浅谈路基水稳层施工质量控制.docx
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浅谈路基水稳层施工质量控制
目录
第一章绪论2
第二章水泥稳定碎石底基层施工及质量控制3
2.1质量控制3
2.2施工准备阶段质量控制3
2.2.1原材料试验3
2.2.2混合料配合比试验3
2.2.3编制施工方案3
2.2.4进行试验路段施工并提交的总结报告5
2.3施工阶段的质量控制5
2.3.1混合料配合比拌合的检查5
2.3.2摊铺过程中的质量控制6
2.3.3整平过程中的质量控制6
2.3.4压实过程中的质量控制6
2.4施工后的质量控制7
2.5结论7
第三章贝克曼梁法检测回弹弯沉值的计算及其结果分析8
3.1弯沉的分类与作用8
3.1.1容许弯沉8
3.1.2设计弯沉8
3.1.3计算弯沉值8
3.1.4检测计算弯沉值8
3.1.5理论计算弯沉值8
3.2弯沉值计算8
3.2.1路面顶面设计弯沉值8
3.2.2路基、路面基层设计弯沉值的计算11
3.3弯沉值测试原理及其方法13
3.4弯沉值的修正13
3.5工程计算实例14
3.6结论17
参考文献19
第一章绪论
路面基层、底基层强度与稳定性对于整个路面的强度及使用寿命有着非常重要的影响。
路基路面回弹弯沉的设计计算与检测,是公路建设过程中必不可少的一部份,是勘察设计、施工监理和检测单位都要进行的一个工作事项。
首先由设计单位设计出弯沉值,再由施工单位去执行施工自检,然后由监理、检测部门抽检鉴定,实现设计意图。
在当前的规范规定中,《公路沥青路面设计规范》JTJ014-97规定了路面顶层的设计弯沉计算公式和方法,但没有提出路基、路面基层的弯沉计算方;在《公路工程质量检验评定标准》JTJ 071-98中只提出要求检测路面顶层和土质路基回弹弯沉,没有提出检测路面基层弯沉的检测项;在《公路路面基层施工技术规范》JTJ034-2000中则补充规定了路基、路面基层的相应回弹弯沉的计算检测标准。
因此,对于很多工程技术人员来说,如果不同时熟悉上述三种规范,就容易混淆回弹弯沉的原意,造成错误认识,甚至做出错误的数据和结果,同时随着我国经济的发展,人民生活水平的提高,我国的交通事业也得到了迅速的发展,对于城市道路的安全性,舒适性要求越来越高,因各种因素的影响,路面在使用一段时间后难免会出现开裂,沉陷或者路表面会出现波浪车辙、沉陷,这不仅使路况恶化,服务水平下降,也可能给行驶中的车辆留下事故的隐患,从而造成经济上的重大损失。
因此,在路面施工过程中,应做好路面基层的施工质量控制,利用贝克曼梁法检测路基路面的回弹弯沉值,用以评定其路基路面的整体承载能力,就显得十分重要。
第二章水泥稳定碎石底基层施工及质量控制
2.1质量控制
水泥稳定碎石底基层是一种半刚性基层,它具有一些特性:
①强度好,稳定性好;②强度可随要求进行调整;③易产生干缩裂缝;④刚度大,承受垂直荷载易产生拉应力,拉应力过大会拉裂;⑤强度可随龄期增长。
在进行基层水泥稳定级配碎石层施工质量控制时应考虑到其特性。
可将其质量控制分为施工准备阶段、施工阶段和施工后3个阶段进行质量控制。
2.2施工准备阶段质量控制
2.2.1原材料试验
水泥稳定碎石底基层开工前,在选定的料场,取一定数量的样品,进行规定试验,不合格或未经试验的材料不允许用于施工。
试验项目包括:
①土的颗粒分析;②土的液塑限和塑性指数;③重型击实试验;④集料的筛分试验;⑤集料压碎值试验;⑥水泥样品的物理力学指标及成分分析;⑦土的有机质(必要时做);⑧土的硫酸盐(必要时做)。
2.2.2混合料配合比试验
开工前,根据设计要求进行混和料配合比试验。
本合同段水稳层设计要求其7d饱水抗压强度为2.5MPa。
试验确定配合比为2#:
3#:
4#=40%:
15%:
45%,无机结合料为P.O32.5水泥,剂量4.0%,其7d无侧限抗压强度平均值为4.9MPa,满足设计要求。
2.2.3编制施工方案
一、试验段概况:
1、试验段范围:
K102+800~K103+000
2、基底:
情况此试验段地出K102+800~K103+000处,基底先经过清理打扫干净。
3、填料情况:
采用5-25mm碎石、三峡P·C32.5非早强水泥。
4、机械设备:
YZ-18B光轮压路机一台、平地机一台、拌合机一台、运输车3辆。
二、施工准备
光轮压路机一台、平地机一台、拌合机一台、运输车3辆、工人17人、技术人员4人,填充表面先清理、清洗,中央水沟碎石的清洗达到规范要求,先测出试验段边线与中线,每10m顶上中桩与边桩,并打上设计标高线,立模顺治、牢靠。
三、摊铺、碾压
1、隧道填充层基面用高压风、水进行清洗,清除污泥、杂物、虚碴等,洒水湿润,并经监理工程师验收合格后,进行水泥处置基层施工。
2、严格测量放样,基层高程、平整度、坡度均严格控制,满足路面施工规范要求。
3、混合料拌合后,尽快运至铺筑现场,运输过程中,采用塑料彩条布覆盖,以防运输过程中水分蒸发。
4、8t自卸汽车运送拌合料至工作面,进行人工摊铺或摊铺机摊铺,全副施工满铺,压路机碾压,正平至设计高程,横坡满足设计要求,避免半幅施工。
5、完工后的水泥处置碎石基层养护期不少于7天,采用彩条布覆盖,以减少水分损失。
并洒水养生,始终保持表面处于湿润状态。
四、施工技术措施:
1、基面清理达到规范要求,且经监理工程师检验合格。
2、严格测量放样,基层高程、平整度控制在8mm以下、坡度均严格控制,满足路面施工规范要求。
3、混合料拌合后,尽快运至现场,运输过程中,采用塑料不覆盖,以减少水分的损失。
混合料自加水拌合至碾压终了的时间控制在2小时内。
4、震动压路机来往碾压过程中,始终保持碾压轮迹与上一次重复至少1/2轮宽以上。
严禁压路机在已完成的或正在碾压的路段上掉头或急刹车,以保证基层表面不受到破坏。
5、基层碾压末端工作接缝处压成斜坡,接缝时将此工作缝切成垂直于路面及路中心的横向断面,再进行下一段的摊铺碾压。
6、养生期内如果出现病害,及时挖补,修整到标准要求,挖补压实厚度不小于10cm,严禁采用薄层“贴补”的方法处理。
7、已完工的基层实行交通管制,禁止车辆通行,不能封闭交通时,限制重车通行,通过车辆行车速度不得超过20km/h。
8、应避免纵向接缝,再不能避免纵向接缝的情况下,纵缝必须垂直相接,不应斜接。
路面基层、面层检验评定标准
水泥稳定碎石基层检验评定实测项目
项次
检验项目
规定只或允许偏差
检验方法和频率
1
压实度
(%)
代表值
98
JTJ071-98附录B
每200M每车道2处
极值
94
2
平整度(mm)
8
3m直尺;每200m2处*10尺
3
纵段高程(mm)
+5;-10
水准仪:
每200m测四断面
4
宽度(mm)
不小于设计值
尺量;每200m测4处
5
厚度(mm)
代表值
-8
JTJ071-98附录H,检查
每200M每车道1点
极值
-15
6
横坡(%)
±0.3
水准仪:
每200m测四断面
7
强度(Mpa)
4.0
按JTJ071-98附录G检查
8
弯沉值(0.01mm)
不大于设计计算值
按JTJ071-98附录I查
2.2.4进行试验路段施工并提交的总结报告
开工前进行试验路段的铺设,以确定合适的松铺系数、水泥剂量、含水量、作业长度、施工工艺、质保措施和施工组织方法。
本工区在K102+800~K103+000铺筑试验路段。
水稳层设计厚度为18cm,采用机械摊铺。
