掘機一臺、6…m3灑水車一臺、平土機一臺。
2施工簡介
試驗路段由中交二航局施工,為國內首次采用新型高分子固化形成道面,抑塵劑噴灑道面表面進行抑塵的技術。試驗路于2017年6月17號開始準備攤鋪,6月18號完成道路固化施工。抑塵劑噴灑為道路固化施工結束后(至少一個星期),于2017年7月13日當天施工。
2.1道路固化施工
(1)基底處理對原始基底進行處理,去除地段表層樹木、樹根、雜物等一些非土質材料。(2)砂性土的準備將原材料砂性土運輸到臨時施工道路的現場,并用白線標注好與地面的距離,按照此高度用挖掘機對砂性土進行攤鋪平整,最后用推土機對路面進行攤平,使其滿足相應的高度要求。(3)砂性土的處理由于砂性土是就地開采的原材料,其中含有不少大顆粒石子,需要使用機械設備將其中的大顆粒石子剔除,使砂性土顆粒粒徑滿足0~50…mm的范圍。剔除完大顆粒石子后,用挖掘機對道路進行相應的耙松,使之后噴灑固化劑時,固化劑能夠充分地滲透進去,與砂性土更好的結合。(4)固化劑溶液的準備采用當地的灑水車,按照配合比1:5(固化劑:水)的比例進行固化劑溶液的配置,在配置固化劑溶液時,需要先加水,最后加入固化劑,防止固化劑在混合的過程產生泡沫。最后,啟動灑水車內部的攪拌裝置,使固化劑與水混合均勻,之后就可進行固化劑溶液的噴灑。(5)固化劑溶液的噴曬固化劑溶液配制完后,用灑水車對試驗路段進行噴灑,灑水車的噴頭噴灑的寬度可以達到4.5…m。灑水車在噴灑過程中時,灑水車最好不要在道路上進行掉頭和停留,防止局部固化劑溶液過多。噴灑固化劑的量為上述樁號0~300,1.5…L/m2,樁號300-350,1…L/m2來進行。灑水車在行駛過程中的速度不能過快,且需要保持勻速行駛,否則也會造成噴灑不均勻。同時,灑水車盡量保持在道路的中間位置行駛。(6)固化劑溶液的混合固化劑溶液噴灑完后,先靜置1~2…h(huán)左右,使固化劑溶液隨著自身的重力緩慢滲入到砂性土中。之后,用挖掘機對道路進行翻動攪拌,使固化劑與砂性土充分混合均勻,有利于砂性土與固化劑的結合,最終到達道路強度形成的效果。翻拌濕潤的砂性土時分為2遍,第一遍是從道路的中心開始翻動,使?jié)櫇竦纳靶酝料蛑虚g翻動;第二遍應該相反,從兩邊開始,將濕潤的砂性土向外側翻動。(7)路面的壓實及修整道路拌合均勻后,立即用鋼輪式壓路機進行碾壓。碾壓的模式采用先靜壓2遍,然后開啟振動碾壓兩遍。之后用平土機對道路進行修坡,最后再繼續(xù)用鋼輪式壓路機靜壓2遍。最終道路形成一定的路拱,有利于路面排水。路拱的要求為上層路基為中間高兩邊測低的結構,且上層路基的中間和側邊之間傾斜夾角為4~6度。(8)養(yǎng)護新型臨時道路養(yǎng)護不需要灑水,只需利用自然條件將其水分蒸發(fā)即可,養(yǎng)護要求日照通風干燥的方式進行,且養(yǎng)護前2…d之內不能下雨。新型臨時道路的養(yǎng)生期為7…d,且施工后12…h(huán)后就可以允許通車。
2.2道路抑塵施工
(1)抑塵劑溶液的準備先往灑水車裝入一半容量的水,然后再把抑塵劑加入(抑塵劑與水的比例為1:1)其中進行混合,開啟內部螺旋進行攪拌,使抑塵劑與水混合均勻。(2)抑塵劑溶液的噴灑在噴灑抑塵劑溶液之前,需要對原有固化道路進行表面潤濕,使之后噴灑的抑塵劑能夠完全滲透到路面當中。350…m的道路噴灑2…m3的水,噴灑完后,觀察道路表面的潤濕情況,如果表面沒有形成水流即可進行抑塵劑溶液的噴灑。噴灑抑塵劑溶液時,灑水車在行駛過程中的速度不能過快,且需要保持勻速行駛,同時灑水車最好不要在道路上進行掉頭和停留。抑塵劑噴灑完后即可立即通車,但是要求在施工后12…h(huán)內,車速必須保持30…km低速行駛。
