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新型临时道路施工技术与经济环境性

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摘要:介绍了一种新型临时道路的施工技术,并从经济性和环境上对其进行分析。新型临时道路施工工艺简单,既能满足临时道路的通车要求,也可以达到抑制尘土的效果,从经济上而言,其造价比干贫混凝土的造价要相对低廉一点,且道路不会对周围环境到来影响。道路废弃后,可以进行复绿复耕,是一种经济环保型道路。

关键词:临时道路;施工技术;经济性;环境性

目前国内比较常见的工程现场施工临时道路采用的是泥土路面、碎石路面、泥结石路面、干硬性混凝土路面、沥青混凝土路面、混凝土路面、装配式钢板路面等形式,但泥土路面、碎石路面、泥结石路面都存在雨天泥泞、晴天扬尘漫天的缺点;而沥青混凝土和混凝土路面施工周期较长,道路废弃后产生建筑垃圾,干硬性混凝土在道路废弃后也容易产生不易降解的建筑垃圾,而装配式钢板路面则施工成本较高,而且路面的摩擦力不足。国内对于施工临时道路的研究大部分还是停留在道路的施工方便性、工程造价、维护便易性等方面,而很少考虑抑尘、废弃后路面材料可降解方面的问题。而随着工程施工安全文明施工要求和管理水平的逐步提高,人们对自然环境保护意识的提高,对作业环境卫生条件要求的提高,以前简易、粗放的工程施工临时道路路面逐渐不能达到要求。在世界一些发达国家,对于工程建设以及市政建设的排放都有严格的控制要求,尤其是对于施工过程中产生的尘土,必须采取有效手段抑制,以减少大气粉尘排放,提高施工现场的作业安全及环境,保护人员的健康。目前在欧美和澳大利亚的一些矿区内的施工临时道路,在采用新型的环境友好型材料进行施工临时道路的表面敷设,既能满足车辆通行的交通要求,又能实现抑尘、废弃后能实现自然降解的效果,可替代传统的水泥路面或沥青路面。

1工程概况

金寨项目土建主体工程包括主厂房、开关站、上、下水库区域及连接公路等,配合主体项目施工有堆料厂、营地等辅助建设区域,存在大量的临时施工道路,有20~30公里。由于我国在新型临时道路施工属于首次,为了验证设计方案,探讨合理的施工方法、施工工艺和施工质量控制等,选定一段试验路段,进行新型临时道路的试验研究。试验路段为下库钢管加工厂与进场道路A段连接道路,全长350…m,路宽4.5…m,纵坡5…%,横坡2…%。本次试验段路基基层材料来源为Q2标进场道路B段K3+700段附近的砂性土,这种附近开挖的砂性土,含水率接近饱和,透水性较好,可以与固化材料很好地结合。临时道路固化材料为澳大利亚rainstrom公司生产的柔性高分子聚合物Gluon…900(固化剂),此固化剂与水混合后可以将砂性土很好的固化,固化后形成的强度很高。抑尘剂也为rainstrom公司生产的一种氯化镁溶液,这种溶液可以从大气中吸收水分以形成一个非干的、复合的无尘表面,提高尘土颗粒间的表面张力,减缓蒸发,从而达到抑尘的效果,并且路面在干燥过程中更加牢固。试验路段总长为350…m,宽4.5…m,总共需要的砂性土的体积为300…m3。试验路段固化剂用量为:桩号0~300,1.5…L/m2,配合比:1:5(固化剂:水);桩号300~350,1…L/m2,配合比:1:5(固化剂:水)。试验路段抑尘剂用量为1…L/m2,配合比1:1(抑尘剂:水)。试验路的摊铺厚度为20…cm,压实厚度为15…cm。试验过程中需要12…t钢轮式压路机一台、挖掘机一台、6…m3洒水车一台、平土机一台。

