市政道路、普通公路、水泥路、柏油路施工组织

市政道路、普通公路、水泥路、柏油路施工组织转自施工技术内容简介公路与城市道路路面工程依面层类型不同，有沥青路面、水泥混凝土路面和砂石路面以及粒料改善土路面。其中沥青路面和水泥混凝土路面用于高等级公路和城市道路，其它主要用于低等级公路。路面结构层可由面层、基层、底基层和垫层组成。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。沥青路面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布到底基层、垫层、土基，是起主要承重作用的层次。基层材料的强度指标应有较高的要求。底基层是设置在基层之下，并与面层、基层一起承受车轮荷载反复作用，是起次要承重作用的层次。底基层材料的强度指标要求比基层材料略低。基层、底基层视公路等级或交通量的需要可设置一层或两层。当基层或底基层较厚需分两层施工时，可分别称为上基层、下基层，或上底基层、下底基层。垫层是设置在底基层与土基之间的结构层，起排水、隔水、防冻、防污等作用。对于水泥混凝土路面面层水泥混凝土是主要承重层，基层（有时也有底基层、垫层）主要是为了路面水稳定性和防冻要求而设置的。本章主要介绍沥青路面和水泥混凝土路面及其基层与底基层的施工。本章重点内容导航路面基层施工（图片）－稳定土路面材料－稳定土材料的组成稳定土基层施工－层铺法沥青路面基层施工－沥青贯入式路面拌和法沥青路面－真空吸水－高空架设法－闸门式架桥施工（动画）预应力混凝土连续梁桥施工美国道路施工现场第一节道路工程施工一、面基层（底基层）施工(图片)筑路机械打磨机简易路下地道砂垫层上浇混凝土路面基层（底基层）可分为无机结合料稳定类和粒料类。无机结合料（水泥、石灰）稳定类基层（底基层），在前期具有柔性路面的力学特性，当环境适宜时，其强度和刚度会随着时间的推移而不断增大，但其最终抗弯拉强度和弹性模量，还是远较刚性基层为低，因此把这类基层称为半刚性基层。在我国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，因此本节主要介绍半刚性基层的施工。半刚性基层材料的显著特点是：整体性强、承载力高、刚度大、水稳性好而且较经济（一）稳定土路面材料的强度形成原理采用一定的技术措施，使土成为具有一定强度与稳定性的筑路材料，以此修筑的路面称为稳定土路面。稳定土的方法有多种，按其技术措施的不同可分为：机械方法（如压实）、物理方法（如改善水稳状况）、加入掺加剂（粒料、粘土、盐溶液、有机结合料、无机结合料、高分子化合物及其它化学填加剂等）。无机结合料稳定土，按照土中单个颗粒（指碎石、砾石和砂颗粒，不指土块和土团）的粒径大小和组成，将土分为下列三种：细粒土。颗粒的最大粒径小于10mm，且其中小于2mm的颗粒含量不少于95%；中粒土。颗粒的最大粒径小于30mm，且其中小于20mm的颗粒含量不少于85%；粗粒土。颗粒的最大粒径小于50mm，且其中小于40mm的颗粒含量不少于85%。石灰稳定土：在粉碎的或原来松散的土（包括各种粗、中、细粒土）中掺入足量的石灰（水泥）和水，经拌和、压实及养生后，当其抗压强度符合规定的要求时，称为石灰（水泥）稳定土。石灰土：用石灰（水泥）稳定细粒土得到的混合料，简称石灰（水泥）土。水泥砂：用水泥稳定砂得到的混合料，简称水泥砂。石灰砂砾土：用石灰（水泥）稳定粗粒土和中粒土得到的混合料，视所用原材料而定，原材料为天然砂砾土时，简称石灰砂砾土（水泥砂砾）。石灰碎石土：原材料为天然碎石土时，称为石灰碎石土（水泥碎石）。废渣稳定土：一定数量的石灰和粉煤灰或石灰和煤渣与其它集料相配合，加入适量的水，经拌和、压实及养生(养护)后得到的混合料，当其抗压强度符合规定的要求时，称石灰工业废渣稳定土（简称石灰工业废渣）。其中，用石灰、粉煤灰稳定细粒土（含砂）、中粒土和粗粒土时，视具体情况可分别简称二灰土、二灰砂砾、二灰碎石、二灰矿渣等。1．