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【關鍵詞】路基設計;要點
現今,我國城市化進程逐漸加快,交通流量的劇增對道路的設計與施工提出了更高的要求。路基是路面的基礎,只有路基長期穩定,才能保證其為路面工程提供長期有效的、堅實的支撐基礎,并防止各類病害對路面的損害。現今,我國路基設計所遵循的相關規范與標準,是2004年所頒布實施的《公路路基設計規范》。一直以來,該規范對我國公路路基的設計起到了良好的規范作用,是規范路基設計、有效建設施工的保障。但是,《公路路基設計規范》中也存在著某些缺陷與不足,對路基設計工作有著一定的限制作用。因此,本文就當前我國公路路基設計的要點進行分析,探究規范中存在的缺陷與不足,并提出改進意見。
一、公路路基設計的要點分析
1、軟土地基路段中的路基加固設計 穩定性的保證是公路路基設計的根本要求。公路的修建一般占地面積較大,所以,軟土的地基基本會出現。而軟土地基對公路穩定性的保證有著極為不利的負面影響,所以,我們在公路路基的設計與施工過程中,必須要對軟土地基進行有效處理,消除其的不均勻沉降現象,這對我國公路的有效施工建設有著重要的現實意義。對于軟土地基的加固工程,具體的設計方法有很多,通常,我們都會因地制宜,采用不同的設計方法來對軟土地基進行加固。但在實際設計施工中,最常采用的是換填法及固化劑法。換填法即對一定厚度的不良土層如淤泥、腐殖土等采用全部或部分挖除換填事宜材料的方法,一般用于換填厚度不超過3米的路基處理。本方法施工簡便,造價低廉適用范圍相當廣泛。固化劑法即對軟土地基中的填料加入固化劑進行相應處理,來保證對軟土地基中不均勻沉降現象的消除。
2、路基在高度上的設計 在某些情況下,公路在竣工投入使用之后,會出現部分的凸起或凹陷的現象,甚至還會出現較為嚴重的開裂情況。這些現象的產生,都與公路路基的高度設計不合理有關。比如說,公路路面的凹陷現象,其產生的主要原因就是路基嚴重的沉降現象。而沉降現象的出現,就是因為路基的高度在設計時過高,并且沒有考慮到公路地下水與地質的負面影響,從而導致在路面承載力過高時,沉降現象的產生。
二、現行路基設計規范中的缺陷與不足
1、某些關鍵概念模糊不清
①路基工作區
路基工作區,是控制整個路基累積塑性變形的關鍵層位。路基工作區的規范定義是現代公路路基規范設計的基礎。但是,在現行的2004版《公路路基設計規范》中卻沒有對這一關鍵層位做出明確的定義。
②路基最小填土高度
路基高度對路基的設計工作有著重要的現實意義,是路基設計中的重要因素,對整體路基的設計質量以及公路建設工程社會經濟效益的保證都有著極為現實的意義。但是,現行的《公路路基設計規范》中,也沒有對這一關鍵概念做出明確的闡述。
2、特殊路基設計指導不明確
以軟土地基為例,對于這類的特殊地基設計,我們常采用的處理方式像是置換、水泥攪拌樁法、碎石樁等都會在一定程度上受到限制,從而降低了其對軟土地基加固效果。所以,對于現代新型的軟土地基處理方法,如預應力管樁、低強度素混凝土樁等剛性樁復合地基,對軟土地基有著明顯的加固效果,應得到廣泛的應用。但是,在現行的《公路路基設計規范》中,其也沒有對各種剛性樁的設計進行明確的指導,使得對于特殊路基的設計缺乏一定的設計靈活性。
三、對現行路基設計規范所提出的策略性改進意見
1、明確各類路基設計的關鍵概念
①路基工作區
仍以路基工作區為例,要明確路基工作區的規范定義,筆者認為,《公路路基設計規范》應在規范路基工作區定義的同時,深入進行某些方面的研究工作。比如說,對于車輛載荷在路基中的附加應力以及道路自重應力的比值,其表示的是恒載作用下的固結變形。但是,路基工作區的意義卻是控制車輛載荷重復作用下所產生的累積塑性變形。這兩者之間的理論模型各有側重與不同,所以應在進一步明確路基工作區定義的同時,對其深入研究。
②路基最小填土高度
在實際工作中,對路基高度進行設計的同時,還需考慮公路設計中洪水頻率、路基工作區等對路基高度設計的影響。所以,筆者認為在《公路路基設計規范》明確路基最小填土高度的定義與計算方法時,也應該對路基最小填土高度的影響因素進行細分,特別是設計洪水位這一影響因素。另一方面,《公路路基設計規范》也要對換填高強度材料后,且路基高度滿足洪水位的前提下,路基工作區以及干濕臨界狀態填筑高度的限制放寬要求也應進行明確的規定。
2、一般路基設計指導的明確
《公路路基設計規范》中,有關交通循環荷載作用下路基設計強度、變形的研究成果的成熟度還不夠,其對于路基填料的最小強度的要求,仍維持了原有的規定。但是,在實際工作中的路面結構設計中,路基填料的最小強度卻是表明材料抵抗局部壓入變形能力的指標,而不是路基結構的設計指標。所以,《公路路基設計規范》應對其進行進一步的修改與創新。國外對于路基設計,是用不同的交通載荷等級路基承載能力的路基填料最小強度指標與路基頂面壓應變控制標準,來確保路基設計中路面的長期使用性能。筆者認為,這一路基設計方法值得我們借鑒。土體所受動載荷的類型與土體的破壞形式決定了土體的動強度,而同時,路基所承受的載荷為車輛載荷的重復作用。所以,路基破壞就是由累積應變而引發的。因此,路基填料的動強度可以用重復加載次數以及控制累積應變作為標準的控制指標。
3、特殊路基設計指導的明確
這里,仍以特殊條件下的軟土地基設計為例。筆者認為,對于現行的《公路路基設計規范》,應該進一步明確軟土地基中剛性樁的設計要求。同時,還應該加強對剛性樁施工技術要求的明確。因為,在當前的軟土地基設計中,剛性樁的施工方式主要是排土法,而這一方法對剛性樁的周圍環境土體有著很大的擾動影響,特別是那些高靈敏度的海相軟土。所以,《公路路基設計規范》在對剛性樁的施工技術進行明確規范時,要加強對部分問題的重視程度。如施工過程對周圍環境土體的擾動影響;地基承載力的時間效應問題等。
四、總結
公路路基的設計對公路工程的建設施工及后期的安全使用都很重要?,F行的《公路路基設計規范》對路基的規范設計及有效施工建設具有指導作用,但其中存在的不足影響了路基設計的有效性與規范性。我們應在分析路基設計要點的基礎上,探究《公路路基設計規范》中存在的不足,并對其提出具有針對性的意見,從而提高其規范性與引導作用,以切實保證公路路基設計的穩定性與安全性。
參考文獻
關鍵詞:道路改造; 方案設計; 質量控制
中圖分類號: U41 文獻標識碼: A 文章編號:
1、重視舊路現狀調查與勘測
由于是對原有道路改造,對舊路現狀調查十分重要。在道路升級改造方案工作開展之前,設計人員需對道路現場進行詳細的現狀調查,并在方案中進行詳細說明和改造思路。舊路現狀調查與勘測內容主要包括:
1.1對平、縱線形、橫斷面現狀調查及修測
