土木工程机械化施工质量控制.docx

一.土质质量控制与检测
1. 路基的几种形式
路基横断面的型式因线路设计标高与地面标高的差而不同，一般可归纳为四种类型:
（1）路堤，全部用岩土填筑而成
（2）路堑，全部在天然地面开挖而成
（3）半填半挖，一侧开挖、另一侧填筑
（4）不填不挖，路基标高与原地面标高相同
2. 路基要求
路基是道路的基本结构物，它一方面要保证车辆行驶的通畅与安全，另一方面要求 路面承受行车荷载的要求，因此应满足以下要求：
1）路基结构物的整体必须具有足够的稳定性。在各种不利因素和荷载的作用下，不 会产生破坏而导致交通阻塞和行车事故，这是保证行车的首要条件。
2）路基必须具有足够的强度、刚度和水温稳定性。水温稳定性是指强度和刚度自 然因素的影响下的变化幅度。路基具有足够的强度、刚度和水温稳定性，就可以 减轻路面的负担，从而减薄路面的厚度，盖上路面使用状况。
3. 路基压实机理
土是固相、液相和气相的三相体，即以土粒为骨架、以水和气体占据颗粒间的孔隙。 土体的压实作用是使土块变形和结构调整以致密实。当采用压实机械对土施加碾压 时，土颗粒彼此挤紧，孔隙减小，顺序重新排列，形成新的密实体，粗粒土之间摩擦 和咬合增强，细粒土之间的分子引力增大，从而土的强度和稳定性都得以提高。
4. 路基压实特点
在一定的压实功下，只有当压实土料为最佳含水量时，压实效果才可能最好，达到最 大干密度。从击实曲线还可以看出曲线左边比右边的坡度陡。这表明含水量变化对于 干容重的影响在偏干时（指含水量低于最佳含水量）比偏湿时（指含水量高于最佳含 水量）更为明显。从饱和曲线（它表示当土处于饱和状态时的Y d —3关系。）与击 实曲线的位置关系说明，击实土是不可能被击实到完全饱和状态的。
在同一压实功下，不同土类的压实特性不一样。含粗粒越多的土样其最大干容重越大， 而最佳含水量越小。随着压实功的增加，击实曲线的形态不变，但位置向左上方发生 了移动，即Y dmax增大了而3op却减小了。曲线形态还表明，当土偏干时增加击实 功对提高压实度的影响较大，偏湿时则收效不大，故对偏湿的土企图用增大击实功的 办法提高压实度是不经济的。
5. 压实特性影响因素
1）含水量
在一定的压实功下，只有当压实土料为最佳含水量时，压实效果才可能最好，达最 大干密度。当含水量很低时，Y d随着3的增加而增大；但当3>3Op后，Y d随着 3的增大反而降低。这是由于土中含水率很低时土中只有强束缚水，电子分子力的 吸引阻止了土颗粒的移动。含水率适当增大时，束缚水变厚，电分子吸引力减弱， 水起润滑作用，使土粒因容易移动而被压实。但当含水率较高，超过最佳含水率很 多时，土中有若干自由水占据空隙，在击实的短时间内，自由水无法排出，因而干 密度下降。
2）土质
集料的质量对压实的影响。集料质量是指集料本身的强度或硬.度。集料颗过 软，在压路机碾压过程中易被压碎，从而影响集料自身的级配，影响集料能够 达到的实度和强度。当然，对路面各结构层的石料提出硬度要求，不仅是为了
防止在碾压 过程中被压碎，还为了提高路面在使用过程中抵抗行车荷载的能力。
土和路面材料类型对压实的影响。同一定 类型的压路机 碾压路.基和路面结构层 时，土或路面材料类型对所能达到的压实度有较大影响。普通钢轮压路机 碾压砂 和砂砾土易达 到较高的压实 度，但用这种压路机碾压粘性土，较难 达到高的压实度，振动压路机适宜于压实砂和砂砾土，但用它来压实粘性土效 果差。
3）压实厚度
碾压厚度对压实的影响。压实厚度对压实效果具有明显影响。.相同压实 条件下（土质、湿度与功能不变），由实测土层不同深度的密实度或压实 度得知，密实度随深度呈递减，表层5 cm最高。不同压实工具的有效压实深 度有所差异，根据压实工具类型、土质及土基压实的基本要求，路基分层压实 的厚度有具体规定数值。
