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文档简介
1、 1K410000 市政公用工程技术1K411000 城镇道路工程1K411010 城镇道路工程结构与材料1K411011 城镇道路分类与分级 一、城镇道路分类 (2)分类方法有多种形式,根据道路在城镇规划道路系统中所处的地位划分为快速路、主干路、次干路及支路(参见表1K411011);根据道路对交通运输所起的作用分为全市性道路、区域性道路、环路、放射路、过境道路等;根据承担的主要运输性质分为公交专用道路、货运道路、客货运道路等;根据道路所处环境划分为中心区道路、工业区道路、仓库区道路、文教区道路、行政区道路、住宅区道路、风景游览区道路、文化娱乐性道路、科技卫生性道路、生活性道路、火车站道路、
2、游览性道路、林荫路等。在以上各种分类方法中,主要是满足道路在交通运输方面的功能。 二、城镇道路分级。我国现行的城市道路工程设计规范CJJ 37-2012在充分考虑道路在城市道路网中的地位、交通功能及对沿线服务功能的基础上,将城镇道路分为快速路、主干路、次干路与支路四个等级。 快速路,又称城市快速路,完全为交通功能服务,是解决城市大容量、长距离、快速交通的主要道路。 主干路以交通功能为主,为连接城市各主要分区的干路,是城市道路网的主要骨架。 次干路是城市区域性的交通干道,为区域交通集散服务,兼有服务功能,结合主干路组成干路网。 支路为次干路与居住小区、工业区、交通设施等内部道路的连接线路,解决局
3、部地区交通,以服务功能为主。 三、城镇道路路面分类 (一)按结构强度分类(参见表1K411011) (1)高级路面:具有路面强度高、刚度大、稳定性好的特点。它使用年限长,适应繁重交通量且路面平整、车速高、运输成本低,建设投资高,养护费用少,适用于城市快速路、主干路、公交专用道路。 (2)次高级路面:路面强度、刚度、稳定性、使用寿命、车辆行驶速度、适应交通量等均低于高级路面,但是维修、养护、运输费用较高,城市次干路、支路可采用。 (二)按力学特性分类 (1)柔性路面:荷载作用下产生的弯沉变形较大、抗弯强度小,在反复荷载作用下产生累积变形,它的破坏取决于极限垂直变形和弯拉应变。柔性路面主要代表是各
4、种沥青类路面,包括沥青混凝土(英国标准称压实后的混合料为混凝土)面层、沥青碎石面层、沥青贯入式碎(砾)石面层等。 (2)刚性路面:行车荷载作用下产生板体作用,抗弯拉强度大,弯沉变形很小,呈现出较大的刚性,它的破坏取决于极限弯拉强度。刚性路面主要代表是水泥混凝土路面。1K411012 沥青路面结构组成特点 一、结构组成(一)基本原则 (1)城镇沥青路面道路结构由面层、基层和路基组成,层间结合必须紧密稳定,以保证结构的整体性和应力传递的连续性。大部分道路结构组成是多层次的,但层数不宜过多。 (2)行车载荷和自然因素对路面的影响随深度的增加而逐渐减弱,因而对路面材料的强度、刚度和稳定性的要求也随深度
5、的增加而逐渐降低。 (3)按使用要求、受力状况、土基支承条件和自然因素影响程度的不同,在路基顶面采用不同规格和要求的材料分别铺设基层和面层等结构层。 (4)面层、基层的结构类型及厚度应与交通量相适应。交通量大、轴载重时,应采用高级路面面层与强度较高的结合料稳定类材料基层。 (5)基层的结构类型可分为柔性基层、半刚性基层;在半刚性基层上铺筑面层时,城市主干路、快速路应适当加厚面层或采取其他措施以减轻反射裂缝。 (二)路基与填料 1路基分类。根据材料不同,路基可分为土方路基、石方路基、特殊土路基。路基断面形式有:路堤路基顶面高于原地面的填方路基;路堑一一全部由地面开挖出的路基(又分全路堑、半路堑、
6、半山峒三种形式);半填、半挖横断面一侧为挖方,另一侧为填方的路基。 2路基填料。高液限黏土、高液限粉土及含有机质细粒土,不适于做路基填料。因条件限制而必须采用上述土做填料时,应掺加石灰或水泥等结合料进行改善。 (三)基层与材料 (1)基层是路面结构中的承重层,主要承受车辆荷载的竖向力,并把面层下传的应力扩散到路基。基层可分为基层和底基层,两类基层结构性能、施工或排水要求不同,厚度也不同。 (2)应根据道路交通等级和路基抗冲刷能力来选择基层材料。湿润和多雨地区,宜采用排水基层。未设垫层且路基填料为细粒土、黏土质砂或级配不良砂(承受特重或重交通),或者为细粒土(承受中等交通)时,应设置底基层。底基
7、层可采用级配粒料、水泥稳定粒料或石灰粉煤灰稳定粒料等。 (3)常用的基层材料: 1)无机结合料稳定粒料。无机结合料稳定粒料基层属于半刚性基层,包括石灰稳定土类基层、石灰粉煤灰稳定砂砾基层、石灰粉煤灰钢渣稳定土类基层、水泥稳定土类基层等,其强度高,整体性好,适用于交通量大、轴载重的道路。所用的工业废渣(粉煤灰、钢渣等)应性能稳定、无风化、无腐蚀。 2)嵌锁型和级配型材料。级配砂砾及级配砾石基层属于柔性基层,可用作城市次干路及其以下道路基层。为防止冻胀和湿软,天然砂砾应质地坚硬,含泥量不应大于砂质量(粒径小于5mm)的10%,砾石颗粒中细长及扁平颗粒的含量不应超过20%。级配砾石用作次干路及其以下
