沪杭高速公路施工中的施工技术现状调研样本.doc

沪杭高速公路施工中施工技术现实状况调查和研究摘要：依据高速公路建设和养护实践分析了高速公路沥青路面多种病害成因，提出了多种病害处治方法，并对中国以后高速公路建设、设计、施工及管养等方面提出了部分提议。沥青路面因含有地质条件适应性强、行车舒适、维护方便等优点而被广泛用于高速公路。在高速公路通车后，因行车荷载作用、外界环境影响和设计、施工中存在不足，沥青路面会逐步出现多个路面病害，关键有裂缝、变形、松散。高速公路一出现路面病害，就应立即分析病害成因，立即采取有效方法进行处治，不然不仅会降低道路使用性能、影响行车安全、舒适、快捷、通畅，而且会因处理不立即或方法不妥造成道路结构性破坏。关键词：裂缝 ；沉陷 ；公路；处理；方法1 工程概况多年来，我区高等级公路建设得到了飞速发展，但因为各方面原因，有些建成高等级公路存在部分质量问题，有高等级公路通车仅仅两三年就出现了严重车辙、开裂、泛油、坑槽等病害，从而不得不进行大修，即影响了大家正常通行和公路使用寿命，又给国家造成经济损失。沪杭高速公路是1993年月国家计委批复同意建设高速公路，是沪杭甬高速公路关键组成部分。上海段东起上海市区西南莘庄，长48公里。上海段被列为国家“九五”关键工程，其中，上海段包含1985年5月23日正式开工,1990年建成通车上海第二条高速公路莘松高速公路（全长20.6公里，路面宽28.5米，共有4条通道，设计时速每小时120公里，总投资3.2亿元，）和28.2公里新建段，新建段路幅宽为33.5米，道路先建四车道，预留两个车道在中央10.5米宽绿化带里。全长48.7公里。1997年12月18日，上海段全线贯通。2路面病害成因分析2.1纵向裂缝纵向裂缝通常发生在距路堤边缘3m5m（行车道和紧急停车带分界）处，且路堤下通常均存在暗埋式箱型通道或盖板涵洞。也有部分发生在互通或服务区加减速车道和行车道拼接处。裂缝形式有两种，一个为对纵向直线形，裂缝两端未延伸到路堤边缘；另一个为纵向弧形，裂缝两端延伸到路堤边缘。后一个裂缝可能会引发路堤滑动，危险性更大。纵向裂缝形成关键原因有以下几方面。2.1.1地基原因有些纵向裂缝路段所处地基不属软土地基，但处于丘陵低洼、河谷处，长久受水冲蚀，天然含水量较高，在设计时未发觉或未作尤其处理，在施工时也未作等载或超载预压，在高填土后，地基出现不均匀沉降，造成路面纵向开裂；有些河谷、水塘虽作了清淤处理，但处理不根本或回填材料控制得不好，也会因不均匀沉降造成路面纵向开裂。2.1.2路基施工原因路基施工时天气干燥，局部路堤填料粘土土块粉碎不足，致使路基压实不均匀；暗埋式结构物处因结构物长度限制使路基边缘不能超宽碾压，致使路基边缘压实度不够；有些加减速车道和行车道拼接段不一样时施工，且拼接处理不好造成路基沉降不均匀。2.1.3渗水原因中央分隔带、路表、边坡等渗水，使得局部路基受水浸泡后土体、值降低，在动静荷载作用下，使得裂缝路段深入产生小圆弧滑动趋势；部分填料为弱膨胀土，施工中未予处理，在渗水后因含水量改变，造成纵向裂缝深入开展。2.2横向裂缝现在，中国高速公路广泛采取以二灰或二灰土等为底基层、二灰碎石为基层半刚性沥青路面。据调查，在半刚性基层路面沥青面层上产生横向裂缝是极为普遍，中国外很多学者甚至认为半刚性沥青路面产生横向裂缝是不可避免。横向裂缝形成关键有以下几方面原因。