3施工注意事項
經過新型臨時道路試驗路段的鋪筑,達到了預期的效果和質量,取得了豐富的施工經驗,這就為后續(xù)的大面積施工提供了有利的保證。根據試驗路段的實際施工情況,為了保證今后新型臨時道路的施工質量,必須注意以下事項。
3.1新型臨時施工道路施工的自然氣候條件
施工前24…h(huán)無降雨,且施工場地無任何積水,施工期間無降雨,且環(huán)境溫度不低于10…℃,施工后48…h(huán)內無降雨,且日間環(huán)境溫度不低于10…℃。
3.2砂性土原材料的要求
砂性土原材料中的黏土含量不能大于20…%,且砂性土的粒徑大小需要滿足0~50…mm的粒徑大小要求,實際施工砂性土的級配滿足一般施工要求的級配即可。如果砂性土的黏土含量大于20…%,需要往砂性土中加入少許石灰或者水泥及碎石等,即可進行施工鋪筑。
3.3砂性土原材料的處理
新型臨時道路采用的砂性土是就地取材,大大降低了道路施工的成本,且保護環(huán)境、節(jié)約資源。由于就地取材,材料中會存在一些大顆粒石子,在鋪筑臨時道路路面的時候需要提前將大顆粒石子剔除,如果不剔除砂性土中的大顆粒石子,在后期路面壓實的過程中,無法平整路面,且容易產生孔洞,會造成臨時道路表面不平整,降低臨時道路在行駛過程中的舒適度,同時,也會降低道路的耐久性,給臨時道路帶來隱患。
3.4固化劑的噴灑
新型臨時道路的鋪筑是采用混合高張力制劑的柔性高分子聚合物Gluon…900與當地的砂性土材料混合凝固形成道面,固化劑的均勻噴灑能夠使路面整體結合更加完整,使路面在通車后不會由于車輛行駛而產生應力集中等問題。
3.5砂性土含水率
由于新型臨時道路的鋪筑是將溶于水的固化劑噴灑到砂性土中,所以固化劑能夠與砂性土混合均勻是非常關鍵的。如果砂性土本身含水率過大,則會導致固化劑在噴灑的過程中無法完全滲透進砂性土中,導致位于道路底層的砂性土無法很好的固化,影響路面固化的效果和性能,同時,也會造成道路上層與下層固化劑含量不均勻,導致路面在固化后產生裂縫。因此,根據試驗路段的施工實踐,砂性土的含水率應控制在4…%~10…%之間,以6…%~8…%為最佳。
3.6路拱
路拱是路面的橫向斷面做成中央高于兩側,具有一定坡度的拱起形狀,方便排水。本次試驗路段采用的是上層路基為中間高兩邊測低的結構,且上層路基的中間和側邊之間傾斜夾角為4~6度。實際道路的施工時要結合實際情況考慮,做成單向橫坡或者雙向橫坡等。且此新型臨時道路施工必須要形成路拱,防止今后雨水未及時排出,在路面形成積水,影響道路的使用性能和耐久性。嚴重還會產生擁包鼓起等病害現象。
3.7碾壓
碾壓過程要考慮實際的路寬,以及壓路機的輪寬和輪距的不同,進行相應的調整。在碾壓過程中,如果發(fā)現道路有松散、起皮等現象時,需要及時翻開相應路面區(qū)域,重新加入砂性土與固化劑溶液進行攪拌;如果發(fā)現道路過于濕潤,出現“彈簧”等現象,無法進行碾壓時,需要過一段時間再對此區(qū)域進行碾壓。
4經濟、環(huán)境性分析
4.1施工成本分析
新型臨時道路就地取材,用當地的砂性土作為鋪路材料,與一般四級普通道路(15…cm…4…%的水泥穩(wěn)定碎石基層+透油層+4…cm細粒式瀝青混凝土AC-13C)和干貧混凝土系相比,大大減少了砂石集料這一原材料的費用。考慮在當前的經濟水平下,以安徽地區(qū)的原材料、人工和機械價格為基準,結合施工實際所需設備和人力成本,把新型臨時道路每平方米施工成本與水泥穩(wěn)定碎石、干貧混凝土進行對比分析。將道路長50…km,寬7…m來進行成本分析,新型臨時道路的原材料所需費用為70元/m2,設備租賃使用以及人工費用為14.3元/m2,總費用為84.3元/m2;四級普通道路分為三部分,4…cm細粒式瀝青混凝土AC-13C為59.72元/m2,6…cm中粒式瀝青混凝土(AC-20C)74.04元/m2,10…cm…4…%的水泥穩(wěn)定碎石基層27.05元/m2,總費用為160.81元/m2,干貧混凝土總費用為90元/m2。綜合比較可以發(fā)現,新型臨時道路施工費用與干貧混凝土的施工價格相比要低廉一些,比四級普通道路的費用要低很多。
