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透水路面沥青施工总结

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透水路面沥青施工总结范文第1篇

关键词:破损水泥混凝土;路面;改造;沥青路面

Abstract: the highway pavement cement concrete pavement is very common, is mainly composed of cement and sand, stone, water as raw material, after a long time of water function or other man-made destruction, will inevitably be pavement breakage trace, affect the quality of the traffic, or even threaten the traffic safety, affect people normal travel, in order to solve this problem you need to take scientific road renovation measures, common paving asphalt concrete pavement reconstruction method for method, this method is able to maintain the performance of the concrete pavement, comprehensively improve the quality of road pavement, improve road traffic flow, this paper discusses the damage of asphalt concrete pavement reconstruction, analysis how to scientific innovation.

Key words: broken cement concrete; The road; Transformation; Asphalt pavement.

中图分类号:TU398+.5文献标识码:A文章编号:2095-2104(2013)

最近一些年来,由于交通数量与规模不断扩大,尤其是很多车辆重量的超载超限都导致了交通路面受到影响,一些水泥混凝土路面出现了裂痕、错位、破损-----逐渐严重起来,即使使用很多的维护措施也造成了其破损速度达不到通行的程度,对交通产生了非常不利影响,严重影响了车辆的正常通行,近年来世界先进国家通过利用加铺沥青技术来对破损的水泥路面进行维修,产生了良好的维修效果,在这其中采用碎石化技术来对路面加以维修和保护,全面提高路面的通行质量,保证了人们的生命健康安全。

工程概况

仁怀市境内省道S208线K98+000~K102+500、K134+300~K137+600路段的水泥混凝土路面是在上个世纪90年代建成的,公路宽7.5米,为双向车道,厚度达到22厘米,因为最近一些年来交通规模不断扩大,超载超限现象十分严重,使得很多的公路表面出现破损现象,虽然平时也加以维护,但是日常维护却无法满足车辆通行,也不能赶上其破损速度,这条省道的车道断板率已经上升至60%,一些板块已经完全破裂,造成车辆通行不畅,影响车辆通行。2.现状病害调查分析

出现这种现象的原因是多方面的,其中的车辆数量增多达8000多辆,车辆超载超限是必不可少的原因,但是从公路自身的结构与质量来看,就会分析出其板块厚度在22毫米左右,这样的板块相对较薄,也潜伏着破裂危机。通过将破损的水泥板面加以钻芯取样,并将其劈裂程度进行测量、分析,通过下面的公式来测量其抗弯强度,就会得出结果:公路混凝土路面的弯拉强度仅为5.0Mpa.从上面的实验结果中就能够看到其在使用中强度的减退,由于水泥板面的弯拉强度不足,导致了水泥路面断裂现象出现,然而,从其他路面来看,即使在弯拉强度达到设计要求的前提下,也出现了板块破损现象,从中可以归纳出:导致混凝土水泥板路面出现破损的原因主要在于:车辆的超负荷行驶。3.具体处理对策

针对混凝土路面的严重破损问题,可以采用沥青铺设方法进行处理,从当前的沥青铺设来看,多数路面工程运用透水沥青混合料、透水路面砖-----来辅助路面的修复与铺设,整个的混合料常常被用在沥青道路修复中,这种材料具有良好的抗磨损功能,排水效果良好。因为所使用的集料级配是空隙率很高的开级配,这种透水沥青混合料主要的成分为粗集料,其中含有少量的细集料以及矿粉填料,进而筑造了骨架空隙结构,而且无论是排水方面还是降噪方面主要与空隙率有关,这种透水沥青混合混合料应该有下面的流程:

透水沥青路面的施工

1、沥青混合物的搅拌与运输。要按照科学的标准与规定来调配沥青与混合料的比例,其中的沥青用量要控制在0.3%范围内,在对两者进行搅拌时要对其中的多种材料的加热温度进行控制。一般来说温度要在170度—180度之间,干燥搅拌时间为15s到20s之间,相对应的湿拌则为30—35s,合格的混合料应该没有花白、结块现象。所使用的运输车辆应该为自卸车辆,而且其数量要同摊铺机的数量、能力以及运送距离一致,要确保供料车流的持续供应。

2、混合料的摊铺与压实

为了确保摊铺质量主要需在温度方面加以科学控制与把握,在没有摊铺前需要将相应的机器预热四十分钟,确保熨平板在100度以上才能进行摊铺,具体的摊铺温度要控制在165—170度之间,其速度要在两米每秒以内,在施工中要派遣专人来对铺筑的厚度以及均匀度进行核查,一旦看出某些地方有拖痕就要迅速调整摊铺技术,在铺筑面层过程中,则要对透水管加以维护,通过控制混合料对透水管眼的堵塞,来保证其中的水分能够顺利地进入透水管道。

压实环节可以利用静压,而绝非振亚,压路机与摊铺机之间要保持合理的距离,要在20厘米以内,终碾次数要在两次为最佳,最初的碾压速度要在2km/h,其温度也要在160—140度之间,第二次碾压要在3km/h,温度要在90—70度之间,在施工过程中要将测试温度做好记录,尽量减少接缝地方的缝隙,最好使用全幅摊铺的方法。

3、开放交通

在沥青混凝土被碾压成形状以后,要控制车辆的进入,等到碾压完毕四小时或者其表面温度在50度以下时,而且等到其主体结构已经达到一定的坚硬程度以后再进行交通。4.施工效果

(1)路面的稳定性

车辙是沥青路面遭到破坏的主要方式,气温一旦上升其稳定性就会受到影响,就有可能出现变形的现象,造成表面大量的车辙痕迹,可以通过控制路面温度来控制车辙痕迹,利用地表风能够将路面层的温度与热量驱赶走,这样才能全面控制沥青路面的温度。

(2)路面抗滑性

因为沥青路面有较大的孔隙,路面也会呈现出一些粗糙纹理构造,这样就提高了抗滑性,能够保证汽车在向前行驶中能够更加安全,稳定。

(3)路面的降噪性

OGFC的表面有很多彼此联系的孔隙,在车轮同路面摩擦时,面层的花纹槽内部空气直接透过这些孔隙去传播,这样就能使声能降低,变化为热能,有效地降低了噪音。

(4)路面的透水性

由于其表面的空隙率在百分之二十以上,因为其结构内部的孔隙很大,而且各个孔隙之间彼此相连,因此具有较好的透水功能,从检查来看,其渗水性能达到1700毫升每分钟,具有良好的排水效果。

总结

利用透水沥青来改造混凝土路面能够达到很好的效果,一方面是环境效果,另一方面是确保交通的安全性与稳定性。

参考文献:

[1]住房和城乡建设部.城市桥梁工程施工与质量验收规范[J].2009年.

[2]交通部公路科学研究所.公路工程水泥及水泥混凝土试验规程[J].交通部,2005年.

[3]王铁梦.工程结构裂缝控制.北京.中国建筑工业,1997年.

透水路面沥青施工总结范文第2篇

【关键词】高速公路排水设计路基路面

中图分类号:S276文献标识码: A

一.引言

高速公路排水设计对于高速公路路基的稳定性对路面的使用寿命有着显著的影响。其设计不当而造成的工程病害日益增多,直接造成经济损失因此,高速公路路基排水设计的重要性日益突出,对保证高速公路的使用性能和使用寿命都十分重要,高速公路路基、路面排水设计应统一规划、合理布局,结合当地排灌系统进行综合设计,使各种排水设施形成一个功能齐全、排水能力强的排水系统,并充分重视环境保护。

二.  高速公路排水设计概述。

 高速公路排水设计对于高速公路路基的稳定性及路面的使用寿命有着显著的影响。高速公路排水设计应包含以下两个方面的内容:其一是要考虑如何减少地下水、农田排灌水对路基稳定性及强度的影响,一般称之为第一类排水;其二是要考虑如何将路表水迅速排出路基之外,最大限度地减少雨水对路基、路面质量的影响,减少因路表水排水不畅或路表水下渗对路基、路面结构和使用性能产生的损害,这称为第二类排水。 

 第一类排水设计通常采用适当提高路基最小填土高度或在路基底部设置隔水垫层等办法。施工期间一般都考虑在施工前开挖临时排水边沟,排除施工期地表水并降低地下水,同时在路基底部掺加低剂量石灰处理,设置40cm厚的稳定层等。采用这一系列措施可起到事半功倍的效果。  

  第二类排水设计一般包括:①通过路面横坡、边沟、边沟急流槽等,将路表水迅速排出路基以外;②设计中央分隔带纵向碎石盲沟、软式透水管及横向排水管,将施工期进入中央分隔带的雨水及运营期中央分隔带的下渗水迅速排出路基之外;③设计泄水孔以迅速排除桥面水;④设计中采用沥青封层、土路肩纵横向碎石盲沟或排水管,将渗入路面面层的水引出路基之外。

三.路基路面排水的主要任务和原则。

地表排水设计的主要任务是把降落在路界范围内的表面水有效地汇集并迅速排出路界,同时把路界外可能流入的地表水拦截在路界范围外,以减少地表水对路基和路面的危害以及对行车安全的不利。排水主要遵循的原则有:

