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    气候环境对高速公路建设的影响

     论文栏目:气候环境论文     更新时间:2019/3/27 11:07:10   

    摘要:云湛(云浮一湛江)高速公路化湛段(化州一湛江)地处粤西地区,冬季降雨较少,春季属梅雨季节,空气相对湿度达9500,夏秋两季降雨频繁,平均气温高达300C。文中以该项目为例,分析粤西地区气候环境对高速公路建设施工的影响。结果表明,旱季天然土含水率低,是高速公路路基施工的有利季节;夏秋两季降雨增多,借助雨水在土体中的渗流作用,可加速路基的沉降稳定;春季极高的大气相对湿度有利于桥涵硅施工,春季施工养生工作量是冬季施工的1/7,而且可促进水泥的水化反应,降低碳化;夏秋两季是沥青混合料施工的有利时期,高温的大气可减少沥青混合料的温度损失,低风速可增加沥青路面的有效压实时间。

    关键词:工程管理;高速公路;气候环境;路基沉降;硅养生;压实温度

    1工程概况

    云湛(云浮一湛江)高速公路化湛(化州一湛江)段长约98km(分主线和支线),总投资约101.2亿元。主线起点(K222}850>位于化州市石湾镇,终于吴川市黄坡镇(K269}111);支线兰海联络线起点位于化州市查桥镇,终于廉江市横山镇(LZKO}052.327)。项目全线处于粤西地区。项目挖方约770万m3,填土约1366万m3,软基换填约76万m3,借土方量较大。设特大桥1座(茂湛铁路跨线桥)、长2023.1m,大桥13座、长11372.5m,中桥13座、长1015.6m,小桥58座、长2120.5m,天桥31座,涵洞357道,全线桥梁比例为17.200。全线墩柱3183根,桩基6811根,盖梁1519个,预制梁板8026片,现浇梁1818m。路面采用沥青硅结构,厚91cm,面层18cm采用改?#31908;?#38738;混合料。项目主要特点:1)工期十分紧迫,2015年10月开工建设,2017年12月底建成通车,工期27个月。2)质量要求较高,竣工验收阶段需达到优良工程要求,杜绝发生质量事故,尽可能减少质量问题,基本消除质量通病。3)所在地粤西地区高?#21512;?#22303;密布,降雨频繁,给借土填方带来一定困难。

    2项目所在地气候特点

    化湛项目地处北回归线以南的粤西低纬度地区,属热带和亚热带季风气候,终年受海洋气候调节,年平均气温23℃,年均降雨量1117一1802mm01-9月为多雨季节,8月雨量最多;10-3月雨量较少,常有旱情出现。夏秋之间热带风暴和台风较频繁。年平均日照时间为1817-}-2106h0图1-}-3为吴川市塘缀镇林屋枢纽位置观察的月平均温度、湿度及雨天数量。在该项目建设期间,每年6-8月出现最高温度,平均为300C;最低温度出现在12-2月,平均温度为190C。粤西地区相对湿度较大,平均为8700,其中3-5月处于岭南地区特有的梅雨季节,相对湿度高达9500。由图3可知:每年冬季的3个月雨天较少,如2016年2-1月,每月雨天}a左右,to月一201年1月,每月雨天}a左右,属典型的旱季;而其他?#36335;?#38632;天平均为12a0根据天气情况统计数据,粤西地区每年冬季一般有3个月左右的旱季,降雨较少,鉴于高速公路建设施工主要为户外作业,该阶段是现场施工的最佳时期;春季为梅雨季节,湿度较大,但降雨量较少,可进行桥梁、涵洞等结构物施工;秋季气候特点不甚明显,夏秋两季大气温度高、雷阵雨多、降雨量全年最大,不利现场施工。