根据水泥的终凝时间、延迟时间对混合料密实度和抗压强度的影响,施工机械和运输车辆的效率和数量,操作熟练程度,减少接缝要求,季节气候条件影响等因素,确定了最佳作业段长度为50m~70m,松铺系数为1.33。
施工组织采用流水作业法。
试验路段铺设完成后,经检测压实度代表值为98.1%≥97%(规范要求);弯沉代表值为32<201.6(1/100mm);无侧限抗压强度平均值为4.9MPa≥2.5MPa;钻芯取样芯样均完整无断层。
检测结果表明该施工方案对于保证工程质量是行之有效的。
2.3施工阶段的质量控制
施工阶段是工程质量的形成阶段。
工程的一次性特点,决定了应加强施工阶段的质量控制。
2.3.1混合料配比、拌合的检查
水泥稳定碎石应做好其级配、拌合均匀性、水泥剂量和含水量的检查。
1混和料的级配对其水稳层强度形成起非常重要的作用。
合理的级配可使其不同粒径的材料按一定比例逐级填充空隙,经压实形成密实的结构。
施工中若压实机具性能和碾压遍数均满足规范要求,而压实度不满足要求,应对混和料级配做调整,切不可盲目过压,以免造成路槽或基层结构损坏。
2检查拌合料拌合的均匀性,在拌和场应对集料是否均匀进行目测。
混和料运到现场仍应检查其是否离析,若局部离析则予以铲除或重新拌和。
3水泥剂量的检查。
在拌合场对拌合料取样,并对其进行EDTA滴定试验,以确定剂量是否满足要求。
本合同设计要求水泥剂量为4%,施工中按4.5%标准进行配比。
水稳层施工中切不可增大或减小水泥剂量。
施工实践证明,当水泥剂量超过6%时,不经济且结构抗裂性降低;当不足4%时,抗温缩性能急剧下降。
4含水量的检查。
在拌合场和施工现场均应对其含水量进行检查,为保证良好的压实效果,含水量应稍大于最佳含水量。
混合料最佳含水量经试验为W=4.8%,施工中控制为5.5%。
2.3.2摊铺过程中的质量控制
摊铺作业不宜中断,尽量在水泥初凝时间前完成作业段的施工。
若因故中断施工,超过初凝时间应设置施工缝。
1摊铺过程中,超过终凝时间的拌合料坚决废弃。
2接缝处理。
横向接缝要求垂直相接,严禁斜接。
若出现斜接,将端头裁成垂直相接面,喷洒水泥浆后布料继续铺筑。
同日施工的两工作段衔接处,前一段成型后,留5m~8m不进行碾压,待后一工作段施工时,前段留下未压部分加水泥重新拌和后与后一段一起碾压。
施工中将纵缝斜面修成垂直面后,喷洒水泥浆后继续铺筑。
3在摊铺现场取拌和料制成Φ15×15的圆柱体试件,做7d龄期的饱水无侧限抗压强度试验,满足设计要求时为合格。
2.3.3整平过程中的质量控制
①施工中水稳层由摊铺机控制纵、横坡和松铺厚度。
②应按“宁高勿低”和“宁刮勿补”的原则施工,禁止用薄层贴补方法找平。
2.3.4压实过程中的质量控制
①压路机按“静→弱→强→强→强→静”方法碾压。
先静压1遍,再振动碾压4遍,最后静压1遍。
由路肩向路中心碾压,超高段由内侧向外侧碾压。
②碾压成型延迟时间不超过2h,为达到此要求,配置2台压路机同时作业。
③碾压成型后,及时检查压实度和厚度。
压实度不小于97%为合格点。
2.4施工后的质量控制
水稳层施工结束应立即进行保湿养生,养生期不宜少于7d。
未做上层时贫砼时,不宜开放交通。
本合同段是采用洒水车定期洒水,覆盖彩条塑料布的方法,并且禁止一切车辆通行。
2.5结论
我们从施工实践中采取以上几个方面措施,对于控制水泥稳定碎石底基层施工质量,取得了一定的成效,从后期的水稳层钻芯取样和质量评定的结果充分说明了这一点。
第三章贝克曼梁法检测回弹弯沉值的计算及其结果分析
3.1弯沉的分类与作用
公路工程回弹弯沉分为容许弯沉、设计弯沉和计算弯沉。
3.1.1容许弯沉:
容许弯沉是合格路面在正常使用期末不利季节,路面处于临界破坏壮态时出现的最大回弹弯沉,是从设计弯沉经过路面强度不断衰减的一个变化值。
理论上是一个最低值。