(1). 排水设施应因地制宜 全面规划 合理布局,并充分利用地形和自然水系,做到水流不过于集中排放,能及时疏散,就近分流。

(2). 排水系统应自成体系,注意与农田水利相配合,与灌溉沟渠互不干扰 防止冲毁农田或危害其他水利设施的同时,也要防范农业用水影响路基稳定。

(3). 设计前应进行调查,查明水源,考虑排水设施与桥涵布置的配合,地下排水与地面排水的配合。

(4). 在满足排水主功能的前提下,应节约用地,选择排水设施的形式应与周围自然景观相协调,营造道路与自然和谐的环境。

四. 高速公路边沟排水设计。

边沟设计在高速公路排水设计中占有很大的比重,设计人员都给予高度重视,但在设计过程中往往会忽视一些施工中的问题,如边沟的尺寸不考虑具体情况,死搬硬套有关规范、规定;又如施工单位大都未能按有关设计要求将原地表土、河塘清淤土等弃土运送至取土坑内用于复垦还田,而是弃放于路线两侧河塘中,造成部分河塘无法将路基水排入。另外由于沿线农田为分户承包,当地乡镇为了减少地方矛盾的产生,常常要求增加、改移和调整小型构造物设置位置。还有一点就是设计中没有充分考虑利用高速公路施工中超宽填土土方等。

边沟尺寸选定边沟的排水能力主要取决于以下几个设计参数:边沟底流水坡度、边沟截面尺寸、形状、边沟的表面粗糙程度。

依据江苏省高速公路设计及公路排水设计规范要求,高速公路的边沟一般采用边坡为1:1的梯形明沟,因此,可采用《公路设计手册路基》中梯形断面沟渠的水力计算公式计算梯形排水边沟的排水能力:Q=WC式中:Q——流量;W——边沟断面面积;C——流速(谢才)系数;R——水力半径;i——边沟沟底纵坡。

根据高速公路所处地理位置,采用当地历史最大小时降雨量,以流入边沟的水不溢出边沟为限,并假设高速公路的路基平均填土高度为3.5m,由此,汇水带宽约为23m,则可依据不同的边沟沟底坡度、不同的边沟底宽(或边沟截面积)的排水能力,计算出所能承受的路面排水最大长度。高速公路一般每公里设置三道涵洞,即300m左右有一道涵洞,也就是说路面排水长度一般在100m~200m之间。

通过分析、计算确定,高速公路边沟采用50cm的梯形边沟即可满足路基排水需要。

四. 高速公路路面渗水的排水设计.

沥青路面的水损坏问题,首先就要涉及到公路的排水系统。为保证公路路基的稳定、路面的良好使用性能以及行车的安全,公路都会设置完善的排水设施,以排除路界范围内的地表水和地下水。公路排水一般由路界地表排水、路面内部排水和地下排水三部分组成。路界地表排水包括路表排水、中央分隔带排水和坡面排水。路面内部排水包括多孔隙面层排水、路边缘排水及透水基层排水。

沿路面边缘设置由透水性填料集水沟、横向出水管和过滤织物(土工布)组成的路面边缘排水系统。

通过设置沥青封层、土路肩纵横向碎石盲沟和排水管,将渗入路面面层的水引出路基之外。由于通过沥青面层下渗的水量有限,考虑到排水路径的限制,因此,设计中采用每10m左右设置一道Ф5cm横向排水管以确保路面下渗水的排除。

由以往高速公路设计经验可知,高速公路横向排水管长为15m左右,横向排水管坡度为2%,采用以上公式计算出施工期最大瞬时降雨量时所需要的横向排水管管径为255mm。如果按有关排水设计规范要求50m设置一道横向排水管,即排水长度缩短为50m,则需要的横向排水管管径为75mm。 

 但在实际施工过程中存在许多问题,如中央分隔带是在基层施工后进行开挖施工的,开挖的边沟表面粗糙,沥青不易粘结牢固,不能形成均匀、无破损的防渗层。土工布因有接缝,不能形成整体而达到完全不透水的程度。因此,当盲沟积水时侧面仍将无法阻止水渗入路基。

 由于施工质量不易控制,造成横向排水管标高误差或产生淤塞,从而使上游横向排水管排水不畅,大量的水流向最低处,而最低处的横向排水管由于设计时包裹无纺土工布或产生淤塞,使排水能力严重不足,从而导致下游中央分隔带积水严重,有的下雨后几天中央分隔带仍有积水,使路基长时间浸泡,影响了路基、路面的强度。

五.结束语

尽管随着新材料的应用和施工工艺的优化,沥青路面的质量不断提高,但仍有相当部分沥青混凝土路面在使用过程中发生一定程度的损坏现象,特别是由于各种综合因素引起的早期(使用3年左右)破坏,致使公路沥青路面的使用性能与寿命常达不到应有的设计水平,已严重影响了公路交通运输功能的正常发挥,造成巨大的经济损失,同时也在一定程度上制约了我国高速公路事业的发展。

参考文献:

[1] 王伟王涛  对公路路基路面排水设计的认识 [期刊论文] 《城市建设理论研究(电子版)》 -2013年14期

[2] 何向宁HE Xiang-ning   对公路路基路面排水设计的探讨 [期刊论文] 《山西建筑》 -2009年23期

[3] 孙宜君 谈对公路路基路面排水设计的认识 [期刊论文] 《城市建设理论研究(电子版)》 -2013年13期

[4] 吕开业    浅析公路路基路面排水设计[期刊论文] 《建筑与文化(学术版) 》 -2013年3期

[5] 杨允   对公路路基路面排水设计的探讨  [期刊论文] 《城市建设理论研究(电子版)》 -2013年4期杨

透水路面沥青施工总结范文第3篇

关键词:公路工程;路基;施工技术

1 路基填压

1.1 路基填料 规范规定了对路基填料应有条件的选用。对路基填料的最小强度和最大粒径给了量化的标准,采用CBR值表征路基土的强度,引入了路床的概念。对上路床的的填料提出了限制的条件,高速公路和一级公路路面底以下0-30cm的路床填料CBR值应大于8,下路床及其下面的填土,也都给出相应的规定值。

当路基填料达不到规定的最小强度时,应采取掺合粗粒料、或换填、或用石灰等稳定材料处理,并不规定对其它等级公路铺筑高级路面时,也要采用高速公路和一级公路的规定值。

1.2 路基压实 当前路基施工,普遍采用了大吨位的压路机,碾压效果有了明显的改善。对于提高路基土的压实度起了很好的作用。规范规定高速公路和一级公路路面底面以下80-150cm部分的上路堤其压实度必须≥95%,对其它等级公路当铺筑高级路面时,其压实度亦应按高速公路和一级公路的标准采用。此外,还增加了对路堤基底的压实度不宜小于93%的规定。

随着路基施工技术进步,对于特殊路基的处理技术也日渐成熟和完善。针对处理软土地基施工技术:

①灰土挤密桩。②轻质路堤。③土工合成材料加固。浅层(一般小于3m厚)的软土地基可采用先在地表铺筑上工布,再填筑路堤,土工布起分隔、过滤、排水和加速固结等作用,从而取代常规的置换方法。

软土层厚度3-5m,采用土工布与砂垫层联合处治,排水砂垫层的厚度可由50cm减薄至30cm。也有在路堤下面与地表之间铺设多层土工织物,利用材料的高抗拉强度克服地基的滑动变形来保持稳定,通过控制填土速率,配合超载予压,使地基迅速固结。

采用聚丙烯或聚乙烯土工格栅,以及采用网箱席垫处理软土地基,其主要作用是使地基土和填料向上和向两侧的位移受到限制,减少局部荷载。采用网箱席垫可减少总沉降量40%左右。

2 路基排水

公路排水设计应包含以下两个方面的内容:其一是要考虑如何减少地下水、农田排灌水对路基稳定性及其强度的影响,一般称之为第一类排水;其二是要考虑如何将路表水迅速排出路基之外,最大限度地减少雨水对路基、路面质量的影响,减少因路表水排水不畅或路表水下渗对路基、路面结构和使用性能产生的损害,这称为第二类排水。

第一类排水设计通常采用适当提高路基最小填土高度或在路基底部设置隔水垫层等办法。

施工期间一般都考虑在施工前开挖临时排水边沟,排除施工期地表水并降低地下水,同时在路基底部掺加低剂量石灰处理,设置40cm厚的稳定层等。采用这一系列措施可起到事半功倍的效果。

第二类排水设计一般包括:①通过路面横坡、边沟、边沟急流槽等,将路表水迅速排出路基以外;②设计中央分隔带纵向碎石盲沟、软式透水管及横向排水管,将施工期进入中央分隔带的雨水及运营期中央分隔带的下渗水迅速排出路基之外;③设计泄水孔以迅速排除桥面水;④设计中采用沥青封层、土路肩纵横向碎石盲沟或排水管,将渗入路面面层的水引出路基之外。

路面渗水的排水设计:沿路面边缘设置由透水性填料集水沟、横向出水管和过滤织物(土工布)组成的路面边缘排水系统。

通过设置沥青封层、土路肩纵横向碎石盲沟和排水管,将渗入路面面层的水引出路基之外。由于通过沥青面层下渗的水量有限,考虑到排水路径的限制,因此,设计中采用每10m左右设置一道Ф5cm横向排水管以确保路面下渗水的排除。