2施工简介

试验路段由中交二航局施工,为国内首次采用新型高分子固化形成道面,抑尘剂喷洒道面表面进行抑尘的技术。试验路于2017年6月17号开始准备摊铺,6月18号完成道路固化施工。抑尘剂喷洒为道路固化施工结束后(至少一个星期),于2017年7月13日当天施工。

2.1道路固化施工

(1)基底处理对原始基底进行处理,去除地段表层树木、树根、杂物等一些非土质材料。(2)砂性土的准备将原材料砂性土运输到临时施工道路的现场,并用白线标注好与地面的距离,按照此高度用挖掘机对砂性土进行摊铺平整,最后用推土机对路面进行摊平,使其满足相应的高度要求。(3)砂性土的处理由于砂性土是就地开采的原材料,其中含有不少大颗粒石子,需要使用机械设备将其中的大颗粒石子剔除,使砂性土颗粒粒径满足0~50…mm的范围。剔除完大颗粒石子后,用挖掘机对道路进行相应的耙松,使之后喷洒固化剂时,固化剂能够充分地渗透进去,与砂性土更好的结合。(4)固化剂溶液的准备采用当地的洒水车,按照配合比1:5(固化剂:水)的比例进行固化剂溶液的配置,在配置固化剂溶液时,需要先加水,最后加入固化剂,防止固化剂在混合的过程产生泡沫。最后,启动洒水车内部的搅拌装置,使固化剂与水混合均匀,之后就可进行固化剂溶液的喷洒。(5)固化剂溶液的喷晒固化剂溶液配制完后,用洒水车对试验路段进行喷洒,洒水车的喷头喷洒的宽度可以达到4.5…m。洒水车在喷洒过程中时,洒水车最好不要在道路上进行掉头和停留,防止局部固化剂溶液过多。喷洒固化剂的量为上述桩号0~300,1.5…L/m2,桩号300-350,1…L/m2来进行。洒水车在行驶过程中的速度不能过快,且需要保持匀速行驶,否则也会造成喷洒不均匀。同时,洒水车尽量保持在道路的中间位置行驶。(6)固化剂溶液的混合固化剂溶液喷洒完后,先静置1~2…h左右,使固化剂溶液随着自身的重力缓慢渗入到砂性土中。之后,用挖掘机对道路进行翻动搅拌,使固化剂与砂性土充分混合均匀,有利于砂性土与固化剂的结合,最终到达道路强度形成的效果。翻拌湿润的砂性土时分为2遍,第一遍是从道路的中心开始翻动,使润湿的砂性土向中间翻动;第二遍应该相反,从两边开始,将湿润的砂性土向外侧翻动。(7)路面的压实及修整道路拌合均匀后,立即用钢轮式压路机进行碾压。碾压的模式采用先静压2遍,然后开启振动碾压两遍。之后用平土机对道路进行修坡,最后再继续用钢轮式压路机静压2遍。最终道路形成一定的路拱,有利于路面排水。路拱的要求为上层路基为中间高两边测低的结构,且上层路基的中间和侧边之间倾斜夹角为4~6度。(8)养护新型临时道路养护不需要洒水,只需利用自然条件将其水分蒸发即可,养护要求日照通风干燥的方式进行,且养护前2…d之内不能下雨。新型临时道路的养生期为7…d,且施工后12…h后就可以允许通车。

2.2道路抑尘施工

(1)抑尘剂溶液的准备先往洒水车装入一半容量的水,然后再把抑尘剂加入(抑尘剂与水的比例为1:1)其中进行混合,开启内部螺旋进行搅拌,使抑尘剂与水混合均匀。(2)抑尘剂溶液的喷洒在喷洒抑尘剂溶液之前,需要对原有固化道路进行表面润湿,使之后喷洒的抑尘剂能够完全渗透到路面当中。350…m的道路喷洒2…m3的水,喷洒完后,观察道路表面的润湿情况,如果表面没有形成水流即可进行抑尘剂溶液的喷洒。喷洒抑尘剂溶液时,洒水车在行驶过程中的速度不能过快,且需要保持匀速行驶,同时洒水车最好不要在道路上进行掉头和停留。抑尘剂喷洒完后即可立即通车,但是要求在施工后12…h内,车速必须保持30…km低速行驶。

