某高速公路质量通病控制措施Word文件下载.docx
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0.5~<2.0
强盐渍土
5.0~8.0
2.0~5.0
过盐渍土
>8.0
>5.0
(2)粗粒土(表3)
通过1mm筛孔土的平均含盐量(%)
2.0~<5.0
0.5~<1.5
5.0~<8.0
1.5~<3.0
8.0~10.0
3.0~6.0
>10.0
>6.0
盐渍土的主要病害
1、温度降低,盐分吸水结晶,体积膨胀,致使路基、路面出现
开裂,路肩、边坡松散;
2、温度升高,结晶体失去水分,体积减小,路基密实度减小,
在荷载的作用下,路基、路面易出现塌陷变形;
3、遇有降雨,土基中的易溶盐溶解在水里,路基结构受到破坏,
严重的可能出现坑洞;
4、路面、路基开裂,春季地下水位上升,极易产生冻溶,在荷载的作用下,道路翻浆,正常营运受到影响,使用寿命变短,造成资源的浪费。
盐渍土地区路基施工与控制
(一)、料场的选择
1、选择料场时,对料场进行初步勘察,拟选料场储量要丰富,满足路基填筑需要,避免料场数量过多,材料性能差异过大,造成施工控制困难;
各层材料的含盐量要相对稳定;
料场所处位置合理,施
工时运料距离经济,同时满足施工排水及环境保护的需要;
2、对初步选定的料场进行试验检测
(1)有机质含量检测
根据《公路土工试验规程》的规定,检测土料中有机质的含量,其含量不能大于1%。
(2)含盐量检测
按照《公路土工试验规程》的规定,检测土料的总含盐量、以及总盐中Cl—/SO4—2的比值,从而依据表1、表2(或表3)的判定标准确定盐渍土的类型(弱盐渍土、中盐渍土、强盐渍土、过盐渍土)。
(3)料场材料取样时,取样点不但在平面位置上有代表性,而且不同的深度位置,都必须进行取样检测,才能够全面了解拟选料场的整体情况。
3、料场确定
(1)对于路堤没有设置土工布或其他材料隔断层的,应根据公路等级、路堤填筑部位来确定。
见表4(本表仅列高速公路和一级公路部分):
(2)对于设置土工布或其他材料隔断层的路基,隔断层以上的路基填料按表4中0~80cm的规定控制;
隔断层以下的部分,按表4
中150cm以下的规定控制。
表4:
公路等级
高速公路、一级公路
填土部位
0~80cm
80~150cm
150cm以下
硫酸盐渍土及亚硫酸盐渍土
粗
粒
土
不可用
可用
细
(3)含水量、最大干密度测定
对于可以使用的料场,按照《公路土工试验规程》的规定,应用烘干法测定填料的含水量,应用标准击实试验确定填料的
最佳含水量和最大干密度。
原地面含盐量检测
按照《公路土工试验规程》的规定,检测原地面含盐量,其目的有:
1、对于挖方路段,确定挖方是否可以利用;
2、对于填方路段,依据表4的规定,确定土基是否进行换填等处理。
填前碾压
1、地表的植被、盐壳、腐质土必须严格清除后再压实,清表厚度一般不小于30cm。
2、过湿地段应排除积水,挖除表层湿土后换填透水性良好的材料,且换填厚度不小于30cm。
选择路基试验段
对于高速、一级公路路基施工,针对盐渍土的地基处理、路基填筑、隔断层铺设等施工工艺问题铺筑试验路段。
试验路段应选择在有代表性的盐渍土地段,该试验路段最好包括合同段的大部分施工工艺,否则要增加试验段,以全面反映路基的施工情况。
试验段长度在200m左右为宜,试验段过短,不利于安排机械化施工,不能真实反映施工情况,试验段过长,会增加试验段的施