3 路基防护

路基的修筑改变了地层的天然平衡状态,以及路基暴露在空间,不断受各种错综复杂的自然因素侵蚀,因此需要进行各种类型的防护。

3.1 坡面防护 坡面防护的目的是防止地表水流的冲刷、坡面岩土的风化剥落以及与环境的协调。近年来,随着对环境保护的重视,高等级公路的边坡,多采用种草防护边坡较高时,采用砌石框格种草防护。由于西部干旱缺水,边坡种草防护类型的选择很重要,现大多采用草坪植生带,即将草籽、肥料和土均匀拌和裹于土工物内,当草籽发芽也长成草起到固土作用后,无纺布纤维自然腐烂,不会污染环境,效果很好。

石砌圬工防护仍较普遍使用,混凝土预制块护坡多用在路堤边坡,连片的及带窗孔的护面墙;用于路堑边坡。破裂的或易于风化破碎的岩石路堑边坡采用锚杆挂铁丝网或高强塑料网格喷浆或喷射混凝土以及喷射纤维混凝上防护也有较好的效果。

但由于石砌圬工及混凝土防护造价高、易破损等诸多问题,从保护环境的角度出发,建议大力推广既能改善生态环境,美化景观,又一劳永逸的种草防护。

3.2 冲刷防护 防护沿河路基边坡免受冲刷仍多采用直接防护。传统的砌石、抛石、铁丝石笼、挡土墙等有所改进,用高强土工格栅代替铁丝做石笼,用聚脂或聚胺脂类土工织物混凝土护坡模袋做成的护面板防护受水冲浪击的边坡,很能适应土体不均匀沉降。

3.3 支挡防护 挡土墙用于支挡防护目前仍占主要。石砌的重力式挡土墙多用于石料丰富、墙高较低、地基较好的场合;钢筋混凝土结构的悬臂式挡土墙、扶壁式挡土墙和板柱挡土墙其受力比较合理,墙身圬工体积小,也已广泛应用于公路路基的防护。垛式挡土墙易于调整墙的高度,并采用预制构件拼装,是一种特殊型式的挡土墙。

4 结束语

路基施工技术难度不大,但工艺比较复杂。在施工中,会遇到各种各样不同的环境条件的制约,只要始终坚持技术标准,注意加强施工管理,强化质量意识,就一定会提高路基路面的耐久性。

参考文献:

透水路面沥青施工总结范文第4篇

【关键词】公路;路基;路面;排水设计

前言

公路排水设计是高速公路设计的重要内容之一。在高速公路的排水设计前,应充分了解当地的实际情况,遵循公路排水设计的原则和规范来设计。因此,在高速公路的设计中,对于路面的排水设施要进行特别的设计与研究,才能确保高速公路的稳定和行车的安全,同时应达到与周围环境协调、美化高速公路的效果。

1、路基排水设计

进行路基排水设计的目的就是将影响路基强度及稳定性的地下水及地面水及时排出公路范围。路基排水设施主要由排水垫层、边沟、排水沟、截水沟、盲沟、渗沟、涵洞等组成,并与原有沟渠、河流等相连。设计应遵循塘路分家、路田分家的原则,使高速公路排水系统自成体系。

1.1 地面排水设计

路基地面排水主要是通过全线贯通的边沟来进行的,一般采用0.6m×0.6m的梯形边沟,边坡1:1,以25cm厚的7.5号浆砌片石铺砌,边沟纵坡一般不小于0.3%,坡长小于300m,边沟水均应引离路基,排入原有水系中的河流、排水渠及取土坑内,但不排入鱼塘内,当边沟与涵洞、通道发生交叉时,一般将边沟水直接排入涵洞,或在灌溉涵、通道处让路基边沟向两侧排走或设边沟倒虹吸涵通过。在挖方地段,还应设置0.4m×0.4m的梯形平台截水沟,并在坡顶外侧设0.6m×0.6m的矩形地面截水沟,以排除坡面水。截水沟均以25cm厚的7.5号浆砌片石铺砌。

1.2 地下排水设计

边沟设计在高速公路排水设计中占有很大的比重,设计人员都给予高度重视,但在设计过程中往往会忽视一些施工中的问题。另外当地乡镇常常要求增加、改移和调整小型构造物设置位置。还有一点就是设计中没有充分考虑利用高速公路施工中超宽填土土方等。

(1)一般路段。一般路段路基边沟设计主要以填筑式边沟为主,尽量减少路基边沟积水现象的发生。这主要是吸取已建成的高速公路中的教训:一是部分路段在汛期内路基水不能及时排除。二是地方群众干扰路基水排入灌溉涵洞内。

(2)软基处理段。如是淤泥质软土层,地下水含量较大,为保证软土段路基的稳定,迅速排除地下水至关重要。设计应采取:板+砂垫层+超载预压的深层。塑料排水实践证明:这些措施可有效地处理及砂垫层+超载预压的浅层排水处理等措施。排除软土段地下水。值得注意的是为确保软土段地下水迅速由砂垫层排入边沟,需在砂垫层与边沟相接的斜面上做15cm厚的级配碎石(粒径2-4cm)反滤层,在砂垫层底部位置预留截面为5cmx5cm、纵向间距为l0m的泄水孔,且泄水孔出口应高于边沟底30cm。

(3)低矮路堤。低矮路堤设计应采取护坡道下挖和边沟加深的措施,护坡道高程(m)=设计高程(m)-1.8m,实际使用效果良好,但应注意边沟出水口不应低于常水位标高或利用的排水沟渠的底面标高。对边沟标高及纵坡方向的问题:根据路线纵断面和沿线自然地形情况综合确定,通常以沿线自然地形为主确定排水方向。边沟底标高控制应以该段路肩边缘最低点标高以下大于1.7m为宜,原因是考虑到路线中央分隔带横向排水管不能因边沟积水而引起倒灌。对于个别特殊路段不能满足1.7m要求的,可放宽至1.4~1.5m,若另一侧边沟较低时应优先采用单侧布设横向排水管。

(4)挖方路段。对于挖方段应考虑到中央分隔带横向排水管排水要求,边沟底标高不低于路肩标高1.2m,同时要求边沟纵坡不小于0.5%。施工期要求各施工单位必须首先在挖方段边坡顶开挖截水沟以防止路基外侧水进入路基,并且应做好挖方段本身临时排水沟的设置工作。对于石方挖方段,可结合取土,尽量使路两侧边沟挖深、挖宽,以利截流地下水和降低路基中地下水位。

(5)填挖交接段。对于路堑和路堤交接处,如路堑地下水位较高,为防止路堑下含水层中的水沿路基纵向流入路堤,使路堤湿化、坍塌,设计增设了横向渗沟。边沟水进入涵洞及跨越通道等情况的处理:沿线设置的涵洞有排涵、灌涵和灌排两用涵。对于需排入排涵的边沟,其边沟底标高不低于涵洞中心的标高;需排入灌涵的边沟,其沟底标高不低于涵顶标高;而对于灌排两用的涵洞应按灌涵要求设置,特殊情况时可适当降低。为防止冲刷涵洞,原则上采用边沟急流槽连接边沟和涵洞洞口。一般情况下边沟尽量少穿越通道,当排水需通过通道排入涵洞时,应优先采用边沟盖板涵,特殊情况下可采用边沟倒虹吸穿越通道。

2、路面排水设计

路面排水设计是高速公路路面设计的重要组成部分。一方面,车辆高速行驶时,易发生交通事故,影响高速行车安全;另一方面,路面水若不能及时排除,影响路面的整体强度,最终导致路面过早破坏,因此尤需重视路面排水设计。

(1)一般路段的路面排水。一般路段是指不设超高的路段。路面排水根据路线纵坡采用分散漫流式和集中截流式两种形式。当路线纵坡<0.3%时,路面排水采用分散漫流式,路缘石采用水泥混凝土的平缘石,路面水沿纵坡和横坡经路堤边坡排入边沟;当路线纵坡≥0.3%时,路面排水采用集中截流式,在硬路肩边缘土路肩范围内设置沥青混凝土拦水缘石,汇集路面水,每隔一定距离经泄水口流入边坡急流槽,排至路基边沟。

(2)超高路段的路面排水。设置了超高的路段,路面水易浸占超高侧行车道,并穿过凸形中央分隔带紧急开口进入另一侧行车道,从而影响行车安全,故应及时排除超高侧汇集的路面水。如在超高侧行车方向左侧路缘带设置了纵向排水沟,并每隔一定距离设置了集水井及横向排水管,这样超高侧路面水沿纵坡及横坡流人边坡急流槽,再排人路基边沟。

(3)中央分隔带排水。高速公路中央分隔带排水设计主要为排除中央分隔带内积水,可分为施工期间和道路营运期下渗水的排除。施工期间排水量取决于最大瞬时降雨量及中央分隔带的汇水面积。一般情况下,由于高速公路中央分隔带内设置有通讯、监控用管线的人手孔,因此,中央分隔带排水长度应为两个人手孔之间的间距,一般路段的最大间距为180m。

(4)路面渗水的排水设计。沿路面边缘设置由透水性填料集水沟、横向出水管和过滤织物(土工布)组成的路面边缘排水系统。通过设置沥青封层、土路肩纵横向碎石盲沟和排水管,将渗入路面面层的水引出路基之外。由于通过沥青面层下渗的水量有限,考虑到排水路径的限制,因此,设计中采用每10m左右设置一道5cm横向排水管以确保路面下渗水的排除。

结束语

公路的排水设施是整个公路系统的重要组成部分,好的排水设施对整个公路的使用性能、安全性、舒适性等都有着很大的作用。因此,公路的排水工作还需设计、施工等单位的工程技术人员在实践中不断探索总结和相互交流,积极开拓思路,加强对排水设计的研究,使之不断完善,最终保证公路工程整体使用寿命。

参考文献

[1]JTJ018―97,公路排水设计规范[S].