一般情況下,現場踏勘調查道路沿線的道路沿線單位、樓宇的出入口、商業廣場、公共廣場、綠地分布情況,公交車站的分布和形式,道路緣石半徑,道路縱坡等。在方案設計工作開展之前,需對現狀地形圖進行修測,作為道路升級改造設計依據,地形圖測圖比例尺應為1:500~1000,逐樁測量道路中心線現狀標高和橫斷面的高程,地形圖中應標示道路機動車道沿線的雨水、污水檢查井位置及數量,道路人行道沿線的電力、電信、燃氣檢查井位置及數量等。
1.2對原有路面狀況的調查與檢測
舊路原有路面狀況的調查與檢測是舊路改造設計與施工的基礎性工作,舊路路面狀況的調查和評定項目主要包括:舊路的建設年代、舊路結構組成、路面破損狀況、路面結構強度、路面平整度、路面抗滑能力、人行道鋪地和側平石破損狀況等。由業主委托有資質的檢測機構對現狀路面病害進行檢測,測定路面厚度與脫空情況,檢測病害類型、輕重程度和范圍,檢測路面的彎沉值,評定路面的整體承載力和接縫傳荷能力等,并提出病害處理建議。
1.3 對道路沿線的交通標線、標志和交通設施調查
調查道路沿線不合理或矛盾的交通標線、欠缺的交通標志、交通監控設施等。
1.4 對路面排水情況、地下水位狀況、綠化、地上桿線、人行天橋和地道、道路照明等進行調查。
2、道路平面、縱斷面、橫斷面設計
2.1 橫斷面設計
橫斷面形式的確定很重要,他決定道路的使用功能和工程的投資規模。道路橫斷面的改造設計應在道路紅線范圍內、原有道路橫斷面的基礎上進行,橫斷面的形式、布置、各組成部分尺寸應按改造道路類別、等級、車流量、交通特性等因素統一安排,如非特殊要求或不符合規范技術標準,盡量不改變道路的橫斷面形式。應考慮設置供自行車行駛的非機動車道,形成連續、安全的非機動車道。道路路拱的設計應結合原路拱形式進行,不宜進行調整,若需要調整,需綜合考慮對道路人行道標高、兩側地塊標高的影響。
2.2 平面設計
在符合城市總體規劃路網和國家技術標準的前提下,改建后的道路中心線沿現狀道路中心線布設,盡量利用原有路基路面,不宜對道路平面線型做大的調整。在設計中,道路沿線的交叉口形式、交叉口渠化加寬段、港灣式公交車站均不宜調整,以保留現狀,圓順處理為主。規范道路沿線建筑、單位出入口、停車場出入口、分隔帶斷口、公交車站??空镜?。
對于局部現狀平面線型標準較低,路況較差的路段,可以采用適當路段降低設計標準,設置相應交通標線、標志進行提示。如欲調整道路線型以滿足道路改造設計標準,應多征求有關部門和沿線居民的意見,并將改造施工對城市交通的影響減少到最低。
2.3 縱斷面設計
舊路改建縱斷面設計既要考慮到現有道路的標高,還有綜合考慮路網中的規劃標高,道路沿線的地形、建筑物、地塊標高、排水要求等因素。道路的縱坡既要滿足道路自身排水的要求,又要滿足周圍地塊排水的要求,當在舊有路面上加鋪結構層時,不得影響沿路范圍的排水。改建道路路線的縱斷設計與路面結構的補強設計是相輔相成,路線縱斷拉坡受路面結構影響很大,縱斷面拉坡時, 應盡量擬合舊路,避免大填大挖,應以使縱坡調整值最大限度地接近舊路補強厚度值為原則。
3、路面加鋪結構層設計
舊路改造中路面結構設計很重要,直接關系到改造后道路的使用性能和使用壽命,路面結構補強設計時, 應根據原舊路路面結構具體處理。
3.1 舊水泥混凝土路面
當舊路路面為水泥混凝土路面時,根據破損調查和承載力測試資料、彎沉測試結果綜合等情況先對舊路面進行病害處理。原水泥混凝土路面處理方法大致可分更換破碎板、修補開裂板塊、壓縫填封、錯臺處治、脫空板灌漿等措施。在對舊路面處理后,一般要在上面加鋪補強層。本地區一般采用舊水泥混凝土路面加鋪瀝青面層(即白加黑改造),這種形式的路面結構能吸收兩種材料的優點,“ 剛柔相濟”,即舊水泥砼提供了穩定、堅實的基層,瀝青路面提供了行駛舒適的面層。白加黑改造的關鍵問題是如何控制路面的反射裂縫,荷載作用下接縫處的豎向位移是產生裂縫最重要的原因,防止反射裂縫采用的措施一般有以下幾種方式:鋪設應力吸收層、玻纖格柵、土工布、防裂貼等。玻纖格柵是一種較為成熟的防反措施,不僅具有防止反射裂縫的作用,同時玻纖格柵可增強瀝青混合料的整體抗拉強度,有效地改善路面結構應力分布,抵抗和延緩由于路面的基層裂縫引起的瀝青混凝土路面反射裂縫的發生,從而提高路面的使用壽命,玻纖格柵單價較便宜,應用較為廣泛成熟。有條件時瀝青表面層采用改性瀝青SMA結構,其防反射裂縫的效果更好。
3.2 舊瀝青路面
舊瀝青路面應根據病害類型情況區分處理。對裂縫類、坑槽類、表面水損類等不涉及到地基沉陷的結構性病害,可以通過刨除舊的瀝青表面層,再加鋪新的瀝青層進行處理;當面層、基層裂縫較嚴重時,應開挖處理,然后在瀝青補塊上鋪設玻璃纖維格柵;由于土基、基層強度不足、水穩性不好等引起的嚴重龜裂,使基層松散而導致的擁包,路面較大的沉陷等,應將面層和基層完全挖除,對土基、基層進行補強處理,最后重做面層,提高路面結構強度,改善路面質量。一般路段利用舊路路表彎沉測定結果,計算出代表彎沉值,并反算成舊路路面當量土基回彈模量,再按彈性層狀體系理論計算加鋪補強層厚度。
4、人行道設計
在舊路改造設計中首先考慮滿足使用功能和安全,以建立完善的步行系統。根據人行道破損狀況和承載力測試資料對舊人行道進行病害處理,對于現狀人行道基礎較好,強度滿足要求時,更換現狀人行道鋪裝;對于現狀人行道沉陷、破碎等病害較嚴重時,更換破損基層及現有人行道鋪裝。其次考慮人行道鋪裝的圖案設計,人行道與商場、賓館等建筑物門前廣場交界的路段,應考慮標高、色彩等方面的合理接順。
5、結語
綜上所述,對現有舊路進行有效的改造設計,首先要做好與現狀銜接,應盡可能地利用好現有的資源,對結構性良好的工程部位應盡可能地予以保留利用;其次是做好舊路現狀路況、破損狀況的調查,只有對路況損壞情況有了詳細的勘查,才能在設計時做到有的放矢對癥下藥,才能對道路的潛在病害進行有效改造。盡可能在設計中對破損部位進行重點改造,進行合理設計,從而確保設計質量。
參考文獻:
[1]《城市道路工程設計規范》(CJJ37-2012)中國建筑工業出版社。
[2]《城鎮道路路面設計規范》(CJJ169-2012)中國建筑工業出版社。
[3]《城鎮道路工程施工與質量驗收規范》(CJJ 1-2008)中國建筑工業出版社。
[4]《公路瀝青路面設計規范》(JTG D50-2006)人民交通出版社。
關鍵詞:RCC-SMA復合式路面;結構原理;結構設計;設計關鍵點
Abstract: This paper describes the structural principle, structural design and design key points based on the introduction of RCC-SMA (roller compacted concrete-Stone Mastic Asphalt) and combined the actual examples of Hangzhou Jinchang Road heavy axial load traffic pavement.
