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道路工程施工技术

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  一、路面基层(底基层)施工 

  路面基层(底基层)可分为无机结合料稳定类和粒料类。无机结合料(水泥、石灰)稳定类基层(底基层),在前期具有柔性路面的力学特性,当环境适宜时,其强度和刚度会随着时间的推移而不断增大,但其最终抗弯拉强度和弹性模量,还是远较刚性基层为低,因此把这类基层称为半刚性基层。在我国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,因此本节主要介绍半刚性基层的施工。 

  半刚性基层材料的显著特点是:整体性强、承载力高、刚度大、水稳性好而且较经济。(一)稳定土路面材料的强度形成原理 

  采用一定的技术措施,使土成为具有一定强度与稳定性的筑路材料,以此修筑的路面称为稳定土路面。 

  稳定土的方法有多种,按其技术措施的不同可分为:机械方法(如压实)、物理方法(如改善水稳状况)、加入掺加剂(粒料、粘土、盐溶液、有机结合料、无机结合料、高分子化合物及其它化学填加剂等)。 

  无机结合料稳定土,按照土中单个颗粒(指碎石、砾石和砂颗粒,不指土块和土团)的粒径大小和组成,将土分为下列三种: 

  细粒土。颗粒的最大粒径小于10mm,且其中小于2mm的颗粒含量不少于95%; 

  中粒土。颗粒的最大粒径小于30mm,且其中小于20mm的颗粒含量不少于85%; 

  粗粒土。颗粒的最大粒径小于50mm,且其中小于40mm的颗粒含量不少于85%。 

  石灰稳定土:在粉碎的或原来松散的土(包括各种粗、中、细粒土)中掺入足量的石灰(水泥)和水,经拌和、压实及养生后,当其抗压强度符合规定的要求时,称为石灰(水泥)稳定土。 

  石灰土:用石灰(水泥)稳定细粒土得到的混合料,简称石灰(水泥)土。 

  水泥砂:用水泥稳定砂得到的混合料,简称水泥砂。 

  石灰砂砾土:用石灰(水泥)稳定粗粒土和中粒土得到的混合料,视所用原材料而定,原材料为天然砂砾土时,简称石灰砂砾土(水泥砂砾)。 

  石灰碎石土:原材料为天然碎石土时,称为石灰碎石土(水泥碎石)。 

  废渣稳定土:一定数量的石灰和粉煤灰或石灰和煤渣与其它集料相配合,加入适量的水,经拌和、压实及养生(养护)后得到的混合料,当其抗压强度符合规定的要求时,称石灰工业废渣稳定土(简称石灰工业废渣)。其中,用石灰、粉煤灰稳定细粒土(含砂)、中粒土和粗粒土时,视具体情况可分别简称二灰土、二灰砂砾、二灰碎石、二灰矿渣等。     

  二、沥青路面施工 

  沥青路面是用沥青材料作结合料粘结矿料或混合料修筑面层与各类基层和垫层所组成的路面结构。 

  沥青路面具有平整、无接缝、行车舒适、耐磨、噪音低、施工期短、养护维修简便、且适宜于分期修建等优点,因此得到广泛应用。在我国,高等级公路路面面层的最常见类型是沥青混凝土和沥青碎石。 

  (一)沥青路面的分类 

  1.按强度构成原理可将沥青路面分为密实类(级配类)和嵌挤类两大类: 

  (1)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,矿料的嵌挤力和内摩阻力为辅而成的。沥青混凝土属于此类。这类沥青混合料的结构强度受温度的影响较大。 

  (2)嵌挤类沥青混合料的强度是以矿料之间的嵌挤力为主和内摩阻力为辅而构成的。沥青碎石就属于此类,这类沥青混合料是以颗粒较粗、尺寸均匀的矿料构成骨架,沥青混合料填充其空隙,并把矿料粘结成一个整体。这类沥青混合料的结构受温度的影响较小,但因空隙率较大,易渗水,因而耐久性较差。 

  2.按施工工艺的不同,沥青路面可分为层铺法和路拌法两大类: 

  (1)层铺法是用分层洒布沥青,分层铺撒矿料和碾压的方法修筑,其主要优点是工艺和设备简便,功效较高,施工进度快,造价较低,其缺点是路面成型期较长,需要经过炎热季节行车碾压之后路面才能成型。用这种方法修筑的沥青路面有沥青表面处治和沥青贯入式两种。层铺法施工宜选择在干燥和较热的季节施工,并在雨季前及日最高温度低于15℃到来以前半个月结束,使面层通过开放交通压实,成型稳定。 