透水路面沥青施工总结范文第5篇

Abstract: The highway construction process of roadbed drainage, filling pressure, protection technology has carried on the simple elaboration, the current widely used construction technique are summarized.

Key words: highway engineering; roadbed; construction technology

中图分类号:U416.1文献标识码: A 文章编号:2095-2104(2012)06-0020-02

一、施工基础准备工作 1、材料选择 农村公路土方路基一般采取就地取土的方式,满足规范要求的粘性土、砂性土等适于做路基填料。强盐渍土、过盐渍土、淤泥、沼泽土,树根和含有腐朽物质的土,不能用作路基填料。 2、技术准备 路基施工前应完成击实试验和土的液塑限试验。通过击实试验确定路基土的最佳含水量和最大干密度,为路基施工检测压实度提供参照依据;通过液塑限试验取得路基填料的塑性指数,以确定该土样能否用于路基施工。 3、常用设备 农村公路土方路基施工中常用的施工机械有:推土机、平地机、装载机、静作用光轮压路机、振动压路机等。施工中首先用推土机、装载机将路基用土均匀的摊铺在工作面上,并粗略找平,然后用平地机进行精确找平,最后用静作用光轮压路机、振动压路机等机械进行压实。

二、路基排水工作 公路排水设计应包含以下两个方面的内容:其一是要考虑如何减少地下水、农田排灌水对路基稳定性及其强度的影响,一般称之为第一类排水;其二是要考虑如何将路表水迅速排出路基之外,最大限度地减少雨水对路基、路面质量的影响,减少因路表水排水不畅或路表水下渗对路基、路面结构和使用性能产生的损害,这称为第二类排水。

第一类排水设计通常采用适当提高路基最小填土高度或在路基底部设置隔水垫层等办法。施工期间一般都考虑在施工前开挖临时排水边沟,排除施工期地表水并降低地下水,同时在路基底部掺加低剂量石灰处理,设置40cm厚的稳定层等。采用这一系列措施可起到事半功倍的效果。 第二类排水设计一般包括:①通过路面横坡、边沟、边沟急流槽等,将路表水迅速排出路基以外;②设计中央分隔带纵向碎石盲沟、软式透水管及横向排水管,将施工期进入中央分隔带的雨水及运营期中央分隔带的下渗水迅速排出路基之外;③设计泄水孔以迅速排除桥面水;④设计中采用沥青封层、土路肩纵横向碎石盲沟或排水管,将渗入路面面层的水引出路基之外。 路面渗水的排水设计:沿路面边缘设置由透水性填料集水沟、横向出水管和过滤织物(土工布)组成的路面边缘排水系统。 通过设置沥青封层、土路肩纵横向碎石盲沟和排水管,将渗入路面面层的水引出路基之外。由于通过沥青面层下渗的水量有限,考虑到排水路径的限制,因此,设计中采用每10m左右设置一道Ф5cm横向排水管以确保路面下渗水的排除。

三、路基填压工作

1、路基填料.规范规定了对路基填料应有条件的选用。对路基填料的最小强度和最大粒径给了量化的标准,采用CBR值表征路基土的强度,引入了路床的概念。对上路床的的填料提出了限制的条件,高速公路和一级公路路面底以下0-30cm的路床填料CBR值应大于8,下路床及其下面的填土,也都给出相应的规定值。 2、当路基填料达不到规定的最小强度时,应采取掺合粗粒料、或换填、或用石灰等稳定材料处理,并不规定对其它等级公路铺筑高级路面时,也要采用高速公路和一级公路的规定值。 四、路基压实工作

当前路基施工,普遍采用了大吨位的压路机,碾压效果有了明显的改善。对于提高路基土的压实度起了很好的作用。规范规定高速公路和一级公路路面底面以下80-150cm部分的上路堤其压实度必须≥95%,对其它等级公路当铺筑高级路面时,其压实度亦应按高速公路和一级公路的标准采用。此外,还增加了对路堤基底的压实度不宜小于93%的规定。 随着路基施工技术进步,对于特殊路基的处理技术也日渐成熟和完善。针对处理软土地基施工技术:

1.灰土挤密桩。当软土地层含水量过大或过小时,采取灰土挤密桩。含水率过大可往孔内填干土粉或石灰粉,以吸去部分水分;含水率过小,应预先浸湿加固范围内土层,成孔顺序应先外圈,后里圈并间隔进行;对已成孔,应防止受水浸湿,且应当天回填夯实。 2.轻质路堤。用轻质材料填筑路堤可减轻对地基承载力的要求。目前国内已有应用粉煤灰填筑路堤的成功经验,可使路堤自重减轻25%左右。 3.土工合成材料加固。浅层(一般小于3m厚)的软土地基可采用先在地表铺筑土工布,再填筑路堤,土工布起分隔、过滤、排水和加速固结等作用,从而取代常规的置换方法。软土层厚度3-5m,采用土工布与砂垫层联合处治,排水砂垫层的厚度可由50cm减薄至30cm。也有在路堤下面与地表之间铺设多层土工织物,利用材料的高抗拉强度克服地基的滑动变形来保持稳定,通过控制填土速率,配合超载予压,使地基迅速固结。采用聚丙烯或聚乙烯土工格栅,以及采用网箱席垫处理软土地基,其主要作用是使地基土和填料向上和向两侧的位移受到限制,减少局部荷载。采用网箱席垫可减少总沉降量40%左右。

五、 路基防护工作 路基的修筑改变了地层的天然平衡状态,以及路基暴露在空间,不断受各种错综复杂的自然因素侵蚀,因此需要进行各种类型的防护。 1、坡面防护。坡面防护的目的是防止地表水流的冲刷、坡面岩土的风化剥落以及与环境的协调。近年来,随着对环境保护的重视,高等级公路的边坡,多采用种草防护边坡较高时,采用砌石框格种草防护。由于西部干旱缺水,边坡种草防护类型的选择很重要,现大多采用草坪植生带,即将草籽、肥料和土均匀拌和裹于土工物内,当草籽发芽也长成草起到固土作用后,无纺布纤维自然腐烂,不会污染环境,效果很好。石砌圬工防护仍较普遍使用,混凝土预制块护坡多用在路堤边坡,连片的及带窗孔的护面墙;用于路堑边坡。破裂的或易于风化破碎的岩石路堑边坡采用锚杆挂铁丝网或高强塑料网格喷浆或喷射混凝土以及喷射纤维混凝上防护也有较好的效果。但由于石砌圬工及混凝土防护造价高、易破损等诸多问题,从保护环境的角度出发,建议大力推广既能改善生态环境,美化景观,又一劳永逸的种草防护。 2、冲刷防护。防护沿河路基边坡免受冲刷仍多采用直接防护。传统的砌石、抛石、铁丝石笼、挡土墙等有所改进,用高强土工格栅代替铁丝做石笼,用聚脂或聚胺脂类土工织物混凝土护坡模袋做成的护面板防护受水冲浪击的边坡,很能适应土体不均匀沉降。 3、支挡防护。 挡土墙用于支挡防护目前仍占主要。石砌的重力式挡土墙多用于石料丰富、墙高较低、地基较好的场合;钢筋混凝土结构的悬臂式挡土墙、扶壁式挡土墙和板柱挡土墙其受力比较合理,墙身圬工体积小,也已广泛应用于公路路基的防护。垛式挡土墙易于调整墙的高度,并采用预制构件拼装,是一种特殊型式的挡土墙。

六、结束语

透水路面沥青施工总结范文第6篇

关键词:路桥施工过渡段路基路面问题分析预防措施

中图分类号:TU997文献标识码: A

一、路桥过渡段的施工特点

路桥过渡段作为刚性桥台与柔性路堤的结合部位,在结构上是塑性变形和刚度的突变体。因此,必须从过渡段的地基条件、软基处理方法、填料选择、压实标准、质量检测上采取措施,以减少两者之间的塑性变形差,实现平稳过渡。由于两种结构物刚度不同,会引起道路竖向刚度的突变,所以必须在路基和桥梁之间设置一定长度的过渡段,使轨道的刚度逐渐变化,并最大限度地减少路桥间的沉降差。

二、路桥过渡段路基路面施工出现沉陷的问题分析

(一)桥梁过渡段结构设计不完善

现实中公路桥梁过渡段多采用搭板结构。然而设置搭板以后的桥头跳车现象仍然严重,桥头搭板断板现象较为普遍。主要原因有:

1、搭板长度不够

桥头搭板处理目前尚没有定型的设计计算方法,公路桥涵设计规范也没有明确规定。桥头引道路堤处于高填方路段,软基路段桥涵结构与桥头路堤相对沉降量大,由于搭板长度不够而起不到顺接作用,行驶车辆通过时必然出现桥头跳车现象。

