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因為油田注汽鍋爐的排煙溫度高,因此當用石油當做燃料的時候,一般排煙溫度會限定在最高240℃,當用天然氣當做燃料的時候溫度會限定在最高180℃,這兩個溫度都不算低,因此當排煙帶走了很多熱量的時候,不但使得排煙本身擁有熱損失,也是無人周圍的空氣。有一項統計指出,油田注汽鍋爐的排煙熱損失占總體損失的50%以上。
(二)燃料耗能的損失。
我們所說的燃料耗能損失主要指的是燃料沒有充分燃燒時造成的損失,包括化學與機械兩個方面,其中化學沒有完全燃燒造成的耗能是主要方面,機械方面的耗能我們可以忽略不計。化學沒有完全燃燒造成的耗能主要是由燃料燃燒的特性、鍋爐內部結構以及空氣系數造成的,其中燃料燃燒的特性與耗能成正比,其余兩項成反比。
(三)散熱耗能的損失。
因為任何設備在運轉過程中都會產生熱量,這樣設備本身的溫度就會比周圍的環境溫度要高,周圍環境的溫度越低,兩者之間的溫差越大,這樣造成的散熱耗能損失越多。
二、油田注汽鍋爐的空氣預熱節能技術
在上文的分析中我們看到了油田注汽鍋爐主要耗能的三個部分,那么我們下面針對這三方面的耗能進行節能技術的研發。
(一)利用排煙的余熱降低排煙溫度。
因為鍋爐的排煙是其熱損失中比較重要的一部分,因此降低排煙的損失具有非常大的意義。我們主要從以下幾方面考慮降低排煙的措施。
1應用空氣預熱技術。
這種技術首先利用注汽鍋爐的排煙對空氣預熱換熱器里的水加熱,待水變成水蒸氣之后再用水蒸氣給爐內的水進行加熱。這便實現了水的循環利用,一方面提高了鍋爐應用的效率,另一方面有效降低了排煙的耗能。下面我們便看一下空氣預熱系統工藝裝置的流程圖。
2科學布置鍋爐的對流部分。
鍋爐進行對流的功能部件位于鍋爐的尾部。因為排煙溫度較高,因此可以利用鍋爐的對流裝置使的排煙經過對流段時,利用排煙的熱量為鍋爐內的水加熱并輔助燃燒,這樣也實現了排煙的循環利用,這樣就等于兩次應用了空氣預熱技術,達到更好的節能效果。
3優化鍋爐的燃料使用。
在之前的討論中我們看到了以原油和天然氣做原料時,所產生的熱量是不一樣的,以天然氣做燃料比用原油所產生的溫度低,而且單位成本也比原油低,因此在優化鍋爐的燃料使用時可以用天然氣代替原油作為燃料,或者發展混燃技術,合理分配兩者之間的使用比例,但是需要注意的是在使用天然氣作為燃料時需要裝置報警系統,以防天然氣壓力過大而產生爆炸、泄露等危險情況。
(二)采用一種新的輻射涂料,以輔助空氣預熱裝置發揮作用。
鍋爐內有部分叫做輻射段,當鍋爐內的溫度很高時,傳熱段便用輻射代替散熱,那么我們可以利用這一點,采用一種高溫的紅外輻射涂料,增加其輻射率,從而代替更多的散熱,這樣便可以減少散熱的耗能,輔助空氣預熱技術發揮作用。
(三)應用測量蒸汽干度在線監控系統,保證空氣預熱科學進行。
普通的鍋爐控制系統不能夠準確的對蒸汽的干度進行統計與控制,經常是憑借經驗進行操作,但這樣做的后果是使得工作沒有科學的進行,造成沒有必要的浪費,在這種情況下,我們需要引進一種測量蒸汽干度的在線監控系統,這樣的話工作人員能夠實時對蒸汽的干度進行統計與調整,有效的控制誤差,使得在石油開采過程中提高蒸汽的使用質量。
1.填石路基土質地基的處理方法
1.1填石路基對地基承載力的要求
填石路基多修筑在地勢險峻,溝壑縱橫的山嶺地區。由于線形的緣故,路堤的填筑高度較高,填方量大,再加上碎石填料本身的密度較大,路堤填筑體的自重荷載很大。這就對地基的承載力提出了較高的要求。同時,填石路基填料本身的工程特性也決定了對地基的特殊要求。就普通的填土路基而言,其填料顆粒之間具有一定的粘聚力,抗剪強度較低,填筑體本身的塑性較強。當地基由于承載力不足等自身原因發生較大不均勻沉降時,路基填筑體可以在一定范圍內隨著地基的沉降而共同沉降。科技論文。但是填石路基的填料為粒徑較大的碎石,顆粒之間基本上沒有粘聚力,其抗剪強度多由顆粒之間的摩擦力與嵌擠力來形成,且強度較高,故填石路基在一定程度上可以看成是半剛性體。當地基的不均勻沉降程度較小時,顆粒之間的嵌擠作用可以保證路基的整體穩定性,避免其發生較大的變形沉降,路基總體上表現出一定的剛性。然而,當地基發生較大沉降,路基填筑體內部產生的剪應力大于路基的極限抗剪強度時,路基就會發生較大的剪切變形而失去穩定。科技論文。由此可見,填石路基對地基的不均勻沉降較為敏感,石料之間的嵌擠作用一旦被破壞后,就難以象填土路基那樣慢慢得以恢復。
因此,對于填石路基而言,尤其是高填方路堤,地基承載力是保證路基壓實質量和正常使用性能的前提條件,如若地基承載力不足,必將會導致路基的坍塌和失穩,進而使路面產生病害破壞。而現行的《公路路基施工技術規范》中并沒有對路基的地基承載力作出具體的規定,只是提到:“路堤基底應在填筑前進行壓實,高速公路、一級公路和二級公路路堤基底的壓實度不應小于85%。”然而保證基底的壓實度就能否一定保證滿足要求的地基承載力,本文認為這應值得研究。
本文就填石路基的地基處理要求現狀,進行了大量施工現場和相關資料的調研工作。調研結果表明,由于目前很多設計及施工單位對此問題沒有認真重視,在設計及具體施工過程中未對地基加以嚴格的要求與控制,從而導致路基在竣工后,甚至施工階段中就由于地基的原因而發生變形破壞的現象一直存在。據此,本文在調研基礎上,初步提出填石路基的地基承載力技術要求與處理要求:
1.1.1填石路基的地基承載力技術要求
如上所述,填石路基對地基的沉降要求較為嚴格,在填石路基填筑前應對地基的承載力進行測試(具體測試方法可參照橋梁基礎的規定進行),地基的承載力應滿足路基不同填筑高度的要求:
(1)當填石路基填筑高度小于10m時,地基承載力不宜低于15OKPa;
(2)路基填筑高度為10-20m時,地基承載力不宜低于2OOKPa;
(3)路基填筑高度大于20m時,路基應宜填筑在巖石基底上。
1.1.2填石路基的地基處理要求
在填石路基填筑前,首先應該對原地面進行表面清理,清除樹木等雜物。一般耕植土地段原地面應清除表土15cm深,同時用滿足規范要求的土料回填原地面的坑、洞等低凹處,并按規定進行壓實。當基底為松散土,且含水量較高時,壓實前應先進行翻曬,使其重型壓實度度不小于90%,當填石路基高度大于80cm時,基底壓實不應小于95%。當路堤基底原狀土的強度不符合要求時,應進行換填,其換填深度不小于30cm。若遇到不良地基(膨脹土、鹽漬土、黃土等)時,應視具體工程條件采取清淤、排水固結、拋石、換填或復合地基等技術措施進行加固處理。
此外,在土質地基上填筑填石路基時,為提高地基的強度與均勻性,應設置過渡層。本研究建議,過渡層填料的粒徑組成應符合以下要求:M15/F15>5,M15/F85<5,其中M15為過渡層填料中通過率為15%的粒徑,F15為地基細料土中通過率為15%的粒徑,F85為地基細料土中通過率為85%的粒徑。
1.2填石路基對地基的排水要求
由于填石路基的孔隙較大,水較易從邊坡或路面等部位進入路基中,而且由于路基填筑體的滲透性好,水很容易浸濕地基,同時若地基范圍內存在地下水,這都會影響填石路基的整體穩定。科技論文。因此,當路堤基底范圍內由于地面水或地下水影響路基穩定時,填石路基應采取必要的引排、攔截等措施,或在路堤底部填筑不易風化的片石、砂礫石或塊石等透水性材料來設置透水層,其厚度應不小于3Ocm,以防止水對地基的不良影響。
