城市道路工程与新技术课件.ppt
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1、城市道路工程及新技术,内 容,1.道路概述2.路基工程3.路面工程4.道路常见病害5.SMA沥青混合料路面6.SBS在改性沥青中的应用,1.道路概述,1.1 道路分类,1、公路:高速公路、一级公路、二级公路、三级公路、四级公路;2、城市道路:快速路、主干路、次干路、支路;3、其他:厂矿道路、林区道路。,1.2 公路与城市道路的异同,1.2.1 相同点(1)结构层相同:都分为路基、基层、面层。(2)筑路材料相同:主要材料为土、砂、碎石、粉煤灰、水泥、沥青等。(3)施工方法、施工机械相同:压路机、摊铺机等。,1.2.2 不同点(1)功能的区别:公路位于城际之间,为长距离客货运输服务,服务对象主要是
2、机动车,兼有少量的非机动车和行人。城市街道除了服务机动车外,还为非机动车以及行人服务。城市道路为公共设施,其它配套市政公用设施有给排水、电力、通、照明、燃气、热力等。城市街道是这些附属设施的载体。(2)构造的异同:公路一般不设置人行道,城市街道除了设置人行道外,还要埋设地下管线。人行道设置绿化景观、导盲带、垃圾桶、照明等市政设施。,单幅路(一块板),双幅路(两块板),三幅路(三块板),四幅路(四块板),按照路面材料不同道路可分为:水泥混凝土路面、沥青路面。水泥路面优点是使用年限长,不易损坏,行车省油,有利于夜间行车,对施工的要求较低,缺点是施工后不能立即开放交通,噪音大,接缝多,损坏修复困难。
3、沥青路面优点是行车噪音小,感觉舒适,没有跳车,施工完成后能立即开放交通;缺点是使用年限较水泥路面短,易受天气影响,不利于夜间行车。,2.路基工程,2.1 路基类型,路基:按断面型式分为:路堤、路堑、填挖结合路基、零填零挖路基四种;按材料分为:土路基、石路基、土石路基三种1、路堤1)概念 路床:路面底面以下0.8m范围内的路基部分。在结构上分为上路床(00.30m)及下路床(0.300.80m)两层。路堤:高于原地面的填方路基。路堤在结构上分为上路堤和下路堤,上路堤指路面底面以下0.801.50m 范围内的填方部分;下路 堤指上路堤以下的填方部分。2)按填土高度分 矮路堤:H1820m,3)常用
4、横断面形式 a)矮路堤 b)一般路堤 c)浸水路堤 d)护脚路堤 e)挖沟填筑路堤,2、路堑,常见断面形式a)全挖路基(图a)b)台口式路基(图b)c)半山洞路基(图c),3、填挖结合,常用断面形式:a)一般填挖路基 b)矮挡土墙路基 c)护肩路基 d)砌石护坡路基 e)砌石护墙路基 f)挡土墙支撑路基g)半山桥路基,2.2 路基施工程序,(1)准备工作(2)修建小型构造物与埋设地下管线:小型构造物和地下管线是城市道路路基工程中必不可少的组成部分。小型构造物可与路基(土方)同时进行,但地下管线必须遵循“先地下,后地上”、“先深后浅”的原则来完成。修筑地表水和地下水排除设施,为后续土石方工程施工
5、创造条件。(3)路基(土、石方)工程(4)质量检查与验收,1.路基施工测量1)恢复中线测量:恢复道路设计中线,对道路中线的各点进行复测,确认无误后进入施工测量。2)钉线外边桩:由道路中心线测出道路宽度,在道路两侧边线外0.51.0m处,以5m、10m或15m为间距钉木(边)桩。3)测标高:测出道路中心高程,标于边桩上(即“红印”),以供施工,2.3 路基施工要点,2.填土路基1)路基填土不得使用腐殖土、生活垃圾土、淤泥、冻土块或盐渍土。填土内不得含有草、树根等杂物,粒径超过100mm的土块应打碎。2)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,并分层填实至原基面高。3)填方段