2.2.1基层反射裂缝首先在基层成型过程中，因基层材料失水收缩而形成规则横向裂缝；其次基层材料因温度骤降而发生低温收缩开裂。这两种收缩变形使沥青面层底面承受拉力，当拉力超出沥青面层抗拉强度时就使沥青面层底部拉裂，并伴随温湿循环改变及行车荷载反复作用而造成沥青面层底面裂缝沿竖向向上扩展到路表，从而形成沥青路面横向裂缝。从现场取样看，面层裂缝和基层裂缝上下贯通，且下宽上窄。2.2.2沥青混凝土温缩裂缝因沥青是一个对温度改变比较敏感粘弹性材料，温度下降时，沥青混合料逐步变硬变脆，并发生收缩变形。当收缩拉应力超出沥青混凝土抗拉强度时，沥青路面表面就会被拉裂，并逐步向下发展，形成上宽下窄横向裂缝。因为大多数高速公路上面层采取进口优质沥青或改性沥青，沥青混合料本身低温抗裂性能很好，故此种横向裂缝相对较少。2.2.3差异沉降引发横向裂缝在软土地基和非软土地基交界处、软土地基处理方法改变处或结构物台背和路段交接处，因地基或路基和结构物质差异沉降造成基层开裂，并反射到沥青面层，形成横向裂缝。这种横向裂缝类似于基层反射裂缝，但往往为路面横向全幅贯通，这种横向裂缝在软基分布比较广泛及结构物众多水网地域高速公路上有一定百分比。2.3网裂 沉陷 坑槽在高速公路行车道上（尤其是在车轮轮迹处）常能发生路面网裂、沉陷及坑槽病害，且在网裂、沉陷处常伴有唧浆现象。如网裂、沉陷不立即处理，在雨后极易形成坑槽。沥青路面网裂、沉陷、坑槽形成关键有以下几方面原因。2.3.1基础施工质量差因为二灰碎石半刚性基层整体强度和材料、拌和、摊铺、养生等多个原因亲密相关，任何一个步骤出问题均可造成其不能形成均匀坚固板体结构，从而因半刚性基层局部强度不足而引发沥青面层开裂，雨水从裂缝浸入，并渗透到基层表面，使基层表面被泡软，在汽车荷载反复作用下，粉浆经过面层裂缝及空隙被压到表面产生唧浆，基层表面被逐步淘空，使沥青路面面层产生网裂、沉陷，并进而形成坑槽；也有是因在基层施工中，为确保基层压实度，对于基层设计厚度较厚（20cm）时，必需分层施工，在现在所用基层材料条件下，就不可避免地出现层间结合微弱步骤，上下基层之间因不连续而出现层状结构，这就改变了基层结构受力情况。2.3.2沥青和石料粘结性差规范要求高速公路沥青路面沥青和石料粘结力大于4级，有路段在试验时粘结力是符合要求，但在沥青混合料生产时，因石料差异性或沥青用量偏小，使得沥青和石料粘结力不足，使混合料逐步松散，进而形成坑槽。2.3.3车辆油渍污染因车辆维修或翻车等原因，汽车用油渗透入路面空隙，使沥青混合料松散并逐步使路面形成坑槽。这种原因形成杭槽往往较深，有甚至达成整个沥青面层厚度。据调查，在超载现象比较严重高速公路上，往往油污是造成路面坑槽破坏关键原因。2.3.4汽车超载影响现在汽车超载现象很突出，因为汽车超载，轴载换算系数显著增加。相关资料表明：超载30%时，换算系数为满载3.131倍，超载60%时为满载7.725倍，超载100%时为满载20.393倍，使得累计标准轴次大大增加，使路面结构使用寿命显著缩短；同时，在重载作用下，路表弯沉及结构层应力显著增加。资料表明：重载（130KN）作用下路面结构理论弯沉值和基层及底基层层底拉应力均比标准轴载（100KN）作用下增大约30%。所以，汽车超载是造成路面破坏尤其是路面结构早期破坏关键原因之一。2.4车辙推移伴随行车荷载作用次数增加，高速公路路面会出现不一样程度车辙、推移病害，这种路面病害会造成平整度下降，并影响高速行车舒适性，严重病害甚至会影响行车安全。