Keyword: RCC-SMA composite pavement, structural principle, structural design and, design key points
中圖分類號:S611 文獻標識碼:A 文章編號:
1引言
RCC(roller compacted concrete,簡稱碾壓混泥土)是一種含水率低,通過振動碾壓施工工藝達到高密度、高強度的水泥混凝土。其特干硬性的材料特點和碾壓成型的施工工藝特點,使碾壓混泥土具有節約水泥、收縮小、施工速度快、強度高、開放交通早等技術經濟上的優勢。
RCC平整度差,難以形成粗糙面,在平整度、抗滑性、耐磨性等方面不能滿足高等級路面設計要求。
在RCC路面上加鋪SMA瀝青層,修筑復合式路面結構,能有效解決RCC抗滑性、平整度、耐磨性三大難題,在彌補柔性路面剛性不足的缺點外,同樣使得剛性路面具有良好的形式舒適性及美觀效果。這樣剛柔相濟,大大改善了路面使用性能。
基于此,該結構值得在重軸載交通道路路面中推薦采用。
杭州市金昌路長約4.2km,道路寬40m,設計車速60km/h,為城市Ⅰ級主干道,道路主要為沿途鋼鐵廠、鋼材集散市場、運河碼頭等企業交通服務,通行車輛基本為大噸位重軸載貨運類汽車,設計路面結構采用上述RCC-SMA復合式路面。
2力學模型
RCC-AC復合式路面設計時,其路床、基層、碾壓混泥土板要求均應符合《公路水泥混凝土路面設計規范》(JTG D40-2002)。
RCC層設計原理與水泥混凝土相同,均以荷載疲勞應力和溫度疲勞應力作為控制因素。按照彈性半無限地基上的彈性薄板理論,用有限元法進行計算。
圖1 路面結構力學模型
3結構設計
3.1 RCC板厚確定
在日本《碾壓混凝土路面技術指南(草案)》中規定:在C級(單車道1000~3000次/日)、D級(單車道3000次/日以上)交通量公路上,RCC厚度(抗彎拉強度4.5MPa)可以取為20~23cm。
國內高速公路建設中,厚度大致為20~24cm,其中312國道RCC板厚達到了29cm。
《公路水泥混凝土路面設計規范》(JTG D40-2011)中,碾壓混泥土做基層時,適宜厚度約為20cm。未對其作為面層進行說明,按照設計原理,應按照3.0.4條要求,以行車荷載和溫度梯度綜合作用產生的疲勞斷裂作為設計的極限狀態,并以最重軸載和最大溫度梯度綜合作用下,不產生極限斷裂作為驗算標準,來計算RCC板厚度。
根據金昌路重載交通的特點,初擬板厚為25cm,彎拉強度標準值為5.0MPa。
3.2 瀝青面層厚度確定
瀝青層主要功能是提高路面表面的平整度、耐磨及抗滑性能,同時瀝青層能減少車輪對RCC板的沖擊。減小RCC板的溫度應力及便于養護和維修等。
美國在復合路面設計時,正對瀝青層厚度,考慮了施工、壓實時間、交通量、交通類型等因素。美國聯邦公路局的調查論證結論表明,瀝青層最小厚度為3.8~7.6cm。
《公路水泥混凝土路面設計規范》(JTG D40-2011)中,瀝青面層的厚度一般為2.2~8.0cm。
由上可見,瀝青面層的厚度確定范圍區間跨度較大,主要由交通流量及交通類型差異而不同。
同濟大學曾四平等人在《RCC-AC路面溫度荷載型斷裂的有限元分析》一文中,通過對復合式路面溫度場模型的研究分析,得出以下結論:增加瀝青層的厚度,有助于減小裂尖的應力強度因子,但厚度超過12~14cm后,其對應力強度因子的影響變小,這時單純靠增加瀝青層厚度來減小應力強度因子,既不經濟,也起不到明顯的效果。
鑒于此,本次初擬瀝青面層厚度為10cm,即4cmSMA-13改性瀝青+6cm中粒式瀝青混凝土。
4 設計關鍵點
4.1 RCC面板的尺寸劃分
日本《碾壓混凝土路面技術指南(草案)》認為,當板厚大于25cm時,接縫間距為15~20m。
為了尋求復合式路面結構中RCC面板的平面尺寸,各國都進行了一系列的物理力學性質研究??偟恼f來,RCC的干縮率比普通水泥混凝土減少了20~30%,且后期強度增長較大,90d的彎拉強度為28天的1.22倍。抗壓強度為1.30倍,有鑒于此,RCC板的平面尺寸可較普通水泥混凝土的為大。
通過對試驗路接縫和裂縫狀況觀察統計可知:縫距即板長為10m和15m時,一般板未裂斷。在未切縫路段,自由裂縫間距平均為16m左右。
因此,橫縫間距取15米。其余切縫設計與施工與普通混泥土路面相同。
5.2層間粘結設計
瀝青層與RCC層間需要具有較好的抗減強度,瀝青層施工時應銑刨RCC面板,使之具有粗糙的接觸面,再在兩層之間設置1cm厚乳化瀝青夾層(粘結層)。
5.3反射裂縫控制
溫度下降時,RCC板產生水平收縮變形,引起瀝青層開裂,或當車輪通過接縫時,相鄰板產生撓度差,使瀝青層產生剪切破壞。為防止或減輕反射裂縫,在RCC和瀝青層之間滿鋪土工布,為聚酯長絲無紡針刺土工合成材料,采用單面燒毛工藝,其技術參數見表1要求。
表1聚酯長絲無紡針刺土工合成材料技術要求
上海市公路處、同濟大學在亭大一級公路試驗路上,對土工布的縫鋪、滿鋪方案進行了實驗對比發現,滿鋪土工布對減少反射裂縫效果明顯。
同樣,上海市浦東市政工程建設處在滬閔路高架地面道路建設中,得出了同樣的經驗,及滿鋪300g/m²土工布對防止反射裂縫具有良好的效果。
5推薦路面結構層設計
一般道路設計時,采用雙輪組單軸載100kN為標準軸載,但在車輛輪載增加時,其軸重對路面材料的破壞趨勢更為明顯,隨著累計軸次的增加,結構內部的應力分布呈非線性增大。金昌路路面結構設計時,根據通行車輛組成,采用軸重為130kN的基準期內的累計軸次作為計算參數。
具體設計如下。
4cmSMA改性瀝青混凝土表面層
乳化瀝青粘層0.6kg/㎡
6cm中粒式改性瀝青混凝土中面層(AC-20C型)
1cm乳化瀝青粘層+300g/m²無紡土工布
25cm厚RCC碾壓混凝土(銑刨RCC板面層)
20cm厚5%水泥穩定碎石
15cm厚級配碎石
≥80cm厚塘渣路基(不足處應超挖換填)。
圖2 金昌路路面結構設計圖
6 結語
RCC-SMA復合式面層適用于重軸載交通道路,施工前應嚴格按照《公路水泥混凝土路面施工技術規范》(JTG F30-2003)對RCC進行配合比試驗。該復合式面層對施工工藝要求較高,應合理選擇施工機械,規范施工。
在國外,澳大利亞Penith市將其應用于市區干道路面中;日本山陽高速公路河內至西條段修筑了9km復合式路面試驗段,共11種結構類型。
國內,310國道(開封~鄭州段)、西安~銅川公路、常州~溧水公路、312國道合肥~全椒段等高速公路及干線運輸網中均應用碾壓混凝土加鋪瀝青復合式路面。
實際運營顯示,RCC-SMA復合式路面在重交通干線運輸路線中取得了良好的使用效果。
參考文獻
[1]王開鳳;朱云升;王景;劉定濤;;重載交通瀝青路面剪切屈服區分布規律研究[J];公路交通科技;2009年06期
[2]孫立軍;譚憶秋;胡小弟;張宏超;;重載交通下瀝青混合料設計方法的新思考[A];第一屆全國公路科技創新高層論壇論文集公路設計與施工卷[C];2002年
[3]JTG D40-2011,公路水泥混凝土路面設計規范[S]. 人民交通出版社,2011:5-43.