1.3填石路基對地基坡度的處理要求
當原地基有一定的坡度時,為保證填石路基路基的整體穩定性,應對地基進行如下處理:
(l)在地基橫坡陡于1:5的地段,應將原地面挖成寬度不小于1.0m,高3Ocm的搭接臺階,同時臺階進行內傾處理,然后進行平整壓實,使基底強度和密實度達到設計要求;
(2)在地基橫坡緩于1:5的地段,當清除樹根草皮或腐植土后,承載力滿足要求時,可直接在天然地面上填筑填石路基。
2.填石路基石質地基的處理方法
2.1填石路墓石質地基的處理方法
一般認為石質地基較為理想,其承載力較大,能為填石路基的穩定性提供較為理想的支承保證。但是應當看到,如果對石質地基的要求過低或施工時處理不當,其承載力的不均勻現象仍然會對路基產生不利的影響。因此不應對填石路基的石質地基掉以輕心,放松要求,應確保石質地基的平整性與強度的均勻性。
2.2填石路基巖石和土混合地基的處理方法
在山區填石路基的施工現場經常會遇到巖石和細粒土混合地基。這種地基的強度很不均勻,同時其表面不易整平,如不采取必要的處理措施將會對路基的穩定性有較大的影響,尤其是路基填筑高度較高時,會增加不均勻沉降,導致路基路面產生破壞。故在路基填筑前應認真對待,合理處理。
對于巖石和細粒土混合的地基,主要問題是由于強度不同,存在承載力差異,故應提高細粒土部位的強度。具體處理方法是將巖石炸平,并在細粒土部位設過渡層。當基底為石牙狀時,應將石牙炸除不少于80cm,并用巖石填料置換細粒土,以形成均勻,平整的巖石混合基底。這是因為若不炸掉巖石,細粒土部分無法壓實,而且即使炸平巖石,也應用石料置換部分細粒土,置換一定厚度并高出原巖石面后才可進行有效壓實。
3.結論
根據填石路基填料的工程特性,即填料多為粒徑較大的碎石,顆粒之間基本上沒有粘聚力,其抗剪強度多由顆粒之間的摩擦力與嵌擠力來形成,且強度較高,填石路基在一定程度上可以看成是半剛性體。當地基發生較大沉降,路基填筑體內部產生的剪應力大于路基的極限抗剪強度時,路基就會發生較大變形而失去穩定。填石路基對地基的不均勻沉降較為敏感。針對不同類型的地基,本章提出了相應的技術要求和處理方法,強調土質地基的地基承載力滿足與否直接影響著填石路基的整體穩定性,同時,對于混合地基類型,強調保證其強度的均勻性和平整度是地基處理時的關鍵問題。
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中圖分類號: U213.1 文獻標識碼: A 文章編號:
一、前言
隨著改革開放的不斷深入,我國的經濟建設取得了突飛猛進的發展,這就帶來了我國城市公路工程的發展。我國公路工程較過去取得了巨大的進步,各地的公路工程也正在如火如荼的進行。伴隨著公路工程建設的發展迅速,道路施工工藝和施工技術水平也有了很大地提高。盡管如此,但由于道路建設工程數量的不斷增加,參與施工的企業和人數也隨之增加,因其水平參差不齊,施工操作又不很規范,施工中的質量監管體系也不健全等諸多因素造成了一系列的質量缺陷。因此,加強公路工程路基工程的施工技術和質量控制是至關重要的。
二、公路工程路基工程施工技術分析
公路工程的質量高低,直接影響著交通的順暢與否,所以越來越得到政府的重視。作為城市公路工程的基礎,路基的施工質量直接決定了道路的施工質量。由于路基經常受到地質、水、降雨、氣候、地震等自然條件變化的侵襲和破壞,以及不斷受到行車的碾壓,抵抗能力差。因此,路基應具有足夠的堅固性、穩定性和耐久性。
2.1施工測量
施工測量指的是在工程開工之前及施工過程中,根據設計圖紙在現場進行恢復道路中線,并定出構造物的位置等。施工測量的目的是將圖紙上所設計的建筑物平面位置、形狀及高程標定在施工現場地面上,并在施工的過程中指導施工,使工程嚴格按照所設計的圖紙進行建設,路基施工過程主要包括:導線、中線及水準點復測。施工測量中,工作人員在工作中應認真熟悉圖紙,檢查圖紙與設計是否存在誤差;為了滿足路基施工期間需要,應在中線復測中增設臨時水準基點標高及加樁的地面標高;在每道工序的施工測量放線時,要保證縱橫斷面定位精度,使后期施工路基及構造物的定位和幾何尺寸滿足設計質量要求;要避免施工損失,就必須仔細查找路面下覆蓋的各種管網路線。
2.2填方路基
(1)在路堤填筑前,選擇一填方路段作為試驗段,在試驗段內測定土的松鋪系數、達到不同壓實要求所需的壓實遍數、設備的最佳組合、每臺班最大完成工作量及每臺班最合理完成工作量等技術參數以指導生產。施工前進必須進行試驗路鋪筑,對設計方案進行可行性分析,此路段路基填筑平均高度80cm時,對原地表面清理與挖除后,將表層翻松30cm,然后平整壓實(壓實度≥93%)后填筑;當路堤填土高度大于80cm時,對原地表面清理與挖除后,將路堤基底整平處理并在填筑前進行碾壓(壓實度≥85%)后填筑。
(2)在進行攤平的施工過程中,要充分的考慮到每一寸土的填筑,同時要使其保持一定的路拱,這樣可以確保在路基施工過程中,如果有水分流過就可以很快的排水疏通。一般而言,每寸填土都需要超過相應的標高下所施工的路基的寬度,在筆者多年的施工過程中認為,超過50cm為佳,如此,可以很好的讓路基邊緣的壓實度得到很好的保證。
2.3路基填筑
填筑過程中首先要控制層厚,每層壓實厚度根據試驗段確定的最佳鋪填厚度進行控制。土石方運到施工作業段攤鋪后,用尺量測松土厚度,每填一層都應超出路堤的寬度,并有足夠的余寬,以確保路基邊緣的壓實度。壓實的分層厚度、壓實機具類型、碾壓(夯擊)遍數,均應視土的類型、濕度、設備及場地條件而定,以達到規定的壓實度為準。有條件的應做試驗,以取得施工參數。壓實標準采填筑過程中首先要控制層厚,每層壓實厚度根據試驗段確定的最佳鋪填厚度進行控制。土石方運到施工作業段攤鋪后,用尺量測松土厚度,每填一層都應超出路堤的寬度,并有足夠的余寬,以確保路基邊緣的壓實度。
2.4路基壓實
(1)壓實應先邊后中,以便形成路拱;先輕后重,以適應逐漸增長的土基強度;先慢后快,以免松土被機械推動。同時應在碾壓前,先整平,由路中線向路堤兩邊整成2%--4%的橫坡。在彎道部分碾壓時,應由低的一側邊緣向高的一側邊緣碾壓,以便形成單向超高橫坡。前后兩次輪跡需重疊12到20cm。應特別注意控制壓實均勻,以免引起不均勻沉陷。要特別注意的是,分層壓實的壓實厚度每層不應超過20cm。同一水平層應采用同類材料,不得混填。出現路基彈簧土時,應將彈簧部分挖出曬干后再回填。路基邊坡應同路基一起全斷面分層填筑壓實。
(2)在公路工程路基工程施工中,一定要保證達到壓實標準。由于施工方法不對,路基的壓實度達不到設計要求,使路面產生病害。防治辦法就是不同的土質不能混填,分別對不同的土質進行壓實試驗,壓實實驗要準確,應通過鋪筑試驗路獲得相關的技術參數來指導施工,確保壓實質量,在施工過程中,經常檢驗縱橫坡度,保證每層土的厚度均勻,壓實度均勻,堅持橋頭涵洞處規范填土,保證達到壓實標準。
2.5 路基排水
