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1、1 雙層透水混凝土路面養護施工工法 1 1 前言前言 自 2014 年我國開始進行全國范圍內的海綿城市建設。其中，透水混凝土路面作為低影響開發中的重要基礎措施，在海綿城市建設過程中發揮了巨大的作用，我國已投資數百億元建設了超過 1.2 億平米的透水路面代替非透水路面以緩解城市防澇壓力。這種透水路面可以將初期降雨形成的地表徑流滲透至地下，補充地下水資源以及削減城市洪峰流量，有效緩解城市防澇壓力。透水混凝土還有吸音、降噪等有益于環境保護的功能，可改善地表溫濕度，有效緩解城市“熱島效應”。但是，透水混凝土先天具有易堵塞、低強度等特性，隨著透水路面應用的推廣，孔隙堵塞問題日益暴露出來，透水路面一旦堵塞2、，其滲透性等功能將會顯著降低，隨著堵塞過程的進展將會進一步削弱其透水功能，最終衍變為非透水路面，造成巨大的經濟損失，降低海綿城市的社會效益以及環境效益。因而，透水混凝土路面后期養護顯得尤為重要，定期的養護不僅可以大大減輕透水路面堵塞，還可以延長透水路面使用壽命，帶來巨大的經濟和社會效益。針對上述問題，路橋集團有限公司成立“雙層透水混凝土路面養護技術”課題組，提出了透水路面檢測、養護技術和初期雨水處置技術，研發了快速恢復透水能力的排水路面養護設備。項目研究成果已在河惠莞高速公路龍川至紫金段LM2合同段等多項工程中得到成功應用，獲得發明專利7項，編制標準2部，發表SCI論文1篇，并于2021年6月3、9日經中國公路建設行業協會專家評審，專家組一致認為該技術達到了國際領先水平。總結施工技術及經驗，形成本施工工法，推廣應用前景良好，經濟社會效益顯著。2 2 工法特點工法特點 2.1 針對排水路面運營養護特點，發明了排水路面原位滲透系數監測系統。2.2 研發了排水路面清堵養護車，建立了排水路面檢測與養護技術體系。2.3 養護效率高、成本低、應用效果良好。3 3 適用范圍適用范圍 本工法適合于高等級公路、海綿城市中透水混凝土路面檢測、養護及維修等。4 4 工藝原理工藝原理 4.1 透水路面透水系數原位測試方法 2 為了得到國內透水路面的透水能力在運營過程中的衰減情況，本研究首先研發了原位滲透系數測4、試儀，并結合這種原位滲透系數測試儀提出了一套透水路面滲透系數測試方法。透水路面透水系數的原位測試裝置宜按圖 4-1 設置。該裝置部分組件需要在施工時安裝。圖 4-1 原位透水系數測試裝置示意圖 1 透水路面，2 透水路基，3 壓實原土，4 基礎管件，5 測量管件，6 接頭管件，7 溢流口，8 封堵管件，9 水泵，10 儲水箱，11 閥門，12 流量計，13 出水管。2015 年 12 月本研究在濟南市海綿城市建設試點區的兩處新建透水路面上設置了上述的滲透系數原位監測系統。其中一處位于濟南市旅游路東山路交叉口，另一處位于濟南市二環南路英雄山路交叉口（如圖 4-2 所示）。3 濟南市旅游路東山路交5、叉口透水路面 原位監測點 濟南市二環南路英雄山路交叉口透水路面原位監測點 圖 4-2 兩處透水路面透水系數原位監測點 通過透水系數原位測試方法對兩處監測點進行了多次試驗，得到了透水路面滲透系數衰減情況，根據不同運營時間所得到的滲透系數，得出透水路面透水能力建成后投入運行的前期衰減速度最快，為了保證透水性路面的透水性能，需要通過一定的措施把堵塞于孔隙中的物質清理出來，驗證了透水混凝土路面后期養護的重要性。4.2 透水路面養護車設計 基于透水混凝土路面養護工作，研究開發了透水路面養護車樣車，見圖 4-3 和 4-4。該樣車的技術參數如表 4-1 所示。通過對該養護車清理前后效果對比（圖 4-5），6、可見該車的養護能力符合設計要求。