2、搭板强度不足

搭板设计根据支承在弹性地基上的板计算,未考虑台背路堤沉降、雨水冲刷带走台背填土等原因造成搭板与台背路堤脱空的不利受力状态,结果形成搭板设计强度不足产生断板,引起桥头线形突变诱发车辆跳车现象。

(二)施工工序和管理因素的影响

桥梁工程通常作为控制工程优先施工,而路基工程一般是桥梁建成后施工,路桥过渡段集中填筑,几乎没有静置沉降和趋于稳定的时间,导致运行后的初期沉降变形较大。此外,施工质量问题与施工管理问题也是造成过渡段沉降的常见原因。

(三)路基压实度达不到设计要求

在施工过程中,由于路桥过渡段的位置特殊,压路机难以碾压到位,导致桥台后的填料不易压实,或填土选料不正确使填土难以压实,造成部分填土下沉。

(四)桥头路堤地基处理不完善

通过对大量公路桥梁工程的调查发现,软土地基路段地基沉降主要是在施工图设计过程中,地质钻探布孔过少,钻探深度不够,未能及时发现软土地基存在,或者未能准确探明软土地基的范围和深度及其物理力学性质等等,导致桥头路堤的软土地基没有进行应有的加固处理,或者是选择的处理方法不完善。桥头路堤及锥坡一般位于天然地基上,如果在填土前不做处理或处理不彻底,在路堤土的重力作用下将产生较大变形,特别当路堤较高及原有地基软弱表层清理不彻底时变形更大。而桥梁构造物多采用桩基础或经地基处理的扩大基础等,其沉降量很小,将产生桥不沉而路沉的不均匀沉降现象,且在车辆动荷载的作用下不均匀沉降继续发展。

(五)桥梁引道路堤边坡防护措施不当

桥梁台背路堤填土通常采用砂类、渗水性土作为填料,通常对桥台处于长期浸水路段采用浆砌片石护坡。而其它桥台路段只在锥坡范围设置浆砌片石护坡,台背设置方格网草护坡或草皮护坡。然而从收尾工程勘查过程中发现,许多桥头路堤沉降比较严重的地方往往伴随锥坡和护坡水毁。究其原因,主要是由于桥头引道路堤边坡防护措施以及台背防水和排水设施的不适当,导致台背填土流失路基强度降低。

三、路桥过渡段路基路面施工问题的预防措施分析

(一)科学设计路基过渡段结构

由于不同的结构型式,从桥台刚度大的混凝土结构逐步过渡到柔性的填土路基结构和沥青混凝土路面结构,其强度不一致。因此,软土地基处治时,各段不同强度之间需设置强度过渡段。同样地面上的路堤亦需要设置强度过渡段。公路路桥过渡段的地基条件应保证路基的工后沉降≤10cm,沉降差小于5cm,沉降坡差≤0.4%的控制标准,路基条件应满足规范要求。在路桥过渡段路基施工设计中,宜采用土工格栅技术。由于在路桥过渡段铺设土工格栅具有明显的工程效果,因此在路桥过渡段高填方路堤可采用桥台台背回填加铺土工格栅的结构型式。土工格栅的设置间距和长度应满足规范要求,通过计算确定。

(二)优化路桥过渡段的施工方案设计

科学的施工方案是确保工程质量的前提。因此路桥过渡段的施工方案要讲究科学的编制程序和方法,编制时进行技术经济分析和比较,通过优化设计保证设计质量,过渡段的施工方案应该有利于减少路桥间的沉降差。要强化施工准备工作的检查力度,做好施工人员的技术交底、材料的质量控制和机械设备的质量保证。

(三)保证压实要求

实施路桥过渡段路堤填筑之前,要有目的地选择施工路段的填料,采用各种土壤作对比试验。从经济角度考虑,以就地取材为主,选择渗水性较好的材料。当采用非渗水性土时,应在土中增加外掺剂,如石灰、水泥等。在桥台结构完成后尽快安排过渡段路堤与一般填土路堤的施工,使用同样压实能量的压实机械把过渡段路堤与一般路堤的碾压面按大致相同的高度进行填筑碾压,台背路堤填土应与锥坡填土同时进行,分层填筑时每层松铺厚度必须控制在15cm内。检查填土松铺厚度、平整度和含水量,符合要求后进行碾压。根据压实试验提供的松铺厚度和控制压实遍数进行压实。采用振动压路机碾压时,除对台背路堤填土与路基土方连接处必须加以振动,增强碾压效果外,桥台附近采用不振动静压,并慢速碾压,以免损伤桥台。

(四)加强桥头路堤地基处理

路堤软土地基处理方法有换土法、超载预压法、减少附加应力法、排水固结法、深层搅拌法和高压喷射注浆法、振动碎石桩法等处理方法,可以根据实际情况应用,以改善地基性能,提高承载力,减少沉降,缩小桥台与路堤的沉降差,避免错台。修建在软土地基上的桥台通常采用桩基础。为了避免不正常的位移的出现,必须减轻回填材料,或者增强地基土或用基桩,达到抵抗侧向流动的强度。在桥头采用桩板法、轻质填料、连接箱式桥台、支撑连续板等措施可有效地减少路基的沉降。此外,对于桥头软基处治而言,保证合理的工期,让软土地基在加载预压情况下有更长的时间固结沉降至关重要。

(五)做好台背防水与排水措施

应根据台背填料类型、降雨资料及渗水量等选择适宜的排水方式,以疏干台后填料的水分。台背路基填筑前,在原地基土拱上亦设置泄水管或盲沟。在基底上,先作必要的处理。然后填筑横坡为3%的夯实粘土形成土拱,再在土拱上挖成双向坡的地沟。在台背后全宽范围内满铺一层隔水材料,在地沟内四周铺设有小孔的硬塑料管。塑料泄水管的出口应伸出路基外或桥头锥坡外。在硬塑料管四周填筑透水性好、粒径较大的砂石材料,再分层填筑台后透水性材料,直到路基顶面。用土工布包裹盲沟出口处,并对其作必要的处理。桥台背面应设置防水涂层以避免渗水对结构物的侵蚀。对于回填区顶面与底面排水,回填表面应夯实并设置截、排水设施,必要时表面予以封闭,以减少地面水下渗。

总结:路桥过渡段的路基路面工程是产生病害的易发区,在一定程度上影响了交通运输的正常进行和人们的生命财产安全。路桥施工企业和相关部门必须通过不断地总结经验和创新施工技术,才能获得有效的病害防治措施,为道路交通建设行业的健康发展贡献力量。

参考文献:

[1]朱玲玲《高等级公路路桥过渡段常见病害分析及应对措施》[J].西部探矿工程2006(03).

透水路面沥青施工总结范文第7篇

【关键词】铁路路基 , 施工,土工合成材料, 应用

【 abstract 】 railway roadbed construction progress in the wide application of geosynthetic materials, not only have the drainage, filtering, seepage control, reinforcement, isolation, protection and the action such as reducing load; And still can bring an implementation is simple and economic efficient technology way, at the same time, it also achieved good economic, social and environmental effect. I work with the actual, emphatically summarized and analyzed railway subgrade construction in the application of synthetic materials.

【 key words 】 railway roadbed, construction, geosynthetic materials, applications

中图分类号:TU74文献标识码:A 文章编号:

一、新建张家口至集宁铁路是呼和浩特铁路局局管内第一条160km/h(预留200km/h)客货共线铁路,在管段DK83+529-DK98+700段路基土石方共295万m3,铺设土工格栅23万。按文件要求在路堤边坡水平宽度2.5m范围内自坡脚至基床表层下每隔0.6m铺设一层双向经编土工格栅,土工格栅抗拉强度不小于25Kn/m,延伸率小于10%,铺设表面平整,摊铺后及时填筑填料。个别地段铺设土工织物5.6万,根据地基承载力的不同情况需换填中粗砂,并与砂间铺设精编复合土工膜,其抗拉强度不小于20KN/m,顶破强度不小于2.0kN,其下换填0.5m厚二八灰土垫层。施工项目于2009年建成,2011年通车,在后期经过对普通路基、浸水路基、软土路基的检测和观察,发现铺设土工材料的地段对路基的稳定起到很好的作用,其土工材料的力学性能能够有效的充分发挥,确保了路基的稳定。

二、土工合成材料的含义及其应用简述

土工合成材料是土木工程应用的合成材料的总称。作为一种新型的土木工程材料,它是以人工合成的聚合物(如塑料、化纤、合成橡胶等)为原料,制成各种类型的产品,置于土体内部、表面或各种土体之间,发挥加强或保护土体的作用。

土工合成材料在土木、水利、交通、铁道和环境工程中得到广泛的应用,起到排水反滤、防渗、加筋、隔离、防护和减载等作用。这些作用是以不同的形式的产品来实现的,例如,土工织物用于滤层、隔离和防护;土工网和三维植被网垫用于排水和坡面的稳定;土工格栅、条带和有纺或编织土工织物用于加筋、土工膜用于防渗等。复合型土工合成材料则结合了各自的优点,例如,兼有过滤和排水性能的土工织物和土工网复合材料,结合加筋和隔离功能的土工织物和土工格栅复合材料,而土工织物和土工膜结合形成的复合土工膜则既能防渗又具有防刺破的作用,同时具有与土较高的界面磨擦系数。目前证明较成功的应用有:无纺土工织物代替粒状级配滤层应用于反滤排水工程中,土工合成材料加筋挡土墙代替重力式挡土墙,塑料排水带代替砂井,土工膜用于防渗材料等。在应用的初期,最担心的是耐久性,忽视铺放的位置,认为铺土工合成材料总比不铺好。而现在经验证明在土中耐久性是可以保证的,相反,土工合成材料铺放的位置不当或施工质量差,会降低作用,甚至适得其反。