车辙、推移形成关键原因以下。2.4.1行车荷载影响 车辆按要求正常在行车道行驶，使得高速公路交通渠化现象很突出，伴随车辆载荷作用次数增加，行车道车辆轮迹处深入压实并逐步形成不一样程度辙槽；重车普遍超载，使得轴载对路面作用力增大，并造成当量标准轴载作用次数大大增加，加速了车辙、推移形成；在服务区等匝道进口处，因车速改变频繁，车辆慢行，常常刹车和开启，造成对路面作用时间过长，且对路面水平剪切作用增大，也易形成车辙槽和推移。2.4.2沥青面层高温稳定性差 因为沥青混合料是一个弹塑性材料，如沥青、矿料选材不妥或混合料组成不妥均会造成沥青混合料高温稳定性差、抗塑性变形能力低，在车辆反复碾压下路表变形过大，并使得面层混合料产生横向流动而形成辙槽和推移。3路面病坏处治方法3.1路面坑槽 高速公路路面坑槽应在不中止交通情况下快速修补好，这需要优异路面综合修补设备作确保。现在路面坑槽修补方法依据使用路面综合修补设备分为两种，一个为冷补法,一个为热补法。这两种修补方法现已广泛应用于高速公路沥青路面坑槽修补中，但各有优缺点。冷补法可适适用于不一样深度坑槽修补，但坑槽修补后存在显著接缝，如处理不好易渗水，使接缝处出现唧浆，造成新破坏，修补所需时间较长，雨天及严寒季节施工质量不能确保；热补法可基础适于全天候修补坑槽，坑槽修补后无接缝，修补所需时间短，废料能够重新利用，但对于较深坑槽修补效果不易确保。3.1.1冷补法 （1）测定坑槽深度，划出切槽修补范围，努力争取使槽口纵横边线和路面标线平行或垂直。（2）采取液压风镐切槽，槽壁要垂直，并开凿到稳定部分，用高压风枪将槽底、槽壁废料及粉尘清除洁净。（3）用烘灯（烘枪）烘干槽底、槽壁，并在其表面均匀喷洒一薄层粘层油。3.1.2热补法 (1)依据路面坑槽修补范围，确定热辐射加热板加热区域。(2)将加热板调整到适宜位置（离路表面15cm20cm），加热待修补区域3min5min,使被修补区域路面软化。（3）用热铁耙将加热区域路面耙松（由四面向中间方向耙松，并尽可能将被加热区域四边耙成和路面标线平行或垂直）。3.2路面沉陷及变形 路面沉陷及变形发展是一个渐变过程，路面沉陷及变形积累到一定量时对行车平整舒适有显著影响，此时,不管沉陷及变形是否稳定全部必需进行处治。所以，应加强观察，以确定沉陷及变形处治合理时间。据现场观察，当车辆以100km/h速度行驶经过纵向10m范围内沉降量大于3cm段落时，将有显著跳车感觉。所以，以此指标为标正确定是否处治，处治方法关键为铣刨沉降段路面，进行重新摊铺。3.3路面裂缝 由基层开裂引发反射裂缝及由沥青混凝土温缩等引发横向裂缝，如缝宽较小可不予处理；如宽度达3mm以上,可将缝隙刷扫洁净，并用压缩空气吹净尘土后，采取热沥青或乳化沥青灌缝撒料法封堵；如缝宽在5mm以上，可将缝口杂物清除，或沿裂缝开槽后用压缩空气吹净，采取砂粒式或细粒式热拌沥青混合料填充捣实，并用烙铁封口。对于纵缝深入发展，出现啃边、错台且裂缝宽大于5mm,则需铣刨上面层（如纵缝为直线型可仅铣刨行车道或紧急停车带，如纵缝为圆弧型需铣刨行车道及紧急停车带）和中面层（铣刨宽度为裂缝两侧各1m），并对裂缝按2.3.1先行填实,沿纵缝铺设玻璃格栅，摊铺中面层，然后在中面层上沿纵向每隔5m设宽为1.2m玻璃格栅,最终再摊铺上面层。4摊铺施工4.1下承层准备 在铺筑沥青混合料时，下承层表面出现任何质量缺点，全部会影响到路面结构间结合强度，以至于路面整体强度受损。