8、道路底基层时,级配中最大粒径宜小于53mm,用作基层时最大粒径不应大于37.5mm。 (四)面层与材料 (1)高级沥青路面面层可划分为磨耗层、面层上层、面层下层,或称之为上(表)面层、中面层、下(底)面层。 (2)沥青路面面层类型: 1)热拌沥青混合料面层。热拌沥青混合料(HMA),包括SMA(沥青玛碲脂碎石混合料)和OGFC(大空隙开级配排水式沥青磨耗层)等嵌挤型热拌沥青混合料,适用于各种等级道路的面层,其种类应按集料公称最大粒径、矿料级配、孔隙率划分。 2)冷拌沥青混合料面层。冷拌沥青混合料适用于支路及其以下道路的面层、支路的表面层,以及各级沥青路面的基层、连接层或整平层;冷拌改性沥青混合
9、料可用于沥青路面的坑槽冷补。 3)温拌沥青混合料面层。温拌沥青混合料是通过在混合料拌制过程中添加合成沸石产生发泡润滑作用、拌合温度120130条件下生产的沥青混合料,与热拌沥青混合料的适用范围相同。 4)沥青贯入式面层。沥青贯入式面层宜用作城市次干路以下道路面层,其主石料层厚度应依据碎石的粒径确定,厚度不宜超过l00mm。 5)沥青表面处治面层。沥青表面处治面层主要起防水层、磨耗层、防滑层或改善碎(砾)石路面的作用,其集料最大粒径应与处治层厚度相匹配。 二、结构层与性能要求 (一)路基: (2)性能主要指标:整体稳定性、变形量控制 (二)基层 (1)基层是路面结构中的承重层,主要承受车辆荷载的
10、竖向力 (2)性能主要指标: 1)应满足结构强度、扩散荷载的能力以及水稳性和抗冻性的要求。 2)不透水性好。底基层顶面宜铺设沥青封层或防水土工织物;为防止地下渗水影响路基,排水基层下应设置由水泥稳定粒料或密级配粒料组成的不透水底基层。 (三)面层 (1)面层直接承受行车的作用,用以改善汽车的行驶条件,提高道路服务水平(包括舒适性和经济性),以满足汽车运输的要求。 (2)面层直接同行车和大气相接触,承受行车荷载引起的竖向力、水平力和冲击力的作用,同时又受降水的侵蚀作用和温度变化的影响。 (3)路面使用指标: 1)承载能力,即具备相当高的强度和刚度;2)平整度;3)温度稳定性;4)抗滑能力;5)透
11、水性6)噪声量。近年我国城市开始修筑降噪排水路面,以提高城市道路的使用功能和减少城市交通噪声。降噪排水路面的面层结构组合一般为:上面(磨耗层)层采用OGFC沥青混合料,中面层、下(底)面层等采用密级配沥青混合料。这种组合既满足沥青路面强度高、高低温性能好和平整密实等路用功能,又实现了城市道路排水降噪功能。1K411013 水泥混凝土路面构造特点 水泥混凝土路面结构的组成包括路基(见1K411012)、垫层、基层以及面层。 一、构造特点 (一)垫层。在温度和湿度状况不良的环境下,水泥混凝土道路应设置垫层,以改善路面的使用性能。 (1)在季节性冰冻地区,道路结构设计总厚度小于最小防冻厚度要求时,根
12、据路基干湿类型和路基填料的特点设置垫层;其差值即是垫层的厚度。水文地质条件不良的土质路堑,路基土湿度较大时,宜设置排水垫层。路基可能产生不均匀沉降或不均匀变形时,宜加设半刚性垫层。 (2)垫层的宽度应与路基宽度相同,其最小厚度为150mm。 (3)防冻垫层和排水垫层宜采用砂、砂砾等颗粒材料。半刚性垫层宜采用低剂量水泥、石灰等无机结合稳定粒料或土类材料。 (二)基层 (1)水泥混凝土道路基层作用:防止或减轻由于唧泥产生板底脱空和错台等病害;与垫层共同作用,可控制或减少路基不均匀冻胀或体积变形对混凝土面层产生的不利影响;为混凝土面层提供稳定而坚实基础,并改善接缝的传荷能力。 (2)基层材料的选用原
13、则:根据道路交通等级和路基抗冲刷能力来选择基层材料。特重交通宜选用贫混凝土、碾压混凝土或沥青混凝土;重交通道路宜选用水泥稳定粒料或沥青稳定碎石;中、轻交通道路宜选择水泥或石灰粉煤灰稳定粒料或级配粒料。湿润和多雨地区,繁重交通路段宜采用排水基层。(3)基层的宽度应根据混凝土面层施工方式的不同,比混凝土面层每侧至少宽出300mm(小型机具施工时)或500mm(轨模式摊铺机施工时)或650mm(滑模式摊铺机施工时)。 (5)为防止下渗水影响路基,排水基层下应设置由水泥稳定粒料或密级配粒料组成的不透水底基层,底基层顶面宜铺设沥青封层或防水土工织物。、 (6)碾压混凝土基层应设置与混凝土面层相对应的接缝