4）压实机械对压实的影响。（压实功率）
压实机械对压实的影响。压实机械对一定含水 量下的路基土和.路面材料的压 实状态有很大影响。使用轻型压路机只能得到较小的密实度，使用重型压路 机可以得到较大的密实度，振动压路机比相同重量的普通钢轮压路机的压实效 果好得多。
5）碾压遍数对压实的影响。（压实功率）
压实功能对压实效果的影响,是除含.水量以外的另一重要因素。压实功能与压 实效果曲线表明：同一种土的最佳含水量随功能的增大而减小，最大干容 重则随功能的增大而提高；在相同含水量的条件下，功能越高，土基密实 度越高。据此规律，工程实践中可以增加压实功能（吨位一定，增加碾压遍 数），以提高路基强度或降低最佳含水量。但必须指出，用增加压实功能 的办法提高土基强度的效果有一定限度,功能增加到一定限度以上，效果 提高愈为缓慢。以经验，压实度达到要求时，碾压遍数控制在4 - 6遍。
6）碾压速度对压实的影响。
碾压速度对压实的影响。碾压速度影响碾压轮对单位面积内材.料的压实时间。 碾压速度低时，单位面积材料的碾压时间比速度高时要多，因而作用在被 压材料上的能量也大。实际上，传递到被压材料层内的能量与碾压速度成反比。 假定使碾压材料层达到规定密实度所需的压实能量不变，则碾压速度加倍 时,碾压次数相应加倍，并且碾压速度过快容易导致路面不平整（形成小 波浪）。
7 ）集料级配对压实的影响。
集料级配对压实的影响。集料的级配对碾压所能达到的密实度.有明显影响。实 践证明，均匀颗 粒和砂，单一尺寸的 砾石、石都难 于碎碾压密实。在级配集 料基层或底基层施工中，使所用的集料的级配与室内试验确定标准干容重 时所用的集料级配相同是很重要的。在集料发生离析的情况下，添加所缺的料 并进行适当的拌和是必要的。
8）地基或下承层强度对压实的影响。
在填筑路堤时，地基没有足.够强度，路基的第一层是难于达到较高压实 度的。如果直接在比较湿软的路基上填筑新路堤，路堤的第一层甚至第二 层，重型压路机无法进行碾压。如用重型压路机进行碾压，土层就发生/弹 簧现象0碾压次数越多，/弹簧现象0越严重。因此，在填筑路堤前应对路
槽进行碾压，使其压实度达到90以上才可对路堤进行填筑。
6. 施工机械选择与组合
选择：
1）根据作业内容选择
路基施工的基本作业：开挖，装载，运输，填筑，碾压，修整等。
辅助作业：伐树，除根，松土，爆破，表层处理等。
因此，在路基施工作业时，因结合机械的性能，作业条件和作业效率等情况 综合进行选择。
2）根据土质条件
路基工程施工中，土壤是施工机械作业的主要对象，其性质和状态 直接关系到施工机械的作业质量、作业效率和成本，因此土质是选择施工 机械的重要根据之一。
9根据机械通行性选择
通行性是指车辆在土质等条件限制下，在工地行驶的可能程度，与土质的承 载能力有很大关系。
9根据土的工程特性选择
土质条件也决定了进行各种作业机械施工的可能性和难易程度。土体的工程 性质不同，施工时应选择的机械业不同。
3）根据运距不同选择
这主要是针对铲土运输机而言。考虑土的状态，性质及工程规模，并结合现场 条件进行选择。
4）根据气象条件选择
气象条件也是影响机械施工的因素之一。雨和积雪融水会直接影响土的状态， 从而机械通过性下降，工程性质变坏。
在雨季，如要施工，就必须考虑使用效率低的履带式机械，替代干燥条件下机 动灵活，效率较高的轮式机械。在冬季，进行冻土开挖，填筑，碾压等作业时， 应选用与破冻土等特殊作业相适应的机械，如松土器，冻土犁，并注意发动机 启动性能。
在上述两种季节下，要注意机械施工能否达到规定的技术要求。
在高原区，因空气稀薄，动力装置应配备高原型柴油机。
5）根据与工程间接有关的条件选择