石灰稳定类材料强度形成原理石灰稳定类材料包括：石灰土、石灰砂砾土、石灰碎石土等。其强度形成主要指石灰与细粒土的相互作用。强度形成原理：（1）土中掺入适量的石灰，并在最佳含水量下压实后，既发生了一系列的物理力学作用，也发生了一系列的化学与物理化学作用。在这一系列作用发生的同时，形成了石灰土基层的强度。（2）由于石灰与土之间发生了一系列相互作用，从而使土的性质发生根本的改变。与原素土相比，在初期，主要表现在土的结团、塑性降低、最佳含水量增大和最大密度的减小等。后期变化主要表现在结晶结构的形成，从而提高土的强度与稳定性。（3）石灰加入土中发生的物理与化学反应主要有离子交换、Ca(OH)2的结晶、碳酸化和火山灰反应。其结果使粘土胶粒絮凝，生成晶体Ca(OH)2、CaCO3（碳酸钙）和含水硅、铝酸钙等胶结物，这些胶结物逐渐由胶凝状态向晶体状态转化，致使石灰土的刚度不断增大，强度与水稳定性不断提高。名词解释：（1）离子交换反应：是指石灰加入土中，在水的参与下易离解成Ca2＋和(OH)－离子，Ca2＋可与粘土胶体颗粒反离子层上的K＋、Na＋离子发生离子交换，其结果使得胶体吸附层减薄，从而使粘土胶体颗粒发生聚结，土的湿坍性得到改善。离子交换是石灰土初期强度形成的主要原因。Ca(OH)2的结晶反应是石灰吸收水分形成含水晶体，所生成的晶体相互结合，并与土粒结合起来形成共晶体，把土粒结成整体，从而使石灰土的水稳性得到提高。（2）碳酸化反应：是指Ca(OH)2与空气中的CO2反应生成CaCO3的过程，试验表明，碳酸化反应只是在有水的条件下才能进行。当用干燥碳酸气作用于完全干燥的石灰粉末时，这反应几乎完全停止进行。因为碳酸化时，石灰和碳酸气的作用需要水。CaCO3是坚硬的结晶体，具有较高的强度和水稳性，它对土的胶结作用使土得到了加固。由于CO2可能由混合料的孔隙渗入，也可能由土本身产生，当石灰土的表层碳酸化后，则形成一层硬壳，而阻碍CO2进一步渗入，因而Ca(OH)2的碳化是一个相当长的反应过程，也是形成石灰土后期强度的主要原因之一。火山灰反应是指土中的活性硅铝矿物在石灰的碱性激发下解离，在水的参与下与Ca(OH)2反应生成含水的硅酸钙和铝酸钙的过程，所生成新的化合物与水泥水解后的产物相类同，是一种水稳性良好的结合料。（3）火山灰反应：是在不断吸收水分的情况下逐渐发生的，因而具有水硬性质。碳酸化与火山灰反应对提高石灰土的强度与稳定性起着决定性作用。2．影响石灰土强度的因素及对材料的要求影响石灰土强度的因素：（1）属于内因的有土质、灰质、石灰剂量、含水量与密实度等。（2）属于外因的有时间、温度、湿度与机械压实及行车作用等。对材料的要求：（1）土质各种成因的亚砂土、亚粘土、粉土类土和粘土类土以及含有一定数量粘性土的中粒土和粗粒土都可以用石灰来稳定。一般来说，粘土颗粒的活性强、比表面积大，表面能量也较大，故掺入石灰等活性材料后，所形成的离子交换、碳酸化作用、结晶作用和火山灰作用都比较活跃，故石灰土强度随土的塑性指数增加而增大。但土质过粘时，不易粉碎和拌和，反而影响稳定效果，且易形成缩裂。如土的塑性指数偏小，则施工时难以碾压成型。因此，一般采用塑性指数15～20的土，易于粉碎均匀，便于碾压成型，稳定效果较好。土中的某些盐分及有机质对石灰土有不良作用。对于硫酸盐含量超过0.8%的土和有机质含量超过10%的土不宜用石灰稳定。（2）灰质各种化学组成的石灰均可用于稳定土。钙质石灰比镁质石灰稳定土的初期强度为高，特别是在剂量不大的情况下；但镁石灰稳定土的后期效果并不比钙质石灰差，尤其是在剂量较大时，还优于钙石灰。石灰的等级愈高时，在同样石灰剂量下有较多的CaO和MgO起作用，因而稳定效果愈好。石灰的细度愈细，其比表面积愈大，在相同剂量下与土粒的作用愈充分，因而效果愈好。因此，石灰的质量应符合三级（GB1594--79）或合格品（JC/T479--92，JC/T480--92，和JC/T481--92）以上标准。要尽量缩短石灰的存放时间。石灰在野外堆放时间较长时，应妥善覆盖保管，不应遭日晒雨淋。