在公路工程路基施工過程中,路基的排水是其中一個很重要的環節。一般而言,公路工程路基的排水需要綜合考慮到多種情況,首先需要考慮到路基所經過的地方地下水,農田排灌等多種因素對于路基的影響,其次,要充分考慮到如何利用有限的資源和技術將路基上的水分最大限度的排除到路面之外,簡單而言,就是如何最大程度的減少各種水分因素對整個路基施工過程中的影響,如此,可以很大程度的讓雨水等迅速的從路基流走,不會對路基產生很多的下滲損害,更有利于保證路基的穩定和堅固,同時,也能夠讓路基,路面的整體功能和最為基礎的性能得到維護。
在進行公路工程路基施工過程中,可以遵循下面幾點來進行路基的排水,并保證路基施工的質量。首先,可以采用結合當地的具體地質水文實際情況,適當的把路基的最小填土高度提高,或者是在路基的底部適當的設置隔水層。在進行這種工序施工過程中,可以在路面施工之前就開挖臨時的排水溝,如此,可以很好的讓地表水被順利排出,同時,也一定程度的讓地下水對地面路基的影響降至最小,在此同時,可以再路基的底部鋪一些低劑量的石灰,設置一定的穩定層等,這些方法都可以對整個路基的排水起到很明顯的效果。
其次,針對如何排除地面路基的水分問題,可以采取以下幾個方面的措施,第一,可以充分利用路基邊上的各種橫坡,邊溝,邊溝的急流槽等,通過利用這些可以再第一時間將路基上的水分迅速的排除出去,第二,可以綜合考慮到施工情況,設置中央分隔帶縱向的碎石盲溝、軟式透水管及橫向排水管,將施工期進入中央分隔帶的雨水及運營期中央分隔帶的下滲水迅速排出路基之外。
三、結束語
公路工程路基工程施工具有很強的專業性和技術性,同時,由于施工場地狹小,交通流量影響大,且工藝比較復雜,因此,在施工中會遇到各種各樣不同的環境條件的制約。所以,要合理選擇施工方法,嚴格施工程序,始終堅持技術標準,注意加強施工管理,就一定會提高路基路面的耐久性。
參考文獻:
[1]陳慶兵 公路工程中路基施工技術綜述 [期刊論文] 《價值工程》 ISTIC -2011年9期
[2]舒朝忠 姚懷會 淺議公路工程中路基施工技術 [期刊論文] 《建材與裝飾》 -2012年9期
中圖分類號:U213文獻標識碼: A
一、前言
高速公路路基施工處于露天作業,受自然條件影響大,征地范圍廣,人員干擾嚴重。不但包括路基(路床)本身及有關的土(石)方,還包括沿線的涵洞、改路改渠(河)等項目。由于以上原因導致路基施工進度控制管理難度大,協調性要求高,技術復雜。
二、路基施工的前期準備
1、收集并熟悉路基涵洞設計圖紙及相關資料,計算路基相關工程量(還包括涵洞、改路改渠等工程量),選擇專業的土石方施工班組、軟基處理施工班組及涵洞施工班組并簽訂合同。
2、進行設計圖的審核,前期著重對比施工現場的軟基的里程范圍是否相符、軟基處理方案是否合適、改路改渠的走向和標高是否相符、征地線的范圍是否足夠、涵洞的排水走向及標高長度是否合適等。
3、測量班與設計院交接線路中樁,復核導線控制點,進行路線貫通測量,內容包括導線、中線及高程的復測,水平點的復查與增設加密點,原地面的復核。
4、征拆辦配合相關部門進行征地及房屋拆遷、三電改遷、樹木砍伐及移植、臨時(如便道、棄土場等)征地等工作。
5、試驗室完成利用方、原地面取樣及相關原材料等的試驗。
三、路基大面積填筑前的幾項重要施工內容
(一)路基清表及施工便道的全線貫通
部分路段樹木砍伐及移植施工完成的立即安排機械清表及施工便道的修筑。
1、清除干凈路基用地范圍內的不適用作路基填料的一切雜物,清除有機物殘渣及地面以下的草皮、農作物的根系和表土,清理厚度10~15cm。并將路基用地范圍內的樹根全部挖除,并將填方路段路基用地范圍內的坑穴、墓穴、枯井等分層填平夯實。清表作業可以使用平地機配合裝載機,裝載機將表土連同作物根系推松,然后用平地機刮走,集中堆放或運走。場地清除完后全面進行填前碾壓,使密實度達到設計要求。
2、施工便道根據現場實際情況合理布設,不得在路基填筑范圍內修筑臨時填方施工便道,不得直接從填方邊坡上修筑便道穿過。為滿足沿線排水和灌溉需要,便道在通過水溝或者灌溉渠處設置橫向排水涵管或架設鋼便橋。對于雨水較多的地方,便道一定要嚴格按照標準修筑以便在雨季不影響機械車輛通行。
(二)鋪筑填方試驗段
開工前,根據現場地質條件,選擇有代表性的路段,鋪筑長度不小于100m的全幅路基作為試驗段,試驗時記錄:壓實設備的類型、最佳組合方式;碾壓遍數及碾壓速度、工序;每層材料的含水量等。繪制填料厚度、含水量、壓實方法、壓實遍數與設計指標相關的規律曲線,確定施工最佳參數。在現場試驗時直到該種填料達到規定的壓實度,各種質量檢查達到標準為止,確定標準化施工工藝以指導施工。
(三)軟基處理段落處理
由于高速公路軟基處理段落一般處于大填方路段,軟基處理完畢后能為路基填方提供大量工作面,進而加快路基施工進度。高速公路常見軟基處理方式有片石排水溝、拋石擠淤、塑料排水板及水泥攪拌樁。
1、片石排水溝
片石排水溝適應于軟土基厚度≤3.0米的路段,施工前應先開挖縱橫向排水溝,排除地表積水,溝谷、水塘段淤泥必須作清理處理。片石排水溝軟基處理有兩種方式,一種為按間距5~8米設置1.0m~1.5m深的排水溝處理,另外一種為軟基表面使用片石換填0.5m~1.0m,下面再增設1.0m~1.5m深片石排水溝。凡采用橫向排水溝時,一般于下游側增設一道縱向排水溝,然后結合現場地形延伸至低洼處。
2、拋石擠淤
拋石擠淤一般適應于軟土基厚度≤3.0米的且表面積水的路段,拋填片石飽和抗壓強度大于20MPa,片石短邊尺寸或直徑不宜小于30cm,且不易崩解風化。拋片石順序先從路堤中部開始,中部向前突進后漸次向兩側擴展,成三角形方式投放片石以使淤泥向兩側擠出。當軟基地面橫坡陡于1:10時,拋石應從高的一側向低的一側擴展,并在低的一側多拋填一些形成片石平臺。拋石擠淤完成后,在其上攤鋪30cm厚碎礫石反濾層,作為換填過渡層與排水通道,并碾壓密實后填土。
3、塑料排水板
塑料排水板軟基處理適用于軟基土厚度大于3.0米的路段,施工前應先平整場地,并開挖縱、橫向排水溝,將農田水疏干,然后攤鋪一層泥巖填料,并設置成路拱,其邊緣厚度為30cm,中心厚度小于100cm。填筑50cm天然砂礫墊層,進行插板處理。遇有田埂時,應將原地面削成一斜面,以確保砂礫石墊層的連續性及排水效果。砂礫石墊層鋪設應超過路堤坡腳50cm。
塑料排水板采用SPB-1型或SVD-1型,排水板間距一般不大于2.0米,采用正三角形布設,插板深度根據計算確定,一般應深到基巖面處。當路堤高度大于18米時,在上路堤及路床范圍設置3層土工格柵,每層間距30cm。土工格柵技術標準:抗拉強度80KN/m,延伸率10%。
開始施工塑料排水板時,需先測試塑板在套管拔起時的回提長度,施工中,塑料排水板打入深度為“處治深度+褥墊層厚度+回提長度”,打設塑板時,應保證其垂直且排水通暢,上卷塑板末端的余長不得與下卷塑板相接,露出褥墊層表面的塑板端部須曲線回折入褥墊層中。
4、水泥攪拌樁
水泥攪拌樁適應于軟基土厚度大于3.0米,且軟基上有涵洞等結構物的路段。水泥攪拌樁是利用水泥作為固化劑的主劑,是軟基處理的一種有效形式,利用攪拌樁機將水泥噴入土體并充分攪拌,使水泥與土發生一系列物理化學反應,使軟土硬結而提高基礎強度。軟土基礎經水泥攪拌樁處理后,加固效果顯著,可很快投入使用。