收稿日期:2013-06-18
作者簡介:潘銳,男,工程師,主要從事市政道路橋梁設計工作。
關鍵詞:路基:石灰穩定:碎磚土
中圖分類號:TU74 文獻標識碼:A我國城市建設正在日新月異地向前邁進,在城市擴建和改建過程中,道路的建設是必不可少的一個重要環節,而具有一定強度和穩定度的路基又是路面結構整體強度和使用壽命的根木保證。而在城市道路的新建和改建中普遍遇到舊房拆遷地段,如何有效利用這些碎磚斷瓦在原有地面上修建符合要求的路基,這是城市道路建設中急待解決的一個課題,有著重要的現實意義。
本論文就是針對上述情況通過系統的研究,提出用石灰穩定碎磚土修筑路基的方法和施工工藝,為石灰穩定碎磚土路基的施工提供科學依據,使其壓實度、彎沉值等指標均能達到設計要求和有關規范的標準,不但加快工程進度,而且節約了投資,并為石灰穩定碎磚土在城市道路路基施工中的推廣應用積累經驗。
1 設計技術標準
1.1 壓實度
根據城市的總體規劃,以城市交通主干道為例。依照該地區地基的特點和國家標準《城市道路工程施工及驗收規程(DBJ08- 225-97)》中對路基上的壓實采用輕型擊實標準控制,對于主干道,填上高度小于80cm及不填不挖路段,原地面以下0-30cm范圍內,路基壓實度不應小于95%,但考慮到該路段的重要性,設計中將30cm的范圍內壓實度標準確定為98%。
1.2 路基回彈模量
路基回彈模量Eo是反映路基整體強度的重要指標,其值的大小對路面耐久性有較大影響,《城市道路設計規范(CJJ37-90)》規定路槽底面土基設計回彈模量值宜大于或等于20MPa,在不能滿足上述要求時,應采取措施提高土基強度;而《公路瀝青路面設計規范(JTJ014-97)》要求高速公路和一級公路的路基回彈模量應大于25MPa。故該路段路基回彈模量的設計要求定為不小于25MPa。
1.3 路基頂面彎沉值
路基回彈模量的現場測定需要用大型承載板法進行,方法比較復雜,而彎沉測定就比較簡便、快捷。因此可以通過測定彎沉來評價路基強度,計算路基回彈模量。
《公路路基施工技術規范(JTJ033-95)》明確規定對土質路床頂面壓實完成后應進行彎沉檢驗,路床頂面的檢測彎沉值應不大于設計要求。該路段路床頂面的彎沉設計值為6.2mm。
1.4 填料最小強度(CBR)
CBR是衡量路基填料本身強度的一個重要指標,《公路路基設計規范(JTJ013-95)》和《公路路基施工技術規范(JTJ033-95)》首次明確提出了高速公路、一級公路路基填料最小強度和填料最大粒徑的要求,見表1。
表1 路基填料最小強度和最大粒徑要求
城市道路的交通主干道,路面為瀝青混凝土,路面底面下30cm的設計最小CBR值為8%,30cm石灰穩定碎磚土按二層施工,每層壓實厚度15cm,填料最大粒徑取8cm。
2 室內試驗研究
2.1 試驗用原材料
試驗用碎磚土取自施工現場,具代表性。去除鋼筋及大于8cm碎磚等雜物后,經篩分小于5mm的土的質量分數為88%,0.5-8.0cm的碎磚等瓦礫所占質量分數為12%,其中主要為碎磚。經試驗,土的液限為36%,塑限為23%,塑性指數Ip=13%。碎磚的視密度2.463g.cm-3,毛體積密度1.693g.cm-3,吸水率(質量分數)18.4%;試驗用石灰采用袋裝磨細生石灰,經檢測其細度在0.5mm以下,有效鈣鎂所占質量分數為80.4%。
2.2 摻灰量的確定
為了確定磨細生石灰的摻加比例,采用,石灰:土分別為4:96、6:94和8:92的三組比例進行擊實試驗確定各組的最大干密度和最佳含水量,然后每組用最佳含水量各成型6只試件,測定其無側限抗壓強度,養生齡期7d,最后一天將試件浸在水中24h。實測數據匯總于表2。
從表中數據可知,石灰土7d齡期的無側限抗壓強度并非是石灰摻量越大越高,而存在著最佳劑量,根據以往的經驗,這個最佳劑量(質量分數)約為6%-7%,本研究的試驗也說明了這一點,因此決定采用6%的摻灰劑量。
表2 各種石灰的最大干密度和
無側限抗壓強度
2.3 不同碎磚含量的石灰穩定土的擊實試驗和CBR值
為了了解不同碎磚含量穩定土的性能,在研究中采用,碎磚:石灰土分別為10:90、15:85、20:80和30:70的四組級配,用輕型擊實標準通過擊實試驗分別得到各組的最大干密度和最佳含水量。然后每組各按最佳含水量成型CBR試件3個,4組共12個,測定其CBR值,CBR試驗按《柔性路而設計參數測定方法標準(CJJ/T59-94)》進行,試驗結果見表3。
表3 各種石灰穩定碎磚土的最大干密度
和CBR值匯總
從表3中實測數據可分析得:
2.3.1 石灰穩定碎磚上隨著碎磚含量的增加,其最大干密度的數值也隨之增加,這是因為碎磚的毛體積密度(1.693g.cm-3)略大于6%石灰上的最大干密度(1.55g.cm-3),但增幅有限,從碎磚:石灰土為10:90的1.56g.cm-3增加到30:70時的1.59g.cm-3,增幅僅1.9%。
2.3.2 四組不同碎磚含量的石灰穩定碎磚上實測CBR值均大于規范對填上材料的最小CBR值8%的要求,而且隨碎磚含量的增大而增大,以上說明石灰穩定碎磚土完全可以用于路基的填筑,且在10%-30%的碎磚質量分數范圍內,碎磚質量分數高,其路用性能越好。
2.3.3 根據以上室內試驗及分析可得出,在碎磚所占質量分數為10%-30%的范圍內石灰穩定碎磚土的CBR都大于8%,完全可以用于路基的修筑,其中石灰與土的級配可用石灰:土為6:94的比例摻配。
結語
通過室內試驗研究證明石灰穩定碎磚土是良好的城市道路路基建筑材料,其CBR值為35%左右,完全滿足規范對路基填料大于8%的要求。石灰穩定碎磚上的級配組成中,石灰所摻質量分數可在土的4%-6%之間,本研究成果不僅適用于質量分數約為10%碎磚斷瓦的碎磚土,而且也可用于10%-30%范圍內不同質量分數的碎磚土,因而具有推廣價值。
關鍵詞:市政道路;瀝青路面;柔性基層;路面結構;剪應力
Abstract: based on the existing municipal road summarize and analyze structure types, and draws up the three common flexible pavement structure of the form, the deflection, bottom stress analysis and determined the pavement structure scheme. Due to the municipal road of shear stress is an important index of the structure design, so the selected pavement structure scheme do the detailed analysis of the shear stress, and points out that the shear stress of the biggest position there.
Keywords: municipal road; The asphalt pavement; Flexible grassroots; Pavement structure; Shear stress
中圖分類號:U416.217 文獻標識碼:A文章編號:
0引言
目前,半剛性基層瀝青路面的結構形式廣泛地應用于市政道路中,為解決該路面結構出現的早期破壞問題,本文對柔性基層瀝青路面結構進行了研究。采用級配碎石、瀝青碎石等柔性材料作基層的瀝青路面結構,路面面層與基層之間應力、應變傳遞的協調過渡方面比較順利,同時結構材料為顆粒狀級配成型材料,排水暢通,致使路面結構不易受水損害[1]。柔性基層瀝青路面的研究與應用,使我國市政道路路面結構型式更加多樣性,適應我國地域遼闊、自然條件各異、各地經濟水平和交通量差別大的特點。