即使下承层完成以后已进行检验验收，但在两层施工间隔中，很可能会因为某种原因，如雨天、施工车辆或社会车辆通行或其它施工干扰，会使其发生程度不一样损坏，比如基层透油层被粘连脱落、基层表面出现松散、表面浮尘；受雨水侵蚀基层出现弹软，所以，必需对弹软部位进行处理，松散有浮尘必需清扫洁净并在摊铺作业前补洒透层油，沥青联结下面层表面如有污染，应立即进行清洗、补洒粘层油。4.2施工放样 首先要用全站仪正确确实定中桩位置，对于弯道处中线要进行10m一桩或5m一桩加桩，以证最终摊铺出路面线性直顺圆滑、宽度适宜。在确定中线后，依据中桩和设计宽度定出摊铺引导线最好能同时画出路面两侧宽度线，方便愈加好地控制路面宽度和线形。标高放样时应考虑下承层标高差值（设计值和实际标高值之差）厚度和本层应铺厚度。综合考虑后定出挂线桩顶标高，再打桩挂线。当下承层厚度和标高全部不够时，应按差值大为标准进行放样。如高程和厚度有冲突时，应以满足厚度为主，放样时计入试验段时得到实测松铺系数，挂线最好使用2mm2.5mm弹簧钢丝，每段长度150m200m为宜，总长度依据实际生产进度而定，以不影响第2天工作为宜，挂线钢筋立杆间距以10m为宜，在弯道处还要进行适度加密；以降低钢丝张紧后在立杆处折曲现象。150m200 m长钢丝张紧力通常需800W1000W，不要过紧或太松，实际操作中用手感确定钢丝张紧力。对无自控装置摊铺机最好采取平衡梁作业，不存在挂线问题，但要依据所测标高值和本层应铺厚度综合考虑确定实铺厚度，用合适垫块或定位螺旋定位。4.3 结构参数调整 正式铺装前,应正确调整摊铺机结构参数,关键包含：熨平板宽度和拱度、摊铺厚度、初始工作仰角、螺旋分料器和熨平板前缘距离、螺旋分料器离地高度、振捣梁振幅和频率等。 4.3.1熨平板宽度调整 在高等级沥青路面施工中,宜选择熨平板能够加长履带式摊铺机。熨平板对螺旋分料器所摊铺沥青混合料进行预压、整形和整平。熨平板通常分机械加长式和液压伸缩式两种，基础熨平板宽度通常为2500mm或3000mm。熨平板组装底面要平整、连接应紧固,左右应尽可能对称,不然摊铺机轻易走偏,并因混合料惯性作用使熨平板前混合料压力不一致,造成横断面上摊铺厚度差异。 4.3.2螺旋分料器和熨平板前沿距离调整 该距离应依据摊铺厚度、沥青混合料配合比、基层强度和刚度、骨料粒径等条件进行调整。通常摊铺条件下（厚度10cm以下中粒式或粗粒式沥青混凝土，骨料粒径3cm，混合料温度适中）距离调到中间位置；摊铺厚度较大，骨料粒径也较大，混合料温度偏低或摊铺层表面出现波纹时,此时距离应调大,使混合料含有很好经过性,确保输料速度;反之,则应调小。4.3.3螺旋分料器高度调整 螺旋分料器高度应依据摊铺厚度进行调整。铺层厚，螺旋分料器高度要增加，反之，应降低高度。若螺旋分料器装配位置太高，则供料慢，两端供料不足；螺旋分料器太低，则阻力过大，供料不足。通常螺旋分料器下沿调至高出松铺层10cm20cm供料较理想。很多摊铺机螺旋分料器可被分别固定于三个位置,以适应不一样摊铺厚度需要：高位（比中位高5cm）适用路面铺层超出15cm；中位（螺旋分料器中心线距离地面41.5cm）适用路面铺层为10cm15cm；低位（比中位低5cm）适用面铺层小于8cm。在摊铺过程中，螺旋分料器底边缘必需一直在熨平装置底板上方，而堆积材料料位不能高于螺旋分料器旋转曲线。