承担几个不同的施工任务，应考虑机械设备相互之间的协调配合，同时还应考 虑到如电力，燃油料供应，机械维修与管理，机械的调迁等。通过综合分析， 抓住主要矛盾，选择经济适用的机械。
6）根据作业效率选择
在特定的施工条件下，机械的工作能力（生产率）是根据作业效率确定的。作 业效率的高低直接影响工程进度的快慢。选择施工要满足施工进度的要求。
组合：
机械的合理组合：①主要机械和配套机械的组合一一与主要机械配套的机械，其 工作容量、数量、及生产率应该有储备，机械的配合能力应适宜；②牵引机械与 配套机具的组合一一两者的组合要协调平衡，以避免动力剩余过大造成浪费，或 动力不足不能完成要求的作业或降低作业效率；③配合作用机械组合数一一应尽 量少，尽可能地组织多个系列的组合，并列施工；④尽量选用系列产品一一有利 于设备的保养、维修管理，有利于配件的组织采购和配件管理。
7. 压实度的标准：目前，公路路基一般采用细粒土，而细粒土一般用压实系数K 来评价，其值越大表明压实越好，但最大值为1.在路基压实过程中，难压实的 是细粒土。在细粒土中粒径越小及粘性越大者就越难压实。此外，含水量对细 粒土的压实影响很大，填料过干矿物颗粒间摩擦阻力大，不易压实;填料过湿易 形成封闭气体或水分，形成“弹簧土”也不易压实，所以应在填料处于最佳含 水率的条件下进行。公路路基除受到行车载荷，结构层重量及填料自重外，还 受到水分和气温的反复作用以及干湿交替作用和冻胀的影响。接近地下水位的 浸水部位，为防止毛细管水的侵蚀作用也要压实。路基经填土压实后，由于矿 物颗粒相互挤紧增加了坚固性，又因填料空隙减小，水分不易侵入而保持了稳 定性。
二. 稳定层
1. 稳定层分为基层（上基层、下基层）和底基层。
2. 基层结构类型可分为结合料稳定类基层和无结合料的粒料类基层。
3. 结合料稳定类基层又可分为有机结合料和无机结合料基层，无机结合料基层又称为半 刚性或整体型基层。
4. 有机结合料主要是沥青（包括乳化沥青和泡沫沥青）.
无机结合料主要有水泥、石灰、粉煤灰和火山灰等。
5. 无机结合料基层可分为：水泥稳定类、石灰稳定类、综合稳定类（石灰+粉煤灰和水 泥+石灰）。
有机结合料沥青摊铺的基层叫做沥青土基层。
6. 稳定层施工方法:路拌法、厂拌法。
厂拌法指的是在固定的拌和工厂或移动式拌和站拌制混合料的施工方法。
路拌法指的是采用人工或利用拖拉机（带铧犁）或稳定土拌和机在路上（路槽中）或 沿线就地拌和混合料的施工方法。
比较：
路拌法施工的主导机械是稳定土拌合机；厂拌法施工的主导机械是稳定土厂拌设备。 路拌法特点：路拌法施工机动灵活，工程造价较低，但拌合的均匀性不如厂拌法。 厂拌法特点：稳定土质量均匀，性能可得到保证，但施工费用比路拌法高。
7. 石灰稳定土基层路拌法施工工艺流程：施工准备T测量放样T准备下承层T粉碎土或 运送摊铺选料T洒水预湿T平整和轻压T摆放和摊铺石灰^补充洒水和拌合T整形 T碾压T接缝和掉头处理T养生 石灰稳定土厂拌法施工工艺：备料T拌制T运输 T摊铺及碾压T横向接缝处理T纵向接缝T养生及路缘处理。
8. 影响稳定土施工质量的因素
施工工艺：1 ）施工工艺过程的连续性的影响；2）特殊季节施工的影响（冬季、雨季） 材料：1）材料的选择；2）最大干容重和最佳含水率；
机械：1）摊铺机，对平整度的控制；2）压实机械，压路机。
三. 半刚性基层
1. 半刚性材料的基本特性（特点）和通常的种类：
基本特性：
（简要）稳定性好，抗冻性能强，结构本身自成板体，强度和模量随龄 期的增长而不断增长，抗拉强度远小于抗压强度，具有温缩和干缩性。
（详细）1）具有一定的抗拉强度和较强的板体性；
2）环境温度对半刚性材料强度的形成和发展有很大的影响；
3）强度和刚度随龄期增长；
4）半刚性材料的刚性大于柔性材料、小于刚性材料（水泥混凝土）：
