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1、第五章 路面工程一、大纲要求1、掌握基层、底基层、垫层施工的基本要求、方法及工艺流程。2、掌握沥青路面施工的基本要求、方法及工艺流程；3、掌握水泥混凝土路面施工的基本要求、方法及工艺流程；4、掌握路面工程量、混合料综合运距的计算方法；5、熟悉（了解）路面工程设计的基本要求和内容。二、内容提要第一节 概 述一、对路面的基本要求1具有足够的强度2具有足够的稳定性3具有足够的平整度4具有足够的抗滑性5具有尽可能低的扬尘性6具有足够的防水性二、路面类型路面分为铺装路面、简易铺装路面和砂石路面。铺装路面可为沥青混凝土路面和水泥混凝土路面，简易铺装路面可分为表面处治、沥青碎石、贯人式路面，砂石路面等计入未
2、铺装路面。砂石路面包括级配碎(砾)石路面、泥结碎(砾)石路面、水结碎石路面、填隙碎石路面及其他粒料路面。按材料分类，路而可分为沥青混凝土路面、水泥混凝土路面、砂石路面等；按路面力学特性、分为柔性、刚性及半刚性路面。柔性路面的力学特点是：在行车荷载作用下的弯沉变形较大，路面结构本身抗弯拉强度小，在重复荷载作用下产生累积残余变形。路面的破坏取决于荷载作用下所产生的极限垂直变形和弯拉应力。刚性路面的特点是：在行车荷载作用下产生板体作用，其抗弯拉强度和弹性模量较其他各种路而材料要大得多，故呈现出大的刚性。刚性路面在荷载作用下的弯沉变形极小，路面的破坏取决于荷载用下所产生的疲劳弯拉应力。刚性路面主要指水
3、泥混凝土路面。半刚性路面是指用水泥、石灰、粉煤灰等无机结合料稳定类材料(常称半刚性材料)作为基、底基层的沥青路面结构。这种半刚性基层材料使用前期的力学特性呈柔性，而后期趋近刚性，如水泥或石灰粉煤灰稳定粒料类基层沥青路面。三、路面结构组成路面结构一般由面层、基层、底基层、垫层组成。面层是直接承受车轮荷载反复作用和自然因素影响的结构层。基层是设置在面层之下，并与面层一起将车轮荷载的反复作用传到底基层、垫层、土基，起主要承重作用的层次。基层太厚时，为保证工程质量分为两层或三层铺筑。当采用不同材料修筑基层时，基层的最下层称为底基层。基层可分为无机结合料稳定类(整体型)和粒料类(嵌锁型、级配型)。垫层是
4、设置在基层与土基之间的结构层，起排水、隔水、防冻、防污等作用。各级公路当需要设置垫层时，一般可采用水稳性好的粗粒料或各种稳定材料铺筑。四、路面设计路面设计应包括路面结构层原材料的选择、混凝土配合比设计、设计参数的测试与确定，路面结构层组合与厚度计算，路面结构的方案比选等内容，以及路面排水系统设计和路肩加固等设计。路面设计的原则为：(4)路面设计方案应注意环境保护和施工人员的健康和安全。(5)为提高路面工程质量，应推行机械化施工。对高速公路、一级公路，应采用大型、高效的成套机械设备施工，以确保工程质量。(6)高速公路、一级公路的路面不宜分期修建。第二节 基层、底基层及垫层一、垫层1垫层的设置原则
5、处于下列状况的路基应设置垫层，以排除路面、路基中滞留的自由水，确保路面结构处于干燥或中湿状态。(1)地下水位高，排水不良，路基经常处于潮湿、过湿状态的路段。(2)排水不良的土质路堑，有裂隙水、泉眼等水文不良的岩石挖方路段。(3)季节性冰冻地区的中湿、潮湿路段，可能产生冻胀需设置防冻垫层的路段。(4)基层或底基层可能受污染以及路基软弱的路段。2垫层材料垫层材料可选用粗砂、砂砾、碎石、煤渣、矿渣等粒料以及水泥或石灰煤渣稳定粗粒土、石灰粉煤灰稳定粗粒土等。若采用粗砂和砂砾料时，通过0074mm筛孔的颗粒含量应不大于5；采用煤渣时，小于2mm的颗粒含量不宜大于20。为防止软弱路基污染粒料底基层、基层，