3施工注意事项

经过新型临时道路试验路段的铺筑,达到了预期的效果和质量,取得了丰富的施工经验,这就为后续的大面积施工提供了有利的保证。根据试验路段的实际施工情况,为了保证今后新型临时道路的施工质量,必须注意以下事项。

3.1新型临时施工道路施工的自然气候条件

施工前24…h无降雨,且施工场地无任何积水,施工期间无降雨,且环境温度不低于10…℃,施工后48…h内无降雨,且日间环境温度不低于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…%,且砂性土的粒径大小需要满足0~50…mm的粒径大小要求,实际施工砂性土的级配满足一般施工要求的级配即可。如果砂性土的黏土含量大于20…%,需要往砂性土中加入少许石灰或者水泥及碎石等,即可进行施工铺筑。

3.3砂性土原材料的处理

新型临时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,且保护环境、节约资源。由于就地取材,材料中会存在一些大颗粒石子,在铺筑临时道路路面的时候需要提前将大颗粒石子剔除,如果不剔除砂性土中的大颗粒石子,在后期路面压实的过程中,无法平整路面,且容易产生孔洞,会造成临时道路表面不平整,降低临时道路在行驶过程中的舒适度,同时,也会降低道路的耐久性,给临时道路带来隐患。

3.4固化剂的喷洒

新型临时道路的铺筑是采用混合高张力制剂的柔性高分子聚合物Gluon…900与当地的砂性土材料混合凝固形成道面,固化剂的均匀喷洒能够使路面整体结合更加完整,使路面在通车后不会由于车辆行驶而产生应力集中等问题。

3.5砂性土含水率

由于新型临时道路的铺筑是将溶于水的固化剂喷洒到砂性土中,所以固化剂能够与砂性土混合均匀是非常关键的。如果砂性土本身含水率过大,则会导致固化剂在喷洒的过程中无法完全渗透进砂性土中,导致位于道路底层的砂性土无法很好的固化,影响路面固化的效果和性能,同时,也会造成道路上层与下层固化剂含量不均匀,导致路面在固化后产生裂缝。因此,根据试验路段的施工实践,砂性土的含水率应控制在4…%~10…%之间,以6…%~8…%为最佳。

3.6路拱

路拱是路面的横向断面做成中央高于两侧,具有一定坡度的拱起形状,方便排水。本次试验路段采用的是上层路基为中间高两边测低的结构,且上层路基的中间和侧边之间倾斜夹角为4~6度。实际道路的施工时要结合实际情况考虑,做成单向横坡或者双向横坡等。且此新型临时道路施工必须要形成路拱,防止今后雨水未及时排出,在路面形成积水,影响道路的使用性能和耐久性。严重还会产生拥包鼓起等病害现象。

3.7碾压

碾压过程要考虑实际的路宽,以及压路机的轮宽和轮距的不同,进行相应的调整。在碾压过程中,如果发现道路有松散、起皮等现象时,需要及时翻开相应路面区域,重新加入砂性土与固化剂溶液进行搅拌;如果发现道路过于湿润,出现“弹簧”等现象,无法进行碾压时,需要过一段时间再对此区域进行碾压。

4经济、环境性分析

4.1施工成本分析

新型临时道路就地取材,用当地的砂性土作为铺路材料,与一般四级普通道路(15…cm…4…%的水泥稳定碎石基层+透油层+4…cm细粒式沥青混凝土AC-13C)和干贫混凝土系相比,大大减少了砂石集料这一原材料的费用。考虑在当前的经济水平下,以安徽地区的原材料、人工和机械价格为基准,结合施工实际所需设备和人力成本,把新型临时道路每平方米施工成本与水泥稳定碎石、干贫混凝土进行对比分析。将道路长50…km,宽7…m来进行成本分析,新型临时道路的原材料所需费用为70元/m2,设备租赁使用以及人工费用为14.3元/m2,总费用为84.3元/m2;四级普通道路分为三部分,4…cm细粒式沥青混凝土AC-13C为59.72元/m2,6…cm中粒式沥青混凝土(AC-20C)74.04元/m2,10…cm…4…%的水泥稳定碎石基层27.05元/m2,总费用为160.81元/m2,干贫混凝土总费用为90元/m2。综合比较可以发现,新型临时道路施工费用与干贫混凝土的施工价格相比要低廉一些,比四级普通道路的费用要低很多。