土工合成材料的原材料是高分子聚合物。它们是由煤、石油、天然气或石灰石中提炼出来的化学物质制成,再进一步加工成纤维或合成材料片材,最后制成各种产品。制造土工合成材料的聚合物主要有聚乙烯(PE)、聚酯(PER)、聚酰胺(PA)、聚丙烯(PP)和聚氯乙烯(PVC)等。通过长时间的使用探索,人们发现材料的强度还与纤维的制作方法有关。在应用土工合成材料时,其性能更受施工方法、应用环境和侧限压力大小的影响。例如内蒙古卓资山旗下营大黑河的护岸工程,该工程采用聚丙烯编织布,聚氯乙烯绳网和混凝土块组成整体沉排,防止河床冲刷。无纺织物作为隔离材料,铁路部门首先应用于防治“翻浆冒泥”现象。随后的几年,铁路路基如:张家口至集宁铁路、集宁至包头增建第二双线铁路,还有地方专用线如西金铁路、东乌铁路等也都广泛的应用,增加了路基的稳定性。目前,品种繁多的人工合成材料陆续问世,它们可制成各种符合特定目的的产品,而且由于其具有质量轻、施工简易、运输方便、价格低廉料源丰富等优点,为土木工程和铁路建设提供了一种崭新的较为理想的材料,并由此带来一种实施简便和经济有效的技术途径。土工合成材料是以合成材料为原材料制成的应用于岩土工程的各种产品的统称。因为它们主要用于岩土工程,故冠以“土工”两字,称为土工合成材料,以区别于天然材料。近些年来,土工合成材料在全世界范围内得到迅速的发展和广泛的应用,取得了良好的经济、社会和环境效应。

三、土工合成材料的种类

(一)土工织物

1、土工织物的种类

土工织物为透水性土工合成材料。土工织物的制造一般要经过两个步骤:首先把聚合物原料加工成丝、短纤维、纱或条带,然后再制成平面结构的土工织物。目前主要有有纺土工织物和无纺土工织物。有纺土工织物由两组平行的呈正交或斜交的经线和纬线交织而成,其主要缺点是沿经线和纬线的强度高,而与经纬线斜交方向的强度低,无纺土工织物是把纤维作定向的或随意的排列,再经过加工而成,按照联结纤维的方法不同,可分为化学(粘结剂)联结、热力联结和机械联结三种。其主要优点是强度没有显著的方向性,对变形的适应性较大,目前大部分企业使用的均属这种类型。

土工织物突出的优点是重量轻,整体连续性好(可做成较大面积的整体),施工方便,抗拉强度较高,耐腐蚀和抗微生物侵蚀性好。缺点是未经特殊处理,则抗紫外线能力低,如暴露在外受紫外线直接照射容易老化,但如不直接暴露,抗老化及耐久性能仍较高,土工织物的性能与其聚合物原料、土工织物的种类及加工制造方法密切相关。

(二)、土工膜

土工膜是一种基本不透水的材料。根据原材料不同,可分为聚合物土工膜和沥青土工膜两大类。为了适应工程应用中不同强度和变形的需要,两类中又各有不加筋(单一或混合材料)和加筋或组合的类型。聚合物膜在工厂制造,沥青膜则大多在现场制造。制造土工膜的聚合物有热塑塑料(如聚氯乙烯)、结晶热塑塑料(如高密度聚乙烯)、热塑弹性体(如氯化聚乙烯)和橡胶(如氯丁橡胶)等。工厂制造土工膜的方法主要有挤出、压延或加涂料等。挤出是将熔化的聚合物通过模具制成土工膜,厚0.25~4 mm。压延则是将热塑性聚合物通过热辊压成土工膜,厚0.25~2 mm。加涂料是将聚合物均匀涂在纸片上,待冷却后将土工膜揭下来而成。现场制造土工膜是在地面喷涂或敷一层冷或热的粘滞聚合物而成。沥青土工膜用的是沥青聚合物或合成橡胶。

制造土工膜时还需要掺入一定量的添加剂,使在不改变材料基本特性的情况下,改善其某些性能和降低成本。例如掺入碳黑可以提高抗日光紫外线能力,延缓老化;掺入铅盐、钡、钙等衍生物以提高材料的抗热、抗光照稳定性;掺入滑石等剂以改善材料可操作性;掺入杀菌剂可防止细菌破坏等。对于沥青类土工膜,其主要的掺入材料是一些填料或纤维。填料可为细矿粉,它能增加膜的强度且降低其成本;加入纤维,也是为提高膜的强度。

(三)、土工复合材料

土工织物、土工膜和某些特种土工合成材料,以其两种或两种以上的土工材料互相结合起来,成为土工复合材料。土工复合材料可将不同构成材料的性质结合起来,更好地满足具体工程的需要,能起到多种功能的作用。如复合土工膜,将土工膜和土工织物按要求制成土工膜―土工织物组合物,称复合土工膜。土工膜主要用来防渗,土工织物起加筋、排水和增加土工膜与土面之间的摩擦力的作用。又如土工复合排水材料,它是以无纺土工织物和土工网、土工膜或不同形状的合成材料芯材组成的排水材料,用于软基排水固结处理、路基纵向横向排水、建筑地下排水管道、集水井、支挡建筑物的墙后排水、隧道排水、堤坝排水设施等。不同的工程有不同的综合功能要求,故土工复合材料的品种繁多,可以说土工复合材料是当前和今后一段时期发展的大方向。这里主要介绍复合土工膜和土工复合排水材料两类。

1 复合土工膜

复合土工膜是用土工织物或其他材料与土工膜结合而成的不透水材料。根据主要功能的不同,复合土工膜可划分为加筋型土工膜和横向排水型土工膜两种。

(1)加筋型土工膜

加筋型土工膜具有较高的强度和模量,以满足工程中防渗与受力的要求,如氯丁橡胶土工膜和经编土工膜。加筋土工膜的厚度:聚合物有涂料的三层压延加筋土工膜厚0.75~1.5 mm;聚合物五层压延加筋土工膜厚1.0~1.5 mm。

(2)横向排水型土工膜

横向排水型土工膜一般由无纺土工织物与土工膜复合而成,常见的有“一布一膜”、“两布一膜”。其中,无纺土工织物不仅具有横向排水作用,而且对土工膜起保护作用。

2 土工复合排水材料

土工复合排水材料是薄型土工织物包裹不同材料制成的不同形状的芯材组合成的一种复合型排水产品。这种产品克服了土工织物沿织物平面方向排水能力小的缺点,可以沿产品芯材水平方向的排水通道通畅地排水,而外包的土工织物作为滤层以阻止土颗粒进入排水通道。复合排水带主要用于软土地基竖向排水固结处理等,我国生产及工程上普遍采用的产品主要是塑料排水带。复合排水板具有广泛的用途,如路基纵向横向排水、支挡建筑物的墙后过滤排水、隧道衬砌后防排水、建筑物地下排水通道、堤坝排水设施等。

(1)塑料排水带

塑料排水带是由不同截面形状的连续塑料芯板外面包裹非织造土工织物(滤膜)而成。芯板的原材料为聚丙烯、聚乙烯或聚氯乙烯。芯板截面有多种型式,常见的有城垛式、口琴式和式等。芯板起骨架作用,截面形成的纵向沟槽供通水之用,面滤膜多为涤纶无纺织物,作用是滤土、透水。

塑料排水带的施工是利用插带机将其埋设在土层中的预定位置。塑料带前端与锚靴相连,用插带机导杆顶住锚靴,插入土层中,达到预定深度后拔出导杆,但排水带仍留在预定位置,在高出地面一定高度(0.5 m左右)剪断排水带,施工时可用静荷或动荷送杆,静荷送杆对土层扰动小,较为常用。我国插带机的插入深度可达约25 m,入土速率可达6 m/min。排水带的平面分布间距可借理论计算确定,一般为1~2 m。排水带插入软基后,为排除土中的多余水量提供了捷径,多余水可水平向通过带的滤膜进入芯板沟槽,再向上由地表的透水料垫层排走。排水带在公路、码头、水闸等软基加固工程中应用广泛,以加速软土固结。

(2)软式排水管

软式排水管又称为渗水软管,是由高强钢丝圈作为支撑体,以及具有反滤、透水及保护作用的管壁包裹材料两部分构成的。高强钢丝由钢线经磷酸防锈处理,外包―层PVC材料,使其与空气及水隔绝,避免氧化生锈。包裹材料有三层,内层为透水层,由高强特多龙纱或尼龙纱作为经纱,特殊材料为纬纱制成;中层为非织造土工织物过滤层;外层为与内层材料相同的覆盖层。为确保软式排水管的复合整体性,支撑体和管壁外裹材料间,以及外裹各层之间都采用了强力粘结剂粘合牢固。软式排水管兼有硬水管的耐压与耐久性能,又有软水管的柔性和轻便特点,过滤性强,排水性好,可用于各种排水工程中。