6、或为隔断地下水的影响，可在路基顶面设土工合成材料隔离层。3垫层设置宽度高速公路、一级公路、二级公路的排水垫层应铺至路基同宽，以利路面结构排水，保持路基稳定。二级公路、四级公路的垫层宽度可比底基层每侧至少宽25cm。二、基层、底基层基层是沥青路面结构中的承重部分，主要承受车辆荷载的竖向力，并把面层传下来的应力扩散到垫层或土基。因此基层、底基层应具有足够的强度和稳定性，在冰冻地区还应具有一定抗冻性。高级路面下的半刚性基层应具有较小的收缩(温缩及干缩)变形和较强的抗冲刷能力。如图5-2所示，一般公路的基层宽度每侧宜比面层宽出25cm，底基层每侧宜比基层宽15cm。在多雨地区，透水性好的粒料基层，宜铺
7、至路基全宽，以利排水。三、无机结合料稳定类基层(底基层)无机结合料稳定类基层包括水泥稳定类、石灰稳定类和工业废渣稳定类基层。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，而且较为经济。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。水泥稳定类、石灰粉煤灰稳定类材料适用于各级公路的基层和底基层，但水泥或石灰、粉煤灰稳定细粒土不能用做高级路面的基层。石灰稳定类材料适用于各级公路的底基层，也可用做二级和二级以下公路的基层，但石灰稳定细粒土不能用做高级路面的基层。1对原材料的要求(1)无机结合料无机结合料目前最常用的材料有水泥、石灰、粉煤灰等。水泥。普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥
8、和火山灰质硅酸盐水泥均可用作结合料，但宜选用终凝时间较长(宜在6h以上)的水泥。应增加：初凝时间不得小于3h，快硬水泥、早强水泥以及已受潮变质的水泥不得使用。水泥剂量应通过配合比设计试验确定，但工地实际采用的水泥剂量应比室内试验确定的剂量多051个百分点，对集中厂拌法宜增加05个百分点，对路拌法宜增加1个百分点。当水泥稳定中、粗粒土做基层时，应控制水泥剂量不超过6。水泥(石灰)剂量是指水泥(石灰)质量占全部粗细颗粒(即砾石、砂粒、粉粒和黏粒)的干质量的百分率。石灰。石灰质量应符合表53规定的级以上的生石灰或消石灰的技术指标。对于高速和一级公路，宜采用磨细生石灰粉。粉煤灰，粉煤灰是火力发电厂燃烧
9、煤粉产生的粉状灰渣。干粉煤灰和湿粉煤灰均可使用。(2)集料适合水泥或石灰稳定土基层的材料有级配碎石、未筛分碎石、砂砾、碎石上、砂砾土、煤矸石和各种粒状矿渣等。碎石包括岩石碎石和矿渣碎石。有机质含量超过2的土，不应单独用水泥稳定；如需采用，必须先用石灰进行处理，之后方可用水泥稳定。硫酸盐含量超过025的土，不应用于水泥稳定。塑性指数1520的黏性土以及含有一定数量黏性土的中粒上和粗粒土均适宜于用石灰稳定。塑性指数15以上的黏性土更适宜于用石灰和水泥综合稳定。用做基层时，集料颗粒的最大粒径不应超过315mm；用做底基层时，集料颗粒的最大粒径不应超过40mm。(3)水凡人或牲畜饮用的水，均可使用。2
10、混合料配合比设计混合料组成中，结合料的剂量太低则不能使材料固结为半刚性结构；剂量太高则刚度太大，容易脆裂。采用水泥、石灰综合稳定时，混合料中有一定水泥可提高早期强度，有一定石灰可使刚度不会太大，掺人一定数量的粉煤灰可以降低收缩系数。集料应有一定的级配。集料数量以达到靠拢而不紧密为原则，其空隙由无机结合料填充，形成各自发挥优势的稳定结构。表中所列数值指龄期为7d(湿养6d、浸水1d)的无侧限抗压强度。混合料组成的具体设计步骤如下：（1）制备同一种土样、不同剂量的混合料。(2)采用重型击实试验确定各种混合料的最佳含水率和最大干密度，至少应做3个不同水泥或石灰剂量混合料的击实试验，即最小剂量、中间剂