5）半刚性材料的承载能力和分布荷载的能力大于柔性材料；
6）半刚性材料到达一定厚度后，增加厚度对结构承载能力提高不明显。
7）半刚性材料的垂直变形（弯沉）明显小于柔性材料；
8）半刚性材料易产生收缩裂缝（干缩与温缩裂缝）。
种类：水泥、石灰-粉煤灰等无机结合料稳定的集料或粒料
（或通常的种类：水泥稳定类材料，石灰稳定类材料，工业废渣稳定类）
2. 工业废渣的基本特性，常使用的石灰稳定工业废渣材料。
基本特性：（1 ）水硬性（2 ）缓凝性（3 ）抗裂性好，抗磨性差（4 ）温度影响大（5 ） 板体性
通常用石灰稳定的废渣，主要有石灰粉煤灰类及其他废渣类等
3. 简述半刚性基层材料的优、缺点
优点：刚性基层具有一定的板体性、刚度、扩散应力强，且具有一定的抗拉强度， 抗疲劳性强度，具有良好的水稳性特点。
缺点：1）不耐磨，不能作面层；2）抗变形能力低，因干、温缩全开裂；3）强度 增长需要一定龄期。
四. 沥青
1. 沥青路面的特点：①具有较高强度，能承受较繁重的交通运输任务；②具有较高的 密
实度、孔隙率小，较高的耐久性；③具有良好的平整度，表面坚实，无接缝，故使行 车平稳、噪声小；④由于沥青混凝土的允许抗应变值小，因此要求面层下应有坚实的 基层；⑤温度稳定性不理想，夏天易软，冬天易脆，易产生裂缝。
2. 沥青路面的分类及特点：1）沥青混凝土路面：①质量符合要求的沥青混凝土路面强
度高，能承担繁重的交通运输任务。②具有良好的平整度，表面坚实、无接缝，因 此，行车平稳、噪声小、耐用；③能防止表面水渗入路面结构层；④集中拌制，石 料的配比以及沥青用量得以严格控制，质量容易得到保证；⑤可以大面积施工，完 成后可以及时通车；⑥可施工期比沥青表面处治和沥青贯入要长。2）沥青碎石路面 （厂拌沥青碎石路面和路拌沥青碎石混合料路面）：①受沥青软化的影响较小，从而 热稳定性好。在经常启动和制动处，不易发生搓板状形变。②工程造价较低，因它 的沥青用量较少；③质量容易得到保证；④可施工期比贯入式长；⑤孔隙率较大， 空气和表面水易透入，空气促使沥青老化，水侵入会使沥青从石料上剥离。3）沥青 贯入式碎石路面：施工要求机械设备较少，工艺简单，施工进度快，具有较高的强 度和稳定性；表面易渗水，严重影响质量和寿命，温度高时面层沥青可能下流到基 层中，影响面层寿命，沥青用量难于控制准确；4）沥青表面处治路面；（层铺法， 及喷洒法）摩擦系数大和表面构造深度较大，有利高速车辆行车安全；具有良好的 抗温度裂缝性能；表面处治石料容易散失；（拌合法）集料不易散失，摩擦系数和表 面构造深度都比喷洒发表面处治小，其抗温度裂缝性也不如喷洒发表面处治。
3、沥青路面的施工设备组合及选择：
选型及配套根据工程量的大小、工期要求、工程质量要求、施工现场条件、
确定合理的机械类型、数量及组合方式，使施工能连续、均衡高效低进行。组合—— 沥青混合料摊铺是以摊铺机、拌和机为主导机械，并与自卸汽车、碾压设备配套作 业进行的。在沥青拌合设备与摊铺机配套时，既要保证摊铺机尽可能少地停机待料， 影响摊铺质量，同时也不能让价值昂贵的拌合设备长时间停机而不能充分发挥其生 产能力。实践证明，在一般情况下摊铺机组的整体理论摊铺能力要大于拌合设备的 理论能力的10%~15%较为合理。运输车辆的数量应根据装料、卸料和返回等各工作 环节所需实践来确定。这里应注意根据运输路况和运输距离的变化及时进行调度， 确保摊铺用料量的需要。压实机械的配套，应先根据碾压温度和摊铺速度确定合理 的碾压长度，然后配备碾压设备。
4. 沥青路面施工工艺（主要机械及注意关键问题）
机械：间歇式沥青混凝土拌合设备、自卸汽车、摊铺机、压路机
⑴混合料的拌合（选用固定式沥青拌合设备）：