石灰质量略低于三级标准时，可根据活性氧化物的实际含量适当提高石灰剂量，只要通过试验，石灰土混合料的强度满足设计要求，就可以使用。（3）石灰剂量所谓石灰剂量是以石灰质量占全部粗细土颗粒（即砾石、砂粒、粉粒和粘粒）的干质量的百分率表示，即石灰剂量＝石灰质量／干土质量。石灰剂量较低时（小于3%～4%），石灰主要起稳定作用，使土的塑性、膨胀、吸水量减小，土的密度、强度得到稳定。随着剂量增加，石灰土的强度和稳定性均提高。但当剂量超过一定范围，过多的石灰在土的空隙中以自由灰存在，将导致石灰土的强度下降。在生产中常用的石灰剂量应不低于6%，不高于18%，而以10%～14%为经济实用。具体剂量应通过组成设计选定。（4）含水量水分是石灰土的一个重要组成部分。在施工期间，土中水分可保证土团得到最大限度的粉碎和均匀的拌和，并在最小压实功能的情况下达到最佳密实度。石灰土的最佳含水量为素土的最佳含水量、拌和过程中蒸发所需的水量（约为1.5%）、与石灰反应过程所需的水量（约为0.2×石灰剂量）三者之和。石灰土在反应过程中仍需要大量的水分。因此，在养生期间，除需保持石灰土中水不被蒸发散失外，还应继续补充适量的水分。（５）时间一般石灰土初期强度低，前期（1～2个月）增长速率较后期为快，半年的强度约为一个月强度的一倍以上，并随时间增长，逐渐稳定。石灰土强度与龄期的关系可表示为：Ｒｔ＝Ｒ1ｔβ度式中Ｒ1——为一个月龄期的抗压强度；Ｒｔ——为t个月龄期的抗压强度；β——系数，约为0.1～0.5。（６）湿度石灰土是一种水硬性材料，其强度形成需要一定的湿度。在一定湿度养生时，强度形成和增长较快。（７）温度温度愈高，强度形成愈快，负温时石灰土强度基本停止发展。3．水泥稳定类材料强度形成原理水泥稳定类材料：包括水泥稳定砂砾、砂砾土、碎石土、土等，其强度的形成主要是水泥与细粒土的相互作用。水泥矿物与土中的水分发生强烈的水解和水化反应，同时从溶液中分解出Ca(OH)2并形成其它水化物。水泥的各种水化物生成后，有的自行继续硬化形成水泥石骨架，有的则与土相互作用，其作用形式有：离子交换及团粒化作用、凝结硬化反应、碳酸化作用等。4．影响水泥稳定土强度与稳定性的主要因素及对材料的要求（１）土质土的类别和性质是影响水泥强度的重要因素之一。土的矿物成分对水泥稳定土的性质具有重要影响。除有机质或硫酸盐含量高的土外，各种砂砾土、砂土、粉土和粘土均可用水泥稳定。用水泥稳定粗粒土或中粒土时，其颗粒组成应满足的要求。适宜用水泥稳定的集料的颗粒组成范围公路等级高速公路、一级公路二级及二级以下公路编号及12适用部位底基层基层基层通过下40100100列筛孔3090~100100(方孔筛2075~9090~10055~100mm)的1050~7060~8040~100重量百530~5530~5030~90分率(%)215~3515~3018~68110~550.510~2010~206~450.253~360.0750~70~70~30液限(%)＜25＜25塑性指数＜6＜6水泥稳定土用作二级及二级以下公路底基层时，颗粒的最大粒径不应超过50mm，土的颗粒组成应在的范围内。无机结合料稳定类材料的抗压强度标准（Mpa）（2）水泥的成分和剂量的影响水泥的成分和剂量对水泥稳定土的强度有重要影响。通常认为，各种类型的水泥都可用于稳定土，硅酸盐水泥的稳定效果较好，而铝酸盐水泥则较差。水泥稳定土施工时，从加水拌和到碾压终了的时间，应短于水泥的终凝时间。施工中应选用终凝时间较长（宜在6h以上）的水泥。水泥稳定土的强度随着水泥剂量的增加而增加，但考虑到水泥稳定土的抗温度收缩与抗干缩以及经济性，应有一个合理的水泥用量范围。用水泥稳定粗粒土或中粒土作基层时，应控制水泥用量不超过6%。并且宜采用标号较低（如325）的水泥。（３）含水量的影响含水量对水泥稳定土的强度有重大影响。当混合料中含水量不足时，水泥就要与土争水，若土对水有更大的亲和力，就不能保证水泥完成水化和水解作用。（４）工艺过程及养生条件的影响水泥、土和水拌和得