4 圖 4-3 透水路面養護車 圖 4-4 透水路面養護車內的沙土收集箱 表 4-1 透水路面養護車技術參數 序號 名稱 規格 備注 1 外廓尺寸 218010001380mm 2 總質量 400Km 3 發動機排量及功率 200cm3 11Kw 四沖程風冷汽油機 4 吸塵風機 功率 4Kw 流量 2280 m3h 全壓：2670Pa 高壓離心風機 5 吹塵風機 功率 2.2Kw 流量 1580 m3h 全壓：1970Pa 高壓離心風機 6 吸風口尺寸 50020mm 5 （a）清理前 （b）清理后 圖 4-5 利用該養護車清理前后對比（a）清理前，（b）清理后7、 5 5 養護施工工藝流程及操作要點養護施工工藝流程及操作要點 5.1 工藝流程 圖 5.1 總體養護施工工藝流程 5.2 操作要點 6 5.2.1 透水系數原位測試方法 1 透水路面施工時用鋼直尺測量基礎圓筒的內徑（d）和長度（L），分別測量兩次，取平均值，精確至 1 mm，計算試樣的上表面面積（A）。現場試驗見圖 5-1。圖 5-1 現場試驗 2 待透水路面施工并養護結束后，立即進行初始透水系數測量。將測量圓筒插入基礎圓筒上，打開供水裝置，調整進水量，使測量水筒內的水面達到溢流口（約 150 mm）并保持恰好沒有水流出的狀態，約 5min 后，開始記錄流量計讀數（Q），并在 5 min 中8、內記錄 3 次，取平均值。滲透系數測量如圖 5-2。(a)(b)圖 5-1 滲透系數測量 3 用鋼直尺測量圓筒的水位(H），精確至 1 mm。用溫度計測量試驗中溢流水槽中水的溫度（T），精確至 0.5。透水系數應按下式計算：=(+）(6-1）7 式中 kT 水溫為 T時試樣的透水系數(mm/s）；Q 滲流流量（mm3/s）；L 基礎圓筒的長度，也就是試樣的厚度（mm）；A 基礎圓筒的內橫截面積，也就是試樣的上表面積（mm2）；H 測量水筒內的水位高度（mm）。試驗結果以 3 次測量的平均值表示，計算精確至 1.010-2mm/s。本測試以 15水溫為標準溫度，標準溫度下的透水系數應按下式計算：9、=1515 (6-2）式中 k15 標準溫度時試樣的透水系數(mm/s）；T時水的動力黏滯系數（kPas）；15 15時水的動力黏滯系數（kPas）；15 水的動力黏滯系數比。該透水路面透水系數原位測試方法已經列入到本研究主編的山東省工程建設標準城鎮透水路面養護技術規程（DB 37/T 51252018）中，為透水路面監測提供了方法的保障。5.2.2 日常巡查 日常巡查應由經過培訓的專職透水路面管理人員或養護技術人員負責。日常巡查應對道路透水路面孔隙堵塞情況、外觀變化、結構變化、道路施工作業情況及其附屬設施等狀況進行檢查。日常巡查宜以目測為主，并應做好相關記錄。日常巡查應按透水路面養護等級結合10、地區降雨頻率和季節分別制定巡查周期。日常巡查記錄應定期整理歸檔，并提出處理意見。如遇自然災害或突發事件應適當增加巡查頻率。巡查過程中發現設施明顯損壞，影響車輛和人行安全，應及時采取相應養護措施，特殊情況可設專人看護，并填寫設施損壞通知單。5.2.3 定期檢測 定期檢測可分為透水性能檢測、常規檢測和結構強度檢測。透水性能檢測應雨季前后各一次；常規檢測應每年一次；結構強度檢測，等養護的道路宜 23 年一次，等、等養護的道路宜 34 年一次。透水性能檢測和常規檢測的評價單元應符合下列規定：8 1.道路的每二個相鄰交叉口之間的路段應作為一個單元，交叉口本身宜作為一個單元；當二個相鄰交叉口之間的路段大于11、 500m 時，每 200500m 作為一個單元，不足 200m 的按一個單元計。2.每條道路應選擇 30%的單元進行檢測和評價，應以所選單元的使用性能的平均狀況代表該條道路路面的使用性能。