公路技术与计量精讲班第10讲.doc

公路工程技术与计量精讲班第10讲讲义第二节 垫层、基层及底基层第二节 垫层、基层及底基层一、垫层1垫层的设置原则垫层作用：排除路面、路基中滞留的自由水，确保路面结构处于干燥或中湿状态。(1)地下水位高，排水不良，路基经常处于潮湿、过湿状态的路段。(2)排水不良的土质路堑，有裂隙水、泉眼等水文不良的岩石挖方路段。(3)季节性冰冻地区的中湿、潮湿路段，可能产生冻胀需设置防冻垫层的路段。(4)基层或底基层可能受污染以及路基软弱的路段。2垫层材料垫层材料可选用粗砂、砂砾、碎石、煤渣、矿渣等粒料以及水泥或石灰煤渣稳定粗粒土，石灰粉煤灰稳定粗粒土等。若采用粗砂和砂砾料时，通过0.074mm筛孔的颗粒含量应不大于5%。采用煤渣时，小于2mm的颗粒含量不宜大于20%。3垫层设置宽度高速公路、一、二级公路的排水垫层应铺至路基同宽，以利路面结构排水，保持路基稳定。三、四级公路的垫层宽度可比底基层每侧至少宽25cm例题(判断)：高速公路、一、二级公路的排水垫层应铺至路基同宽，以利路面结构排水，保持路基稳定；三、四级公路的垫层宽度可比底基层每侧至少宽15cm(）。二、无机结合料稳定类基层(底基层)无机结合料稳定类包括：水泥稳定类、石灰稳定类和工业废渣稳定类。半刚性基层材料的显著特点是：整体性强、承载力高、刚度大、水稳性好，而且较为经济。半刚性材料已广泛用于修建高等级公路路面基层或底基层。水泥稳定类、石灰粉煤灰稳定类材料适用于各级公路的基层和底基层，但水泥或石灰、粉煤灰稳定细粒土不能用做高级路面的基层。石灰稳定类材料适用于各级公路的底基层，也可用做二级和二级以下公路的基层，但石灰稳定细粒土不能用做高级路面的基层。例题（多选）无机结合料稳定类包括一般有( )组成。A水泥稳定类B石灰稳定类C工业废渣稳定类D二灰土答案：ABC例题(判断)：水泥或石灰、粉煤灰稳定细粒土可以用做高级路面的基层(）。1对原材料的要求1)无机结合料无机结合料目前最常用的有水泥、石灰、粉煤灰及工业废渣(1)水泥。普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥和火山灰质硅酸盐水泥均可用作结合料，但宜选用终凝时间较长(宜在6h以上)的水泥。快硬水泥、早强水泥以及已受潮变质的水泥不得使用。水泥剂量见下表注意：水泥(石灰)剂量系指水泥(石灰)质量占全部粗细颗粒(即砾石、砂粒、粉粒和黏粒)的干质量的百分率。(2)石灰。石灰质量应符合规范规定的级以上的生石灰或消石灰的技术指标。石灰剂量应通过配合比设计试验确定，但工地实际采用的剂量应比室内试验确定的剂量多0.5%1%。采用集中厂拌法施工时，可只增加0.5%；采用路拌法施工时，宜增加1%。(3)粉煤灰。粉煤灰是火力发电厂燃烧煤粉产生的粉状灰渣，其主要成分SiO2(二氧化硅)、Al2O3(三氧化二铝)和Fe203(三氧化二铁)的总含量应大于70%,烧失量不应超过20%。(4)煤渣。煤渣是煤经锅炉燃烧后的残渣，其主要成分是Si02(二氧化硅)和Al203；(三氧化二铝)，它的松干密度在7001100kg/m3之间。煤渣的最大粒径不应大于30mm，颗粒组成宜有一定级配，且不含杂质。煤渣的含煤量宜少，最好选低于20%的选用。2)集料适宜做水泥或石灰稳定土基层的材料有：级配碎石、未筛分碎石、砂砾、碎石土、砂砾土、煤矸石和各种粒状矿渣等。碎石包括岩石碎石和矿渣碎石。