(四) 土工特种材料

土工特种材料是为工程特定需要而生产的产品,品种多,现选择几种主要产品说明如下。

1 土工格栅

土工格栅是在聚丙烯或高密度聚乙烯板材上先冲孔,然后进行拉伸而成的带长方形或方形孔的板材。加热拉伸是让材料中的高分子定向排列,以获得较高的抗拉强度和较低的延伸率。按拉伸方向不同,格栅分为单向拉伸(孔近矩形)和双向拉伸(孔近方形)两种。前者在拉伸方向上有较高强度,后者在两个拉伸方向上皆有较高强度。土工格栅的品种和规格很多,目前开发的新品种有用加筋带纵横相连而成的,也有用高强合成材料丝纵横连接而成的等等。

2 土工网

土工网是以聚丙烯或聚乙烯为原料,应用热塑挤出法生产的具有较大孔径和较大刚度的平面结构材料。可因网孔尺寸、形状、厚度和制造方法的不同而造成性能上的很大差异。一般而言,土工网的抗拉强度都较低,延伸率较高。这类产品常用于坡面防护、植草、软基加固垫层,或用于制造复合排水材料。一般说来,它只有在受力水平不高的场合,才能用于加筋。

3、土工模袋

土工模袋是由上下两层土工织物制成的大面积连续状材料,袋内充填混凝土或水泥砂浆,凝固后形成整体混凝土板,可用作护坡。这种袋体代替了混凝土的浇注模板,故而得名。模袋上下两层之间用一定长度的尼龙绳来保持其间隔,可以控制填充时的厚度。浇注在现场用高压泵进行。混凝土或砂浆注入模袋后,多余水量可从织物孔隙中排走,故而降低了水分,加快了凝固速度,使强度增高。按加工工艺的不同,可将模袋分为两类,即机织模袋和简易模袋。前者是由工厂生产的定型产品,而后者是用手工缝制而成的。

4 、土工合成材料粘土垫层

土工合成材料粘土垫层是由两层或多层土工织物(或土工膜)中间夹一层膨润土粉末(或其他渗透性材料)以针刺(缝合或粘接)而成的―种复合材料。它与压实粘土垫层相比,具有体积小、质量轻、具柔性、密封性良好、抗剪强度较高、施工简便、适应不均匀沉降等优点,可以代替―般的粘土密封层,用于水利或土木工程中的防渗或密封设计。国外大量用于废料坑的底部防渗衬砌和顶部封盖。

四、土工合成材料的工程特性

(一) 物理特性

1 、厚度

土工合成材料厚度用mm表示,厚度变化对织物的孔隙率、透水性和过滤性等水力特性有很大的影响。常用的各种土工合成材料的厚度是:土工织物一般为0.1~5 mm,最厚的可达十几毫米;土工膜一般为0.25~0.75 mm,最厚的可达2~4 mm;复合型材料有时采用较薄的土工膜,最薄可达0.1 mm;土工格栅的厚度随部位的不同而异,其肋厚一般由0.5 mm至几十毫米。有些材料在受压时厚度变化很大,需规定在某固定压力下测定厚度。一般规定此压力为2 kPa。 根据工程需要还应测试在20 kPa、200 kPa压力下的系列厚度。土工织物厚度可采用专门的厚度测试仪,土工膜厚度可直接用千分尺测定,―般要求加压面积为25 cm2,试样面积应大于加压面积的2倍,加压时间30 s,试样不少于10块。

2、单位面积质量

单位面积质量为单位面积土工合成材料具有的质量,它反映材料多方面的性能,如抗拉强度、顶破强度等力学性能以及孔隙率、渗透性等水力学性能。通常以g/m2表示,是土工合成材料的主要物理性能之一。土工织物和土工膜单位面积质量受原材料密度的影响,同时受厚度、外加剂和含水量的影响,常用的土工织物单位面积质量一般在50~1 200 g/m2的范围内。测定单位面积质量采用秤量法,试样面积为100 cm2,数量不得少于10块,天平秤量读数应精确到0.01 g(现场测试为0.1 g)。测试前要求试样在标准大气压下恒温(20±2 ℃),恒湿(65 %±2 %)24 h。

(二)、力学特性

反映土工合成材料力学特性的指标主要有拉伸特性及抗拉强度、撕裂强度、顶破强度、刺破强度、穿透强度及握持强度等。

1 、拉伸特性及抗拉强度

土工合成材料是柔性材料,大多通过其抗拉强度来承受荷载以发挥工程作用,因此抗拉强度及其应变是土工合成材料的主要特性指标。土工合成材料的抗拉强度与测定时的试样宽度、形状、约束条件有关,必须在标准规定的条件下测定。土工织物在受力过程中厚度是变化的,不易精确测定,故其受力大小一般以单位宽度所承受的力来表示,单位为kN/m或N/m,而不是习惯上所用的单位面积的应力来表示。

目前测定抗拉强度基本上是沿用纺织品条带拉伸试验方法,即把试样两端用夹具夹住,以一定的速率施加荷载进行拉伸直到破坏,测得试样自身断裂强度及变形,并绘出应力―应变曲线。目前条带拉伸试验的试样分宽条与窄条两种,宽条试样宽200 mm、长100 mm,宽长比B/L=2;窄条试样宽50 mm、长100 mm,宽长比B/L=1/2。试验机具应选择具有等速拉伸性能、能测读拉伸过程中拉力和伸长量或直接记录拉力―伸长关系曲线的拉力机,同时要求试样的最大断裂力在满量程的10 %~90 %范围内。国内规定拉伸速率为50 mm/min。

目前关于土工合成材料的拉伸力学特性一般采用室内无侧限拉伸试验进行测试。但现场埋设在填料中的土工筋材的力学特性因填料的约束作用而不同,人们曾通过对不同宽带的试件进行拉伸试验,以评价筋材受侧向约束的影响。但更科学的是应将筋材埋在填料中进行测试。此时的力学特性所受影响因素较多。有约束的拉伸试验表明,约束力将增加土工织物的抗拉强度和模量,对于土工格网和土工格栅,约束力的影响更为显著,因为除了界面的摩擦阻力外,筋材横肋所受拉伸方向的土压力还将约束其变形,从而增大了模量。

2、 握持强度

土工织物承受集中力的现象普遍存在,握持强度是反映其分散集中力的能力。握持强度试验选用的仪器一般与条带拉伸试验相同,但试验方法不同。握持强度试验是握持试样两端部分宽度而进行的一种拉力试验。它的强度由两部分组成,一部分为试样被握持宽度的抗拉强度;一部分为相邻纤维提供的附加抗拉强度。它与条带拉伸强度之间没有简单的对比关系。由于各单位所采用的试样和夹具的尺寸不尽相同,试验的难度也较大,因此测得的成果相差很多。一般不宜作为设计依据。只可用作不同土工织物的抗拉强度的比较。土工织物握持力一般为0.3~6.0 kN。

3、 撕裂强度

土工织物和土工膜在铺设和使用过程中,常常会有不同程度的破损。撕裂强度反映了试样抵抗扩大破损裂口的能力,可评价不同土工织物和土工膜被扩大破损程度的难易,是土工合成材料应用中的重要力学指标。

目前撕裂强度试验仍沿用纺织品标准测试方法。常用的纺织品撕裂试验,按试样形状分为梯形法、翼形法以及舌形法,舌形法又分为单缝与双缝两种。目前多采用梯形法测定土工膜及土工织物的撕裂强度,这种试验从其加力方式看,近似于张拉试验。土工织物梯形撕裂强度值一般为0.15~30 kN,不加筋土工膜的梯形撕裂强度值一般为0.03~0.4 kN。

4 、顶破强度 刺破强度及穿透强度

在工程应用中,土工织物及土工膜常被置于两种不同粒径的材料之间,受到粒料的顶破作用,同样也将受到抛填粒料引起的法向荷载。根据粒径大小形状、土工织物及土工膜接触面的受力特征和破坏形式的不同,可分为顶破、刺破和穿透几种受力状态。

(1)顶破强度是反映土工织物及土工膜抵抗垂直织物平面的法向压力的能力。顶破试验与刺破强度试验相比,压力面积相对较大,材料呈双向受力状态。所用试验方法有液压胀破试验、圆球顶破试验和相CBR顶破试验。

(2)刺破强度是反映土工织物或土工膜抵抗小面积集中荷载(如有棱角的石子或树枝等)的能力。试验方法与圆球顶破试验相似,只是以金属杆代替圆球。

(3)穿透强度可通过穿透试验测得,这种试验是模拟工程施工中具有尖角的石块或其它锐利物落在土工织物或土工膜上的情况,用穿透试验所得孔眼的大小,评价土工织物或土工膜抵御穿透的能力。