6、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。,4)根据测量中心线桩和下坡脚桩,分层填土,压实。5)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”,最后碾压应采用不小于12t级的压路机。6)填方高度内的管涵顶面填土500mm以上才能用压路机碾压。7)填土至最后一层时,应按设计断面、高程控制填土厚度,并及时碾压修整。,3.挖土路基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)挖方段不得超挖,应留有碾压而到设计标高的压实量。4)压路机不小于12t级,碾压
7、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砂砾填实。,4.质量检验1、土方路基(路床)质量检验应符合下列规定:主控项目1路基压实度应符合本规范的规定。检查数量:每1000m2、每压实层抽检1组(3点)。检验方法:查检验报告(环刀法、灌砂法或灌水法)。2弯沉值,不得大于设计规定。检查数量:每车道、每20m测1点。检验方法:弯沉仪检测。,一般项目3土路基允许偏差应符合下表的规定。,外观质量检查:路床应平整、坚实,无显著轮迹、翻浆、波浪、起皮等现象,路堤边坡应密实、稳定、平顺等。检查
8、数量:全数检查。检验方法:观察。,压实应符合下列要求:1)路基压实度应符合表6.3.9-2的规定。2)压实应先轻后重、先慢后快、均匀一致。压路机最大速度不宜超过4kmh。3)填土的压实遍数,应按压实度要求,经现场试验确定。4)压实过程中应采取措施保护地下管线、构筑物安全。5)碾压应自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,压实度应达到要求,且表面应无显著轮迹、翻浆、起皮、波浪等现象。6)压实应在土壤含水量接近最佳含水量值的2时进行。,2.4 城市道路路基压实作业要求,2.5 影响城市道路路基稳定的因素,(一)地理、地质条件(二)气候条件(三)水文和水文地质条件(四)土的种类及其
9、工程性质。(五)其他因素,压实度和弯沉是两个不同的概念:,由于土颗粒比重大于水、气,而使单位体积的密度增大,减小孔隙率,称之为压实。工程上衡量路基路面的压实程度是工地实际达到干密度与室内标准击实试验得到最大干密度的比值百分数为压实度。一般应先做压实度,待稳定几天(一般7天以上),再检测弯沉。在验收规范里稳定层的实测项目里也有压实度的要求。如果是级配碎石的话,用普通的方法是测不出来压实度的.在工程上一般都是控制弯沉来进行路面设计的.,弯沉是表征路基或路面各结构层抵抗竖直变形的能力。弯沉值越大,说明结构层强度越低。弯沉值的作用主要反映在以下三个方面:(1)评价路基或路面结构强度车辆荷载在路基、路面
10、结构中产生的有效作用区通常在1.52.0m,路面各结构层顶面检测的弯沉值包含有一定厚度土基及其相应下承层的强度。因此,弯沉是一个综合反映路基路面整体强度。这也是世界上很多国家采用弯沉作为沥青路面设计强度指标的原因。,(2)评价路基或路面各结构层次的均匀性即使同一路段,土基填料千差万别,填土高度交替变化。这些因素引起路床强度差异显著,最终导致在强度薄弱处首先出现早期局部损坏。因此,路基、路面各结构层次强度的均匀性正越来越受重视。其均匀性的控制一方面通过宏观调节,如材料的进场、摊铺、平整、碾压等工艺流程,可采用目视法,随时纠正;另一方面通过具体指标检验评价。压实度、厚度、平整度等指标均可用作为评价