水泥攪拌樁按材料噴射狀態可分為濕法和干法兩種。濕法以水泥漿為主,攪拌均勻,易于復攪,水泥土硬化時間較長;干法以水泥干粉為主,水泥土硬化時間較短,能提高樁間的強度。但攪拌均勻性欠佳,很難全程復攪。
由于水泥攪拌樁軟基處理涵洞基礎一般處于軟基上,需先填筑一層泥巖以便能承受住水泥攪拌樁的機械。
(四)涵洞施工
土石方施工工班在修筑施工便道的同時,如果附近有有條件施工的涵洞,安排涵洞工班上場并申請所需物資,開挖涵洞基礎并組織施工。由于高速公路涵洞非常多,涵洞施工盡量多班組多工作面施工才不影響路基填筑進度。
(五)改路改渠(河)施工
路基范圍內的永久性改路改河(渠)在不影響便道施工進度的前提下要求提前施工以便盡早為路基填筑提供工作面。
四、路基填筑與開挖
(一)路基填筑
路基大面積施工中應采取橫斷面全寬、縱向分層填筑方法施工。填料采用挖掘機配合自卸汽車運輸,推土機進行攤鋪初平,平地機精平,分層填筑,振動壓路機碾壓。按“四區段、八流程”(四區段指填土區段、平整區段、碾壓區段、檢測區段;八流程指施工準備、基底處理、分層填筑、攤鋪平整、灑水晾曬、碾壓夯實、檢測、路基整修)作業法組織各項作業均衡進行,合理安排施工順序、工序進度和關鍵工序的作業循環,做到挖、裝、運、卸、壓實等工序緊密銜接連續作業,盡量避免施工干擾,做到路基施工的正規化、標準化。
在施工中堅持“三線四度”,三線即:中線、左、右邊線,且在三線上每隔20m插一小紅旗,明確中線、邊線的控制點;四度即:厚度、密實度、拱度、平整度。控制路基厚度以確保每層層底的密實度;控制密實度以確保路基的質量及完工后沉降不超標;控制拱度以確保雨水及時排出;控制平整度以確保路基碾壓均勻,以及在下雨時路基上不積水。
(二)路基開挖
1、土方路塹開挖
路塹開挖采用“橫向分層、縱向分段,兩端同步、階梯掘進”的方式施工,運碴通道與掘進工作面應妥善安排,做到運碴、排水、挖掘互不干擾,以確保開挖順利進行。
土質路塹的開挖因地制宜采用人工或機械作業。人工開挖時,可在不同高度設幾個臺階,臺階高度為1.5~2.0m,并設單獨的運土通道及臨時排水溝。機械開挖且棄土(或移挖作填)運距較遠時,采用挖掘機配合自卸汽車進行。機械開挖路塹邊坡配合挖掘機或人工分層修刮平整,以保證邊坡的平整與穩定。
土方開挖采用機械施工為主,施工時分段進行,每段自上而下分層開挖,并及時用人工配合挖掘機整刷邊坡,對不便機械施工的并行地段,采用人力施工。
2、石方路塹開挖
根據巖石的類別,風化程度和節理發育程度等來確定石方的開挖方式。對于軟石和強風化巖石,開挖采用推土機、挖掘機并附以小爆破,次堅石和堅石采用淺孔光面爆破技術爆破施工方案
五、結束語
高速公路路基前期施工要著重為大面積路基填筑施工提供工作面,且要重視施工便道的貫通,只有施工便道貫通才能加快軟基涵洞等非土石方工程的施工,進而加快路基土石方工程的施工。公司各個部門的協調配合,專業的施工隊伍及路基專業技術人才是加快路基施工的重要組成部分。
參考文獻
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中圖分類號:U412.36+6 文獻標識碼:A 文章編號:
一、土石路基壓實機理
壓實工作是路基施工過程中最重要的組成部分,壓實的結果對道路的質量和壽命起著決定性作用。有效的壓實性能顯著改善填方的承載力和穩定性,可以大大減少將來通車后公路營運的維修成本。
壓實是通過外力,使路基填料密實度提高的作用,壓實時顆粒發生位移,孔隙體積減少,土石路基填料顆粒大。可塑性小,透水性強,要達到密實狀態,通過碾壓使填料之間相互擠壓,小顆粒掉入孔隙中,達到密實目的,增加了顆粒間的接觸面積和咬合度,提高抗剪強度和變形模量,通過壓實粗骨料下沉,細集料上浮,整個填料形成嵌擠骨架,板結成整體,這樣即能保證壓實質量,又能確保路基表面平整度。壓實程度不僅與含水量有關,而且與粒徑級配、壓實機具的功能有密切關系。
通過現場施工證明,采用重型(20rr以上)振動壓路機壓實土石路基是很有效的方法。土石路基填料由各種不同粒徑的無粘性顆粒組成,壓實后的填料層的力學強度來源于顆粒間的擠壓、摩擦和嵌鎖作用。填料級配越好,抗剪強度越大,所以壓實后的土石路基可以近似為半剛性體。
二、高速公路土石混填路基施工施工方法
土石填筑的施工方法和程序以及施工工藝和質量控制等,應通過選擇不同填筑材料分別進行試驗路段,對施工機械組合、分層填筑虛鋪厚度及壓實遍數等分別進行反復試驗,當施工單位的試驗報告通過監理工程師的批準后,試驗數據作為以后土石施工的重要控制依據。
1、基底處理
清理植物土、淤泥、雜物后進行填前碾壓,壓實度符合規范且承載力滿足設計要求后,按設計要求填筑過渡層。根據施工現場情況做好臨時排水設施并與永久排水設施相結合,若地面水或地下水影響路基穩定時,應采取必要的引排、攔載等設施。
2、分層填筑
土石路堤應分層填筑、分層壓實。施工時,安排好石料運輸線路,專人指揮,按水平分層,先低后高,先中間后兩側卸料,并用大型推土機推平,個別不平處應配合人工用細石塊、石屑找平。若土石混填級配較差,顆粒較大、填層較厚、石塊間空隙較大時,可于每層表面的空隙里填入土、石屑、中粗砂等;再用灌水方法將細粒土沖入下部,反復數次,直至把空隙填滿,再分層碾壓。
3、控制土石層的虛鋪厚度
填筑體受到的荷載應力,隨填土深度而迅速減少,所以路基填筑的上部壓實度要求一般較高,填土分層的壓實厚度與壓路機械類型,土的種類和壓實度要求有關。土石填料的壓實機械比一般土層的壓路機的噸位要大,噸位過小,壓實遍數往往無法達到規定的壓實要求。施工當中虛鋪厚度應作為現場監理員重要的控制環節和部位,當具備震動壓路機時,每層松鋪厚度一般控制不大于40 cm。
4、控制土石的含水量
在擊實試驗中求出跟最大干密度相對應的最佳水含量w值,說明該土石體只有在該含水量時才能達到碾壓密實。因此,土層虛鋪后即應測其土的含水量w,跟最佳水含量w值比較,通過晾曬、灑水;使施工土石層含水量與最佳含水量相近,一般控制在最佳含水量±2%之內進行碾壓。
5、碾壓遍數與壓路機噸位
虛鋪厚度要有相應的壓路機噸位,填料分層的壓實遍數與壓路機類型、土的種類和壓實度要求有關,可以從輪跡上看出,當沒有明顯的輪跡時就說明基本壓好,否則重壓。
三、高速公路土石混填路基施工質量控制措施
1、施工準備及填料的選用
路基開工前,施工單位應在全面熟悉設計文件和設計交底的基礎上,進行現場核對和施工調查,發現同題應及時根據有關程序提出修改意見報請變更設計。大量的試驗表明,土石混合料中巖石的強度是影響路基長期穩定性的主要因素,而粒徑及其顆粒組成特征為次要因素。因此,路基填料選用時,應首先根據土石料的巖性加以分類,然后,對其最大粒徑及級配進行控制。膨脹巖石、易溶性巖石、崩解性巖石、和鹽化巖石等不得直接用于路堤填筑。天然土石混合填料中,中硬、硬質石料的最大粒徑不得大于壓實層厚的2/3;弱風化或軟質石料,其填料最小強度(CBR),路床、零填及挖方路基:0一0.3m區為8%,0.3-0.8m區為5%;路堤:0.8―1.5m為4%,>1.5m為3%.最大粒徑不得超過壓實層的層厚,松鋪厚度值控制在30cm左右比較合適。填料發生變化時,最后一層土石填筑的填料最大粒徑宜小于15era。碾壓前,多次灑水讓石塊干濕循環后充分發生崩解;攤鋪時采用大型推土機進行反復耕耙以破碎超粒徑顆粒;壓實時宜采用振動羊足碾或凸塊振動壓路機與光輪壓路機相結合的辦法。