计算公式LR=720N*AC*AS。
3.1.2设计弯沉:
设计弯沉值即路面设计控制弯沉值。
是路面竣工后第一年不利季节,路面在标准轴载作用下,所测得的最大回弹弯沉值,理论上是路面使用周期中的最小弯沉值。
是路面验收检测控制的指标之一。
计算公式是
Ld=600N*AC*AS*Ab。
3.1.3计算弯沉值:
计算弯沉值分检测计算弯沉值和理论计算弯沉值。
3.1.4检测计算弯沉值:
通过对路基、路面和原有老路进行弯沉检测,并通过计算整理所得到的代表值。
其作用主要是评定路基路面状况和作补强设计之用。
3.1.5理论计算弯沉值:
路基,路面基层、底基层等各层在设计时均要求计算出其弯沉设计值,在完工检测时也要检测其值,以检验其强度是否满足要求。
2路面设计弯沉值的计算
3.2弯沉值计算
3.2.1 路面顶面设计弯沉值
路面设计弯沉值是表征路面整体刚度大小的指标,是路面厚度计算的主要依据。
路面设计弯沉值应根据公路等级、在设计年限内累计当量轴次、面层和基层类型按下式计算:
Ld=600N*AC*AS*Ab
式中:
Ld――路面设计弯沉值(0.01mm);
Ne――设计年限内一个车道上累计当量轴次;
AC――公路等级系数,高速公路、一级公路为1.0,二级公路为1.1,三、四级公路为1.2;AS--面层类型系数,沥青砼面层为1.0;热拌沥青碎石、乳化沥青碎石、上拌下贯或贯入式路面为1.1;沥青表面处治为1.2;中、低级路面为1.3;Ab--基层类型系数,对半刚性基层、底基层总厚度等于或大于20cm时,Ab=1.0;若面层与半刚性基层间设置等于或小于15cm级配碎石层、沥青贯入碎石、沥青碎石的半刚性基层结构时,Ab可取1.0;柔性基层、底基层Ab=1.6,当柔性基层厚度大于15cm、底基层为半刚性下卧层时,Ab可取1.6;
新建公路和改建公路路设计弯沉均采用上面公式计算。
计算示例:
某V3区拟新修建一条,三级公路,经勘察,沿线土质为粉质粘土,地下水位距地表1.2米,路基填土高平均0.8米,据预测竣工年初交通组成如下表1.1示,使用年限内交通量年增长率γ=5%,试计算路面设计弯沉。
预测交通量组成表1.1
车型
前轴重/KN
后轴重/KN
后轴数
后轴轮组数
后轴距/cm
交通量/(次*日-1)
东风EQ140
23.70
69.20
1
双
-
100
黄河JN150
49.00
101.60
1
双
-
80
黄河LN162
59.50
115.00
1
双
-
60
交通141
25.55
55.10
1
双
-
50
长征CZ361
47.60
90.70
2
双
132.0
40
延安SX161
54.64
91.25
2
双
135.0
50
解:
标准轴载及轴载换算:
路面设计采用双轮组单轴载100KN为标准轴载,以BZZ100表示,根据规范(97)规定,以设计弯沉值为指标,大于25KN的各级轴载均应进行换算。
计算公式为:
N=C1C2n1(Pi/P)4.35 (次*日-1)
C1――后(前)轴数
C2――前后轮轮组系数,单轮组为6.4,双轮组为1,四轮组为0.38。
n1――被换算车型的各级轴载作用次数(次/日)
东风EQ140:
前轴23.70KN<25KN,不计。
后轴:
C1=1,C2=1,n1=100,Pi=69.20KN,P=100KN
N=C1C2n1(Pi/P)4.35=1×1×100×(69.20/100)4.35=20.2(次*日-1)
黄河JN150:
前轴:
C1=1,C2=6.4,n1=80,Pi=49.00KN,P=100KN
N=C1C2n1(Pi/P)4.35=1×6.4×80×(49.00/100)4.35=23.0(次*日-1)
后轴:
C1=1,C2=1,n1=100,Pi=101.60KN,P=100KN