14、。 (三)面层 (1)面层混凝土通常分为普通(素)混凝土、钢筋混凝土、连续配筋混凝土、预应力混凝土等。目前我国多采用普通(素)混凝土。 (2)混凝土面层在温度变化影响下会产生胀缩。为防止胀缩作用导致裂缝或翘曲,混凝土面层设有垂直相交的纵向和横向接缝,形成一块块矩形板。一般相邻的接缝对齐,不错缝。每块矩形板的板长按面层类型、厚度并由应力计算确定。 (3)纵向接缝是根据路面宽度和施工铺筑宽度设置。一次铺筑宽度小于路面宽度时,应设置带拉杆的平缝形式的纵向施工缝。一次铺筑宽度大于4.5m时,应设置带拉杆的假缝形式的纵向缩缝,纵缝应与线路中线平行。 横向接缝可分为横向缩缝、胀缝和横向施工缝。横向施工缝尽
15、可能选在缩缝或胀缝处。快速路、主干路的横向缩缝应加设传力杆;在邻近桥梁或其他固定构筑物处、板厚改变处、小半径平曲线等处,应设置胀缝。 (4)对于特重及重交通等级的混凝土路面,横向胀缝、缩缝均设置传力杆。在自由边处,承受繁重交通的胀缝、施工缝,小于90°的面层角隅,下穿市政管线路段,以及雨水口和地下设施的检查井周围,应配筋补强。混凝土既是刚性材料,又属于脆性材料。因此,混凝土路面板的构造,以最大限度发挥其刚性特点为目的,使路面能承受车轮荷载,保证行车平顺;同时又要克服其脆性的弱点,防止在车载和自然因素作用下发生开裂、破坏,最大限度提高其耐久性,延长服务周期。 (5)抗滑构造:混凝土面层
16、应具有较大的粗糙度,即应具备较高的抗滑性能,以提高行车的安全性。因此可采用刻槽、压槽、拉槽或拉毛等方法形成一定的构造深度。 二、主要原材料选择 (1)重交通以上等级道路、城市快速路、主干路应采用42.5级以上的道路硅酸盐水泥或硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥;其他道路可采用矿渣水泥,其强度等级不宜低于32.5级。 (3)海砂不得直接用于混凝土面层。淡化海砂不应用于城市快速路、主干路、次干路,可用于支路。 (5)钢筋的品种、规格、成分,应符合设计和现行国家标准规定,具有生产厂的牌号、炉号,检验报告和合格证,并经复试(含见证取样)合格。钢筋不得有锈蚀、裂纹、断伤和刻痕等缺陷。传力杆(拉杆)、滑动套材质、
17、规格应符合规定。(6) 胀缝板宜用厚20mm,水稳定性好,具有一定柔性的板材制作,且应经防腐处理。填缝材料宜用树脂类、橡胶类、聚氯乙烯胶泥类、改性沥青类填缝材料,并宜加入耐老化剂。1K411014沥青混合料组成与材料 一、结构组成与分类 (一)材料组成 (1)沥青混合料是一种复合材料,主要由沥青、粗集料、细集料、矿粉组成,有的还加入聚合物和木纤维素拌合而成;这些不同质量和数量的材料混合形成不同的结构,并具有不同的力学性质。 (2)沥青混合料结构是材料单一结构和相互联系结构的概念的总和,包括沥青结构、矿物骨架结构及沥青-矿粉分散系统结构等。沥青混合料的结构取决于下列因素:矿物骨架结构、沥青的结构
18、、矿物材料与沥青相互作用的特点、沥青混合料的密实度及其毛细孔隙结构的特点。 (3)沥青混合料的力学强度,主要由矿物颗粒之间的内摩阻力和嵌挤力,以及沥青胶结料及其与矿料之间的粘结力所构成。 (二)基本分类 (1)按材料组成及结构分为连续级配、间断级配。(2)按矿料级配组成及空隙率大小分为密级配、半开级配、开级配。密级配开级配半开级配连续级配间断级配间断级配沥青碎石沥青混凝土沥青稳定碎石沥青玛蹄脂碎石排水式沥青磨耗层排水式沥青碎石基层 (3)按公称最大粒径的大小可分为特粗式(公称最大粒径等于或大于37.5mm)、粗粒式(公称最大粒径26.5mm或31.5mm)、中粒式(公称最大粒径16mm或19m
19、m)、细粒式(公称最大粒径9.5mm或13.2mm)、砂粒式(公称最大粒径小于等于4.75mm)。 (4)按生产工艺分为热拌沥青混合料、冷拌沥青混合料、再生沥青混合料等。 (三)结构类型 可分为按嵌挤原则构成和按密实级配原则构成的两大结构类型。 (1)按嵌挤原则构成的沥青混合料的结构强度,是以矿物质颗粒之间的嵌挤力和内摩阻力为主、沥青结合料的粘结作用为辅构成的。特点是以较粗的、颗粒尺寸均匀的矿物质颗粒构成骨架,沥青结合料填充其空隙,粘结成整体。这类沥青混合料的结构强度受自然因素(温度)的影响较小。 (2)按密实级配原则构成的沥青混合料的结构强度,是以沥青与矿料之间的粘结力为主,矿物质颗粒间的嵌
20、挤力和内摩阻力为辅构成的。这类沥青混合料的结构强度受温度的影响较大。(3)按级配原则构成的沥青混合料,其结构组成通常有下列三种形式: 1)悬浮-密实结构:由次级骨料填充前级骨料(较次级骨料粒径稍大)空隙的沥青混凝土具有很大的密度,但由于前级骨料被次级骨料和沥青胶浆分隔,不能直接互相嵌锁形成骨架,因此该结构具有较大的黏聚力c,但内摩擦角较小,、高温稳定性较差。通常按最佳级配原理进行设计。AC型沥青混合料是这种结构典型代表。 2)骨架空隙结构:粗骨料所占比例大,细骨料很少甚至没有。粗骨料可互相嵌锁形成骨架,嵌挤能力强;但细骨料过少不易填充粗骨料之间形成的较大的空隙。该结构内摩擦角较高,但黏聚力c也
