1.常用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。
1)无机结合料稳定基层目前大量采用结构较密实、孔隙率较小、透水性较小、水稳性较好、适宜于机械化施工、技术经济较合理的水泥、石灰及工业废渣稳定材料施工基层,这类基层通常被称为无机结合料稳定基层。
2)常用的基层材料
(1)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。
(2)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,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,容易产生哪浆冲刷,导致路面裂缝、下陷,并逐渐扩展。为此,水泥土只用作高级路面的底基层。
(3)石灰工业废渣稳定士基层
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。
⑤二灰稳定粒料基层中的粉煤灰,若三氧化硫含量偏高、易使路面起拱直接影响道路基层和面层的弯沉值。2.城镇道路基层施工技术
1)石灰稳定土类基层与水泥稳定士类基层
(1)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。水泥稳定土类材料自搅拌至摊铺碾压成型,不应超过3h。
②运输中应采取防止水分蒸发和防扬尘措施。
③宜在春末和气温较高季节施工,施工气温应不低于5℃。
④厂拌石灰土类混合料摊铺时路床应润湿,但应避免在雨天施工。
(2)压实与养护
①压实系数应经试验确定。
②摊铺好的石灰稳定土应当天碾压成型,碾压时的含水量宜在最佳含水量的允许偏差范围内。水泥稳定土宜在水泥初凝前碾压成型。
③直线和不设超高的平曲线段,应由两侧向中心碾压;设超高的平曲线段、应由内侧向外侧碾压。纵、横接缝(槎)均应设直槎。
④纵向接缝宜设在路中线处,横向接缝应尽量减少。
⑤石灰土压实成型后应立即洒水(或覆盖)养护,保持湿润,直至上部结构施工为止;水泥土分层摊铺时,应在下层养护7d后方可摊铺上层材料。
⑥ 养护期应封闭交通。
2)石灰粉煤灰稳定砂砾(碎石)基层(也可称二灰混合料)
(1)运输与摊铺
①运送混合料应覆盖,防止水分蒸发和遗撒、扬尘。
②施工期的日最低气温应在5℃以上。
③根据试验确定的松铺系数控制虚铺厚度。
(2)压实与养护
①每层最大压实厚度为200mm,且不宜小于100mm。
②碾压时采用先轻型、后重型压路机碾压,宜在当天碾压成型。
③禁止用薄层贴补的方法进行找平。
④混合料的养护采用湿养,始终保持表面潮湿,也可采用沥青乳液和沥青下封层,进行养护,养护期视季节而定,常温下不宜小于7d。
3)级配砂砾(碎石)、级配砾石(碎砾石)基层
(1)运输与摊铺
①运输中应采取防止遗撒、防止水分蒸发和防扬尘措施。
②宜采用机械摊铺,摊铺应均匀一致,发生粗、细集料离析(“梅花”“砂窝”)现象时,应及时翻拌均匀。
③压实系数均应通过试验段确定,每层应按虚铺厚度一次铺齐,颗粒分布应均匀,厚度一致,不得多次找补。
(2)压实与养护
①碾压前和碾压中应适量洒水,保持砂砾湿润,但不应导致层下翻浆。
②碾压中对存在过碾压现象的部位,应进行换填处理。级配碎石及级配碎砾石视压实碎石的缝隙情况撒布嵌缝料。
③控制碾压速度,碾压至轮迹不大于5mm,表面平整、坚实。基层压实后至面层施工前适量洒水。
④未铺装上层前不得开放交通。
3.土工合成材料的应用
1)土工合成材料
(1)分类
土工合成材料可分为土工织物、土工膜、土工复合材料和土工特种材料等类型。“服务模特”
(2)功能与作用
①土工合成材料可设置于岩土或其他工程结构内部、表面或各结构层之间,具有加筋、防护、过滤、排水、隔离等功能。
②当工程中使用土工合成材料兼有其他功能且要考虑这些功能的作用时,还需进行相应项目的校核设计。
2)工程应用
(1)路堤加筋
①路提加筋的主要目的是提升路堤的稳定性。当加筋路堤的原地基承载力不足时应先行技术处理。
土工格栅、土工织物、土工网等土工合成材料均可用于路堤加筋,其中土工格栅宜选择强度高、变形小、糙度大的产品。土工合成材料应具有足够的抗拉强度、较高的撕破强度、顶破强度和握持强度等性能。
②加筋路堤的施工原则是以能够充分发挥加筋效果为出发点。合成材料连接应牢固,受力方向的连接强度不得低于材料设计抗拉强度,其叠合长度不应小于300mm,连接时搭接宽度不得小于150mm。铺设土工合成材料的土层表面应平整,表面严禁有碎、块石等坚硬凸出物。土工合成材料摊铺后宜在48h以内填筑填料,以避免其遭受过长时间的阳光直晒。填料不应直接卸在土工合成材料上面,必须卸在已摊铺完毕的土面上;卸土高度不宜大于1m,以防局部承载力不足。卸土后立即摊铺,以免出现局部下陷。