11、量和最大剂量。其他剂量混合料的最佳含水率和最大干密度用内插法确定。(3)按工地预定达到的压实度，分别计算不同结合料剂量时试件应有的干密度。(4)按最佳含水率和计算得到的干密度制备试件，进行强度试验。(5)试件在规定温度下保湿养生6d，浸水1d后，进行无侧限抗压强度试验。标准养生温度为202，标准养生的湿度为95。(6)选定合适的结合料剂量。3路拌法施工半刚性基层或底基层路拌法施工的主要工序为：准备下承层施工测量备料摊铺拌和整平与碾压成型初期养护。（前后次序）(1)下承层准备与施工测量施工前，应对下承层(土基或底基层)按质量验收标准进行验收。 (2)备料同一供料路段内应由远而近卸料。卸料距离应严
12、格掌握，避免路段上出现料不够或过多。集料在下承层上的堆置时间不应过长，运送集料只宜比摊铺集料提前数天。(3)摊铺与拌和(图5-3)用平地机、推土机或人工，按试验路段所求得的松铺系数进行集料摊铺。摊铺力求均匀。摊铺集料应在摊铺结合料的前一天进行。用稳定土拌和机进行拌和时，拌和深度应达到稳定层底，应设专人跟随拌和机，随时检查拌和深度并配合机器操作人员调整拌和深度。严禁在拌和层底部留有“素土”夹层。施工时应略破坏下承层的表面(约1cm左右，不应过多)，以利上下层黏结。混合料拌和均匀后应色泽一致，没有灰条、灰团和花面，没有粗细颗粒离析现象，且水分合适均匀。(4)整型与碾压混合料拌和均匀后，立即用平地机
13、初步整型和整平。在直线段，平地机由两侧向路中心刮平；在平曲线地段，平地机由内侧向外侧刮平。对于局部低洼处，应将表层耙松后找平。整型宜反复进行，每次整型都应按照规定的坡度和路拱进行，并应特别注意接缝的顺适平整。整型过程中，严禁任何车辆通行。整型后，当混合料的含水率等于或略大于最佳含水率时，立即用12t以上三轮压路机、重型轮胎压路机或振动压路机在路基全宽内进行碾压。碾压时，应重叠12轮迹，一般需碾压6-8遍。用1215t三轮压路机碾压时，每层压实厚度不应超过15cm；用1820t的三轮压路机碾压时，每层压实厚度不应超过20cm。对于稳定中粒土和粗粒土，采用能量大的振动压路机时，每层的压实厚度根据试
14、验确定。超过压实厚度时，应分层铺筑，每层的最小压实厚度为lOcm。压实应遵循先轻后重、先慢后快的原则，对于直线段，由两侧路肩向路中心碾压；对于平曲线段，由内侧路肩向外侧路肩进行碾压。碾压过程中，表面应始终保持潮湿，如蒸发过快，应及时补洒少量的水。如有“弹簧”、松散、起皮等现象，应及时翻开重新拌和，或用其他方法处理，使其达到质量要求。在碾压结束之前，用平地机再终平一次，使其纵向顺适。路拱和超高符合设计要求。终平应仔细进行，必须将局部高出部分刮除并扫出路外；对于局部低洼之处，不再进行找补，留待铺筑沥青面层时处理。(5)养生养生时间应不少于7d。水泥稳定类混合料碾压完成后立即开始养生，二灰稳定类混合
15、料在碾压完成后第二或第三天开始养生。养生宜采用不透水薄膜或湿砂进行，用砂覆盖时厚7- lOcm，并保持整个养生期间砂的潮湿状态。也可以用潮湿的帆布、粗麻布、草帘或其他合适的材料覆盖。养生结束，必须将覆盖物清除干净，并应立即喷洒透层沥青或做下封层。基层上不铺封层或面层时，不应开放交通；必须临时开放交通时，应采取覆盖、限重、限速等保护性措施。4厂拌法施工混合料在中心站集中拌和可以采用强制式拌和机、双卧轴桨叶式拌和机等厂拌设备。塑性指数小、含上少的砂砾土、级配碎石、砂、石屑等集料也可采用自落式拌和机拌和。混合料摊铺应采用摊铺机进行。拌和机与摊铺机的生产能力应互相协调，减少摊铺机停机待料情况，以保证施工的连续性。一般公路施工在没有摊铺机时，也可以用自动平地机摊铺。摊铺后的整型、碾压、养生与路拌法施工相同。四、粒料类基层(底基层)粒料类基层的类型按强度构成原理可分为嵌锁型与级配型。嵌锁型基层包括泥结碎石、泥灰结碎石、填隙碎石等；级配型基层包括级配碎石、级配砾石、符合级配的天然砂砾、部分砾石经轧制掺配而成的级配砾、碎石等。1填隙碎石用单一尺寸的碎石作主骨料，形成嵌锁作用，用石屑填满碎石间空隙，增加密实度和稳定性，这种结构称填隙碎石。实践证明，靠使用两种分