4.3.4振幅和振动频率选择 摊铺机振动、振捣系统直接影响沥青面层密实度和平整度。振幅过大、振频太高会造成集料压碎、细料上浮和泛油现象；振幅太小、振频太低则初密实度低，摊铺机预压实达成密实度越高，越能降低压路机碾压时推移程度，对平整度是很有利。通常情况下，摊铺层薄、温度高、沥青混合料粒径小宜选择小振幅；反之摊铺层厚、温度低、沥青混合料粒径大时宜选择大振幅。当摊铺厚度为3.5cm10cm，摊铺速度为2m/min4m/min时，预夯锤振幅6mm，主夯锤振幅5mm，夯击频率应为15Hz25Hz，振动频率可调至40Hz70Hz。正常情况下，夯锤频率可设为最大值，但在3.5cm以下厚度摊铺工况，夯锤频率应合适减小，但振动器仍能够设最大值70Hz。 4.3.5熨平板工作仰角调整 摊铺机熨平板是经过改变工作仰角来改变熨平板受力平衡，达成调整铺层厚度目标。调整熨平板初始仰角就是在每次重新开始摊铺前，将熨平板调整到所需仰角。注意工作仰角改变，不可随意调整熨平板厚度调整手柄；厚度改变较大时，应查明原因，按坡度标准要求进行调整。在摊铺起点全摊铺宽度上，依据摊铺宽度大小放几块垫木，调整垫木厚度，使其高度均达成摊铺起点松铺层表面标高。假如摊铺起点基层已达成其设计标高，松铺层表面标高等于压实厚度和松铺系数乘积。基层设计标高：假如摊铺起点基层未达成其设计标高，松铺层表面标高等于摊铺起点摊铺层设计标高减去该处基层实测标高之差和松铺系数乘积再加基层实测标高。松铺系数应经摊铺试验段确定，试验前可依据经验初定。 5实际施工工艺结合工程实际情况和当地环境，在沪杭高速公路中，采取换填法进行施工。即在一定范围内,把影响路基稳定性淤泥软土用挖掘机挖除,用天然砂砾进行换置,开挖换填深度在2m以内,采取分层填筑、分层压实、分层检测压实度方法施工。从而改变承载力特征，提升抗变形和稳定能力。在换填过程中，对于换填天然沙砾中石头粒径、含量和级配也应充足考虑，最好做试验检测，避免无法压实而引发沉降。换土垫层施工可按换填材料分类或按压实方法分类。现在常见垫层施工方法，关键有机械碾压法、重锤扎实法和振动压实法。机械碾压法是采取多种压实机械，如压路机、羊足碾、振动碾等来压实地基土一个压实方法。这种方法常见于大面积填土压实、杂填土地基处理、道路工程基坑面积较大换土垫层分层压实。施工时，先按设计挖掉要处理软弱土层，把基础底部土碾压密实后，再分层填土，逐层压密填土。重锤扎实法是利用起重设备将夯锤提升到一定高度，然后自由落锤，利用重锤自由下落时冲击能来扎实浅层土层，反复夯打，使浅部地基土或分层填土扎实。关键设备为起重机、夯锤、钢丝绳和吊钩等。重锤扎实法般适用地下水位距地表0.8m以上非饱和粘性土、砂土、杂填土和分层填土，用以提升其强度，降低其压缩性和不均匀性，也可用于消除或降低湿陷性黄土表层湿陷性，但在有效扎实深度内存在软弱土时，或当夯击振动对邻近建筑物或设备有影响时，不得采取。因为饱和土在瞬间冲击力作用下水不易排出，极难扎实。振动压实法是利用振动压实机将松散土振动密实。地基土颗粒受振动而发生相对运动，移动至稳固位置，减小土孔隙而压实。此法适适用于处理无粘性土或粘粒含量少、透水性很好松散杂填土和矿渣、碎石、砾砂、砾石、砂砾石等地基。总来说，垫层施工应依据不一样换填材料选择施工机械。粉质粘土、灰土宜采取平碾、振动碾和羊足碾，中小型工程也可采取蛙式打夯机、柴油夯；砂石等宜采取振动碾；粉煤灰宜用平碾、振动碾、平板式振动器、蛙式夯；矿渣宜采取平碾、振动碾、平板式振动器。