    3气候对高速公路施工的影响

    3.1路基施工

    粤西地区路基填土大多属私性土。表1为该项目K223+220?#27975;?#22303;质的土工试验结果。从表1可知:土质?#21512;?#36739;高,接近高?#21512;?#22303;,天然含水量达19%,路基填筑需翻晒。大气温度对路基的影响主要为日照,路基施工完成后曝晒于太阳辐射,将导致路基水分重?#36335;?#24067;,特别是对于含水量较高的填土,将导致路基龟裂。根据文献巨1」,路基阴阳坡边界条件差异将导致路基温度场梯度作用下水分重?#36335;?#24067;,土体温度低时吸水薄膜变薄,形成朝冷源?#36739;?#30340;力梯度,若处于填挖交接,可能导致路基开裂、失稳。据现场调?#26657;?#28201;度除影响路基表层龟裂外,对化湛段路基的影响甚小。气候对路基的决定性影响为季节性降雨,大气降雨除对边坡局部冲刷外,还有路基渗流作用。在降雨刚结束时,由于雨水渗流至路基中并充满土体空隙,路基将有一定反弹。在降雨结束一段时间后,水分蒸发、固结,将导致路基沉降。该项目K223}805-98。段路基平均填土高度为6.5m,96区厚度为1.2m;K222}230大桂山通道桥台背回填材料为石屑,高约7m02016年2月这两处填筑完成后进行沉降观测,平均每月测量一次,直至2017年2月路面开始施工,观测结果见图生。由图生可知:由私性土填筑的路基沉降时间较长,6个月后沉降虽未完成,但已基本收敛;石屑为透水性材料,台背沉降3个月便已完成。由于私性土路基沉降周期较长,施工时应尽早填筑土方,而路面施工尽可能延后,争取路基沉降稳定。

    3.2桥涵硅工程

    粤西没有低温气候,原则上一年四季均可进行硅工程施工。冬季由于相对干燥,且西北季风强劲,硅容易产生干裂;在春季的梅雨季节,较高的空气相对湿度对硅养生非常有利,是施工硅工程的?#24179;?#23395;节;夏秋季节温度较高,硅早期强度增长较快,加上降雨频繁,可减少养生成?#23613;?#21439;道X615跨线桥1个盖梁硅(C35)浇筑时间分布在不同季节,养生时间及方?#36739;?#21516;(见表2)0其中:右一11$盖梁在春季浇筑,此时大气相对湿度在90%以上,且经常有梅雨,故养生用水量极少,是左一7$盖梁的1/7;左一2$、右一少盖梁在夏秋季节浇筑,处于雨季,降雨频繁,养生工作量也比冬季少;左一7斗盖梁于冬季浇筑,其强度虽然合格,但碳化深度为1mm,这对于新鲜硅来说较少见,主要原因为养生布覆盖?#20998;?#23494;,?#29575;?#20859;生不到位部位的硅在浇筑后处于失水状态,阻碍了水泥的水化反应,导致碳化加速。碳化相当于减少了钢筋保护层,而?#19968;?#32553;短硅的使用寿命。硅徐变系数随相对湿度减小而增大,考虑徐变的情况下,不同相对湿度对硅的强度也有影响,相对湿度越小,强度降低幅度越大。

    3.3沥青混合料路面施工

    沥青混合料路面压实度为验收主要控制指标,而压实温度是压实度的重要影响因素,温度越高,混合料间摩阻越小,更易压实。大气温度低,不但较难压实,而且沥青混合料的内外温差过大,会导致路面出现早期横向裂缝。表3为夏冬两季沥青混合料的温度变化。由表3可知:夏季沥青混合料出厂温度比冬季低,但受大气温度的影响,到场温度反而比冬季高。冬季大气温度较低,应尽量避免沥青混合料施工。该项目施工期间,粤西地区最低气温为30C(夜间),在条件限制的情况下可施工沥青路面,但应加强混合料温度控制,加快施工节奏。沥青混合料的有效压实时间除与大气温度有关外,还与环境风速有关。式(1)为文献巨7?#22266;?#20986;的经验公式,可见风速增大,有效压实时间将减少。粤西地区冬季风速较大,其有效压实时间比夏季短。y=26.12e0.03'(1)式中:y为有效压实时间(min);二为风速(m/min)o春季虽然降雨比夏季少,但空气相对湿度长时间较高,路基基层处于潮湿状态,若铺筑沥青硅面层前基层加热温度不高,将导致路面离析等病害。

    4结论

    <1>粤西地区冬季(一般为11,12,1月)雨水少,天然土含水率低,可通过增加机?#20302;度?#21152;快高速公路路基工程施工。夏秋两季雨水丰富,季节性降雨可加快路基沉降稳定,提高路基施工质量。(2)粤西地区春季梅雨季节大气相对湿度较高,不利于路基及路面沥青混合料施工。但高湿度有利于硅结构施工,既可减少养生工作量,又可避免硅结构提前碳化,对提高桥涵硅的耐久?#26434;?#21033;。(3)沥青混合料路面施工质量与大气温度关系密?#26657;?#22799;秋两季温度较高,便于沥青混合料压实,且可减少沥青料的热量损失,减少资源?#24230;恕?#27813;青混合料的有效压实时间与大气风速有关,风速越大,有效压实时间缩短。

    作者:莫增模 韦晓杰 单位:广东省南粤交通投资建设有限公司

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