工时间,影响整个施工进度。
试验段施工,做好各项施工记录,施工准备工作要充分,目的是确定最佳的施工机械组合、松铺厚度、碾压遍数、碾压程序、填料中水分的损失、洒水方法等。
试验路段完成后,编制总结报告,以指导
路基工程大面积施工。
路基施工与控制
1、闷料
根据测定的填料的天然含水量和最佳含水量,在料场进行洒水、拌和、闷料,闷料时间一般不小于24小时。
料场闷料有以下优点:
(1)填料集中洒水、拌和,含水量相对容易控制,填料的质量有保证。
因为喀什地区气温高,水分散失快,考虑到材料运输以及碾压期间水分的损失,料场闷料的含水量比最佳含水量高3%为宜;
(2)喀什地区气温高,施工可用水紧缺,集中闷料用水经济。
2、路基填筑
(1)填料运输
为保证每层压实后大面的平整度,剔除超粒径填料,在运输车上安置用Φ20钢筋焊成的脊形筛。
利用脊形筛剔除超粒径材料,可减
少现场清捡人员的数量,又加快施工速度。
(2)填料摊铺
推土机配合平地机摊铺填料。
运料车与摊铺机械数量配置要合理,确保填料能够及时摊铺及时碾压,防止水分过多散失。
水分的散
失容易造成不良影响:
a:
含水量损失过多,低于最佳含水量,在干燥地区压实困难,增加碾压遍数,而且压实度不容易保证;
b:
水分在蒸发损失的过程中,会将盐份带到土基的顶面,容易在顶面形成盐壳。
顶层遇水后强度会明显降低。
(3)路基压实
在碾压之前,先将路基边缘稳压两遍,再分别由两边向中间稳压一遍,然后遵照“先边后中、先轻后重、先慢后快、先静压后振动”
的原则进行碾压。
路基填土应分层摊铺、分层碾压,松铺厚度不得超过30cm。
c:
为防止盐分的转移,路基不宜采用提浆碾压,洒水车洒水必须均匀,不允许有过湿地方,主要目的是补充在施工中表面散失的水分。
d:
为防止盐分的转移和保证路基的稳定,路基压实工作安排要紧凑,压实度应尽量高些。
(4)隔断层施工
隔断层是为了防止水分和盐分进入路基上层或路面基层,其种类
有土工布等人造材料及透水性好的粒料。
土工布等人造材料
铺设隔断层时,土基顶面必须平整,且横坡符合设计及规范的要求,仔细检查路基的表面,清除坚硬凸出的碎砾石,特别是带有尖角的碎砾石。
当隔断层的底面或顶面填料为粗粒土时,其相应的部位铺
设保护层,防止土工布类合成等材料破坏。
土工布类材料应全路基断面铺设,不得有折皱,接头处搭接不得小于20cm。
铺设完成后,要仔细检查有无破损的地方。
顶层保护层铺筑时,运料车应采取倒卸料,慢慢推进,或者人工倒运摊铺的方法,严禁车辆直接在隔断层上行驶。
保护层碾压时,严禁车辆掉头,以免造成隔断层材料的损坏。
粒料类隔断层
粒料类隔断层有碎(砾)石隔断层和沙隔断层。
隔断层顶面距离路肩边缘不得小于80cm,同时底高程应高出路边长期积水或边沟水面20cm以上,并设置双向横坡,坡度不得小于1.5%。
隔断层厚度不小于30cm,上下设置反滤层(碎砾石隔断层)。
反滤层以中、粗砂为宜,含泥量不大于3%,厚度在10—15cm。
采用具有渗滤功能的土工织物效果更好。
隔断层碎石最大粒径5cm,小于0.5mm的土含量不大于5%。
(5)路基排水
盐渍土地区路基的破坏与水有着直接的关系,因此路基排水对于
路基的强度、稳定性、耐久性有着重要的作用。
施工排水与路基设计排水相结合,路基两侧不设置取土坑,以免造成积水。
桥梁、涵洞位置与天然排水沟渠位置相匹配,使水流通畅,路基上游不得有积水现象,更不能使上游路基遭到冲刷。