2、壓實機械選型與配套組合
與普通的填土路基相比,由于土石混合料的粒徑較大,強度較高,需要較大的壓實功能才能使其達到較為滿意的穩定狀態。總的來說,對于土石混填基,壓實機械選用原則是:選用工作質量大(18t以上),激振力大(50t以上),振動頻率合適(30―45Hz),高振幅(1.5mm以上)的機型,且最好選用拖式振動壓路機。
3、填料的攤鋪、整平及壓實
合理的攤鋪工藝能使土石混合料形成較為理想的結構狀態,從而最大限度地避免填料的離析現象,提高壓實效果。透水性或巖性或土石比例差異大時,宜分層或分段填筑。土石混填路基的攤鋪宜采用漸進式攤鋪方法。首先由專人指揮自卸車沿事先安排好的土石混合料運行路線進一車土石混合料卸在填筑地段,推土機根據土石混合料容許松鋪厚度推平,然后
第2車料卸在第l車料推平的末端,壓住第l車料未推完處。自卸車走后,推土機接著往前推,大的塊石就均勻地被壓在下面,細粒留在表層及嵌縫。這樣,土石混填路基表面看不見突石,既平整規范,又便于壓實。在控制中要注意以下兩點:(1)最大粒徑的控制要求:要考慮現有普通壓實機械的功率應滿足壓實的要求。不能因為要放松最大粒徑限制而一味不切實際地要求施工時提供過大功率的壓實機械;在一定的層厚下,最大粒徑的增大是在朝促進路基填筑體的結構更加密實、穩定的范圍內顯示其優勢的,即最大粒徑的積極作用是在合理的粒徑組成范圍內呈現的;要考慮到不同的松鋪厚度,因為最大粒徑的增大會導致松鋪厚度的相應增大。(2)填料不均勻系數的控制:土石混合料的不均勻系數應大于5,使之能夠有效地被壓實。(3)土石混合料松鋪厚度控制:由于推土機耕耙深度一般為30era左右,為保證強度及抗風能力低的粗顆粒充分破碎,不管壓路機激振力如何,此類填料松鋪厚度一般為30era左右。
4、填料的壓實工藝
不同條件下的土石混填路基要想達到最佳壓實效果,會對壓路機的碾壓組合、碾壓速度及碾壓遍數有不同的要求。
(1)壓路機碾壓組合:土石混填路基壓實施工的碾壓組合原則應是優先選擇拖式振動壓路機進行碾壓組合。而不應單一選用自行式壓路機;優先選用噸位及激振力較大的壓路機;碾壓組合的壓路機數量越少越好。土石混填路基宜采用以下碾壓組合:18t拖式凸塊振動壓路機與20t自行式振動壓路機的組合;在沒有18t拖式凸塊振動壓路機的情況下,也可考慮使用18t拖式光輪振動壓路機與20t自行式振動壓路機的組合。若土石混合料的巖性為強度及抗風化能力低類,必須采用灑水配合推土機耕耙的方法,充分破碎石塊。
(2)碾壓速度:本文考慮了壓實機械的性能、經濟性、安全性等綜合因素的條件下,建議土石混填路基壓實施工的碾壓速度是在2.4km小之間,且壓路機的碾壓開始時宜用慢速。
(3)碾壓遍數:土石混填路基正式施工時的碾壓遍數應是通過試驗路段來確定的。具體是:事先應進行試驗路段鋪筑,此時,結合填料具體的工程性質和現場壓實機械情況進行碾壓遍數與壓實質量關系的研究。以尋求滿足壓實質量要求的前提下較為經濟的碾壓遍數。
5、路基邊坡施工技術
(1)邊坡的厚度與坡度。土石混填路基的邊坡宜采用碼砌施工工藝成型。碼砌邊坡的形式一般有單坡式和臺階式兩種。在實際工程中應視土石混填路基的填筑高度來選定邊坡形式。增加碼砌的厚度可以提高邊坡的穩定性。鑒于土石混填路基的填筑高度較高,而且填料的粒徑組成較為復雜。
(2)邊坡碼砌方式。目前施工現場的邊坡施工主要有兩種工藝,一種是先填筑后碼砌;另一種是先碼砌后填筑。對于土石混填路基應采用先填筑后碼砌的施工方式,即先在超過路基寬度要求的一定范圍內將填料攤鋪、壓實,然后,再按照路基寬度要求進行刷坡,最后將邊坡碼砌好。
【參考文獻】
[1]李仁民.劉松玉.杜建國.玉.光同文. 現場CBR試驗在土石混填路堤填筑中的應用研究[期刊論文]-公路2007(8)
公路橋梁路基路面沉降的影響因素比較多,主要包括公路橋梁路基路面的設計和壓實度兩方面。1.1公路橋梁路基路面設計缺乏合理性現階段的公路橋梁建設主要通過粗粒料填充、增加鋪設鋼筋數量和鋼筋混凝土搭板3種形式來實現對公路橋梁的施工建設。這3種方式在一定程度上有利于增強路基路面的抗壓能力和承載能力,對交通運輸行車中常出現的跳車現象起到了很好的預防作用。施工過程中鋼筋混凝土搭板是最常見的設計方式,但在實踐中效果卻并不理想。1.2橋臺背與路堤銜接處的壓實程度不符合要求橋臺背與路堤銜接處是公路橋梁建設施工中的重要環節,這一環節的施工技術要求高、難度大。施工質量會受到多方面因素的影響,如:施工材料、機械設備和施工人員的專業素質等。在實際操作中往往出現施工質量和實際要求不符的狀況,這就為橋梁的基礎沉降埋下了安全隱患。再者,我國經濟的發展導致公路橋梁的運輸壓力增大,公路橋梁的沉降風險也隨之增大。
2公路橋梁沉降段路基路面的施工技術分析
2.1地基處理技術分析地基對公路橋梁的質量和壽命起著決定性的作用。因此,在施工過程中一定要注重地基的處理技術。地基的處理一定要注意其穩定性,而要保證地基的穩定性必須選擇規格符合要求,攪拌符合相關標準的材料。如果這些條件都達不到,很可能會造成公路橋梁的沉降不符合要求。地基處理需計算橋梁和路面的最大承載力,也要考慮外界溫度對地基的影響,并保證地基的剛性。如果這些因素處理不到位,會對地基造成嚴重影響。而在實際操作過程中,多數設計往往只注重橋體及公路的上部結構設計而忽視了對地基的處理。為了有效延長公路橋梁的使用壽命,也要將地基處理作為公路橋梁建設的重點。地基處理要建立在現場勘查設計的基礎上,使設計與當地的施工條件相吻合,做到具體問題具體分析。由于軟土較容易產生移動和斷裂情況,因此,進行地基處理時,應盡量減少軟土填充物,盡量選擇自重較輕的新型材料。2.2搭板技術分析搭板是影響路面平整性的重要因素。在施工過程中要注意搭板位置的控制。搭板和路基頂面應處于同一水平線上,只有這樣橋,才能保證橋梁的最底層和擋板處于同一水平線上。搭板的施工要嚴格按照行業相關技術規范和行業標準進行,使混凝土的平整度和坡度符合要求,從而保證施工質量。采用壓路機碾壓路面時可能導致薄基層被碾碎,因此,進行搭板設計時,要在基層頂面和混凝土頂面預留8~10cm的空隙[1]。如果鋪設瀝青混凝土,必須先鑿去預鋪的水泥碎石基層,以保證臺背的回填強度。2.3排水施工技術分析對于降水量豐富,地質環境比較差的地方,發生路面沉降的可能性也比較大,因此,道路橋梁的施工需加強排水措施的建設,如:排水溝槽的設置和排水管道的安裝。排水管道的設置要進行科學合理的計算和分析,使之與當地的實際情況相吻合,以降低路面坍塌和沉降的可能性,并盡量避免沉降路面雨水浸泡現象。在施工過程中,施工部門應按照當地的降水量和具體水位適當升高路基,以減小地面沉降給道路橋梁的質量和安全造成的嚴重影響。2.4臺背填筑施工技術分析臺背的填筑是橋梁道路施工的必經環節,也是減少道路橋梁出現沉降的主要方式。(1)臺背的填筑環節應充分分析填筑土的土質,并根據實際的分析結果選擇合適的填充物。填充物以含水量少、蒸發性好為基本條件,不要選擇含水量大的沼澤或淤泥。根據施工場地的具體情況選擇合適的土層作為填筑材料,材料的選擇要考慮路基的基本性質。不同的部位材質也是不同的。過渡期材料的選擇應注意其應用位置,應用位置必須在中間位置。臺背填筑施工首先要選擇半剛性材料,有利于保證填筑施工的剛性要求,填筑的尺寸也一定要符合相關要求,對填筑的連接處也要進行特殊處理。(2)注意填筑的尺寸與厚度,按照相關的填筑要求進行處理。填筑過程中應借助測量儀進行水平及厚度測試。錐坡填土與臺背填土施工應同時進行,以確保填土的整體效果。在碾壓過程中要注意臺背的施工碾壓,此處宜采用震動處理,以增強碾壓效果[2]。
