路桥工程施工

路桥工程施工

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。

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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。