在地形较为平坦的地区,天然沟渠形成不明显,上游设置导流设施(导流坝),将地面水引入设计桥涵。
桥涵入口处的导流坝,需用浆砌护坡。
当地面排水困难,地下水位较高或路基旁有农田灌溉水渠,设置排水沟或截水沟,以降低地下水位或阻截农田排灌跑水。
排水沟、截水沟距离路基坡脚不小于2m。
e:
如果用排水沟排水困难,在占地允许的情况下,设置蒸发池,以排除地表流水。
f:
当路基所处位置有潜水或泉眼时,可设置纵、横盲沟将水引出路基范围。
g:
当路基底为软弱土层时,排水达不到预期的效果,则可采用抛填片石,或换填的处理方式。
(6)施工中的检测
填料的检测
路基施工过程中,随着取土位置的不同,深度的变化,填料的含水量、含盐量、最大干密度将可能发生变化,因此在施工中要重视料
场材料的检测。
对于路床以下的填料,每1000m3随机抽查1组;
路床部分填每500m3随机抽查1组。
每组取3个土样进行分析。
在路基压实度检测时,如果出现超百或按即定的方法(已经适当增加碾压遍数)压实度无法达到设计及规范要求时,有两种可能,一是材料已经发生变化,二是标准击实试验需要重新验证。
需要对填料的组成进行分析,并重新进行标准击实,确定当前材料的最大干密度。
压实度检测
路基压实度的检测按试验检查规程进行,检测频率不得小于质量
评定标准。
由于项目处于百里风区,填料的含水量在现场基本无法进行测定,即使勉强完成,结果也不够准确。
为了解决此问题,现场取出土样后,马上用塑料袋将土样包裹,并在尽快的时间将土样运往工地试验室,以防止水分损失。
试验室结果出来后,以电话的方式通知施工现场,这样既能保证检测结果的准确性,又不影响现场的施工进度。
施工中常见的泛盐问题及处理
(1)当路基填筑高度较低时,由于路基范围内排水不畅,导致地下水位上升,当水位降低,易溶盐结晶,出现泛盐。
在此情况下,
做好路基范围内的排水工作。
(2)当路基填筑高度较高时,由于碾压不及时,填料中水分蒸
发损失,将盐分带到填筑顶面出现泛盐。
(3)路基碾压时洒水补水,洒水过量,受毛细水的影响,盐分
转移,造成顶面出现泛盐。
(4)料场填料含盐量发生变化,含盐量超标,因此出现泛盐。
此时要加强路基填料的检查,不合格材料不得填筑。
否则工程返工既
影响施工进度又造成资源浪费。
(5)路基填筑碾压完成后,未及时进行路面工程施工,路基长期暴露在空气中,水分在慢慢蒸发的过程中,在表面出现泛盐。
当遇到次情况,将路基顶面铺筑一层30cm厚填料,只需要初压即可,或在路基顶面铺设一层塑料薄膜,并在顶面覆盖20cm厚填料,效果更
好。
二、桥头过度段施工
过渡段沉降差异产生的原因分析
目前的路桥过渡段常采用设钢筋混凝土搭板和不设搭板两种情况。
本文就这两种情况下过渡段的沉降机理进行分析。
(一)设搭板时的沉降分析
对于使用钢筋混凝土搭板的桥头过渡段,桥头搭板的一端搁置在桥台背上,另一端通过枕梁设在引道土体上。
为了便于分析沉降差产生的过程,我们做出如下假设:
(1)竣工时桥面和搭板面的纵坡相等,均为i1;
(2)桥头沉降过程中,搭板绕简支端转动,且可以被视为平直的刚体;
(3)搭板上和桥面上的面层结构和厚度相同,不产生沉降差。
1.桥头过渡段沉降差产生的过程
由于影响因素较多,为了便于分析问题,假设在沉降过程中存在桥面纵坡i2b等于搭板面纵坡i2a的情况(如图1),这样可以将桥头沉降过程分为以下两个阶段。