  (2)拌和法是由一定级配的矿料和沥青材料在沥青拌和厂(场、站)用专用设备加热拌和,然后送到工地摊铺碾压而成的路面。矿料中细颗粒含量少,含少量填料(或不加填料),压实后剩余空隙率在10%以上的半开式沥青混合料,称为沥青碎石混合料;若矿料中含有填料,各种粒径的颗粒级配连续,相互嵌挤密实的矿料与沥青拌合,压实后剩余空隙率小于10%的称为沥青混凝土混合料。厂拌法按混合料铺筑时温度的不同,又可分为热拌热铺、热拌冷铺和冷拌冷铺三种。热拌热铺是混合料在专用设备加热拌和后立即趁热运到路上摊铺压实。如果混合料加热后储存一段时间再在常温下运到路上摊铺压实,即为热拌冷铺,热拌冷铺一般用于小面积修补。当采用乳化沥青作结合料,修筑乳化沥青碎石混合料路面时,沥青与矿料常温下拌合压实,称为冷拌冷铺法施工。另外,沥青表面处治也可采用拌和法施工。

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  三、水泥混凝土路面施工 

  水泥混凝土路面具有强度高、水稳定性好、耐久性好、养护费用少、经济效益高、夜间能见度好等优点,近年来在高等级、重交通的道路上有较大的发展。水泥混凝土路面,包括素混凝土、钢筋混凝土、连续配筋混凝土、预应力混凝土、装配式混凝土、钢纤维混凝土、碾压混凝土和混凝土小块铺砌等面层板和基(垫)层所组成的路面。目前采用最广泛的是就地浇筑的素混凝土路面,简称混凝土路面。本节主要介绍这种路面的施工。 

  混凝土路面板下必须设置厚度约0.15m~0.20m的基层,或者具有足够刚度的老路面。在水温状况不良路段的路基与基层之间宜设置垫层,垫层应具有一定的强度和较好的水稳定性,在冰冻地区尚需具有较好的抗冻性。 

  (一)混凝土路面的构造特点  板厚: 

  理论分析表明,汽车轮载作用于板中部时板所产生的最大应力约为轮载作用于板边部时的2/3。因此,面层板的横断面应采用中间薄两边厚的型式,以适应荷载应力的变化。一般边部厚度较中部约厚25%,是从路面最外两侧板的边部,在0.6m~1.0m宽度范围内逐渐加厚。但是厚边式路面对于土基和基层的施工整型带来不便,而且使用经验也表明,在厚度变化转折处,易引起板的折裂。因此,目前国内常采用等边厚式路面,或在等中厚式断面板的最外两侧板边部配置边缘钢筋予以加固。  横缝: 

  混凝土路面具有热胀冷缩的性质,由于热胀冷缩会在混凝土板内产生温度胀缩应力,而在一昼夜中,白天气温高,夜间气温低,在板顶与板底之间会产生温差,使混凝土板发生翘曲变形,当这种翘曲受阻和在汽车荷载的作用下,会在板内产生过大的温度翘曲应力,造成板的断裂或拱胀等破坏。为避免这些缺陷,混凝土路面不得不在纵横两个方向建造许多接缝,把整个路面分成许多板块。横向接缝是垂直于行车方向的接缝,共有三种:胀缝(构造形式)、缩缝和施工缝(构造形式)。缩缝保证板因温度和湿度的降低而收缩时沿该薄弱断面缩裂,从而避免产生不规则的裂缝。胀缝保证板在温度升高时能部分伸张,从而避免产生路面板在热天的拱胀和折断破坏,同时胀缝也能起到缩缝的作用。另外,混凝土路面每天完工及因雨天或其它原因不能继续施工时,应尽量做到胀缝处。如不可能,也应做至缩缝处,并做成施工缝的构造形式。缩缝的间距一般为4m~6m(即板长),缝宽5m~10mm,深为4m~6cm;胀缝应少设或不设,但在邻近桥梁或建筑物处,小半径曲线和纵坡变换处,应设置胀缝。胀缝宽18~25mm,上部约为板厚1/4或5cm深度内浇灌填缝料,下部则设置富有弹性的嵌缝板。 

  3.纵缝(构造形式)是指平行于行车方向的接缝。纵缝一般按3~4.5m设置。 

  4.钢筋 

  当采用板中计算厚度时的等厚式板,或混凝土板纵、横向自由边缘下的基础有可能产生较大的塑性变形时,应在其自由边缘和角隅处设置边缘钢筋和角隅钢筋。 

  5. 传力杆 

  对于交通繁重的道路,为保证混凝土板之间能有效地传递荷载,防止形成错台,可在胀缝处板厚中央设置传力杆。传力杆一般长0.4m~0.6m直径20~25mm的光圆钢筋,每隔0.3m~0.5m设一根。杆的半段固定在混凝土内,另半段涂以沥青,套上长约8cm~10cm的铁皮或塑料套筒,筒底与杆端之间留出宽约3cm~4cm的空隙,并用木屑与弹性材料填充,以利板的自由伸缩。在同一条胀缝上的传力杆,设有套筒的活动端最好在缝的两边交错布置缩缝处一般不必设置传力杆,但对于交通繁重或地基水文条件不良路段,也应在板厚中央设置传力杆。这种传力杆长0.3m~0.4m,直径14~16mm,每隔0.30m~0.75m一根,一般全部锚固在混凝土内,以使缩缝下部凹凸面的传荷作用有所保证;但为便于板的翘曲,有时也将传力杆半段涂以沥青,称为滑动传力杆,而这种缝称为翘曲缝。 

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