N=C1C2n1(Pi/P)4.35=1×1×100×(101.60/100)4.35=107.2(次*日-1)
黄河JN162:
前轴:
C1=1,C2=6.4,n1=60,Pi=59.50KN,P=100KN
N=C1C2n1(Pi/P)4.35=1×6.4×60×(59.50/100)4.35=40.1(次*日-1)
后轴:
C1=1,C2=1,n1=60,Pi=115.00KN,P=100KN
N=C1C2n1(Pi/P)4.35=1×1×60×(115.00/100)4.35=110.2(次*日-1)
交通141:
前轴:
C1=1,C2=6.4,n1=50,Pi=25.55KN,P=100KN
N=C1C2n1(Pi/P)4.35=1×6.4×50×(25.55/100)4.35=0.9(次*日-1)
后轴:
C1=1,C2=1,n1=50,Pi=55.10KN,P=100KN
N=C1C2n1(Pi/P)4.35=1×1×50×(55.10/100)4.35=3.8(次*日-1)
长征CZ361:
前轴:
C1=1,C2=6.4,n1=40,Pi=47.60KN,P=100KN
N=C1C2n1(Pi/P)4.35=1×6.4×40×(47.60/100)4.35=10.1(次*日-1)
后轴:
C1=1+1.2×(m-1)=1+1.2×(2-1)=2.2,C2=1,n1=40,Pi=90.70KN,P=100KN
N=C1C2n1(Pi/P)4.35=2.2×1×40×(90.70/100)4.35=57.6(次*日-1)
延安SX161:
前轴:
C1=1,C2=6.4,n1=50,Pi=54.64KN,P=100KN
N=C1C2n1(Pi/P)4.35=1×6.4×50×(54.64/100)4.35=23.1(次*日-1)
后轴:
C1=2.2,C2=1,n1=50,Pi=91.25KN,P=100KN
N=C1C2n1(Pi/P)4.35=1×1×50×(91.25/100)4.35=33.6(次*日-1)
合计:
N=429.8(次)
三级公路设计使用年限8年,车道系数η=0.65,则累计当量轴次
Ne=[(1+γ)t-1]×365Nη/[γ(1+γ)t-1]
=[(1+0.05)8-1]×365×429.8×0.65/[0.05×(1+0.08)8-1]
=358801 次
路面设计弯沉值的计算:
AC=1.2
AS=1.2
Ab=1.6 基层为级配碎石(柔性基层)
Ld=600N*AC*AS*Ab=600×358801-0.2×1.2×1.2×1.6=107 (0.01mm)
3.2.2路基、路面基层设计弯沉值的计算
一、路基顶面设计弯沉值
根据《公路路面基层施工技术规范》JTJ 034-2000规定,土基回弹弯沉的计算,首先应确定土基回弹模量E0。
查《公路沥青路面设计规范》附录E或通过实测可得相应区域不利季的E0,然后按下式计算路基顶面设计弯沉值l0。
L0=9308×E0-0.938 (0.01mm)
E0――不利季节土基回弹模量,单位为Mpa;
计算示例2:
在非不利季节测定某公路土基回弹模量值得E0=50Mpa,季节影响系数K1=1.2,则土基回弹模量调整值为E0/=1.2×50=60Mpa,则
l0=9308×60-0.938=200 (0.01mm)
K1――季节影响系数,不同地区取值范围为1.2-1.4。
可查《公路沥青路面设计规范》表14。
在进行土基弯沉测量后,路段的代表值0+2S应小于此标准值(一级公路和高速公路),或0+1.645S和0+1.58S小于此标准值(二级和二级以下公路)。
注意:
若查表得E0值,则其值已是不利季节之值。
二、路面底基层顶面设计弯沉值