21、较低。沥青碎石混合料(AM)和OGFC排水沥青混合料是这种结构的典型代表。 3)骨架密实结构:较多数量的断级配粗骨料形成空间骨架,发挥嵌挤锁结作用,同时由适当数量的细骨料和沥青填充骨架间的空隙形成既嵌紧又密实的结构。该结构不仅内摩擦角较高,黏聚力c也较高,是综合以上两种结构优点的结构。沥青玛蹄脂混合料(简称SMA)是这种结构典型代表。 一、主要材料与性能 (一)沥青。城镇道路面层宜优先采用A级沥青,不宜使用煤沥青。其主要技术性能如下: 1粘结性。沥青材料在外力作用下,沥青粒子产生相互位移的抵抗变形的能力即沥青的粘度。汽车荷载剪应力大的结构层,宜采用稠度大(针人度小)的沥青;对冬季寒冷地区、交通
22、量小的道路宜选用稠度小的沥青。当需要满足高、低温性能要求时,应优先考虑高温性能的要求。 2感温性。感温性是指沥青材料的粘度随温度变化的感应性。表征指标之一是软化点。对日温差、年温差大的地区宜选用针入度指数大的沥青。高等级道路,夏季高温持续时间长的地区、重载交通、停车站、有信号灯控制的交叉路口、车速较慢的路段或部位需选用软化点高的沥青;反之,则用软化点较小的沥青。 3耐久性。我国相关规范规定,采用薄膜烘箱加热试验,测老化后沥青的质量变化、残留针入度比、残留延度(1 0或5)等来反映其抗老化性。通过水煮法试验,测定沥青和骨料的粘附性,反映其抗水损害能力,等级越高,粘附性越好。 4塑性。沥青材料在外
23、力作用下发生变形而不被破坏的能力,即反映沥青抵抗开裂的能力。过去曾采用2 5的延度而不能比较黏稠石油沥青的低温性能。现行规范规定:2 5延度改为1 0延度或15延度,不同标号的沥青延度就有了明显的区别,从而反映出它们的低温性能,一般认为,低温延度越大,抗开裂性能越好。在冬季低温或高、低温差大的地区,要求采用低温延度大的沥青。 5安全性。确定沥青加热熔化时的安全温度界限,使沥青安全使用有保障。有关规范规定,通过闪点试验测定沥青加热点闪火的温度一一闪点,确定它的安全使用范围。(二)粗集料(三)细集料。(2)热拌密级配沥青混合料中天然砂用量不宜超过集料总量的2 0%,SMA,OGFC不宜使用天然砂。
24、 (四)矿粉。(2)城市快速路、主干路的沥青面层不宜采用粉煤灰作填料。 (五)纤维稳定剂 (2)不宜使用石棉纤维。 (3)纤维稳定剂应在250高温条件下不变质。 三、热拌沥青混合料主要类型 (一)普通沥青混合料(即AC型沥青混合料),适用于城市次干路、辅路或人行道等场所。 (二)改性沥青(Modified bitumen)混合料 (2)改性沥青(Modified bitumen)混合料与AC型混合料相比具有较高的路面抗流动性即高温下抗车辙的能力,良好的路面柔性和弹性即低温下抗开裂的能力,较高的耐磨耗能力和延长使用寿命。 (3)改性沥青(Modified bitumen)混合料面层适用城市主干道
25、和城镇快速路。 (三)沥青玛碲脂碎石混合料(Stone mastic asphalt,简称SMA) (1)SMA是一种以沥青、矿粉及纤维稳定剂组成的沥青玛碲脂结合料,填充于间断级配的矿料骨架中,所形成的混合料。 (2)SMA是一种间断级配的沥青混合料,5mm以上的粗骨料比例高达70%80%,矿粉的用量达7%13%(“粉胶比”超出通常值1.2的限制);沥青用量较多,高达6.5%7%,粘结性要求高,且选用针入度小、软化点高、温度稳定性好的沥青。 (3)SMA是当前国内外使用较多的一种抗变形能力强,耐久性较好的沥青面层混合料;适用于城市主干道和城镇快速路。 (四)改性沥青混合料(或SMA) (1)采
26、用改性沥青,材料配比采用SMA结构形式。 (2)具有非常好的高温抗车辙能力、低温抗变形性能和水稳定性,且构造深度大,抗滑性能好,耐老化性能及耐久性等路面性能都有较大提高。 (3)适用于交通流量和行驶频度急剧增长,客运车的轴重不断增加,严格实行分车道单向行驶的城镇主干路和城镇快速路。1K411015 沥青路面材料的再生应用 一、再生目的与意义 (一)再生机理。 (2)沥青路面材料的再生,关键在于沥青的再生。 二、再生剂技术要求与选择 (一)再生剂作用 (二)技术要求 (1)具有软化与渗透能力,即具备适当的粘度; (2)具有良好的流变性质,复合流动度接近1,显现牛顿液体性质; (3)具有溶解分散沥
27、青质的能力,即应富含芳香酚。可以再生效果系数K一一再生沥青的延度与原(旧)沥青延度的比值表征旧沥青添加再生剂后恢复原沥青性能的能力; (4)具有较高的表面张力; (5)必须具有良好的耐热化和耐候性(以试验薄膜烘箱试验前后粘度比衡量)。 三、再生材料生产与应用 (一)再生混合料配合比 (1)再生沥青混合料配合比设计可采用普通热拌沥青混合料的设计方法,包括骨料级配、混合料的各种物理力学性能指标的确定。经验表明:再生沥青混合料的配合比设计,应考虑旧路面材料的品质,即回收沥青的老化程度,旧料中沥青的含量和骨料级配,必须在旧料配合比、骨料级配、再生沥青性能等方面调配平衡。 (2)再生剂选择与用量的确定应