1瀝青路面結構類型簡介
瀝青路面結構層可由面層、基層、底基層、墊層等多層結構組成。在參考國外文獻資料及相關規范的基礎上,將瀝青路面結構大致分為半剛性基層瀝青路面結構、組合式Ⅰ結構、組合式Ⅱ結構、柔性基層瀝青路面結構以及全厚式瀝青路面結構5種類型,如表1所示[2]。
表1瀝青路面結構類型
半剛性基層瀝青路面是我國現階段大規模采用的一種道路結構形式,市政道路也同樣如此。半剛性基層具有板體效應,大大提高了路面結構的整體剛度,使得該種路面結構具有較高的強度和承載力、 良好的整體穩定性和耐久性。但是,由于半剛性基層本身的收縮裂縫難以避免,如果瀝青面層沒有足夠的厚度(通常認為瀝青面層厚度小于20cm,基層的橫向收縮裂縫在使用初期即會反射至瀝青面層,形成較多的橫向開裂。我國近年來許多道路已經將瀝青面層增至18cm以上,從實際使用情況看,仍然有明顯的反射性裂縫,并沒有防止得住。其主要原因有兩個:
(1)我國的水泥穩定粒料的強度通常比較高,在施工期間就產生了開裂,而且裂縫寬度也較大,向面層傳遞的拉應力自然也比較大。
(2)更重要的問題是,瀝青面層通常不是在一年內鋪筑的,第一年經常只鋪筑下面層然后經過一個冬天。也就是說,基層開裂的反射性裂縫是經過兩次反應傳遞到瀝青面層表面的,第一年先反射到下面層表面,以后再逐步傳遞到上面層。為防止半剛性基層瀝青路面的反射性裂縫,將基層和瀝青層在一年內完成鋪筑是極為重要的。
需要指出的是,比起其他措施來說,增加瀝青層厚度不僅會大幅度增加建設成本,而且效果不一定明顯[3]。此外,由于全厚式瀝青路面初期投資較大,該路面結構形式在我國大量使用需要進一步論證。
從我國的實際情況看,推廣和運用組合式結構和柔性基層這兩種路面結構應該是比較適宜的。對于中、輕交通量柔性基層瀝青路面結構可以適當減薄瀝青層厚度以降低路面造價。
2路面結構組合方案擬定
本文以沈陽市某主干道為例進行路路面結構力學分析,以級配碎石和瀝青碎石兩種柔性材料作為基層,擬定路面結構如下表2所示。
3 路面結構方案對比分析
瀝青路面結構及材料設計參數如表3所示。路面設計累計軸載作用次數為500萬,等級為中等交通等級。城市道路類型為大城市主干路,道路分類系數為1,面層類型系數為1,路面結構系數為1.6[4~5]。
對擬定的路面結構進行了力學分析計算路面結構適宜厚度和各層應力應變分析如下表4所示[6]。
表2路面結構組合方案擬定
表4路面結構厚度和各層應力應變計算
從表4中路面應力應變計算結果對比分析可以看出,路面結構厚度上,方案I最小,方案II最大;方案III的路表路面彎沉(一定程度上代表了路面結構抵抗豎向形變的能力)最小,方案II的彎沉最大;方案I各層層底拉應力均小于其他方案,需要特別指出的是,方案II由于采用的級配碎石基層,故該層產生的拉應力會在級配碎石層內自行消散,對面層幾乎沒有影響,方案II是解決半剛性基層反射裂縫最為徹底的方法。由于市政道路標高和道路用地限值是路面結構和線性選擇的決定性因素,綜合三種方案優缺點并考慮經濟性,選擇方案I作為市政道路最終方案。
4路面結構剪應力分析
由于市政道路車流量密集,車輛變速、制動頻繁,路面會受到頻繁的剪切作用,為了保證路面在使用時不會發生剪切破壞,有必要對剪應力做詳細的分析[7]。
路面結構研究以現行《公路瀝青路面設計規范》(JTG D50-2006)和《城市道路設計規范》(CJJ 37-90)為依據。路面結構設計采用雙圓均布垂直荷載作用下的彈性層狀連續體系理論進行計算,路面荷載及計算點如圖1所示。
圖1彈性層狀體系計算圖式
計算坐標點為A(0,0.1598)、B(0,0.1065)、C(0,0.0533)、D(0,0.2663)、E(-0.0959,0.1598)、F(0.0959, 0.1598)、O(0,0)。
關鍵詞:路基設計、特殊路基、軟土路基、一級公路
Summary of the Subgrades Design of Junhe Road in Foshan Shunde
ZHENG bing-yan
(Sichuan Southwest Jiaoda Civil Engineering Design CO.LTD, Guangzhou Branch, Guangzhou 510095)
Abstract: There is lots of soft ground in Pearl river delta.In the design of highway subgrades, the processing of soft ground is very important. This paper analysis and summaries the experience in the subgrades design of Junhe road in Foshan Shunde. It can provide the guidance in the designing.
Key Words: subgrades design ; special subgrades ; soft subgrades ; the first classified highway
中圖分類號:X734文獻標識碼:A 文章編號:
一、前言
佛山市順德區均荷路位于順德區均安鎮內,是連接順德與江門的一條重要通道,道路全長約3.7km,道路等級為一級公路,設計時速為100km/h。
現狀均荷路存在寬約25米的舊路基。沿現狀路基左側,存在寬約8m的水泥路面?,F狀舊路基及水泥路面養護情況均較差。部分舊路基已經長有雜草,壓實度已不能滿足設計要求。現狀水泥路面存在板角破碎、板底脫空等嚴重病害,已無法滿足路面加罩的條件,需進行破除。
二、設計內容
1、路基橫斷面布置
本項目路基橫斷面布置如下:
(1)一般路段:路基寬度為35.0m,其中行車道為2×12.25m,中央分隔帶為2m,土路肩為2×4.25m。
(2)、路基設計標高:距離道路中心線1.0m處的中央分隔帶邊緣的設計高程。
(3)、路拱坡度:一般行車道、路緣帶采用2%,土路肩采用4%。
如下圖所示:
圖1 路基標準橫斷面圖
2、一般路基設計
根據路基填料、邊坡高度和基底工程地質條件,結合佛山地區公路建設的經驗,同時考慮本工程的實際情況,一般路基填料采用砂性土,采用粘土包邊。路基邊坡坡率確定如下:
(1)本工程最大填方路堤高度少于4.0m,一般路堤邊坡坡率采用1:1.5。
(2)本工程最大的挖方高度少于0.5m,挖方邊坡坡率采用1:1.
(3)道路后段經過城市建成區,建成區路段的邊坡可適當放緩,以便與建成區地坪接順。
3、特殊路基設計
(1)地質概況
本工程地處珠三角沖積平原區,地勢平坦,魚塘密布。根據外業勘測資料,本工程特殊路基主要是軟土地基【1】。全線大部分現狀路基填筑在軟弱的淤泥、淤泥質土上。
沿線軟弱土層厚度變化較大,具雙層結構,第一層埋深1.8~4.3米,軟土厚0.9~10.70米,第二層埋深6.8~19.5米,層厚3.1~11.10米。
本工程現狀存在寬約25米的舊路基,沿現狀路基左側,存在寬約8m的水泥砼路面。現狀水泥砼路面下路基經過壓實處理,同時經過長時間車輛的荷載作用,經檢測發現,壓實度較好,沉降已經基本穩定。其余舊路基,根據調查,填筑時沒有經過分層碾壓,密實度達不到一級公路路基壓實度標準,但由于已經填筑將近10年時間,路基沉降也基本穩定。
(2)設計過程概述
A、初步設計階段
初步設計階段,設計單位的設計方案是根據軟弱土層的深度,分別采用水泥攪拌樁和CFG樁進行特殊路基處理。