3結語
公路橋梁的發展是我國經濟建設事業發展的重要保證和先決條件。因此,我國公路橋梁的建設質量和技術要求在逐步提高。而公路橋梁的沉降問題在施工過程中普遍存在。為了進一步提高公路橋梁的施工質量,論文主要分析了公路橋梁沉降的主要原因,并從地基處理、搭板技術處理、排水處理和臺背填筑施工等方面分析了公路橋梁沉降施工技術分析,旨在提高我國公路橋梁建設質量,為經濟建設保駕護航。
【參考文獻】
中圖分類號: U213.1 文獻標識碼: A 文章編號:
引言
路基施工作為市政建設的重要方面,其質量狀況關涉到市民的安全與社會的和諧,但是目前在北方,路基施工中存在著常見的質量通病,需要在診斷通病的原因后解決問題。
路基工程質量通病是指在工程施工和養護中,經常發生的普遍存在的一些工程質量問題。它牽涉到施工的材料、機械、人員、環境和管理等因素。
北方路基施工的質量通病
根據北方的路基施工的情況總結,可以大體列舉一下幾點質量通病:
軟基處理未達到設計深度,原材料進場未按產品質量要求嚴格檢驗,導致處理效果達不到設計要求;軟土地基路段路堤填土速度過快;使用不適宜的填料又未采取相應的改良措施或措施不到位;不同土類的填料混填或分段填筑形成抗水性、壓縮性的變異;填挖交界或非全寬填筑或分段填筑時交接面未作妥善處置形成的沉降差;施工中不注意路基排水,遇雨浸泡路基,后續施工中又未能及時復壓;路堤填料含水量控制不嚴,填土壓實度達不到要求;分層填土輾壓時壓實層厚度偏厚,壓實質量差;分層填土未經初步找平,壓實不均勻; 施工檢測取樣未按規程操作,實測壓實度存在虛假現象;巨粒土或粗粒土中所含漂石粒徑過大難以壓實均勻;高塑性粘性土填筑路堤工序不連續,造成工后壓實度下降;特殊地區的路基施工未按規范操作。
北方路基施工質量通病的原因
1、地質因素路基工程是在地質基礎上進行施工的,所以,首先影響路基工程質量的因素就是地質因素。路基工程施工的地質條件應該是比較平坦,土質比較堅硬的,但是有些進行施工的路段可能存在土質軟弱的現象,比如泥沼地質,如果不進行換土是無法施工的,對工程質量的影響也是比較大的;如果地形是比較復雜的,也會影響工程質量,比如在溝谷地段施工,需要將溝谷填滿,但由于填土的高度不一致就會造成不均勻下沉的現象,嚴重影響路基工程的質量建設。2、填料質量因素在路基建設中,離不開填料的應用,但是如果填料的質量存在問題,或者是將有問題的土質混入到填料中,都會影響路基的施工質量。比如,填料的規格不統一,顆粒大小相差比較大,性質不均勻,有腐殖土或者泥沼等混入,這些都可能導致路基的某個局部下沉。
3、施工時的原因
在對路基工程進行施工時,如果沒有遵循正確的填筑順序或是在分層填筑的過程中沒有完成設計的填筑范圍等,均會導致填筑質量無法達到要求,進而引起質量通病。當填料不符合填筑質量標準時,就會導致路基出現一系列質量問題,如沉降不均勻等;如在施工中,所使用的碾壓設備以及整平設備噸位以及重量級不能滿足施工要求,則路基質量也不能得到保證。另外,在施工中沒有做好道路排水工作,則可能導致路基當中存在大量積水,從而引發一些質量問題。4、防患措施不夠由于路基工程建設是室外工程,難免會遇到降水天氣,持續的降水會造成路基內部積水情況嚴重,當積水侵入到路基的內部,形成一個大水囊后,如果沒進行排水就繼續施工,必然導致工程質量的嚴重不合格。四、解決途徑
施工單位必須根據交通部有關施工規范、規程、工程質量檢驗評定標準及建設單位招標文件要求、編制施工組織設計,提出自檢要求,對施工全過程實施有效的質量控制和管理,在交工驗收時,施工單位應提交完整真實的施工原始記錄、試驗檢測數據、分項工程自檢數據等質量保證資料。2、采取正確的施工順序
無論何種處理方法,都應按設計要求先開溝排水,再清表整平原地面,做好填前壓實,并整出一定的橫坡度。設計豎向排水體處理的地基,應在鋪設下半層砂或砂礫墊層后,方可打設排水體。排水體頂端,應按設計預留一定的長度(30cm左右),最后再鋪設上半層砂或砂礫層。設計采用復合地基處理的地基,應在原地面整平后,采用輕型碾壓機械適當碾壓,使之符合規范和設計要求后,再作地基處理。溝塘必須在清淤換填分層碾壓至相鄰地面高程后,方可進行地基處理。3、分清土質與石質路基路基建設的地質環境并不是完全一樣的,通常情況下被分為土質路基和石質路基兩種情況。施工前應該先確定是土質路基施工還是石質路基施工。如果是土質路基,應該做好清理工作,保證土質的良好施工狀態;如果是石質路基應該做好石質路基的開挖準備,合理利用相應的施工設備及工具。4、做好軟基的處理工作軟基處理的方法是比較多的,比如換填、拋石擠淤、水泥攪拌樁、人工挖孔樁、砼管樁,沖擊碾壓,碎石樁、沙樁等等。根據軟土地基的生成原因和地基的厚度及其所處的位置,可采用表層處理法、置換法、加載法、豎向排水法四種方法進行軟基處理。每一種方法都有其優點和優勢,我們簡單介紹一下加載法的應用過程。這一方法是指:增加地基強度來達到預先促進軟土地基沉降的效果。這樣可以防止設置在填土上或鄰接填土的路面和構造物或者埋入填土內的構造物發生有害沉降而導致破壞。在地基上增加總壓辦法;減少土中的間隙水壓提高有效應力法也是常用的軟基處理方法。前者用填土荷載時,一般為填土加載法,后者又可分通過井點,豎井等的降低地下水法和在地表面鋪砂,覆蓋不透水膜使之形成真空,依靠大氣壓力加載來促進固結的大氣壓加載法。采用填土加載法時,須注意地基的穩定狀態。而降低地下水法和大氣壓加載法則不必擔心地基遭到破壞,但受到地基適應性的限制且工程費用大,一般不采用。5、做好路基填料的選擇路基填料的選擇工作應該格外慎重,注意一些劣質的腐殖土和種植土的混入,保證填料的土質良好,保證填料的性質均勻、顆粒大小一致、規格統一,避免產生由于填料質量的問題造成局域地區的沉降現象。6、做好壓實厚度的控制工作路基工程建設過程中應該注意壓實厚度的控制,一般路段壓實度不得大于30厘米。構造物兩側松鋪厚度也應該小于20厘米;對于性質不同的土不可以進行混合填料工作,同一種性質的土的填筑厚度應該大于50厘米[4]。7、做好排水工作路基建設中應該保持排水暢通,保證坡度的穩定,減少多挖或者少挖的現象;采用透水性比較好的填料進行填埋工作,保證水流通暢,排水工作正常進行。