图1设桥头搭板时沉降差异示意图
第一阶段是竣工后至桥面纵坡i2b等于搭板面纵坡i2a时这一过程,主要是桥面由于墩台产生沉降凡造成纵坡变化(Δ1=i2a-i1)控制,其值不能过大,否则将造成桥面破坏,伸缩缝挤坏及支座条件变差。
因此,各国的桥梁设计规范均有限制。
第二阶段是桥台沉降趋于稳定后至整个引道土体趋于稳定。
此时的主要特点是桥面纵坡i2b与搭板纵坡i3不相等,两者之间称为纵坡差△2,即△2=i3一i2b其大小对过渡段的行车舒适性影响很大。
2.沉降差异的表示
为了进一步分析差异沉降的危害,需对沉降差异用某一数学表达式来表示。
通过对沉降差异的形成过程的分析,我们可以将搭板远台端部沉降趋于稳定时的总工后沉降量Sa分成两个部分,即
Sa=Sb+△S
式中,Sb一桥台基础的预期工后沉降量;
△S一桥台与搭板远离台端下土体之间的差异沉降量。
桥台基础预期工后沉降量可以用如下公式计算,即
Sb=α1α2L'
式中,α1一桥台基础工后沉降值占基础总沉降值的比例系数,主要与地基土类型有关。
对于低压缩性饱和粘土,α1=0.40;
对于中压缩性饱和粘土,α1=0.70;
对于高压缩性饱和粘土,α1=0.85。
α2一考虑桥台基础形式的系数,一般地,对于摩擦桩基础,α2=1/500;
对于扩大基础,α2=1/300。
L'
一桥梁边跨跨径(m)
以L表示搭板长度,以△S表示桥台基础与搭板远离台端下土体的工后沉降差,α2表示桥面纵坡和搭板面纵坡的差异值。
如图1所示,得到以下关系式
△S=(△1+△2)×
L
由此可见,桥台与引道土体容许沉降差并不是一个常数,而是与纵坡差和搭板长度均有关系。
(二)未设桥头搭板时的沉降分析
未设置桥头搭板的水泥混凝土路面、沥青混凝土路面,由于桥台和引道土体沉降差异在桥头形成一个陡坎或台阶(如图2所示)。
从行车安全和舒适性来看,台阶对行车的影响比设置搭板时的影响要大。
图2未设桥头搭板时沉降差异示意图
未设置桥头搭板时,由于桥台和引道土体沉降差异在桥头形成一个陡坎或台阶。
为了便于分析,也将工后引道土体沉降趋于稳定时的总沉降量Sa分成两个部分,即
△S一桥台与引道土体之间的差异沉降值;
△S就是台背产生的台阶高度,对行车舒适性的影响很大。
路桥过渡段沉降病害处治的措施
台背过渡段的差异沉降是众多因素的影响而形成的。
要解决这个问题,就必须从多个方面入手,对于不同的影响因素采用相应的方法解决。
(一)台背地基处理
地基可以分为天然地基与人工地基。
直接放置基础的天然土层称为天然地基。
如果天然地基土质过于软弱或有不良的工程地质情况,需要进行人工加固或处理后才能修筑基础,这种处理过的地基称为人工地基。
对于软土地基处理,目前国内已有换土法、超载预压法、排水固结法、高压喷射注浆法、振动碎石桩法、深层搅拌桩、挤密砂桩等方法,下面介绍采用深层搅拌法加固桥头软基的方法。
深层搅拌法是用于加固饱和粘性软土地基的一种方法。
深层搅拌法是20世纪60年代由日本和瑞典分别开发的软土加固技术。
目前应用最多的为粉喷桩,一般借助于压缩空气,采用专门深层搅拌机械设备,从不断回转的中心轴端向四周被搅松的土体喷出浆体或粉体固化剂(如水泥等),经叶片搅拌并吸收周围水分,在加固的深层软土中进行一系列物理、化学反应,使软土硬结成具有整体性和一定强度的优质复合地基,从而提高桥头软土地基的承载力,减少沉降量(特别是工后沉降量),缩短固结期,提高边坡稳定性。