根據《公路路基設計規范》(JTG D30-2004)主固結沉降Sc采用分層總合法計算,總沉降宜采用沉降系數ms與主固結沉降計算:
沉降系數ms為經驗系數,與地基條件、荷載強度、加荷速率等因素有關,其范圍值為1.1~1.7,應根據現場沉降觀測資料確定,也可采用下面的經驗公式估算:
式中:θ――地基處理類型系數,地基用塑料排水板處理時取0.95~1.1,用粉體攪拌樁處理時取0.85,一般預壓時取0.90;
H――路基中心高度(m);
γ――填料重度(kN/m3);
V――填土速率修正系數,填土速率在0.02~0.07m/d之間時,取0.025;
Y――地質因數修正系數,滿足軟土層不排水抗剪強度小于25kPa、軟土層的厚度大于5m、硬殼層厚度小于2.5m三個條件時,Y=0,其他情況下可取Y=-0.1?!?】
經計算,經過特殊路基處理后,橋臺與路堤相鄰處工后沉降為0.06m,涵洞、通道處為0.10m,一般路段為0.12m。公路全線的工后沉降滿足《公路路基設計規范》(JTG D30-2004)的要求。
但是在初步設計評審會上,工程建設方提出,由于政府投資計劃有變,本工程初步設計工程造價過高,建議采用其他的特殊路基處理方法,以降低工程造價,加快工程建設進度的推進。與會的各位專家和設計方、建設方等各方代表就技術方案進行了充分的討論。會議上提出,考慮到現狀路基已經填筑了將近10年時間,路基沉降基本穩定,同時舊路基段基本為零填方設計,新建道路對現狀路基增加荷載并不大,為節約工程投資,建議不需要對舊路基進行特殊路基處理。此建議得到與會專家和各部門的同意。
B、施工圖設計階段
初步設計評審會后,設計單位根據詳勘資料,重新計算了舊路基段若不進行特殊路基處理的工后沉降值。橋臺與路堤相鄰處工后沉降為0.22m,涵洞、通道處為0.23m,一般路段為0.25m。對于一般路段,滿足規范要求,但對于涵洞處、橋梁與路堤相鄰處并不滿足規范要求。因此設計方建議,為節約工程投資,對一般路段的舊路基不進行特殊路基處理,但對新建路基、涵洞處、橋梁與路堤相鄰處需用水泥攪拌樁進行特殊路基處理。經計算,施工圖設計方案橋臺與路堤相鄰處工后沉降為0.07m,涵洞、通道處為0.10m,一般路段為0.25m。公路全線的工后沉降滿足《公路路基設計規范》(JTG D30-2004)的要求。
此方法得到建設方和相關部門的認可,設計單位按此方法進行了施工圖設計,并最終通過施工圖設計專家評審和施工圖審查,按此方法進行了工程施工建設。
(3)特殊路基處理方法
本次設計對新建路基、涵洞處、橋梁與路堤相鄰處采用水泥攪拌樁處理。水泥攪拌樁以最大樁長13m控制,不要求打穿軟土層,使新建路基表層形成10多米的硬殼層。由于應力擴散作用,可以減少地基的沉降[3],使新建路基的沉降與舊路基協調。
同時為了進一步的減少新舊路基之間的差異沉降,對于一般的填方路段的新舊路基銜接處,開挖臺階進行銜接,臺階寬1.0m,高0.5m。
(4)水泥攪拌樁設計要求
水泥攪拌樁樁徑50cm,樁位基準線為:現狀舊路基邊線,水泥攪拌樁按正三角形布置,布樁范圍由基準線往外至新建路基坡腳線。水泥攪拌樁中心間距為1.4m。
水泥攪拌樁的水泥建議含量為12%,每米水泥用量不少于60kg。水灰比初定1:0.5,具體水灰比應根據現場試樁結果進行。樁體28天無側限抗壓強度≥1.0MPa,90天復合地基承載力標準值≥120kPa。
(5)施工技術要求
A、砂墊層
水泥攪拌樁上需鋪設砂墊層,砂墊層材料宜采用含泥量不大于3%的潔凈中粗砂。砂墊層應在水泥攪拌樁處理后進行鋪設。砂墊層填筑時應分層壓實,每層壓實厚度宜為10cm~20cm。
B、攪拌樁
①攪拌樁采用“4噴4攪”或“2噴4攪”的施工工藝。
②攪拌樁的垂直度不得超過1.5%,樁位偏差小于5cm,樁徑不小于設計值,檢測數量為2%。[4]
③攪拌樁應采用雙攪拌軸中心管輸漿方式。
④樁身取樣強度檢驗:隨機取2%根進行外觀和裁取芯構制成試塊,進行樁身抗壓強度測定。28天標準無側限抗壓強度≥1.0Mpa。荷載試驗:隨機選擇2~4處做單樁和復合地基載荷試驗;單樁容許承載力滿足≥120KN。
C、沉降及穩定觀測
一般路段的監測斷面按200m的間距設置。橋頭引道路段至少設置3個觀測斷面, 間距不宜超過50m,且橋頭處第一個監測斷面應設置在橋頭搭板末端。涵洞兩側分別設置1個觀測斷面,設置在涵洞搭板末端。進行路基的沉降、位移及孔隙水壓力的觀測。路基加載期間每天至少觀測兩次,其余時間可每天至少觀測一次。
路基加載時,路堤中心沉降量每晝夜不得大于10~15mm,邊樁位移量每晝夜不得大于5mm。同時填筑時間不小于地基抗剪強度增長需要的固結時間。[2]
4、路基填筑及檢測
(1)魚塘及局部低凹路段施工前需平整場地,填土至周圍路段大致齊平。
(2)路堤填筑應在地基處理完畢并穩定后開始,以爭取預壓時間,盡量減少工后沉降。路基填筑采用薄層輪加法,每層松鋪厚度不超過30cm.填筑時應由路中心向兩側分層填筑夯實,并應做出與路拱相同的橫向坡度。路堤填筑到設計標高時,側坡余寬和邊坡率應留有余地,使其壓實寬度大于路基設計寬度。在填筑中,應按有關規范控制好填土的壓實度。
(3)路基壓實標準與壓實度及填料強度要求的說明
為保證路基的壓實度,填方路堤兩側各超寬填筑50cm,路基施工完成后再對邊坡進行整修,恢復正常路基寬。路基填料壓實采用重型壓實標準,分層壓實。按照《公路路基設計規范》(JTG D30-2004)要求。
三、結束語
目前本工程路基工程部分已經施工完畢,路基各項指標也滿足設計和規范的要求,取得較好的經濟和社會效益。
通過本工程的設計,筆者認為,在進行特殊路基設計時,應該針對具體工程,論證不同的處理方法。比如本項目,為了節省工程投資,針對本項目現狀路基已經填筑將近10年時間,路基沉降已經基本穩定的情況,放棄全線進行特殊路基處理的方案,僅對新建路基、涵洞處、橋梁與路堤相鄰處用水泥攪拌樁進行特殊路基處理。各種處理方案的工后沉降值對比見下表:
表1 各方案工后沉降值表
位置 舊路基不處理 初步設計方案 施工圖方案 規范要求值
橋臺與路堤相鄰處 0.22 0.06 0.07 ≤0.10
涵洞、通道處 0.23 0.10 0.10 ≤0.20
一般路段 0.22 0.12 0.22 ≤0.30
施工圖方案在后期的施工中證實是行之有效的,這樣不僅節約了工程投資,也帶來了可觀的經濟和社會效益。
主要參考文獻:
1、《公路工程地質勘察規范》(JTG C20-98),北京,人民交通出版社,2011年12月
2、《公路路基設計規范》(JTG D30-2004),北京,人民交通出版社,2004年12月
3、《土力學與基礎工程》,高大釗主編,北京,中國建筑工業出版社,1998年9月
4、《公路路基施工技術規范》(JTG F10-2006),北京,人民交通出版社,2006年10月
5、《公路與城市道路設計手冊》,黃興安主編,北京,中國建筑工業出版社,2006年6月
關鍵詞:土基回彈模量 研究現狀 發展前景
土基回彈模量是公路路面結構設計的主要參數之一,因其受土質、含水量、壓實度、測試方法等諸多因素的影響,使其數值的確定比較困難,也就給設計與施工帶來很多的不確定因素和問題;許多路面設計指標和路面性能也都受土基狀態的影響,如土基頂面彎沉、土基頂面壓應變和內部應力狀態等等,因此,現行的柔性路面的設計指標只考慮路面的受力變形狀態是不夠的,還應考慮是否可將土基的狀態參數作為設計指標之一。
現行路面設計規范中規定確定土基回彈模量的方法有三種,即查表法、室內實驗法和野外承載板法。實踐證明,實行重型擊實標準后,土基回彈模量的提高與土質、含水量等因素有關,建立土基模量與土基頂面彎沉之間的關系并將其運用到具體的設計施工中去,指導控制施工質量。隨著目前有完善的路面結構設計理論,但實際施工中還有許多不可預見的影響因素的存在,如設計參數、材料參數的變異性對施工質量的影響。