當一條道路中各單元的使用性能狀況差異大于兩個技術等級時，則應逐個單元進行檢測和評價。對總單元數小于 5 的道路，應進行全部檢測和評價。3.歷次檢測和評價所選取的單元應保持相對固定。透水性能檢測應符合下列規定：1.對照透水路面資料卡的基本情況，根據附錄 A 或附錄 B 中的一種透水系數的原位試驗方法，現場校核透水路面的透水性能數據。2.檢測透水能力下降情況，判斷孔隙堵塞原因，確定養護范圍和方案。常規檢測應包括12、下列內容：1.車行道、人行道、廣場透水鋪裝的平整度。2.車行道、人行道、廣場透水鋪裝的病害與缺陷。3.基礎損壞狀況。4.附屬設施損壞狀況。常規檢測應符合下列規定：1.對照透水路面資料卡的基本情況，現場校核透水路面的基本數據。2.檢測損壞情況，判斷損壞原因，確定養護范圍和方案。3.對難以判斷損壞程度和原因的道路，提出進行特殊檢測的建議。常規檢測與結構強度檢測參照城鎮道路養護技術規范CJJ 36 執行。透水性能檢測和常規檢測的情況記錄、評價及對養護維修措施的建議，應及時整理、歸檔、上報。5.2.4 特殊檢測 當出現下列情況之一時，應進行特殊檢測：1.道路進行改擴建前。2.道路發生不明原因造成的孔隙13、堵塞、沉陷、開裂、冒水。3.在道路下進行管涵頂進、降水作業或隧道開挖等工程施工完成后。4.存在影響道路使用功能和結構安全的施工。5.道路路面及附屬設施超過設計使用年限時。特殊檢測應包括下列內容：1.收集透水路面的設計和竣工資料；歷年養護、檢測評價資料；材料和特殊工藝技術、交通量統計等資料。9 2.檢測道路結構強度或者透水能力，必要時鉆芯取樣進行分析。3.調查道路破壞產生的原因。4.對道路結構整體性能、功能狀況進行評價。5.提出維護或加固建議。5.2.5 透水性能維護 透水水泥混凝土路面應每月利用透水路面吸塵養護設備進行清潔，并嚴禁在路面上拌合砂漿或混凝土等作業。巡查過程中發現透水水泥混凝土路面14、出現堵塞現象時，可使用真空吸塵養護設備將堵塞孔隙的雜物吸出如圖5-2a，也可使用壓縮空氣沖刷孔隙使堵塞物去除，或高壓水（5MPa20MPa）沖刷孔隙洗凈堵塞物如圖 5-2b。當透水水泥混凝土路面的 PRP 評價等級降低到 D 以下，宜采用高壓水（5MPa20MPa）沖洗。(a)(b)圖 5-2 現場維護設備(a)高壓沖洗 (b)真空抽吸設備 5.2.6 病害維修 在透水水泥混凝土路面出現裂縫、坑槽和集料脫落面積較大的情況下，必須進行路面修復。透水水泥混凝土路面損壞情況分類及修復如 5-2、5-所示。表 5-2 透水水泥混凝土路面損壞情況分類及修復 路面損壞 現象描述 修復措施 表面掉粒 個別骨15、料顆粒從混凝土表面脫離 詳見表 8-15 10 接縫磨損 接縫處磨損 雜物嵌入接縫時應予清除并對脫落以及老化的填縫材料進行更換 裂縫 除了接縫以外的斷裂 對輕微裂縫進行灌漿處理，對中等裂縫進行擴縫補塊處置 骨料磨損 不同于表面掉粒的路面磨損 將損壞部位挖除并重鋪面層，或在原有路面上鋪設新的面層 劃痕 路表面出現劃痕痕跡 應將損壞部位挖除并重鋪面層 板角斷裂 路面板邊和板角破裂 挖除損壞部位，并重鋪破損面層 表 5-2 表面掉粒級別分類及修復 路面狀況 描述 修復措施 全新路面 表面光滑，均勻 無要求 輕度掉粒 表面上有少數松散顆粒 真空清洗除去掉粒 中度掉粒 表面掉粒達到 25%，無劃痕 局部16、損壞部位進行真空清洗和更換處理 嚴重掉粒 表面掉粒達到 50%，局部有劃痕 局部損壞部位進行清除和更換，或在原有路面上鋪設新的面層 完全失效 表面掉粒完全，有明顯劃痕 將損壞部位挖除并重鋪面層，或在原有路面上鋪設新的面層 6 6 材料與設備材料與設備 6.1 材料 序號 材料名稱 型號 用途 1 瓜子石 表觀密度為 2700 kg/m3 粗骨料 2 水泥 42.5 普通硅酸鹽水泥-3 