采用石灰粉喷桩加固软粘土,其原理与公路常用的石灰加固土基本相同。
石灰与软土主要发生以下作用:
石灰的吸水、发热、膨胀作用;
离子交换作用;
碳酸化作用(化学胶结作用)、火山灰反应以及结晶作用。
这些作用使土体中水分降低、土颗粒微聚而形成较大的团粒,同时土体化学反应生成复合水化物在水中逐渐硬化而与土颗粒粘结一起从而提高了地基的物理力学性质。
水泥搅拌桩加固软粘土地原理是在加固过程中发生水泥的水解和水化反应;
水泥水化生成钙离子与土粒的纳离子交换使土粒形成较大团粒。
这些反应使土颗粒形成凝胶体和较大颗粒;
颗粒间形成峰高状结构;
生成稳定的不容于水的结晶化合物,从而提高软土强度。
一般对搅拌桩的设计主要从以下几个方面考虑:
1.搅拌桩的设计,包括确定桩长和选择粉体固化剂(如水泥或石灰)的掺入量;
2.置换率和桩数的计算;
3.桩位的平面布置;
4.下卧层地基的验算。
对于利用深层搅拌法处理台后路基时,应当特别考虑桩长及置换率。
据资料表明,一般认为桩长在l0m左右比较有效,置换率以15%~25%最佳。
工程中通常路中央处的桩较长,路肩处较短;
在近桥台处桩长些,在一般路段处桩短些。
粉喷桩固结法适用于深层淤泥烂粘土地基,加固效果明显,工后沉降少。
施工过程中路基填土速率不受限制,且无振动、无污染,对周围环境和建筑物无不良影响,近年来已得到广泛应用。
粉喷桩对加固有机质含量较高的软粘土效果较差;
不适应在地下中含有硫酸区域内施工;
冬季施工时易受气温的影响。
缺点是一是造价较高,二是设计计算方法不成熟,尚待进一步完善,另外,搅拌桩的质量检测也缺少全面的规范,而且影响搅拌桩质量问题的关键因素(粉体的计量问题)目前还未得到很好的解决。
桥头路基设计
桥头过渡段路基必须密实、稳定而均质。
影响路基强度和稳定的地面水和地下水,必须从采取拦截或排出路基以外的措施。
一般要求填土处于干燥或中湿状态,过湿状态或强度与稳定性不符合要求的潮湿状态的填土,必须经过处理。
在台背回填区范围内宜选用摩擦角大、强度高、压实快、透水性好的填料,如岩渣、砾石、砂砾等。
同时选用内摩擦角较大的填料也有利于从台背缝隙中渗入的雨水沿盲沟或泄水管顺利排到路基外,从而减缓雨水的危害,而且也有利于改善压实性能,使路基容易达到设计要求的密实度。
同时考虑到减轻路堤自重,有效降低地基应力,减少沉降并增大安全系数,可采用轻质材料如粉煤灰等,用粉煤灰填筑桥涵台背,可以大大降低路堤对地基的荷载,有利于减少地基沉降以及路基对桥台的侧压力。
近年来,有采用泡沫苯乙烯等工程塑料作为桥头填料,可大大减轻路堤体的重量,能成功的遏止桥涵连接路堤的过度沉陷,其缺点是在汽油或柴油作用下有溶解倾向,并且价格昂贵。
台背回填位于台背这个特殊位置,压路机难以碾压到位,且机械振动力太大时,对台墙会造成影响,因此台背回填料的压实质量是影响台背回填沉降及跳车的一个重要因素。
高速公路桥台、涵身背后和涵洞顶部的填土压实度标准,从填方基底或涵洞顶部至路基顶面均为96%,填料分层松铺厚度宜小于20cm,当采用小型夯具时,松铺厚度不宜大于15cm。
路面处理
路桥连接处设置桥头搭板,可以使在柔性路堤产生的较大沉降逐渐过渡到刚性桥台上。
搭板的近台端至于桥台上,搭板与桥台通过锚筋相连,并在搭板与桥台接缝填入沥青玛蹄脂防治水分渗入。
搭板的远台端搁置在路基上,路基沉降后搭板会产生纵向滑移,为此,必须在台顶与搭板之端间设置锚栓。