國外公路路面設計方法有采用經驗法的,有采用理論法的,也有采用半理論半經驗法的,不同的路面設計方法表征路基強度的指標也不盡相同。如地基反應模量,即采用winkler地基模型,反映土基頂面壓力與彎沉關系的比例系數等。相應于各種設計方法的路基強度設計參數,均進行了大量的試驗研究,提出了各自的確定方法,并在實踐中得到了驗證和完善。世界上許多組織(如aashto方法、al方法、shell牌方法等)的柔性路面設計方法都采用了土基頂面壓應變指標,通過對土基頂面壓應變的控制來控制車轍和土基破壞的目的等。
50年代至70年代末,我國公路部門曾組織力量在全國范圍內進行了大規模
的公路路基回彈模量實測及研究,并在1978年《公路柔性路面設計規范》(內部試行)稿中提出了公路路基碎(礫)石土、砂土及二級公路自然區劃土組土基回彈模量建議值表,此表后被1986年《公路柔性路面設計規范》(jtj014—86)及1997年《公路瀝青路面設計規范》(jtj014—97)沿用,一方面受到當時人力、物力及研究水平所限,加之當時施工采用的是輕型壓實標準,不同于今天的重型壓實標準,這些都使公路路基回彈模量的取值誤差增大。80年代初,實行重型壓實標準等。但是以上研究均屬于對路基靜態回彈模量的研究,關于路基動態回彈模量的研究,國內曾做過一些室內動三軸試驗,也進行過利用落捶彎沉儀測定動荷載作用下的路表彎沉曲線反算路基回彈模量值的研究。實際上,三軸儀測定出的回彈模量是土材料的動回彈模量值,而用落捶彎沉儀測定的路表彎沉曲線反算的回彈模量則是土體結構的動回彈模量值,兩者不可能在各種型式的路堤設計情況下都等效。另外,設計和測定中都未提及土的動阻尼特性,但要用動回彈模量進行分析必須涉及動阻尼問題。
進入90年代以來,此方面的問題顯得日益突出,不少研究者先后進行此方面的研究。有湖南大學的趙華明等結合河南信陽地區進行了土基回彈模量值和野外關系的研究;劉麟德對成都—雙流機場路土基回彈模量及彎沉進行了測試等。但是但總體上,國內目前尚缺乏直接針對高等級路面的或重型擊實標準的路基回彈模量研究成果;對路基回彈模量的影響因素研究也不夠全面;路基動回彈模量與靜回彈模量的關系也有待研究;路基設計參數與施工質量的控制標準不完全一致的問題也應得到解決。而現今公路工程中理論與工程實際相結合是一個很大的難題,往往有很多的出入和矛盾存在,特別是一些理論值,它們的理論計算都建立在一些理論假設和經驗數據基礎上得到的,而這些基礎存在一定的缺陷和不可靠性。理論分析忽略了許多次要因素,經驗數據成果又不能符合所有的工程實際,更何況隨著工程手段的革新與改進,所以我們應該對此變化提出相應的辦法和措施來指導公路工程的設計與施工。
針對公路土基回彈模量的發展現狀,筆者提出可以從以下幾點進行解決:由于土基回彈模量受土材料的分散性、多樣性、環境的變化等因素的影響較大,難以全部實測和較可靠地類比獲取。目前尚未找到一種可靠實用的路基回彈模量的獲取方法;《規范》提供的各自然區劃不同土類的土基回彈模量參考值是以輕型擊實標準為依據的產物,缺乏直接針對高等級公路或重型擊實標準的路基回彈模量研究成果;用承載板和回彈儀測定土基的靜回彈模量時還涉及附加應力影響深度的影響,根據土工原理,相同荷載強度下附加應力的影響范圍與承壓板的尺寸有關,影響范圍不同,實測彎沉值就不同,則整理出的模量值就不同;通過設計參數對路面性能和土基頂面壓應變的影響分析,提出參數的合理范圍,以達到優化設計理論,使設計指標更趨向合理性;對土基施工的壓實機理和壓實效果加以分析,對施工中應注意的問題和一些認識上的“誤區”加以理論分析,使得施工更加經濟合理。
雖然我國在公路土基回彈模量的理論與實踐中存在著不少問題,但是當前我國正處于大規模的建設時期和正值實施西部大開發戰略,作為西部開發的基礎設施的公路建設正如火如茶,公路路基回彈模量是公路設計和使用的基本指標之一,也是科學進行西部公路設計必須解決的核心問題之一。此問題的解決,對我國西部公路建設乃至全國公路建設行業標準規范的完善,節約工程費用具有重要的意義。
參考文獻:
【1】凌天清.粒料基(墊)層材料回彈模量的足尺試驗研究.重慶交通學院學報.1996.12.
[關鍵詞] 雨水口 城市道路 標準斷面 三幅路 布置方式 其他管線 中圖分類號:TU99 文獻標識碼:A
1、引言
雨水口是用于收集路面雨水的構筑物,是城市道路排水系統中的重要組成部分。路面雨水經過道路匯集后,經雨水口和收水管道進入雨水主管道,然后外排,完成道路內雨水的收集排放,保證道路的安全暢通,減少雨水對路面的破壞。一條道路內雨水口的布置,直接影響該道路在降雨過程中的雨水收集效果和積水程度,最終影響了該區域道路的交通安全及路面結構的穩定。
在城市道路中,路幅型式常見有一幅路、兩幅路、三幅路等,其中一幅路常用于城市次干路,兩幅路和三幅路常用于城市快速路或者主干路,本文就三幅路型式下雨水口的型式及布置方式進行討論,就其優缺點進行分析,尋找最合理的雨水口型式及布置方式。
2、常規雨水口布置的特點與弊病
常見三幅路道路標準斷面快車道和慢車道橫坡均坡向道路外側,雨水口的布置也根據橫坡選擇在低點布設,一側布設置快車道外側,一側布設在慢車道外側,見圖1。
此種道路斷面符合大眾化審美特點,為常規做法,此種布置,收水支管會橫穿慢車道,有以下幾方面弊端:
雨水收水支管一般覆土50~70cm,埋深較淺,橫穿道路時與慢車道內其他覆土較淺管線(弱電,自來水,熱力等)交叉,在豎向高程上有沖突,造成后施工的管線需要避讓收水支管,增加了工程造價和施工難度,特別是靠重力自流的管線,嚴重影響管線設計效果。
雨水收水支管覆土較淺,有時候為避讓其他管線,覆土可能到30cm,結果收水支管需布置在道路路面結構中,破壞了道路路面結構的整體性,留下不穩定因素,導致路面經常從該處出現破壞,影響了路面使用年限。
雨水收水支管穿越慢車道,增加了支管長度,一方面增加了工程造價,另一方面增加了雨水徑流時間,影響雨水收集效果。
此種道路斷面布置導致路面雨水集中向慢車道匯集,雨量較大時,甚至于淹沒慢車道,導致慢車道積水較深,影響交通。
3、解決方式探討
鑒于以上弊端,推出以下幾種解決方式:
優化道路標準橫斷面布置
常規道路橫斷面中慢車道坡向與快車道坡向相同,慢車道雨水口需布設在慢車道外側,收水管橫穿慢車道,造成諸多不利影響,如果慢車道橫坡坡向快車道(見圖2),則慢車道側收水口將布設在中間分隔帶上,這種道路橫斷面可以避免慢車道側布設收水管,避過同其他管道交叉,減少對路面結構的擾動,減少了收水支管長度,提高了排水效果,解決了收水管橫穿慢車道引起的諸多弊端。
另外還可提高慢車道高度,使慢車道與分隔帶或者人行道等高 (見圖3),如此布置可去掉慢車道側雨水口布置。
串聯雨水口
《室外排水設計規范》第4.7.2條中提到雨水口可串聯多個,但不宜超過3個。通過串聯多個雨水口后通過一條雨水收水管橫穿慢車道匯集到雨水檢查井來減少橫穿道路雨水管(見圖4),這個措施,一方面可以減少與其他管道的交叉次數,減少對道路結構的干擾,另外可以增大檢查井間距,減少雨水檢查井的個數,減少工程造價,特別是雨水管道布置在行車道內時,減少路面檢查井個數,更利于路面結構穩定和行車安全,結合圖2和圖3橫斷布置,效果更佳。
改變快車道側雨水口型式
常規設計,快車道側收水井和慢車道側收水井型式一樣,但是快車道寬度一般為慢車道寬的2-4倍,結果導致快車道側雨水不能及時收集而向慢車道側匯集,雨量較大時,淹沒慢車道。快車道側雨水口泄洪能力應為慢車道側雨水口泄洪能力的2倍左右,改變快車道側雨水口型式,改單箅收水口為雙箅雨水口、多箅雨水口(見圖5)或者聯合式收水口,這樣可更加合理分配雨水,減少雨水徑流時間,縮短雨水積水時間,另外也可適當增大收水口間距,減少過路管道和檢查井數量,減少管道交叉次數和工程投資。