氨基磺酸鹽系高效減水劑-減水劑 4 粉煤灰、高聚物液體或者絮狀纖維-摻合料 6.2 設備 序號 設備名稱 單位 數量 用途 11 1 水槽 個 1 現場試驗 2 循環模擬水箱 個 1 現場試驗 3 水泵 個 1 17、現場試驗 4 常水頭供水箱 個 1 現場試驗 5 原位滲透系數測試儀 個 1 透水路面滲透系數測試 6 透水路面養護車 輛 1 透水路面養護 7 7 質量控制質量控制 7.1 質量控制措施 7.1.1 嚴把原材料及半成品的質量關，各種原材料有出廠合格證，原材料的材質、規格、型號符合規范要求。原材料料強度、含泥量、含水率需加強檢測與檢測。7.1.2 在施工中實行三級檢驗和交接班質量制度，從上一個班組交到下一個班組時需有交接班，由各班組質量員對上一 班組的工程施工中質展進行逐步驗收，符合規范后，需簽字接收。在本班的施工中需保證上班的施工質量。7.1.3 對于養護施工中的要求:1.在雙層透水混凝土養18、護施工過程中，要嚴格按照設計和養護施工操作要點進行。2.雙層透水混凝土養護過程中，應該有嚴格的步驟制約，來保證養護的質量。3.雙層透水混凝土養護過程中，應按照不同的損壞情況進行不同養護方法。4.在日常巡查和定期檢測時，應嚴格按照規范就行核查。5.在使用透水路面養護車進行透水路面養護時，應嚴格遵循養護車使用步驟，遵循注意事項避免因使用不當造成養護車發生損壞。6.嚴格控制養護施工要求的時間，避免造成質量隱患。7.透水水泥混凝土路面技術狀況評價內容應包括路面透水能力、路面行駛質量、路面損壞狀況和綜合評價，嚴格遵循相應的評價指標即：路面透水系數剩余百分比（PRP），路面行駛質量指數（RQI）、路面狀況19、指數（PCI）和路面綜合評價指數（PQI）。12 8 8 安全措施安全措施 8.1 安全工作方針 貫徹落實“安全第一，預防為主，綜合治理”的方針，建立健全安全生產保證體系，杜絕各類較大、特大安全生產事故，遏制各類一般安全生產事故，減少輕微傷害事故，實現“無傷亡事故，無交通事故，無火災事故，杜絕重傷事故，避免或減少輕傷事故”的安全生產目標。具體指標為：因公死亡人數為0；因公重傷率為0；因公輕傷率為8以下；交通甲方責任事故為0；一般交通事故違章率在6%以下；機動車違章率在6%以下；重大環境污染事故為0 起。8.2 施工現場安全技術措施 8.2.1 前對所有參加養護施工的人員進行安全施工的崗前培訓，20、并持證上崗，非施工人員不得進入施工現場。8.2.2 施工人員進入施工現場嚴格按勞保著裝，班前進行安全施工技術交底，每日進行安全巡檢，每月進行安全考核，獎懲兌現。對不服從安全人員檢查、拒不執行安全管理制度的施工作業人員進行嚴肅處理，對存在安全隱患的施工部位、工序等應責令整改后施工。8.2.3 施工現場的布置符合防火、防洪、防雷電等安全規定及文明施工的要求。8.2.4 現場道路平整、堅實、保持暢通、危險地點懸掛按照安全色和安全標志規定的標牌，夜間行人經過的坑、洞應設紅燈示警，施工現場設大幅安全宣傳標語。8.2.5 現場的生產有足夠得消防水源，消防器材有專人管理，不得亂拿亂動。8.2.6 施工場地的21、臨時用電，嚴格按照施工現場臨時用電安全技術規范的規定執行。a.臨時用電工程的安裝、維修和拆除，均由經過培訓并取得上崗證的電工完成，非專業電工不得進行電工作業。b.電纜線路采用“三相五線”接線方式，電氣設備和電氣線路必須絕緣良好，場內架設的電力線路其懸掛高度及線距符合安全規定，并架在專用電桿上。c.配電柜必須有絕緣墊，并安裝漏電保護裝置。d.各類電器開關的金屬外殼，均設接地或接零保護。e.配電箱能防火、防雨、箱內不得存入雜物并設門加鎖，專人管理。f.移動的電器設備供電線，使用膠套電纜，穿過行車道時，套管埋地鋪設，破損電纜不得使用。g.