4.2抑尘经济效益分析

考虑临时施工道路为50…km长,7…m宽,采用洒水抑尘时,洒水车需要4次持续喷洒,相当于4升水/m2,则洒水车每天实际用水量为1400升/d;采用该抑尘剂进行喷洒时,只需要1辆洒水车进行喷洒施工,且每平方米抑尘剂的用量为1升(与水混合比例为1:1),且作用效果可以达到1个月,则此做法相当于每天实际用水量为11.7升/d,节水比例高达99.17%。

4.3后期道路修复、废弃处理

新型临时道路在今后的使用中出现病害,只需要扒开病害部位,加入固化剂进行碾压即可,无需进行大面积扒掉再处理,减少了施工成本,且直接对病害部位处理过后对原有道路没影响。修复部位与原始部位可以很好的结合,与普通道路修复相比,在美观和使用性能上优越很多。新型临时道路废弃后,如需要对道路进行改造,无需对原始道路进行扒掉处理,直接在原始道路上进行简单碎石化,形成碎土颗粒,之后可以在临时道路上直接进行复绿复耕,不会对周围环境造成影响,对于植被的生长和动物的栖息也完全没有影响,大大降低处理费用,形成一种环保型废弃处理方式。

4.4环境性分析

新型临时道路使用的固化剂对环境是无害的。它们固化后在土壤是稳定的,因此不可能被陆生植物吸收或者在径流水中传送,对周围环境没有影响。而且固化剂中没有用于稳定乳液聚合物的表面活性剂(比如APEO这种表面活性剂就会加重水生动物的毒性)。同时,此类固化剂具有一定的生物降解率,在润湿的土壤、高有机含量的环境中,降解的速度会加快;且由于分子的尺寸和很低的细胞膜穿透能力,固化剂中的聚合物在生物中累积非常少[1]。用于解决扬尘问题的抑尘剂其主要成分是氯化镁,氯化镁对人类毒性与生态毒性被广泛研究过。在一项研究中表明,种子在4000…ppm及以下的浓缩氯化镁中发芽率不会受到影响[2]。同时,在国外道路表面案例中也发现氯化镁含量350ppm至3000…ppm内不会影响天然植被的生长。同时,抑尘剂中的阻锈剂也是和NSF/ANSI标准60-饮水处理化学物-健康效果(NSF-60)认可产品一样的化学成分[3]。总体而言,抑尘剂没有负面的整体毒性。

5结语

这种新型临时道路施工工艺简单,所需施工机械也很常态化,不需要特殊的设备来进行施工。施工周期特别短,基本当天铺筑完原材料后就可以进行固化剂喷洒和碾压修整。新型临时道路的施工成本比如今常用的干贫混凝土的价格还要低廉一些。新型临时道路固化后强度高、承重量大,可以用于施工车辆的运输,而且强化复杂道路区域并控制侵蚀发生。表面喷洒的抑尘剂可以有效抑制尘土飞扬,有效解决施工过程中的扬尘问题,美化环境。在道路废弃后无建筑垃圾产生,易复耕复绿。施工成本上也比较低廉,若结合长远角度分析其经济性,考虑到后期处理等问题,经济性更加显而易见。综合考虑,此新型临时道路性能优越,适宜推广。

作者:郭建强1;刘玉成1;王友1;梁涛2;张范立1 单位:1.安徽金寨抽水蓄能有限公司,2.河海大学

新型临时道路施工技术与经济环境性责任编辑:张雨    阅读:人次
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