合理設計道路縱坡
平原地區由于地面高程較低,地下水位較高,道路縱坡一般設計較緩,有的地方甚至設計為平坡,路面雨水基本都靠道路橫坡收集,導致雨水收集時間增加,積水時間延長,另外因為施工時路面平順度不好掌握,難免出現局部坑洼現象,降雨過后,路邊坑洼部分形成積水,既不利于車輛和行人行走,長時間積水還對路面結構構成破壞,甚至積水與路面垃圾、塵土等混合,形成污染,不利于路面衛生清掃,嚴重影響了城市美化。因此在道路設計中要求合理設計道路縱坡,利用道路縱橫坡同時收集雨水,加速雨水收集速度,減少局部積水。
雨水資源化利用
為緩解集中降水時,雨水管道不能及時排放,造成路面積水情況,可考慮利用快慢車道間分隔帶綠地來蓄充部分雨水,這樣可部分利用雨水資源,還可以減少路面徑流。
常規設計中,路緣石高于路面15~20cm,分隔帶內綠地低于路緣石5~10cm,綠地較路面高5~15cm,綠地此時只能截流部分降于其上的雨水。此時,可設計綠地低于路面10~15cm,在路緣石側適當設置透水箅子,下雨時,路面內雨水可部分流入綠地,對雨水進行部分截流利用。隨著綠地面積增加,綠地下透水地面的設計,對雨水截流效果將變大,這樣不但合理利用了部分雨水,還增加了路面徑流系數,減少雨水徑流量。
加強管理維護
加強路面衛生清理,并定期的對破損、堵塞、丟失的收水井進行維護修理,對雨水管道進行清淤疏通,有條件的地區還可以在降雨過程中增加人員巡查,及時清理雨水口堵塞垃圾。
4、結論及建議
城市道路雨水工程是一個復雜的工程,雨水口是雨水工程的重要組成部分。這需要我們平時在設計工作中不斷的完善,結合道路設計、施工和運行管理的經驗,尋找到合理的布置方式,設計出更加符合道路所在區域的產品。
參考文獻:
[1] 《室外排水設計規范》 GB50014-2006(2011年版)
[2] 《城市道路工程設計規范》 CJJ37-2012
[關鍵詞]堤防工程;堤身填筑;施工質量
中圖分類號:TV871.1 文獻標識碼:A 文章編號:1009-914X(2017)08-0192-01
1 前言
作為堤防工程堤身填筑施工中的一項重要方面,對其施工質量的控制占據著極為關鍵的地位。該項課題的研究,將會更好地提升對堤防工程堤身填筑施工問題的分析與掌控力度,從而通過合理化的措施與途徑,進一步優化該項施工工作的最終整體效果。
2 概述
堤防道路是指利用堤頂或堤身平臺作為交通道路.使之與所屬的工程區段、管理處所、附屬建筑物和附屬設施等管理點相連的交通系統堤防道路不僅作為巡河、防汛道路,方便河道管理.還能起到方便地方群眾出行的作用隨著水利風景區的開發.一些堤防道路還將納入地方道路體系.對完善地方道路.拉動該區域綜合開發,加快地方經濟的發展.具有重要意義。但堤防道路尤其是堤身填筑建設不僅涉及到水利行業堤防填筑的有關要求.還涉及到公路行業路基填筑的有關要求.如何控制好作為路基的堤身填筑質量.使堤身填筑質量既要滿足堤防工程要求.又要滿足路基工程要求。尤顯重要作為工程技術人員.接觸過堤防道路工程堤身填筑的質量控制,現僅從堤身(路基)填筑的控制干密度方面談談自己的認識。
3 路基填筑標準有關規定
根據《公路路基設計規范》(JTGD30―2004)有關規定.在公路工程中,路基分為路床和路堤。路床是指路面底面以下0.8I'll范圍內的路基部分在結構上分為上路床(0~0.3)in及下路床(0.3~0.8)Ill兩層。路堤是指高于原地面的填方路基。路堤在結構上分為上路堤和下路堤.上路堤是指路面底面以下(0.8~1.5)范圍內的填方部分:下路堤是指上路堤以下的填方部分。路基填料應分層鋪筑,均勻壓實。《公路路基設計規范》(JTGD30―2004)規定路基壓實度系按《公路土丁試驗規程》(JTJ051)中重型擊實試驗法求得的最大干密度的壓實度經查閱《公路路基施工技術規范》(JTGF10―2006).有關路基壓實度的規定與《公路路基設計規范》(JTGD30―2004)是一致的,也是采用重型擊實試驗法
4 堤身填筑與路基填筑控制標準區別
4.1 控制指標的區別
堤的填筑標準按相對密度控制.不同級別的堤防有不同的相對密度要求,具體要求可參見《堤防工程設計規范》(GB50286―98)。路基填筑壓實標準采用重型擊實試驗法得出的最大干密度的壓實度指標控制
4.2 擊實方法的區別
《土工試驗方法標準》(GB/T50123)提到:擊實試驗分為輕型擊實試驗和重型擊實試驗.輕型擊實試驗方法相當于國際上的普氏標準擊實試驗。輕型擊實試驗適用于粒徑小于5mm的黏性土.其單位體積擊實功為592.2kJ/m3,重型擊實試驗適用于粒徑小于20mm的土,其單位體積擊實功為2684.9kJ/m3。經查閱有關資料,我國以往采用輕型擊實試驗較多,水庫、堤防、鐵路路基填土一般采用輕型擊實試驗,高等級公路填土和機場跑道等采用重型擊實較多。根據公路工程有關標準規范,路基填筑采用《公路土工試驗規程》(JTJ051)中重型擊實試驗法。
4.3 控制區域不同
在堤身填筑中.只要土質沒有變化.控制標準是相同的,即沿高度方向沒有變化。而路基填筑沿高度方向分為路床填筑和路堤填筑。路床范圍內的土層承受著強烈的行車荷載反復作用.路基下層即路堤.主要承受本身重量。因此.路床范圍的壓實度要求較高。并且不同等級的公路.路堤填筑和路床填筑有不同的壓實度要求.控制標準是不同的.且上路堤和下路堤壓實度也不相同。
5 確定堤防道路工程堤身填筑控制干密度
根據以上分析.可以發現堤防工程的堤身填筑和公路工程的路基填筑控制標準是有不同要求的。實際施工時應按設計要求干密度進行控制當設計無明確要求時.應同時滿足堤身填筑和路基填筑的控制標準要求施工前.應對堤身填筑和路基填筑控制于密度進行核算.同一部位取其中的大值。有關步驟如下
5.1 核查料場土料特性
核查料場是否滿足堤身填筑和路基填筑材料要求.確定土質類型,是土料、礫質土,還是砂料和砂礫料。或是其他土料
5.2 委托相應資質檢測單位進行試驗
采集代表性土樣.委托具有水利資質的試驗室進行土工試驗并出具報告。當土質是土料、礫質土時.做輕型擊實試驗。黏性土土堤的填筑標準按壓實度控制.不同級別的堤防有不同的壓實度要求。無黏性土土密度試驗。委托具有公路資質的試驗室進行重型擊實試驗并出具報告。擊實試驗確定最優含水率和最大干密度.相對密度試驗確定相對密度值和相應的干密度和含礫率關系曲線
5.3 _定控制干密度
根據堤防等級所要求的壓實度.對照水利試驗報告給出的最大干密度.計算堤身填筑控制干密度:當采用相對密度控制時.根據相對密度值和含礫率,查找“干密度和含礫率關系曲線”.確定堤身填筑控制干密度。對照公路試驗報告給出的最大干密度.計算路床控制干密度.以及上路堤控制于密度和下路堤控制干密度。將路床控制干密度、上路堤控制干密度以及下路堤控制干密度分別與堤身填筑控制干密度相比較.取其大者作為相應部位的實際控制干密度一般來說.下路堤控制干密度小于堤身填筑控制干密度,因此下路堤可采用堤身填筑的控制干密度。路床控制干密度大于堤身填筑控制干密度.因此路床部位的堤身填筑可采用路床控制干密度上路堤控制干密度則可能大于或小于堤身填筑控制干密度.取其大者作為實際控制干密度實際施工時.以實際核算數值為準。
6 結束語
堤防道路工程堤身填筑和道路工程路基填筑干密度控制標準是有不同要求的堤防道路工程堤身填筑不僅要滿足到水利堤防填筑的有關要求還要滿足道路路基填筑的有關要求在確定干密度控制標準時.要根據土質情況.分別按水利堤防填筑和道路路基填筑有關要求,確定各自的控制標準.同一區域兩者比較后.取其大者作為相應區域的實際控制干密度