28、考虑旧沥青的粘度、再生沥青的粘度、再生剂的粘度等因素。 (3)再生沥青混合料中旧料含量:如直接用于路面面层,交通量较大,则旧料含量取低值,占30%40%;交通量不大时用高值,旧料含量占50%80%。 (二)生产工艺 (2)目前再生沥青混合料最佳沥青用量的确定方法采用马歇尔试验方法。 (3)再生沥青混合料性能试验指标有:空隙率、矿料间隙率、饱和度、马歇尔稳定度、流值等。 (4)再生沥青混合料的检测项目有车辙试验动稳定度、残留马歇尔稳定度、冻融劈裂抗拉强度比等,其技术标准参考热拌沥青混合料标准。(三)再生混合料用于路面下层时,在保证再生混合料质量的基础上宜尽可能多地使用旧料。1K411016 不同
29、形式挡土墙的结构特点 一、常见挡土墙的结构形式及特点 重力式挡土墙依靠墙体的自重抵抗墙后土体的侧向推力(土压力),以维持土体稳定,多用料石或混凝土预制块砌筑,或用混凝土浇筑,是目前城镇道路常用的一种挡土墙形式。衡重式挡土墙的墙背在上下墙间设衡重台,利用衡重台上的填土重量使全墙重心后移增加墙体的稳定性。悬臂式挡土墙由底板及固定在底板上的悬臂式直墙构成,主要依靠底板上的填土重量维持挡土构筑物的稳定。扶壁式挡土墙由底板及固定在底板上的直墙和扶壁构成,主要依靠底板上的填土重量维持挡土构筑物的稳定。 带卸荷板的柱板式挡土墙是借卸荷板上不填土的重力平衡土体侧压力的挡土构筑物。锚杆式挡土墙是利用板肋式、格构
30、式或排桩式墙身结构挡土,依靠固定在岩石或可靠地基上的锚杆维持稳定的挡土建筑物。自立式挡土墙是利用板桩挡土,依靠填土本身、拉杆及固定在可靠地基上的锚锭块维持整体稳定的挡土建筑物。加筋土挡土墙是利用较薄的墙身结构挡土,依靠墙后布置的土工合成材料减少土压力以维持稳定的挡土建筑物。 挡土墙基础地基承载力必须符合设计要求,并经检测验收合格后方可进行后续工序施工。施工中应按设计规定施作挡土墙的排水系统、泄水孔、反滤层和结构变形缝。挡土墙投入使用时,应进行墙体变形观测,确认合格要求。 二、挡土墙结构受力 静止土压力(见图1K411016a):若刚性的挡土墙保持原位静止不动,墙背土层在未受任何干扰时,作用在墙
31、上水平的压应力称为静止土压力。其合力为E0(kN/m)、强度为P0(kPa)。 主动土压力(见图1K411016b):若刚性挡土墙在填土压力作用下,背离填土一侧移动,这时作用在墙上的土压力将由静止压力逐渐减小,当墙后土体达到极限平衡,土体开始剪裂,并产生连续滑动面,使土体下滑。这时土压力减到最小值,称为主动土压力。合力和强度分别用Ea(kN/m)和Pa(kPa)表示。 被动土压力(见图1K411016c):若刚性挡土墙在外力作用下,向填土一侧移动,这时作用在墙上的土压力将由静止压力逐渐增大,当墙后土体达到极限平衡,土体开始剪裂,出现连续滑动面,墙后土体向上挤出隆起,这时土压力增到最大值,称为被
32、动土压力。 三种土压力中,主动土压力最小;静止土压力其次;被动土压力最大,位移也最大。1K411020 城镇道路路基施工1K411021城镇道路路基施工技术 一、路基施工特点与程序 (一)施工特点 (1)城市道路路基工程施工处于露天作业,受自然条件影响大;在工程施工区域内的专业类型多、结构物多、各专业管线纵横交错;专业之间及社会之间配合工作多、干扰多,导致施工变化多。 (2)路基施工以机械作业为主,人工配合为辅;人工配合土方作业时,必须设专人指挥;采用流水或分段平行作业方式。 (三)基本流程 1准备工作 (1)按照交通导行方案设置围挡,导行临时交通。 (2)开工前,施工项目技术负责人应依据获准
33、的施工方案向施工人员进行技术安全交底,强调工程难点、技术要点、安全措施。使作业人员掌握要点,明确责任。 (3)施工控制桩放线测量,建立测量控制网,恢复中线,补钉转角桩、路两侧外边桩等。 (4)施工前,应根据工程地质勘察报告,对路基土进行天然含水量、液限、塑限、标准击实、CBR试验,必要时应做颗粒分析、有机质含量、易溶盐含量、冻胀和膨胀量等试验。 2附属构筑物 (1)地下管线、涵洞(管)等构筑物是城镇道路路基工程中必不可少的组成部分。涵洞(管)等构筑物可与路基(土方)同时进行,但新建的地下管线施工必须遵循“先地下,后地上”、“先深后浅”的原则。 二、路基施工要点 (一)填土路基。当原地面标高低于
34、设计路基标高时,需要填筑土方(即填方路基)。 (1)排除原地面积水,清除树根、杂草、淤泥等。应妥善处理坟坑、井穴、树根坑的坑槽,分层填实至原地面高。 (2)填方段内应事先找平,当地面坡度陡于1:5时,需修成台阶形式,每层台阶高度不宜大于300mm,宽度不应小于1.0m。(3)根据测量中心线桩和下坡脚桩,分层填土、压实。 (4)碾压前检查铺筑土层的宽度与厚度,合格后即可碾压,碾压“先轻后重”,最后曝压应采用不小于12t级的压路机。 (5)填方高度内的管涵顶面填土500mm以上才能用压路机碾压。 (6)路基填方高度应按设计标高增加预沉量值。填土至最后一层时,应按设计断面、高程控制填土厚度并及时碾压