4.2抑塵經濟效益分析
考慮臨時施工道路為50…km長,7…m寬,采用灑水抑塵時,灑水車需要4次持續(xù)噴灑,相當于4升水/m2,則灑水車每天實際用水量為1400升/d;采用該抑塵劑進行噴灑時,只需要1輛灑水車進行噴灑施工,且每平方米抑塵劑的用量為1升(與水混合比例為1:1),且作用效果可以達到1個月,則此做法相當于每天實際用水量為11.7升/d,節(jié)水比例高達99.17%。
4.3后期道路修復、廢棄處理
新型臨時道路在今后的使用中出現病害,只需要扒開病害部位,加入固化劑進行碾壓即可,無需進行大面積扒掉再處理,減少了施工成本,且直接對病害部位處理過后對原有道路沒影響。修復部位與原始部位可以很好的結合,與普通道路修復相比,在美觀和使用性能上優(yōu)越很多。新型臨時道路廢棄后,如需要對道路進行改造,無需對原始道路進行扒掉處理,直接在原始道路上進行簡單碎石化,形成碎土顆粒,之后可以在臨時道路上直接進行復綠復耕,不會對周圍環(huán)境造成影響,對于植被的生長和動物的棲息也完全沒有影響,大大降低處理費用,形成一種環(huán)保型廢棄處理方式。
4.4環(huán)境性分析
新型臨時道路使用的固化劑對環(huán)境是無害的。它們固化后在土壤是穩(wěn)定的,因此不可能被陸生植物吸收或者在徑流水中傳送,對周圍環(huán)境沒有影響。而且固化劑中沒有用于穩(wěn)定乳液聚合物的表面活性劑(比如APEO這種表面活性劑就會加重水生動物的毒性)。同時,此類固化劑具有一定的生物降解率,在潤濕的土壤、高有機含量的環(huán)境中,降解的速度會加快;且由于分子的尺寸和很低的細胞膜穿透能力,固化劑中的聚合物在生物中累積非常少[1]。用于解決揚塵問題的抑塵劑其主要成分是氯化鎂,氯化鎂對人類毒性與生態(tài)毒性被廣泛研究過。在一項研究中表明,種子在4000…ppm及以下的濃縮氯化鎂中發(fā)芽率不會受到影響[2]。同時,在國外道路表面案例中也發(fā)現氯化鎂含量350ppm至3000…ppm內不會影響天然植被的生長。同時,抑塵劑中的阻銹劑也是和NSF/ANSI標準60-飲水處理化學物-健康效果(NSF-60)認可產品一樣的化學成分[3]。總體而言,抑塵劑沒有負面的整體毒性。
5結語
這種新型臨時道路施工工藝簡單,所需施工機械也很常態(tài)化,不需要特殊的設備來進行施工。施工周期特別短,基本當天鋪筑完原材料后就可以進行固化劑噴灑和碾壓修整。新型臨時道路的施工成本比如今常用的干貧混凝土的價格還要低廉一些。新型臨時道路固化后強度高、承重量大,可以用于施工車輛的運輸,而且強化復雜道路區(qū)域并控制侵蝕發(fā)生。表面噴灑的抑塵劑可以有效抑制塵土飛揚,有效解決施工過程中的揚塵問題,美化環(huán)境。在道路廢棄后無建筑垃圾產生,易復耕復綠。施工成本上也比較低廉,若結合長遠角度分析其經濟性,考慮到后期處理等問題,經濟性更加顯而易見。綜合考慮,此新型臨時道路性能優(yōu)越,適宜推廣。
作者:郭建強1;劉玉成1;王友1;梁濤2;張范立1 單位:1.安徽金寨抽水蓄能有限公司,2.河海大學