11、均匀性的辅助指标,但由于检验这些指标的频率很低,如验评标准中抽检基层压实度频率仅要求每200m每车道仅检测2处;施工规范要求检测每评定段或每2000m2仅检测6处,很难综合评价结构层的均匀性。应加大弯沉检测频率,每车道每20m一个断面检测(最低频率每公里也达4050个测点),这样才更真实评价路面弯沉情况。,(3)消除土基或基层下承层的质量隐患检测弯沉值结果还不仅仅局限于检测层,综合地反映其下承层,甚至土基的强度和均匀性。土基、底基层、基层交工后可能要相隔一段时间才能进行下一道工序。期间由于气候、水分等因素变化,引起其自身强度和稳定性变化。若因为土基或底基层引起基层弯沉值过大,在施工期间可通过及
12、时处理这些薄弱部位,达到消除质量隐患。,软土地基定义 由软弱土层构成的地基就是软土地基。软弱土:(1)从性质上理解:滨海、湖沼、谷地、河滩沉积的天然含水量高、孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低的土。的(2)从具体土层上理解:由淤泥、淤泥质土、松软冲 填土与杂填土,或其他高压缩性软弱土层。我国公路行业规范是指强度低,压缩量较高的软弱土层,多数含有一定的有机物质。,1、软土地基介绍,2.6 不良土质路基的处理方法,软土地基的基本特点(1)高压缩性:软土由于孔隙比大于1,含水量大,容重较小,且土中含大量微生物、腐植质和可燃气体,故压缩性高,且长期不易达到固结稳定。(2)抗剪强度低:一般由淤泥、泥炭、有机
13、质组成,因此,抗剪强度低。所以软土的抗剪强度最好在现场作原位试验。(3)透水性小:软土的透水性能很低,垂直层面几乎是不透水的,对排水固结不利,反映在建筑物沉降延续时间长。同时,在加荷初期,常出现较高的孔隙水压力,影响地基的强度。(4)触变性:软土是絮凝状的结构性沉积物,当原状土未受破坏时常具一定的结构强度,但一经扰动,结构破坏,强度迅速降低或很快变成稀释状态。软土的这一性质称触变性。所以软土地基受振动荷载后,易产生侧向滑动、沉降及其底面两侧挤出等现象。(5)流变性:是指在一定的荷载持续作用下,土的变形随时间而增长的特性。使其长期强度远小于瞬时强度。这对边坡、堤岸、码头等稳定性很不利。因此,用一
14、般剪切试验求得抗剪强度值,应加适当的安全系数。(6)不均匀性:软土层中因夹粉细砂透镜体,在平面及垂直方向上呈明显差异性,易产生建筑物地基的不均匀沉降。,软土地基能引起的不良的后果,但我们需要解决的主要有三方面问题:(1)强度和稳定性问题。当地基的抗剪强度不足以承受路堤及路面外荷载时,地基可能会产生局部或整体剪切破坏,造成路堤塌方、失稳,桥台破坏。(2)沉降变形问题。当地基产生过大的沉降变形,特别是不均匀变形时,路面会开裂、引起桥头跳车,引起涵洞漏水,路面积水等。(3)在外来(地震、车辆振动)动力荷载作用下,可引起地基土特别是饱和无粘性土的液化、失稳及震陷。,2、地基处理的解决问题,软土地基处理
15、的目的是利用换填、夯实、挤密、排水、胶结、加筋和热学等方法对地基土进行加固,改良地基土的工程特性。(1)提高地基的抗剪强度(2)降低地基的压缩性(3)改善地基的透水特性(4)改善特殊土的不良地质特性最终目的:提高地基的稳定性和承载能力。,3、地基处理目的,针对软土地基的特点进行相应的处理:浅层承载力不足,可进行置换法处理;针对软土透水性差,采用增加排水途径、缩短排水距离等方法处理,增加承载力;通过加入其他物质,改善土质性能,提高承载力等等。根据不同的原理,地基处理的方法可大致分为:表层处理法、开挖置换法、排水固结法、灌入固化物、加筋法、冷热处理法。,4、地基处理原理和分类,(1)表层处理法 在