有机质含量超过2%的土，不应单独用水泥稳定，如需采用，必须先用石灰进行处理，之后方可用水泥稳定。硫酸盐含量超过0.25%的土，不应用于水泥稳定。塑性指数为1520的黏性土以及含有一定数量黏性土的中粒土和粗粒土均适宜于用石灰稳定。塑性指数为15以上的黏性土更适宜于用石灰和水泥综合稳定。用作基层时，集料颗粒的最大粒径不应超过31.5mm；用作底基层时，集料颗粒的最大粒径不应超过40mm。同时，土的均匀系数(通过量为60%的筛孔尺寸与通过量为10%的筛孔尺寸的比值)应大于5。水泥稳定粒径较均匀的砂，宜在砂中添加少部分塑性指数小于10的黏性土或石灰土，也可添加部分粉煤灰；加入比例可按使混合料的标准干密度接近最大值确定，一般为20%40%。半刚性基层材料所用碎、砾石应具有一定的抗压碎能力。高速和一级公路的集料压碎值不大于30%、二级和二级以下公路的集料压碎值不大于35%(底基层可放宽至40%)。3)水2混合料配合比设计混合料组成设计的主要内容是根据规范要求的强度标准值，通过试验选取适宜于稳定的材料，确定材料的配比以及最大干密度和最佳含水量。表中所列数值指龄期为7d(湿养6d、浸水ld)的无侧限抗压强度。 无机结合料稳定类材料的抗压强度(MPa) 公路等级高速、一级公路二级及二级以下公路基层底基层基层底基层 水泥稳定类材料 35 1.52.5 2.53 1.52.0 石灰稳定类材料 0.8 0.8 0.50.7 二灰稳定类材料 0.81.1 0.6 0.60.8 0.5 水泥剂量参考值 土 类水泥剂量(%)作基层时作底基层时中粒土和粗粒土3456734567塑性指数小于12的土57891145679其他细粒土8101214166891012 石灰剂量参考值 土 类水泥剂量(%)作基层时作底基层时 砂粒土和碎石土34567塑性指数小于l2黏性土1012131416810111214塑性指数大于12黏性土5791113578911混合料组成的具体设计步骤如下：(1)制备同一种土样、不同结合料剂量的混合料。(2)采用重型击实试验确定各种混合料的最佳含水量和最大干密度，至少应做三个不同水泥或石灰剂量混合料的击实试验，即最小剂量、中间剂量和最大剂量。其他剂量混合料的最佳含水量和最大干密度用内插法确定。(3)按工地预定达到的压实度，分别计算不同结合料剂量时试件应有的干密度。(4)按最佳含水量和计算得到的干密度制备试件，进行强度试验。(5)试件在规定温度下保湿养生6d，浸水1d后，进行无侧限抗压强度试验。规定的温度为：冰冻地区202oC，非冰冻地区252oC。计算试验结果的平均值和偏差系数。(6)根据规范要求的强度标准，选定合适的结合料剂量。例题(判断)：混合料组成设计中，水泥或石灰的剂量越大，混合料强度越高(）。3路拌法施工半刚性基层或底基层路拌法施工的主要工序为：准备下承层施工测量备料摊铺拌和整平与碾压成型初期养护。1)下承层准备与施工测量2)备料3)摊铺与拌和4)整形与碾压5)养生一般情况下，路拌法每一流水作业段以200m为宜，但每天的第一个作业段宜稍短些，可为150m(仅指宽78m的稳定层)，如稳定层较宽，则作业段应再缩短。4厂拌法施工厂拌法施工前，应先调试拌和设备，以确保按设计配合比拌和。拌和生产中，含水量应略大于最佳含水量，使混合料运到现场摊铺碾压时的含水量不小于最佳含水量。运输过程中，如运距较远，车上混合料应覆盖，以防水分损失过多；如有粗细颗粒离析现象，应用机械或人工再充分拌和。混合料摊铺应采用摊铺机进行。