搭板形式分为等厚、变厚度和台阶形三种。
桥头搭板长度设计应根据路基的容许工后沉降值计算确定,常取3m~15m(当超过8m时,宜设计成两段式或三段式搭板)。
由于在枕梁处发生局部下沉造成这一部位的跳车,搭板和路堤的衔接处也会有二次跳车产生,为避免二次跳车,可以在搭板尾端加设一段浅埋的变厚式埋板,其长度一般取3m~5m,对于水泥混凝土路面,也可将与搭板连接处的路面板改为变厚式板。
其他处理
在设计和施工中,应保证施工中的排水坡度,设置必要的地下排水设施。
在台背回填土时可沿整个台背竖直面用间断级配碎石或砾石材料做透水层,以利于排除渗入土体的积水或因冻融产生的游离水,使土体保持永久性干燥状态,防止塑性变形和地基下沉。
为了使填方压实度达到要求,必须完善施工工艺、方法和强化施工质量管理,严格按照操作规程施工,加强建设监理工作,对台背施工的填土材料、压实机具、填土厚度进行检查,分层验收,层层把关,严格执行工序验收制度,这样才能确保桥涵两端填土和路堤施工质量。
三、砼外观质量控制
不论现场管理水平如何,砼的施工都不可能在非常理想的条件下进行往往会由于种种原因,或者是结构型式的特殊,或者是气候条件的恶劣,或者是施工方法、施工工艺的不规范等等,一般情况下,很容易在砼的浇筑过程中或刚刚施工完不久产生表面缺陷。
砼的表面缺陷大致可以归纳为如下四个方面:
1、表面裂缝;
2、表面破损;
3、表面颜色不均匀;
4、表面漏筋;
不管是哪一种表面缺陷,都会对砼的外观质量带来不利的影响。
所以,找到砼产生表面缺陷的内因,在施工中有针对性的采取预防措施,对既有的缺陷加以必要的修复处理,以提高砼的外观质量。
1
砼表面裂缝
砼表面的裂缝大都是因为收缩而产生的,主要有两大类,一类是刚刚浇筑完成的砼表面水分蒸发变干而引起,另一类是因为砼硬化时水化热使砼产生内外温差而引起。
刚刚浇筑完成的砼,往往因为外界气温较高,空气中相对湿度较小,表面蒸发变干,而其内部仍是塑性体,因塑性收缩产生裂缝。
这类裂缝通常不连续,且很少发展到边缘,一般呈对角斜线状,长度不超过30cm,但较严重时,裂缝之间也会相互贯通。
对这类裂缝最有效的预防措施是在砼浇筑时保护好砼浇筑面,避免风吹日晒,砼浇筑完毕后要立即将表面加以覆盖,并及时洒水养生。
另外,在砼中掺加适量的引气剂也有助于减少收缩裂缝。
对于较深层的砼,在上层砼浇筑的过程中,会在自重作用下不断沉降。
当砼开始初凝但未终凝前,如果遇到钢筋或者模板的连接螺栓等东西时,这种沉降受到阻挠会立即产生裂缝。
特别是当模板表面不平整,或脱模剂涂刷不均匀时,模板的摩擦力阻止这种沉降,会在砼的垂直表面产生裂缝。
这种情况一般容易发生在砼柱或其它窄长结构的边角部位。
在砼初凝前进行第二次振捣是避免出现这种缺陷的最好方法。
砼在硬化过程中,会释放大量的水化热,使砼内部温度不断上升,在大体积砼中,水化热使温度上升更加明显,在砼表面与内部之间形成很高的温度差,特别是在特大桥大体积承台施工中,现场实测砼内外温差有时会达到50℃以上。
表层砼收缩时受到阻碍,砼将受拉,一旦超过砼的应变能力,将产生裂缝。
为了尽可能减少收缩约束以使砼能有足够强度抵抗所引起的应力,就必须有效控制砼内部升温速率。
在砼中掺加适量的矿粉煤灰,能使水化热释放速度减缓;
控制原材料的温度,在砼结构内部采用冷却管通以循环水也能及时释放水化热能。
值得特别一提的是不同品牌水泥的混用也会使砼产生裂缝。
不同品牌