根据《公路路面基层施工技术规范》JTJ 034-2000之规定,底基层顶面回弹弯沉按如下步骤计算:
1)利用土基和底基层材料的回弹模量计算值E0和E1以及底基层的厚度h1(cm),计算模量比K1E0/K2E1及比值h1/δ(δ为单个轮迹当量圆半径(cm),对于黄河卡车,δ=10.75;K2为底基层材料季节影响系数,可取1.1-1.2,或查《公路沥青路面设计规范》附录E)
2)查附图A.0.3,得底基层表面弯沉系数aL。
3)计算弯沉综合修正系数F
F=3.643aL1.8519
4)计算底基层顶面回弹弯沉
l1=2pδaLF/E0K1
P――后轴重100KN卡车轮胎的单位压力,对于黄河卡车,可取0.7MPa;
K1――季节影响系数,可取1.2-1.4。
算示例3:
某公路路面结构层,土基回弹模量值查表得E0=45MPa,底基层为填隙碎石层,厚20cm,查《公路沥青路面设计规范》附录D得E1=250MPa,基层为级配碎石,层厚为15cm,查表得E2=280MPa,试计算底基层顶面回弹弯沉值。
解:
K1E0/K2E1=45/250=0.18
h1/δ=20/10.75=1.86
查附图A.0.3得:
aL=0.44
F=3.643aL1.8519=3.643×0.441.8519=0.7965
l1=2pδaLF/E0K1
=2×0.7×10.75×0.44×0.7965/45
=0.117(cm)
=117 (0.01mm)
三、 路面基层顶面设计弯沉值
路面基层回弹弯沉设计值的计算与底基层类似,不同之处在于将底基层换算为与基层材料相当的当量厚度。
计算步骤如下:
1)首先在计算底基层弯沉时已得底基层顶面的弯沉系数aL,接下来是对底基层进行当量换算。
即将具有回弹模量E1和厚度h1的底基层换算为与基层材料相当的厚度h2/δ,换算公式如下:
h2/δ=h1。
2)由h2/δ与h2//δ之和及K1E0/K3E2的值,从附图A.0.3查得基层相应的aL;
3)按下式计算弯沉综合修正系数
F2=3.643aL1.8519
4)按下式计算基层顶面回弹弯沉
l2=2pδaLF/E0K1
计算示例4:
同示例2,求基层顶面回弹弯沉。
解:
当量厚度换算:
h2/δ=h1=20×=19.26cm
h2/δ=15/10.75=1.395
h2//δ=19.26/10.75=1.792
h2/δ+h2//δ=3.187
K1E0/K3E2=45/280=0.161
查图A.0.3得:
aL=0.34
F2=3.643aL1.8519=3.643×0.341.8519=0.494
l1=2pδaLF2/E0K1
=2×0.7×10.75×0.494×0.34/45
=0.056(cm)
=56 (0.01mm)
3.3弯沉值测试原理及其方法
回弹弯沉是指在规定的标准轴载B22-100作用下,路基、路面表面轮隙位置产生的垂直回弹变形值。
当路基路面在标准轴载作用下,其汽车轮胎与地面接触处必然产生回弹变形,该变形通过弯沉仪上百分表读数变化值来推求。
在现场测试时,每一测点应选在路面行车车道的轨迹带上,并划上标记。
为保证测试结果的可靠性,应将试验车的后轮隙对准测点后约3-5cm处位置,而弯沉仪的测点置于测点上(轮隙中心前方3-5cm处),安装百分表并调零,弯沉仪可以是单侧测定,也可以是双侧同时测定。
轮载,轮压和加载时间(行驶速度)是影响测定结果的三个条件,在测量前和测试过程中,必须认真检查是否符合规范要求“,贝克曼梁法”弯沉仪测到的仅仅是单点的回弹弯沉值,由于影响承载能力的变量众多,测定路段中各测点的弯沉值具有较大的变异性,因此应对每一路段的弯
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