35、修整。 (二)挖土路基。当路基设计标高低于原地面标高时,需要挖土成型挖方路基。 (1)路基施工前,应将现况地面上积水排除、疏干,将树根坑、粪坑等部位进行技术处理。 (2)根据测量中线和边桩开挖。 (3)挖土时应自上向下分层开挖,严禁掏洞开挖。机械开挖时,必须避开构筑物、管线,在距管道边1m范围内应采用人工开挖;在距直埋缆线2m范围内必须采用人工开挖。挖方段不得超挖,应留有碾压到设计标高的压实量。 (4)压路机不小于12t级,碾压应自路两边向路中心进行,直至表面无明显轮迹为止。 (5)碾压时,应视土的干湿程度而采取洒水或换土、晾晒等措施。 (6)过街雨水支管沟槽及检查井周围应用石灰土或石灰粉煤灰
36、砂砾填实。 (三)石方路基 (1)修筑填石路堤应进行地表清理,先码砌边部,然后逐层水平填筑石料,确保边坡稳定。 (2)先修筑试验段,以确定松铺厚度、压实机具组合、压实遍数及沉降差等施工参数。 (3)填石路堤宜选用12t以上的振动压路机、25t以上轮胎压路机或2.5t的夯锤压(夯)实。 (4)路基范围内管线、构筑物四周的沟槽宜回填土料。 三、质量检查与验收检验与验收项目:主控项目为压实度和弯沉值(0.01mm);一般项目有路基允许偏差和路床、路堤边坡等要求。土质路基压实度应符合表1K411021的规定。 1K411022 城镇道路路基压实作业要点 城市道路路基压实作业要点主要应掌握:依据工程的实
37、际情况合理选用压实机具、压实方法与压实厚度三者的关系,达到所要求的压实密度。 一、路基材料与填筑 (一)材料要求 (1)应符合设计要求和有关规范的规定。填料的强度(CBR)值应符合设计要求其最小强度值应符合表1K411022的规定。 (2)不应使用淤泥、沼泽土、泥炭土、冻土、盐渍土、腐殖土、有机土及禽生活垃圾的土做路基填料。填土内不得含有草、树根等杂物,粒径超过100mm,的土块应打碎。 (二)填筑 (1)填土应分层进行。下层填土合格后,方可进行上二层填筑。路接填土宽度应比设计宽度宽500mm。对过湿土翻松、晾干,或对过干土均匀加水,使其含水量接近最佳含水量范围之内。 二、路基压实施工要点 (
38、一)试验段 (1)在正式进行路基压实前,有条件时应做试验段,以便取得路基或基层施工相关的技术参数。 (2)试验目的主要有: 1)确定路基预沉量值。 2)合理选用压实机具;选用机具考虑因素有道路不同等级、工程量大小、施工条件和工期要求等。 3)按压实度要求,确定压实遍数。 4)确定路基宽度内每层虚铺厚度。 5)根据土的类型、湿度、设备及场地条件,选择压实方式。 (二)路基下管道回填与压实 (1)当管道位于路基范围内时,其沟槽的同填土厂压实度应符合给水排水水管道工程施工及验收规范GB502 68-2008的规定且管顶以上500mm范围内不得使用压路机。 (2)当管道结构顶面至路床的覆土厚度不大于5
39、00mm时,应对管道结构进行加固。 (3)与管道结构顶面至路床的覆土厚度在500800mm时,路基压实时应对管道结构采取保护或加固措施。 (三)路基压实 (1)压实方法(式):重力压实(静压)和振动压实两种。 (2)土质路基压实应遵循的原则:“先轻后重、先静后振、先低后高、先慢后快,轮迹重叠。”压路机最快速度不宜超过4km/h。 (3)碾压应从路基边缘向中央进行,压路机轮外缘距路基边应保持安全距离。 (4)碾压不到的部位应采用小型夯压机夯实,防止漏夯,要求夯击面积重叠1/41/3。 三、土质路基压实质量检查 (1)主要检查各层压实度和弯沉值,不符合质量标准时应采取措施改进。 (2)路床应平整、
40、坚实,无显著轮迹、翻浆、波浪、起皮等现象。(3)路堤边坡应密实,稳定,平顺。1K411023 岩土分类与不良土质处理方法 一、工程用土分类 (一)按土的工程分类标准分类 (2)工程用土的类别根据下列土的指标确定: 1)土颗粒组成及其特征;土的分类和土颗粒粒径关系如图1K411023所示。黏粉砂砾卵漂 2)土的塑性指标:液限(L)、塑限(P)和塑性指数(IP)。 3)土中有机质存在情况。 (二)按照土的坚实系数分类 1一类土,松软土。主要包括砂土、粉土、冲积砂土层、疏松种植土、淤泥(泥炭)等,坚实系数为050.6。 2二类土,普通土。主要包括粉质黏土,潮湿的黄土,夹有碎石、卵石的砂,粉土混卵(碎
41、)石;种植土、填土等,坚实系数为0. 60.8。 3三类土,坚土。主要包括软及中等密实黏土,重粉质黏土,砾石土,干黄土、含有碎石卵石的黄土、粉质黏土;压实的填土等;坚实系数为0. 81. 0。 4.四类土,砂砾坚土。主要包括坚硬密实的黏性土或黄土,含有碎石卵石的中等密实的黏性土或黄土,粗卵石;天然级配砂石,软泥灰岩等;坚实系数为1.01.5。 5五类土,软石。主要包括硬质黏土,中密的页岩、泥灰岩、白垩土;胶结不紧的砾岩,软石灰及贝壳石灰石等;坚实系数为1.54. 0。 二、土的性能参数 (一)土的工程性质 1土的强度性质。土的工程性质除表现为坚实系数外,还表现在土的强度性质。土的强度性质除与其