沥青混合料版和工艺根据工艺流程分为传统式和滚筒式。在传统式沥青混凝土拌合 设备中骨料的烘干与加热是连续进行的，而混合料的拌制则有间歇（周期式或循环 式）进行和连续进行两种。前者称为传统间歇式沥青混凝土拌合设备，后者成为传 统连续式混凝土拌合设备。
间歇式沥青混凝土拌合设备搅拌工艺：
① 不同规格的冷砾石料-冷骨料定量给料设备的各料斗按体积进行粗级配-冷骨料 输送机传输T干燥滚筒烘干加热（火焰逆流烘干加热）T热骨料筛分机筛分T热骨 料临时贮斗临时贮存（此连续进行）-搅拌器搅拌
② 矿粉T矿粉贮仓T定量给料装置T搅拌器搅拌
③ 沥青-沥青加热保温-沥青泵送、计量装置-搅拌器搅拌
④ 干燥滚筒与热骨料筛分机等所产生的粉尘-除尘装置将粉尘分离出来-矿粉定量 给料装置回收再用-直接运往或送入混合料成品贮仓-搅拌器搅拌
（2）自卸汽车运输：热拌沥青混合料宜用大吨位自卸汽车运输，以减少对接次数和对 接时间。关键问题：保证混合料达到摊铺现场所要求的温度指标。
⑶摊铺：沥青混凝土路面摊铺作业机械主要由摊铺机、自卸汽车和压路机三者联合 进行。关键问题：摊铺机必须缓慢、均匀、连续不间断地进行，摊铺过程中不得随 便变换速度、中途停顿。
⑷趁热碾压：沥青路面压实机械分静载光轮压路机、轮胎压路机和振动压路机等类 型。
⑸接缝处理。
⑹养生。
5. 沥青路面质量验收及检测
验收：压实度、弯沉、平整度、质量（构造深度）
检测：平整度、弯沉、抗滑能力、破坏路面的检测（足够的压实度）
6. 沥青混合料技术性质的要求，评价的指标和相关的实验。
高温稳定性：动稳定度，车辙试验；
低温性能：劈裂强度，马歇尔冻融劈裂试验；
耐久性：旋转薄膜烘箱试验；粘附性，水煮法试验。
7. 沥青碎石与沥青混凝土有何不同？
沥青碎石中矿料中细颗粒含量少，不含或含少量矿粉，混合料为开级配的，空隙率 较沥青混凝土大，含沥青少，拌和而成的混合料。
补充：1.路面有哪些类型？分别说明其特点
路面类型可以从不同角度来划分，但是一般都按面层所用的材料区划，如水泥混凝土路 面、沥青路面、砂石路面等。但是工程设计中，主要从路面结构的力学特性和设计方法 的相似性出发，将路面划分为：
柔性路面、刚性路面和半刚性路面三类。
特点：
柔性路面总体刚度较小，易产生较大的弯沉变形，路面结构本身的抗弯拉强度较低。
刚性路面抗弯拉强度高，并且有较高的弹性模量，呈现出较大的刚性。
半刚性路面处于柔性和刚性之间。
1、路基工作区
1、路基工作区：在路基某一深度Za处，当车轮荷载引起的垂直应力与路基土自重引起的 垂直应力相比所占比例很小，仅为1/10-1/5时，该深度Za范围内的路基称为路基工作区。
2、压实度
2、压实度：现场干密度与室内最大干密度的比值，用百分数表示。
3、半刚性基层
3、半刚性基层：采用无机结合料稳定粒料或土，且具有一定厚度的基层结构。
7、路基干湿类型分为哪几类，如何确定？
7、干燥、中湿、潮湿、过湿。
用土的稠度Wc确定。
3、何谓轴载换算？沥青路面、水泥混凝土路面设计时，轴载换算各遵循什么原则？
3、（1）将各种不同类型的轴载换算成标准轴载的过程；沥青路面和水泥砼路面设计规范均 采用BZZ-1作为标准轴载。
（2）沥青路面轴载换算：
a、计算设计弯沉与沥青层底拉应力验算时，根据弯沉等效原则；
b、验算半刚性基层和底基层拉应力时，根据拉应力等效的原则。
水泥砼路面轴载换算：根据等效疲劳断裂原则。
4、简述路基施工的基本方法有哪几类？施工前的准备工作主要包括哪三个方面？
4、（1）人工及简易机械化，综合机械化，水利机械化，爆破方法
（2）组织准备，技术准备，物质准备
5、对路面有哪些基本要求？
5、强度与刚度、平整度、抗滑性、耐久性、稳定性、少尘性。
具有较高的结构强度，抗变形能力，较好的水稳定性，耐磨，不透水，表面还应具有良 好的抗滑性和平整度