(三)、水力学特性

由于土工织物、细孔土工网等土工合成材料可以使水及空气自由地通过,并能有效地截留和控制土颗粒的流失,因此被广泛他用作排水和过滤材料。为此必须研究其水力学特性,其主要包括两方面:―是透水与导水能力;二是阻止颗粒流失的能力。这些特性涉及到土工合成材料的孔隙率、孔径大小与分布情况、渗透特性等。土工织物的渗透特性是其重要水力学特性之一。在过滤标准及其它有关水力学中,是一项不可缺少的重要指标。根据工程的需要,通常要确定垂直于织物平面的渗透特性和平行于织物平面的渗透特性。垂直于织物平面的渗透特性,主要用垂直渗透系数 表示。该系数是渗流的水力梯度等于1时的渗流速度,一般服从达西定律,土工织物的渗透系数约为 ~ cm/s,其中无纺织物的渗透系数为 ~ cm/s。使用土工膜的目的在于防渗,它可以阻挡水、水气、气体及有害物质(例如甲醇、丙酮和二甲苯等)的渗透。土工膜在水压力作用下产生渗流的原因是由于制造时的不均匀性和缺陷等因素所造成的,有些细微的通道,则是在一定的水压力下被水冲破而形成的,温度变化引起水体积变化,土工膜的渗透系数愈小,温度对试验结果的影响愈大。

(四)、耐久性

土工合成材料的耐久性包括许多方面,主要是指对紫外线辐射、温度变化、化学与生物侵蚀、干湿变化、冻融变化和机械磨损等外界因素变化的抵御能力,材料的耐久性主要与聚合物的类型及添加剂的性质有关。

土工合成材料的老化现象主要是因为高分子聚合物具有链节结构,受外界因素的影响发生降解反应或交联反应的结果。使材料老化的各种因素中,阳光辐射起着最重要的作用。紫外线具有很大的能量,能够切断许多聚合物的分子链,或者引发光氧化反应。其试验方法主要有自然老化和人工老化两大类,近几年采用了一系列措施以增加聚合物的抗老化能力,并取得了很好的效果。添加防老化剂、方法简便,效果显著,是当前防老化的主要途径。土工合成材料在有覆盖的情况下(或埋在土中),老化速度缓慢。

聚合物对化学腐蚀一般具有较高的抵抗能力,但某些特殊的化学药剂或废品对聚合物有腐蚀作用。因而利用土工合成材料(土工膜)作污水或废物存储池的防渗材料时,对其化学稳定性要认真对待。土工合成材料在铺设过程中易受损伤,且不易被发现,国外试验研究发现,埋在土中的织物老化主要是由于机械伤引起的,铺设造成的孔洞是使材料强度降低的主要因素。孔洞数愈多,原始强度降低得愈多。在高温条件下,合成材料将发生熔融现象。有时温度虽未达到融点,聚合物分子结构也可能发生变化,影响材料的弹性模量和强度。有些聚合物在特别低的温度下,也使柔性降低、质地变脆,影响其力学特性,给施工及接缝造成困难。此外,干湿度和冻融变化可能使一部分空气或冰屑存在织物内部,影响其渗透特性。

五、土工合成材料的功能

土工合成材料具有多方面的功能,一种土工合成材料往往就兼有数种功能。随着土工复合材料的发展,所兼有的功能就更多。总的说来,土工合成材料的主要功能可归纳为六类,即过滤作用、排水作用、隔离作用、防渗作用、防护作用以及加筋作用。

1 过滤作用

把土工织物置于土体表面或相邻土层之间,可以有效地阻止土颗粒通过。从而防止由于土颗粒的过量流失而造成土体的破坏。同时允许土中的水或气体通过织物自由排出,以免由于孔隙水压力的升高而造成土体的失稳等不利后果。

土工织物可适用于土石坝粘土心墙或粘土斜墙的滤层,土石坝或堤坝内的各种排水体的滤层,储灰坝或尾矿坝的初期坝上游坝面的滤层。堤、坝、河、渠及海岸块石或混凝土护坡的滤层,水闸下游护坡下部的滤层,挡土墙回填土中排水系统的滤层,排水暗道周边或碎石排水暗沟周边的滤层,水利工程中水井、减压井或测压管的滤层等。

2 排水作用

有些土工合成材料可以在土体中形成排水通道,把土中的水分汇集起来,沿着材料的平面排出体外。较厚的针刺型无纺织物和某些具有较多孔隙的复合型土工合成材料都可以起排水作用。

它们可适用于土坝内垂直或水平排水,土坝或土堤中的防渗土工膜后面或混凝土护面下部的排水。埋入土体中消散孔隙水压力,软基处理中垂直排水,挡土墙后面的排水,各种建筑物后面的排水,排除隧洞周边渗水、减轻周边所承受的外水压力,人工填土地基或运动场地基的排水等。

3. 隔离作用

隔离是指在两种物理力学性质不同的材料之间铺设土工合成材料,使它们不互相混杂。例如将碎石和细粒土隔离,软土和填土之间隔离等等。隔离可以为工程带来许多预期的良好效应,举例说明如下:

(1)通过隔离层,引起应力扩散作用,使地基土的沉降量得到一定程度的均化。

(2)隔离提供排水面,加速地基土固结,使承载力提高。

(3)隔离层起整体性作用,可使要求的地基粗粒料支持层的厚度减少,节约建筑材料。

(4)地基中有部分软弱区域,或有小范围洞穴,铺隔离层有架桥作用,以掩盖和减弱洞穴区或软弱区的影响。

(5)在地下水位较高的地基中,隔离层可以切断毛细水上升,防止盐碱化,或减弱冻胀。

(6)道路基床中,隔离是防治翻浆冒泥的有效措施。

(7)隔离层还起一定的保温作用。

用于隔离的土工合成材料应以它们在工程中的用途来确定。应用最多的是有纺和无纺土工织物。如果对材料的强度要求较高,有时还要求以土工网或土工格栅作为材料的垫层。当要求隔离防渗时,则需要土工膜或复合土工膜。

4 防渗作用

土工膜和复合型土工合成材料,可以防止液体的渗漏、气体的挥发,保护环境或建筑物的安全。它们可用于土石坝和库区的防渗,渠道防渗,隧道和涵管周围防渗,防止各类大型液体容器或水池的渗漏和蒸发,屋顶防漏,用于修筑施工围堰等。

5 防护作用

多种土工合成材料对土体或水面,可起防护作用。它们主要用于防止河岸或海岸被冲刷,防止垃圾、废料或废液污染地下水或散发臭味,防止水面蒸发或空气中灰尘污染水面,防止土体冻害等。

6 加筋作用

很多土工合成材料埋在土体中,可以分布土体的应力,增加土体的模量,传递拉应力,限制土体侧向位移;还可以增加土体和其它材料之间的摩阻力,提高土体及有关建筑物的稳定性,土工织物、土工格栅、土工网及一些特种或复合型的土工合成材料,都具有加筋作用。它们可用于加强软弱地基,加强边坡稳定性,用作挡土墙回填土中的加筋或锚固挡土墙的面板,修筑包裹式挡土墙或桥台,加固柔性路面、防止反射裂缝的发展等。

六、结论

(一)土工合成材料应用中存在的问题

1、在工程实际应用中,设计对土工合成材料的技术指标、施工工艺和方法常有特定的要求,但个别工程实施后达不到预期效果。主要原因是施工技术问题,部分施工人员对这一新型材料还比较生疏,施工设备和方法比较落后,操作不规范,以致施工质量达不到设计要求。

2、土工合成材料本身制约着工程质量,有些产品工艺落后,成本较高,质量难以达到规定标准。

3、工程施工中,部分单位在购买材料时低价竟标,更有相当多的单位没有检测设备和检测人员,没有把好质量关。因此,土工合成材料在生产及施工应用上,还缺乏必要的、严格的行业管理。

(二)结论

《铁路路基土工合成材料应用技术规范》自实施以来,有力促进了铁路土工合成材料的应用,路基工程质量得到了质的提高。但由于设计理论的相对滞后,土工合成材料生产厂家众多,产品质量参差不齐,技术规范有关条款不易操作等诸多原因,限制了进一步的推广应用。我认为在规范修订时,如下方面予以考虑完善。

(1)增加土工合成材料生产原料的技术要求,分不同地区、不同的应用条件提出相应产品技术指标。对作为重要受力构件的材料(如加筋土挡土墙拉筋带),要增加蠕变强度等指标。

(2)各类结构、构筑物的计算理论和方法要在规范中明确和进一步细化;随着工程实践的积累,宜增加高墙(如单级超过10 m的加筋土挡土墙)、包裹式加筋土挡土墙、加陡边坡加筋路堤、土工格室加固软基等计算方法。

(3)补充新型土工合成材料,如经编土工格栅、立体植被网、双向拉伸土工格栅的应用条件和技术要求。

(4)吸收近年来土工合成材料应用的成功经验和教训,进一步完善设计和施工质量检验条款。

(5)参照国标和其它标准,统一材料名称,制定较详细的技术指标、检验(测)项目和标准。

土工合成材料在工程应用中有着极为突出的优势,在公路、铁路、水利、环保工程等方面,就地取材,原来不能利用的淤泥、沙土、碎石等采用土工合成材料后都能变成坚固的路基和挡墙,无需开山取石取土修建,有效地保护了自然生态环境,防止了水土流失和山体滑坡。随着科技的不断发展土工合成材料的用途将不断延伸,推广土工合成材料的首要目的和优势就是保护生态环境,有着其他材料不可替代的优点。