42、颗粒粒径级配有关外,还与土的三相(固相、水相和气相)组成部分之间的比例有关。固相是以颗粒形式的散体状态存在。固、液、气三相间相互作用对土的工程性质有很大的影响。 2土体应力应变 (二)路用工程(土)主要性能参数 含水量:土中水的质量与干土粒质量之比,即叫=Ww/Ws,(%); 天然密度:土的质量与其体积之比,即p=W/V,(gcm3,tm3); 孔隙比e:土的孔隙体积与土粒体积之比,即e=Vv/Vs; 塑限p:土由可塑状态转为半固体状态时的界限含水量为塑性下限,称为塑性界限,简称塑限; 塑性指数Ip:土的液限与塑限之差值,Ip=L-P,即土处于塑性状态的含水量变化范围,表征土的塑性大小; 液性
43、指数IL:土的天然含水量与塑限之差值对塑性指数之比值,IL=(L-P)L,IL可用以判别土的软硬程度;IL<O坚硬、半坚硬状态,OIL<0.5硬塑状态,0.5IL<1.0软塑状态,IL1.0流塑状态。 孔隙率n:土的孔隙体积与土体积(三相)之比,即n=Vv/V,(%)。 土的压缩性指标Es:Es=l+eca,ec为土的天然孔隙比,a他为从土的自重应力至土的自重加附加应力段的压缩系数。 (三)土体的抗剪强度。土的强度性质通常是指土体的抗剪强度,即土体抵抗剪切破坏的能力。道路工程中不良土质路基需解决的主要问题是提高地基承载力、土坡稳定性等,处理方法选择应经技术经济比较,因地制宜确
44、定。 三、不良土质路基的处理方法 (1)淤泥、淤泥质土及天然强度低、压缩性高、透水性小的黏土统称为软土。这些土都具有天然含水量较高、孔隙比大、透水性差、压缩性高、强度低等特点。软土地区路基的主要破坏形式是沉降过大引起路基开裂。在较大荷载作用下,地基易发生整体剪切、局部剪切或刺入破坏,造成路面沉降和路基失稳;孔隙水压力过载(来不及消散)、剪切变形过大,会造成路基边坡失稳。 软土基处理施工方法有数十种,常用的处理方法有表层处理法、换填法、重压法、垂直排水固结法等;具体可采取置换土、抛石挤淤、砂垫层置换、反压护道、砂桩、粉喷桩、塑料排水板及土工织物等处理措施。除选择就地处理方法时应满足安全可靠的要求
45、外,还应综合考虑工程造价、施工技术和工期等因素,选择一种或数种方法综合应用。 (2)湿陷性黄土。湿陷性黄土路基处理施工除采用防止地表水下渗的措施外,可根据工程具体情况采取换土法、强夯法、挤密法、预浸法、化学加固法等因地制宜进行处理,并采取防冲、截排、防渗等防护措施。加筋土挡土墙是湿陷性黄土地区得到迅速推广的有效防护措施。 (3) 膨胀土。膨胀土路基主要应解决的问题是减轻和消除胀缩性对路基的危害。可采取的措施包括:用灰土桩、水泥桩或用其他无机结合料对膨胀土路基进行加固和改良;换填或堆载预压对路基进行加固;同时应对路基的采取防水和保湿措施,如设置排水沟,设置不透水面层结构,在路基中设不透水层,在路
46、基裸露的边坡等部位植草、植树等;调节路基内干湿循环,减少坡面径流,并增强坡面的防冲刷、防变形、防溜塌和滑坡能力。 (4)冻土分为季节性冻土和多年性冻土两大类。对于季节性冻土,为了防止路面因路基冻胀而发生变形破坏,在路基施工中应注意以下几点: 1)应尽量减少和防止道路两侧地表水或地下水在冻结前或冻结过程中渗入到路基顶部,可增加路基总高度,使其满足最小填土高度要求。 2)选用不发生冻胀的路面结构层材料。根据不同路面材料、土基及路面下的冰冻深度与温度之间的关系,控制土基冻层厚度不超过一定限度,以便冻胀量不超过允许值。 3)对于不满足防冻胀要求的结构,可采用调整结构层的厚度或采用隔温性能好的材料等措施
47、来满足防冻胀要求。多孔矿渣是较好的隔温材料。 4)为防止不均匀冻胀,防冻层厚度(包括路面结构层)应不低于标准规定。1K411024 水对城镇道路路基的危害 一、地下水分类与水土作用 (一)地下水分类 (1)地下水是埋藏在地面以下土颗粒孔隙之中以及岩石孔隙和裂隙中的水。土中水具有固、液、气三种形态,其中液态水有吸着水、薄膜水、毛细水和重力水。毛细水可在毛细作用下逆重力方向上升一定高度,在0以下仍能移动、积聚,发生冻胀。 (2)从工程地质的角度,根据地下水的埋藏条件义可将地下水分为上层滞水、潜水、承压水(地图1K411024)。承压水存在于地下两个隔水层之间,具有一定的水头高度,一般需注意其向上的