6总结 应依据工程实际情况进行科学决议，确定合理工期，预防盲目赶工。同时，应加强设计、施工、监理协调和管理，确保各步骤工作质量。应重视路面结构性能研究，尤其是对于多雨湿热地域水损坏应高度重视。在结构组合上应增强结构排水，可在基层顶面增设防水层（下封层不易做好），有条件可在下面层及半刚性基层间增设沥青处治碎石排水基层。同时，在土路肩做好配套纵、横向排水设施。这么，既可将由路表渗透雨水立即排出路面，又可预防雨水深入下渗而冲刷半刚性路面基层。对表面层可掺加适量沥青抗剥落剂，以加大沥青和骨料粘结力，提升上面层水稳性。加强施工各个步骤控制，以确保高速公路整体质量。 对于路面面层施工，应控制好储料、拌和、运输、碾压、检验等各步骤，尽可能降低混合料组成变异性和不均匀性，加强碾压，杜绝因片面追求平整度指标而降低路面压实度做法。现行规范采取马歇尔试验方法控制沥青混合料生产存在部分问题，尤其是不能有效地控制路面水损坏。用马歇尔试验密度作为标准密度来控制路面压实度亦不可靠，轻易作假，造成实际空隙率偏大。应逐步推广以理论密度作为标准密度来控制路面压实度。应加强研究，寻求符合路面生产和使用实际情况、简单易行、可靠新试验检验方法，以确保沥青路面质量。重视高速公路管理及养护，采取主动有效方法，严格控制超载车辆上路，以降低超载车辆对路面破坏。认真落实“预防为主、防治结合”方针，加强科学研究，建立路面养护管理系统，对路况进行跟踪观察，立即采取预防方法，消除隐患，发觉问题，应立即处治，以免深入酿成大病害。同时，应加强对路面病坏处治方法研究，以不停提升路面养护质量。 致 谢本毕业论文是在我导师袁提议老师亲切关心和悉心指导下完成。她严厉科学态度，严谨治学精神，精益求精工作作风，深深地感染和激励着我。在此谨向袁老师致以真挚谢意和高尚敬意。在此，我还要感谢在一起愉快度过大学生活道桥班各位同学，正是因为你们帮助和支持，我才能克服一个一个困难和迷惑，直至本文顺利完成。 从开始进入课题到论文顺利完成，有多少可敬师长、同学、好友给了我无言帮助，在这里请接收我真挚谢意!最终我还要感谢培养我长大含辛茹苦父母，谢谢你们! 5月18参考文件1万得臣.路基路面工程.北京：高等教育出版社.6.2叶国铮等.道路和桥梁工程概论，北京：人民交通出版社，.83邓学钧.路基路面工程，北京：人民交通出版社，4李家宝.结构力学M.北京：高等教育出版社，5河海大学.水工钢筋混凝土结构学M.北京：中国水利水电出版社，19986高大钊.土质学和土力学M.北京：人民交通出版社，7李海光，新型支挡结构设计和工程实例M.北京：人民交通出版社，.18赵永平. 道路勘测设计M. 北京：高等教育出版社，.9 交通部第二勘察设计院主编，公路设计手册路基分册M，人民交通出版社.1996.10 交通部第二勘察设计院主编，公路设计手册路面分册M，人民交通出版社.1996.11 JTG D30-.公路路线设计规范S 12 JTG B01-.公路工程技术标准S13 JTG D30-公路路基设计规范S14 GB50024-城市道路设计规范S15 JTJ024-.公路桥涵地基和基础设计规范S16 JTG D30-.公路路基设计规范S17 GB50021-.建筑抗震设计规范S18 GB50010.混凝土结构设计规范S19 JTJ064-.公路工程地质勘察规范S20 JTG D40-.公路水泥混凝土路面设计规范S