拌和机与摊铺机的生产能力应互相协调，减少摊铺机停机待料情况，以保证施工的连续性。一般公路施工没有摊铺机时，也可以用自动平地机摊铺。摊铺后的整形、碾压、养生与路拌法施工相同。公路工程国内招标文件范本明确规定：水泥稳定土底基层、基层都不得采用人工拌和法施工。对于二级和二级以下的公路，可以采用路拌法。但对于二级公路，应采用专用的稳定土拌和机。对于高速和一级公路，除直接铺筑在土基上的底基层下层，可用稳定土拌和机进行路拌法施工外，其上的各个稳定土层都应用集中厂拌法拌制混合料，并应用摊铺机摊铺基层混合料。例题(判断)：高速和一级公路，水泥稳定土底基层、基层可以采用路拌法施工(）。5造价分析公路工程定额编列了水泥稳定土、石灰稳定土、石灰粉煤灰稳定土、石灰煤渣稳定土、水泥石灰稳定土，稳定土厂拌、运输及铺筑，稳定土厂拌设备安装、拆除等定额，基本适应当前无机结合料稳定类基层、底基层工程造价分析计算。水泥、石灰稳定类定额所列水泥或石灰与其他材料的数量系按定额表所示出的配合比编制，当设计配合比与定额标示的配合比不同时，相关的材料消耗量可按定额说明中规定的有关公式进行换算。三、粒料类基层(底基层)三、粒料类基层(底基层)粒料类基层按强度构成原理可分为嵌锁型与级配型。嵌锁型包括泥结碎石、泥灰结碎石、填隙碎石等；级配型包括级配碎石、级配砾石、符合级配的天然砂砾、部分砾石经轧制掺配而成的级配砾、碎石等。例题（多选）下列哪些属于嵌锁型粒料类基层( )。A泥结碎石B填隙碎石C级配碎石D级配天然砂砾答案：AB1填隙碎石1)一般规定2)材料3)施工填隙碎石施工的工艺流程为：准备下承层施工放样备料叶摊铺粗集料初压撒布石屑振动压实第二次撒布石屑振动压实局部补撒石屑及扫匀振动压实填满孔隙，然后：干法施工洒少量水终压。湿法施工洒水饱和碾压滚浆终压。(1)准备下承层及放样(2)备料(3)干法施工(4)湿法施工2级配碎石粗、细碎石集料和石屑各占一定比例的混合料，当其颗粒组成符合密实级配要求时，称为级配碎石。级配碎石适用于各级公路的基层和底基层；可用作较薄沥青面层与半刚性基层之间的中间层。在二级和二级以下公路上，将级配碎石用作基层时，其最大粒径应控制在40mm以内；在高速和一级公路上，将级配碎石用作基层以及半刚性路面的中间层时，其最大粒径宜控制在30mm以下。1)材料2)路拌法施工级配碎石路拌法施工的工艺流程为：准备下承层施工放样运输和摊铺未筛分碎石洒水使碎石湿润运输和撒布石屑拌和并补充洒水斗整形碾压。其中，未筛分碎石和石屑可在碎石场加水湿拌运到现场摊铺补充拌和和洒水整形碾压。3)厂拌法施工级配碎石混合料可以在中心站用多种机械进行集中拌和，拌和设备同无机结合料稳定粒料类。宜采用不同粒级的单一尺寸碎石和石屑，按预定配合比在拌和机内拌制成级配碎石?昆合料，当采用未筛分碎石和石屑拌和时，若其颗粒组成发生明显变化，应注意及时调整，以使混合料的颗粒组成和含水量达到规定的要求。厂拌混合料宜采用沥青混凝土摊铺机、水泥混凝土摊铺面或稳定土摊铺机摊铺，并应设专人跟随机后，注意消除粗细集料离析现象，一般公路施工无摊铺机时，也可以用自动平地机摊铺混合料。摊铺后的整形及碾压与路拌法施工相同。3造价分析现行公路工程定额编列的粒料类基层、底基层定额有：泥灰法碎石、填隙碎石、泥结碎石、级配碎石及级配砾石等项，其施工方式均为路拌法，级配混合料的厂拌法施工缺相关定额。造价分析时，若需按厂拌法生产级配混合料，用摊铺机摊铺级配混合料的情况，应根据定额