16、原软土层顶面通过铺筑一层能改善剪切特性、压缩特性或透水特性的其他材料或土工材料,来提高地基承载力或稳定性的处理方法。主要有砂垫层法、反压护道法、土工合成材料法。,(2)开挖置换法利用物理力学性质较好的岩土材料,置换天然地基中部分(或全部)软弱土或不良土,形成双层地基或改良地基,以达到提高地基承载力、减小沉降的目的。置换法包括:换土垫层法、抛石挤淤强夯置换法、振冲置换法(振冲碎石桩法)、沉管碎石桩法、砂桩法、石灰桩法以及超轻质料填土法(轻质混凝土)等。,(3)排水固结法对天然地基或先在地基中设置砂井(袋装砂井或塑料排水板)等竖向排水体,然后利用路基本身重量分级逐渐加载;或在建筑物建造前在场地上先
17、行加载预压,使土体中的空隙水排出,逐渐固结,地基发生沉降,同时强度逐步提高的方法。排水固结法包括:加载预压法、超载预压法、砂井法(普通砂井、袋装砂井和塑料排水带法)、真空预压与堆载预压联合作用降低地下水位法。,(4)灌入固化物向土体中灌入或拌入水泥、石灰或其他化学固化浆材(水玻璃+氯化钙浆液、纸浆液如重铬酸盐类),在地基中形成增强体,以达到地基处理的目的。灌入固化物法包括:深层搅拌法、高压喷射注浆法、渗入性灌浆法、劈裂灌浆法、电动化学注浆法。,(5)加筋法 在地基土中设置强度高、模量大的筋材(钢筋混凝土、土工格栅、土工织物等),以达到提高地基承载力,减少工后沉降的目的。本法包括:加筋土法、土钉
18、墙法、锚固法、树根桩法、低强度混凝土桩复合地基法、钢筋混凝土桩复合地基法等。(6)冷、热处理法 冷热处理是指通过冻结土体,或焙烧、加热地基土以改变土体物理力学性质以达到地基处理的目的。它主要包括冻结法和烧结法两种。,3.城市路面工程,路面:是位于路基上方,直接承受荷载和自然因素的作用,由各种材料接受不同比例拌和,铺筑而成的一种带状构造物。,1、强度与刚度2、稳定性3、平整度4、防滑性能5、耐久能力6、不透水性7、环境质量要求(少尘性、噪声小),3.1 对路面的使用要求,3.2 路面结构与层次划分(1)路面结构,为了保证路面上雨水及时排出,减少雨水对路面的浸润和渗透而减落路面结构强度,路面表面应
19、做成直线和抛物线形的路拱。路肩横坡度一般较路面横坡度大1%。但是高速公路和一级公路的硬路肩采用与路面行车道相同的结构时,应采用与路面行车道相同的路面横坡度。,(2)路面结构层次的划分,垫层(或隔离层),加固路肩,土路肩,土路肩,基层,路缘石,路基,面层,i,i,路拱横坡,路面结构示意图,1.面层 2.基层 3.垫层,路面结构,a.面层,作用:面层应具备较高的结构强度,抗变形能力,较好的水稳定性和温度稳定性,而且应当耐磨,不透水;其表面还应有良好的抗滑性和平整度。结构:面层有时分两层或三层铺筑,如高速公路沥青面层总厚度1820cm,可分为上、中、下三层铺筑,并根据各分层的要求采用不同的级配等级。
20、材料:水泥混凝土、沥青混凝土,b、基层:,作用:基层主要承受由面层传来的车辆荷载的垂直力,并扩散到下面的垫层和土基层中去,是路面结构中的承重层。因此,基层应具有强度和刚度,扩散荷载能力、水温稳定性。结构:基层也可分为两层或三层铺筑,称为基层(或上基层、基层)、底基层。对底基层材料质量的要求可低些,可使用当地材料来修筑。材料:主要有各种结合料(如石灰、水泥或沥青等)稳定土或稳定碎(砾)石、贫水混凝土、天然砂砾、各种碎石和砾石、片石、块石或圆石,各种工业废渣(如煤渣、粉煤灰、矿渣、石灰渣等)和土、砂、石所组成的混合料等。,c、垫层:,作用:垫层介于地基与基层之间,它的功能是改善土基的湿度和温度状况