③第一层填料宜采用轻型压路机压实,当填筑层厚度超过600mm后,才允许采用重型压路机。边坡防护与路堤的填筑应同时进行。
(2)台背路基填土加筋
①采用土工合成材料对台背路基填土加筋的目的是减小路基与构造物之间的不均匀沉降。加筋台背适宜的高度为5.0~10.0m。加筋材料宜选用土工网或土工格栅。台背填料应有良好的水稳定性与压实性能,以碎石土、砾石土为宜。土工合成材料与填料之间应有足够的摩阻力。
②土工合成材料与构造物应相互连接,并在相互平行的水平面上分层铺设,加筋材料间距应经计算确定。在路基顶面以下5.0m的深度内,间距宜不大于10m,纵向铺设长度宜上长下短,可采用缓于或等于1:1的坡度自下而上逐层增大,最下一层的铺设长度不应小于计算的最小纵向铺设长度。
③工艺流程:清地表→地基压实→锚固土工合成材料、摊铺、张紧并定位→分层摊铺、压实填料至下一层土工合成材料的铺设标高。相邻两幅加筋材料应相互搭接、宽度宜不小于200mm,并用牢固方式连接,连接强度不低于合成材料强度的60%。台背填料应在最佳含水量时分层压实,每层压实厚度宜不大于300mm,边角处厚度不得大于150mm。压实标准按相关规范执行。施工时应设法避免任何机械、外物对土工合成材料造成推移或损伤,并做好台背排水,避免地表水渗入、滞留。
(3)路面裂缝防治
①采用玻纤网、土工织物等土工合成材料,铺设于旧沥青路面、旧水泥混凝土路面的沥青加铺层底部或新建道路沥青面层底部,可减少或延缓由旧路面对沥青加铺层的反射裂缝,或半刚性基层对沥青面层的反射裂缝。用于裂缝防治的玻纤网和土工织物应分别满足抗拉强度、最大负荷延伸率、网孔尺寸、单位面积质量等技术要求。纤网网孔尺寸宜为其上铺筑的沥青面层材料最大粒径的0.5~1.0倍。土工织物应能耐170℃以上的高温。
②用土工合成材料和沥青混凝土面层对旧沥青路面裂缝进行防治,首先要对旧路进行外观评定和弯沉值测定,进而确定旧路处理和新料加铺方案。施工要点是:旧路面清洁与整平,土工合成材料张拉、搭接和固定,洒布粘层油,按设计或规范要求铺筑新沥青面层。
③旧水泥混凝土路面裂缝处理要点是:对旧水泥混凝土路面评定,旧路面清洁和整平,土工合成材料张拉、搭接和固定,洒布粘层油,铺沥青面层。为防止新建道路的半刚性基层养护期间的收缩开裂,可将土工合成材料置于半刚性基层与下封层之间,以防止裂缝反射到沥青面层上。
(4)路基防护
①路基防护:
主要包括:坡面防护——防护易受自然因素影响而破坏的土质或岩石边坡;冲刷——防护水流对路基的冲刷与淘刷。土质边坡防护可采用拉伸网草皮、固定草种布防护或网格固定撒草种。岩石边坡防护可采用土工网或土工格栅。沿河路基可采用土工织物软体沉排、土工模袋等进行冲刷防护,以保证路基坚固与稳定。
②坡面防护:
土质边坡防护的边坡坡度宜在1:1.0~1:2.0之间;岩石边坡防护的边坡坡度宜缓于1:0.3。土质边坡防护应做好草皮的种植、施工和养护工作。施工步骤是:整平坡面,铺设草皮或土工网,草皮养护。易碎岩面和少量的岩崩可采用土工网或土工格栅加固,以裸露或埋藏方式进行防护。岩石边坡防护施工步骤是:清除坡面松散岩石,铺设固定土工网或土工格栅,喷护水泥砂浆,岩面设置排水孔。
③冲刷防护:
土工织物软体沉排系指在土工织物上放置块石或预制混凝土块体为压重的护坡结构,适用于水下工程及预计可能发生冲刷的路基坡面。排体材料宜采用聚丙烯编织型土工织物。土工织物软体沉排防护,应验算排体抗浮、排体压块抗滑、排体整体抗滑三方面的稳定性。土工模袋是一种双层织物袋,袋中充填流动性混凝土、水泥砂浆或稀释混凝土,凝固后形成高强度和高刚度的硬结板块。采用土工模袋护坡的坡度不得陡于1:1。模袋选型应根据工程设计要求和当地土质、地形、水文、经济与施工条件等确定。确定土工模袋的厚度应考虑抵抗弯曲应力、抵抗浮动力两方面因素。土工模袋不允许在沿坡面的分力作用下产生滑动。模袋铺设流程:卷模袋→设定位桩及拉紧装置→铺设模袋。模袋铺设、压稳后,应拉紧上缘固定绳套,防止模袋下滑。模袋铺设后及时充灌混凝土或砂浆并及时清扫模袋表面、滤孔和进行养护。
(5)过滤与排水可单独使用土工合成材料或与其他材料配合,作为过滤体和排水体用于暗沟、渗沟、坡面防护,支挡结构壁墙后排水,软基路堤地基表面排水垫层,也可用于处治翻浆冒泥和季节性冻土的导流沟等道路工程结构中。
3)施工质量检验
(1)基本要求
①土工合成材料质量应符合设计或相关规范要求,外观无破损、无老化、无污染。
②在平整的下承层上按设计要求铺设、张拉、固定土工合成材料,铺设后无皱折紧贴下承层,锚固端施工符合设计要求。
③ 接缝连接强度应符合要求,上、下层土工合成材料搭接缝应交替错开。
(2)施工质量资料
①施工质量资料包括材料的验收、铺筑试验段、施工过程中的质量管理和检查验收。
②由于土工合成材料大多用于隐蔽工程,应加强旁站和施工日志记录。