8、按照施工方案要求施工路基工程施工方案中應注意施工順序和步驟,應該按照施工的先后順序進行施工,同時根據方案中的具體規格和規范施工。在對路基的邊坡進行深挖的過程中,要確保穩定性,也要明確填料的種類,坡度精確。如果坡度過高,可以采用價值邊坡平臺的方法。施工方案中所要求應用的施工技術也必然是影響路基工程質量的因素,所以,不可以因為個人經驗擅自應用其他的施工技術,為了確保路基工程總體施工質量的可靠,一定要嚴格按照施工方案進行施工。
五、結語
路基工程建設時公路建設的基礎,是其重要的組成部分,具有很強的專業性和技術性。一般,路基工程施工會遇到一些人為和自然因素,影響到路基施工的質量,所以在北方路基施工中存在許多通病,要從這些通病中總結出原因,然后對癥下藥,保證路基施工的質量。
參考文獻:
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介紹
目前,管理填筑施工面板堆石壩的質量主要采用"雙重控制"的質量控制方法,其中一種是手動控制碾壓參數,參數包括厚度、充填層的粗糙度、和壓實機的滾次和軋實速度;另一種是在該區域對孔取樣進行手動測試。該方法對國內混凝土堆石壩的發展具有積極的推動作用。然而,隨著混凝土面板堆石壩規模的擴大,傳統的手工管理機制不再滿足當代機械化施工和進度的需要。位于中國湖南省清江流域的水布埡混凝土面板石堆大壩,在所有相同類型的大壩中,以233米的高度排名世界第一。該工程總充填量為1.6?07立方米并且一個月的最多灌裝量超過6?05立方米,所以需要更多的量來控制大壩填筑施工的質量。為了及時地監督大壩的填筑施工質量,為灌裝工程開發一個碾壓方面的工程質量監督系統是非常重要的,這個系統具有實時、連續、自動化和高精度的特點。監督系統對于提高水布埡工程的工程質量具有很大的意義。
作為一種全新的當代空間衛星導航和位置定位系統,GPS已經在越來越多的領域逐漸代替了普通光學和電子測量儀。自從20世紀80年代,特別是在90年代以后,GPS技術已經結合現代通信技術引領空間定位技術進行一次革命性的變革。通過GPS技術同時確定三維坐標的方法已經從具有近海安的陸地至整個海洋和外層空間,從靜力學到運動學,從單點定位到網區分,從后處理到實時定位和導航改變了傳統技術,并且由于絕對和相對點位精度已經達到米級、厘米級、亞毫米級,GPS的應用和影響領域已經擴大到各行各業。現代數據通訊技術、計算機技術、電子技術、代表GPS的空間定位技術的快速發展和完善使實時連續地、自動地監督高精度具有可行性。根據在灌裝工程中對于碾壓方面的工程質量管理的要求,利用GPS技術、無線數據通信技術、計算機技術、數據處理和分析技術,并結合碾壓機,在2004年,武漢大學和清江水電開發責任有限總公司共同研發了一種在灌裝工程中適于監督碾壓方面質量問題的實時監控系統,也就是填筑施工質量的實時監控系統(后來簡稱為GPS)。這個系統具有實時、高精度、連續性、自動化等綜合功能,所以能應用于對大壩、公路、保護堤、飛機場等的灌裝壓實實時監督,因而成為一個確保工程的施工質量的行之有效的助手。結合工程的要求以及此系統的特征,本論文主要討論此系統的構成、關鍵技術、方案設計,分析GPS系統的高精度問題,并且對GPS系統的初步應用進行了研究。
1 GPS實時監控系統的構成和特征
1.1構成
該系統的硬件裝置主要包括以下三個方面:
1)GPS衛星信號的接受系統
2)無線網絡的數據通信系統
3)計算機系統
圖1.系統的網絡結構的介紹
根據在灌裝和搗打工程的壓實需要和工程管理對此系統的要求,系統由監控中心、網絡中繼站、現場亞控制站、GPS參考站和移動終端(包括碾壓機和交通質量監控工作)組成,移動終端是對于地形環境對無線通信的影響。圖1是灌裝工程中工程質量監控系統的介紹。如果地形環境好,并且現場的灌裝工程與系統的監控系統不是很遠,那么網絡中繼站可以去掉。
1.1.1監控中心
監控中心是此系統的心臟,它將GPS參考站的微分數據輸入到GPS移動電臺,同時,通過無線數據傳輸連續實時地接受由移動電臺反饋的位置信息。結合施工的需要,裝備在監控中心的電子顯示屏能夠實時地顯示碾壓機械以及在水壩壓實平面上的質量監管工作車輛的精確移動位置和狀態信息,遠程監視灌裝工程壓實質量的狀態,并且提供給領導者基本信息以做出決定。系統數據的處理、分析、儲存等等也在監控中心操作。
1.1.2現場次監察站
現場次監察站系統控制中心的延伸,而且為現場的監察人員提供了便利。通過訪問監控中心的信息,監察人員就能夠在監察辦公室實時掌握工程施工和施工質量的現狀。一旦出現質量偏差,監察人員就能夠應對施工現場的施工人員,提醒工作人員并要求他們整頓。
1.1.3 GPS參考站
GPS參考站為了利用差分GPS技術提高系統的監控精度而設置的。我們在一個已知點上設置GPS接收機作為參考站進行GPS觀測工作,然后實時向GPS移動電臺輸出GPS觀測數據和參考站的已知位置信息,然后利用載波相位的差分處理方式處理連同移動電臺的GPS觀測數據,最后計算出移動電臺的空間位置信息,而且定位精度可以提高。以上的方法叫做差分GPS技術。一般來說,為了方便提供支撐力量,管理和維護,GPS參考站設置在監控中心。為了確保監控精度,必須強調的是GPS監控站和施工區域之間的距離要少于5-6千米,并且這個距離控制要求要在實踐中滿足。
1.1.4 移動終端
移動終端包含安裝在工程監控車里和碾壓機里的系統需求裝備。
1)安裝在碾壓機里德移動終端
Abstract: the paper with the national highway system into chongqing area leshan-yoann section engineering circle, based on comprehensive consideration of the ice water deposit soil subgrade soil field and abandoned filling the cost and other factors, the paper proposes the ice water deposit soil and grit stone packing sandwich method for the subgrade construction. Through the construction process of the sandwich to await respectively and method and grit stone roadbed construction method of filling the direct monitoring and the field test, it is concluded that the ice water accumulation of some new characteristics of soil
Keywords: ice water deposit soil, roadbed, drainage consolidation, seepage, settlement, and the finite element method