檢修電器設備時必須停電作業，電源箱或開關握柄掛：“有人操作，嚴22、禁合閘”的警示牌或設專人看管，必須帶電作業時應經有關部門批準。13 h.現場架設的電力線路，不得使用裸導線，臨時鋪設的電線路，不得掛在鋼筋、模板和腳手架上，必須設絕緣支撐物。i.嚴禁用其他金屬絲替代熔斷絲。8.3 施工機械安全保障措施 8.3.1 各種機械和車輛操作駕駛員，取得相應的操作合格證，不操作與證不合的機械，不將機械設備交給無本機操作證的人員操作，對機械操作人員要建立檔案，專人管理。8.3.2 操作人員按本機說明規定，嚴格執行工作前的檢查制度和工作中注意觀察及工作后的檢查保養制度。8.3.3 駕駛室或操作室應保持清潔，不存放易燃、易爆物品。酒后不操作機械，機械不帶病運轉或超負荷運轉。823、.3.4 施工現場應注意汽油等易燃物品使用。8.3.5 強制攪拌機等危險設備應懸掛安全操作規程，進行危險源辨識以及操作工人獨立教育。9 9 環保節能措施環保節能措施 9.1 建立相應的施工環保管理制度，在施工過程中嚴格遵循國家和地方政府下發的有關環境保護的法律、法規和規章制度。9.2 加強對施工粉塵、設備噪音、廢水棄漿、生產生活垃圾的控制與管理，遵守文明施工、防火及交通管理的規章制度，隨時接受相關單位的監督檢查。9.3 施工作業產生的灰塵，除在場地的作業人員配備專用的勞保用品外，還應隨時進行灑水以使灰塵公害減至最小程度，并符合當地環保部門的有關規定。9.4 易于引起粉塵的細料或散料應予遮蓋或適24、當灑水，運輸時應用帆布、蓋套及類似物品遮蓋。9.5 噪聲處理措施：施工期的噪聲主要來自施工機械和運輸車輛。項目選用符合國家有關標準的施工機具和運輸車輛，加強各類施工設備的維護和保養，保持其更好的運轉，以便從根本上降低噪聲源強。在夜間施工地區，應采取措施減少噪聲，并遵守當地有關部門對夜間施工的規定。9.6 加強檢查監督，從嚴要求，持之以恒，實行定期和不定期檢查。嚴格獎懲，調動全體職工對文明施工和環境保護的自覺性。1010 效益分析效益分析 10.1 社會效益 項目運營期應用了透水路面性能監測與養護技術體系，確保了透水路面性能14 保持，降低了養護費用，同時，高效透水路面清堵養護車、滲透系數原位監25、測技術、透水路面評價與養護技術體系，大大提高了透水混凝土路面養護效率，延長了透水混凝土路面的使用壽命，符合國家提倡的節約資源理念，應用效果得到業主和社會滿意，為整個工程質量優良奠定了基礎，取得了良好的社會效益。10.2 經濟效益 成果在河（源）惠（州）（東）莞高速公路龍川至紫金段LM2合同段、溫州繞城高速公路西南線路面工程、貴州省余慶至安龍高速公路平塘至羅甸段路面工程、十堰市城市快速路、國家高速公路景中至中川機場段等項目進行應用產值28903萬元。僅提供應用證明的工程近3年新增經濟效益和產值，經濟效益巨大。1111 應用實例應用實例 應用實例1 中交四公局在河（源）惠（州）（東）莞高速公路龍川26、至紫金段LM2合同段路面工程中應用雙層堵塞透水瀝青路面結構設計與快速施工技術，通過本工法的應用，確保了透水混凝土路面性能的保持，大大降低了養護費用，延長了透水混凝土路面的使用壽命。應用實例2 高效透水路面清堵養護車，成功應用于中交四公局承建的溫州繞城高速公路西南線路面工程項目中，大大減輕了透水路面的堵塞，透水路面清堵養護車的使用提高了透水混凝土路面養護效率，實現了透水路面快速恢復透水能力。應用實例3 滲透系數原位監測技術，成功應用于中交四公局承建的貴州省余慶至安龍高速公路平塘至羅甸段路面工程項目中，確保了透水路面的透水性能，使透水能力保持良好。應用實例4 雙層抗堵塞透水瀝青路面結構設計與快速施工技術和透水路面評價與養護技術體系，成功應用到中交四公局施工的國家高速公路景中至中川機場段路面工程中，透水能力保持良好。