21、,水稳定性和隔温性能。材料:强度要求不一定高,但水稳定性和隔热性能好。常用的垫层材料分为两类,一类是由松散粒料,如砂、砾石、炉渣等组成的透水性垫层;另一类是用水泥或石灰稳定土的修筑的稳定类垫层。,例如:,沪嘉高速公路某段路面结构厚为69cm 面层由 5cm中粒式沥青混凝土(防滑面)6cm粗粒式沥青混凝土组成;基层由8cm贯入式碎石 35cm粉煤式三渣 15cm砾石砂 组成。,沧州市解放路快、慢车道路面结构,(1)路面分类 a.按面层使用材料分:沥青类 水泥砼 粒料 块料 b.按强度构成原理分:嵌锁法 级配法 稳定法 铺砌法,3.3 路面类型与路面等级,c按荷载作用下的力学性质分:柔性路面:各种
22、基层(除水泥砼外)各类沥青面层,碎石面层,块料面层.刚性路面:水泥砼作面层或基层。半刚性路面:以石灰水泥稳定土,石灰水泥处治碎石,含工业废渣基层。d.常见路面结构层类型:碎砾石类:a.泥结碎石:以碎石为骨料,黏土作填充料粘结料经压实而成的路面结构层。适用于基层和中级路面基层。,b.泥灰结碎石:以碎石为骨料,用一定数量的石灰和作粘结料,经压实而成的路面结构,适用于基层。c.级配碎(砾)石:由各种集料和土,按最佳级配原理 配制并铺压而成的路面结构.适用于基层和中层路面面 层。d.水结碎石:用大小不同的扎制碎石从大到小分层铺,洒水碾压,依靠碎石嵌锁和石粉胶结作用形成的路面结 构层,适用于基层。结合料
23、稳定类:a.石灰(稳定)土:将一定量的石灰同粉碎土拌和,摊 铺,在最佳含水量时压实,经养生成型的路面结构,适用于基,垫层。,b.水泥稳定土:在粉碎的和原来松散的土中掺入适量的水泥和水经拌和,压实,养生成型的路面结构层。适用于基,垫层。c.沥青稳定土用沥青做结合料,与粉碎的土或土集料混合经拌和,铺压而成的路面结构.用于基,垫层。d.工业废渣:用石灰或石灰下脚料做结合料,与活性材料及土或其他集料按一定配合比,加适量水拌和,铺压,养生成型的路面结构层.适用于基层,垫层。,沥青类 a.沥青表面处治:用沥青和矿料按层或拌和方法,铺筑厚度不大于3cm的一种薄层路面面层,防水层,磨耗层,防滑层。b.沥青贯入
24、碎石:用大小不同的碎石或砾石分层铺筑,颗粒尺寸自下而上逐层减小,同时分层贯人沥青,经分层压实而成的路面结构层。适用于次高级路面面层,高级路面基层,联结层。c.沥青碎石:以一定级配的矿料用沥青做成结合料,按一定比例配合,拌匀,铺压而成的路面结构层。适用于高级,次高级路面面层,高级路面基层,联结层。d.沥青砼:由适当比例的各种不同大小颗粒的矿料和沥 青在一定温度下拌和成混合料,经铺压而成的路面结构层。,水泥砼:以水泥与水合成水泥浆为结合料,碎(砾)石为骨料,砂为填充料,按适当的配合比例,经加水拌和、摊铺、振揭、整平、养生所筑成的路面结构层。适用于高级路面面层、基层。块料类 a.整齐块石 b.半整齐
25、块石 c.水泥石砼联锁块 分别以加工的整齐块石、半整齐块石、预制的水泥砼联锁 铺砌而成的路面面层。分别适用于高级路面面层、次高等级路 面面层、高级路面面层。,(2)路面等级,路面分级:按面层类型的使用品质、材料组成、结构强度及稳定性划分为四个等级:高级路面、次高级路面、中级路面、低级路面。不同等级的路面特点不同。强度、耐久性、平整度、建设投资、养护费用、运输成本等,3.3 水泥稳定土施工技术,水泥稳定土是指水泥作结合料所得混合料的一个广义的名称,它既包括的细粒土,也包括用水泥稳定各类中粒土和粗粒土。在松散的土或粉碎的土中掺加水泥和水,经拌合得到混合物在压实和养生后,抗压强度达到规定的要求。水泥
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