48、排泄即对潜水和地表水的补给或以上升泉的形式出露。 (二)水土作用 (1)工程实践表明:在对道路路基施工、运行与维护造成危害的诸多因素中,影响最大、最持久的是地下水。(2)道路沿线地表水积水及排泄方式、邻近河道洪水位和常水位的变化,也会造成路基产生滑坡、沉陷、冻胀、翻浆等危害。为保证路基边坡的稳定性应当根据当地的具体条件和工程特点采取防护与加同措施,并注意与当地环境协调。 二、地下水和地表水的控制 (一)路基排水。路基排水分为地面和地下两类。一般情况下可以通过设置各种管渠、地下排水构筑物等办法达到迅速排水的目的。在有地下水或地表水水流危害路基边坡稳定时,可设置渗沟或截水沟。边坡较陡或可能受到流水
49、冲刷时,可设置各种类型的护坡、护墙等。 (二)路基隔(截)水 (1)地下水位接近或高于路床标高时,应设置暗沟、渗沟或其他设施,以排除或截断地下水流,降低地下水位。 (2)地下水位或地面积水水位较高,路基处于过湿状态、或强度与稳定性不符合要求的潮湿状态时,可没置隔离层或采取疏干等措施。可采用土工织物、塑料板等材料疏干或超载预压提高承载能力与稳定性。 三、危害控制措施 (一)路基与路面 (1)路基结构形式要满足设计要求。基层施工中严格控制细颗粒含量,在潮湿路段应采用水稳定好且透水的基层。对于冻深较大的季节性冻土地区,应采取预防冻胀和翻浆的具体措施。 (2)面层结构除满足设计要求外,应考虑地表水的排
50、放,防止地表水渗入基层;且其总厚度要满足防冻层厚度的要求,避免路基出现较厚的聚冰带而导致路面开裂和过大的不均匀冻胀。如果面层厚度不足,可用水稳定性好的砂砾料或隔温性好的材料设置垫层。 (二)附属构筑物 (1)过街支管与检查井接合部应采取密封措施,防止渗漏水造成路面早期塌陷。 (2)管道与检查井、收水井周围回填压实要达到设计要求和规范相关规定,防止地表水渗入造成道路的破坏。1K411030 城镇道路基层施工1K411031 不同无机结合料稳定基层特性基层的材料与施工质量是影响路面使用性能和使用寿命的最关键因素。 一、无机结合料稳定基层 (二)分类 (1)在粉碎的或原状松散的土(包括各种粗、中、细
51、粒土)中,按配合比要求掺入一定量的水泥或石灰等无机结合料和水拌合而成的混合料,被称为水泥或石灰稳定材料。视所用材料,分别称为水泥(石灰)稳定土、水泥(石灰)稳定粒料等。 (2)用一定量的石灰和粉煤灰与其他集料相配合、并加入适量的水,拌合而成的混合料被称为石灰粉煤灰稳定土或稳定粒料。二、常用的基层材料 (一)石灰稳定土类基层 (1)石灰稳定土有良好的板体性,但其水稳性、抗冻性以及早期强度不如水泥稳定土。石灰土的强度随龄期增长,并与养护温度密切相关,温度低于5时强度几乎不增长。 (2)石灰稳定土的干缩和温缩特性十分明显,且都会导致裂缝。与水泥土一样,由于其收缩裂缝严重,强度未充分形成时表面会遇水软
52、化,容易产生唧浆冲刷等损坏,石灰土已被严格禁止用于高等级路面的基层,只能用作高级路面的底基层。 (二)水泥稳定土基层 (1)水泥稳定土有良好的板体性,其水稳性和抗冻性都比石灰稳定土好。水泥稳定土的初期强度高,其强度随龄期增长。水泥稳定土在暴露条件下容易干缩,低温时会冷缩,而导致裂缝。 (2)水泥稳定细粒土(简称水泥土)的干缩系数、干缩应变以及温缩系数都明显大于水泥稳定粒料,水泥土产生的收缩裂缝会比水泥稳定粒料的裂缝严重得多;水泥土强度没有充分形成时,表面遇水会软化,导致沥青面层龟裂破坏;水泥土的抗冲刷能力低,当水泥土表面遇水后,容易产生唧浆冲刷,导致路面裂缝、下陷,并逐渐扩展。为此,水泥土只用
53、作高级路面的底基层。 (三)石灰工业废渣稳定土基层 (1)石灰工业废渣稳定土中,应用最多、最广的是石灰粉煤灰类的稳定土(粒料),简称二灰稳定土(粒料),其特性在石灰工业废渣稳定土中具有典型性。 (2)二灰稳定土有良好的力学性能、板体性、水稳性和一定的抗冻性,其抗冻性能比石灰土高很多。 (3)二灰稳定土早期强度较低,但随龄期增长并与养护温度密切相关,温度低于4时强度几乎不增长;二灰中的粉煤灰用量越多,早期强度越低,3个月龄期的强度增长幅度就越大。 (4)二灰稳定土也具有明显的收缩特性,但小于水泥土和石灰土,也被禁止用于高等级路面的基层,而只能做底基层。二灰稳定粒料可用于高等级路面的基层与底基层。
54、1K411032 城镇道路基层施工技术 一、石灰稳定土基层与水泥稳定土基层 (一)材料与拌合 (1)石灰、水泥、土、集料拌合用水等原材料应进行检验,符合要求后方可使用,并按照规范要求进行材料配比设计。 (2)城区施工应采用厂拌(异地集中拌合)方式,不得使用路拌方式;以保证配合比准确且达到文明施工要求。 (3)应根据原材料含水量变化、集料的颗粒组成变化,及时调整拌合用水量。 (4)稳定土拌合前,应先筛除集料中不符合要求的粗颗粒。 (5)宜用强制式拌合机进行拌合,拌合应均匀。 (二)运输与摊铺 (1)拌成的稳定土类混合料应及时运送到铺筑现场。水泥稳定土材料自搅拌至摊铺完成,不应超过3h。 (2)运输中应采取
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