論文以國家高速公路網成渝地區環線樂山——雅安段工程為依托,綜合考慮冰水堆積土的棄土場和路基的填筑成本等多種因素,提出采用冰水堆積土和砂礫石填料夾層法進行路基施工。在路基填筑過程中,進行了壓實度經重型擊實試驗可得出樂雅高速沿線代表性冰水堆積土填料最佳含水量和最大干密度。經過顆粒分析試驗可知,冰水堆積土樣缺少中間粒徑,屬于不易壓實的土料。使用夾層法施工方式進行路基填筑試驗,得出了相應的施工設計參數、使用條件,“夾心”層位級數量、松鋪厚度、施工過程中最佳含水量級碾壓式含水量允許偏差等。
通過對施工過程中和工后分別對采用夾層法和砂礫石直接填筑法施工路基的監控,得出橫斷沉降趨勢是中間大,兩端小,但橫向差異沉降量并不過大。路基的橫向差異沉降主要發生在路堤的集中填筑期內。過對路面沉降變形的分析,驗證了采用砂礫石墊層和夾層法施工,加速冰水堆積土層的排水固結,墊層和砂礫石夾層可作為良好的排水面,可以使基礎下面的孔隙水壓力迅速消散,加速冰水堆積土夾層的固結。
根據現場實測結果,冰水堆積土和砂礫石使用夾層法施工的路基在工后20天左右沉降基本趨于穩定,并且沉降量遠小于《公路路基設計規范》中的沉降最大值。從而說明樂雅高速沿線冰水堆積土填料采用夾層法填筑能夠滿足基本設計要求。
通過調研或現場試驗,獲得了冰水堆積土和砂礫石的力學參數進行數值模擬。通過使用Plaxis軟件考慮在壓實過程中各層的排水固結以及地下水滲流的情況下進行計算得出最終沉降值。通過對比分析得出由于夾層法的排水作用,沉降主要發生在施工過程中,工后沉降很小。從而從理論層面說明了采用砂礫石墊層和夾層法施工,加速冰水堆積土層的排水固結,墊層和砂礫石夾層可作為良好的排水面,可以使基礎下面的孔隙水壓力迅速消散,加速冰水堆積土夾層的固結。
項目研究組共擬定了3個填筑方案:(1)大面積涼曬法,(2)半用半借法,(3)先填后處理法。報業主后,選定用大面積涼曬法與半用半借法在該場地(8標)進行小范圍階段和大范圍階段實體工程試驗研究。
由于大挖方段的冰水堆積土的天然含水量多介于27%至31%之間,根據試驗測定屬于飽和度較高的非飽和土。其壓實后的含水量優于最佳含水量ωop時,相應的飽和度約為85%~90%,這時土中孔隙主要被水占據,氣體呈氣泡狀,被水所包圍,可隨水一起流動,成為氣封閉狀態。這種混合的液體是可壓縮的,在較高壓力下,氣泡可被壓縮和溶解,使孔隙水飽和度進一步提高。
根據土的層流滲透定律,水在土中的滲透速度與水投梯度成正比,即
v=kwI
式中k是滲透系數,I是水頭梯度。
對于非飽和土,其滲透系數:
式中ks為飽和土的滲透系數,a、n為試驗確定的常數,ua為空氣壓力,uw為孔隙水壓力。s(=ua-uw)為非飽和土的基質吸力。
水頭梯度:
Δl為孔隙水滲流的流經長度,ΔH為水頭差。
由于土體毛細管的作用,干土會對水分具有吸引作用,這個吸力就是非飽和土的基質吸力,簡言之,基質吸力就是非飽和土吸水能力,由于飽和土體所有孔隙都已經被水占據,因此沒有吸水的能力,故基質吸力也為0。通過減少冰水堆積土中孔隙水的滲流路徑Δl,便可以增加水頭梯度I。
半用半借法,是指在填方場地鋪一層冰水堆積土料,盡量壓實,在其上鋪一層砂卵石粗粒借料,盡量壓實。如此反復進行填筑。設計的冰水堆積土因為缺少中間粒徑,主要是其含水率過高,并且滲透系數較小,冰水堆積土層中滲流路徑過長,預估壓實度肯定達不到設計要求。
然而在其上下面填有砂卵石粗粒料層,該層的排水效果好,在壓實和固結過程中可減少排水路徑、加快排水過程。即通過夾層法壓實冰水堆積土層,可以達到增大冰土層滲透系數kw、增大土層中滲流的水頭梯度I,根據v=kwI ,水在土中的滲流即排水速度加快。使冰水堆積土層的含水量更接近于最佳含水量,從而增加冰水堆積土層的密度與壓實度。同時由于冰水堆積土層含水率高、較軟弱,使得在其上的砂卵石粗粒料壓實過程中,必有一定數量的粗粒料會從上下面擠壓進冰水堆積土層中,改變其顆粒級配,增加其干密度與壓實度。
依托于此項目的實驗和計算,得出冰水對積土一些特性和結論:
(1)無論從回歸結果還是用所求得的模型參數的模擬結果來看,鄧肯E-B模型對樂雅高速沿線冰水堆積土的常規三軸壓縮試驗的~曲線都是適宜的。大三軸試驗的應力水平、應力應變狀態有相當的典型性和覆蓋范圍,可以滿足研究的要求;
(2)經重型擊實試驗可得出樂雅高速沿線代表性冰水堆積土填料最佳含水量為19.1%時,最大干密度為1.75g/cm3。經過顆粒分析試驗可知,冰水堆積土樣缺少中間粒徑,屬于不易壓實的土料;
(3)路基橫斷沉降趨勢是中間大,兩端小,但橫向差異沉降量并不過大。路基的橫向差異沉降主要發生在路堤的集中填筑期內,兩個斷面中最大沉降速率為5.3mm/d,一般沉降速率在0.5mm~1.2mm之間;
(4)對比可見采用砂礫石墊層和夾層法施工,加速冰水堆積土層的排水固結,墊層和砂礫石夾層可作為良好的排水面,可以使基礎下面的孔隙水壓力迅速消散,加速冰水堆積土夾層的固結;
(5)根據現場實測結果,冰水堆積土和砂礫石使用夾層法施工的路基在工后20天左右沉降基本趨于穩定,并且沉降量遠小于《公路路基設計規范》中的沉降最大值。從而說明樂雅高速沿線冰水堆積土填料采用夾層法填筑能夠滿足基本設計要求。
參考文獻
[1] 曹伯勛.地貌學及第四紀地質學[M].北京:中國地質大學出版社,1995.
中圖分類號:TU74文獻標識碼:A 文章編號:
一、路基用土的簡介
正確選擇處理路基用土,填筑施工的各種方法,路基壓實和工藝流程,包含在路基填筑的主要工作內容之中。各類路基用土根據它們的特性都有不同的效果,有時一些路基用土在使用時必須采取相應技術措施,以防止路基病害。
路基用土的工程性質是不同的:卵石以及漂石等不易風化的石塊,穩定性以及強度都很高,一般用于砌筑邊坡;較好的水穩定性,較高的內摩擦系數,較高的強度和較大的透水性,使得碎石土成為了很好的填筑材料;具有內摩擦系數較大,較好的水穩定性、透水性和無塑性特點的砂土,因為砂土粘結性小,非常容易松散,造成它對風蝕以及流水沖刷的抵抗能力比較弱,一般通過振動壓實的方法提高它的穩定性;穩定性和強度適中的砂性土具有遇水不膨脹,不粘著,晴天不揚塵,雨天不泥濘的優點;膨脹性重粘土具有特強粘結力,不透水性強的特點;浸水后強度明顯降低并且容易崩解,變形量大的易風化的硅藻巖和泥灰巖等軟質巖石在一般情況下不適合用來作路堤填筑材料。
二、施工方法
1、施工前的準備
在施工之前必須做好充分的準備:做好原地面臨時排水的工作并和線外的永久排水系統結合起來,保證排走的雨水不得引起路基沖刷,也不能流入耕地和農田;按照規定進行壓實和整平,按照設計的要求在路堤填筑范圍內做好軟基和原地面清表的處理;仔細做好導線復測工作,導線點的精度必須符合規范要求;事先對路基工程范圍內的地質水文情況通過取樣試驗進行詳細的調查。
2、填筑材料的選擇
填筑材料必須充分考慮其高強度性,較小的壓縮變形,高水穩定性,短運距性和便于施工壓實性。此外還要考慮其填料的性質,填料的經濟性以及料源問題等。
3、基底處理
對保證路堤堅固和穩定非常重要的就是路堤基底的處理。路堤基底的處理不僅能使地基保持穩定,而且可以增加和表土的結合性。在基層處理時要注意:當路基受到地下水影響時,應排除或者攔截,將地下水引至路堤基礎范圍之外,再進行填方壓實;路堤修筑范圍內,原地面的洞,墓穴和坑等,應用砂性土或者是原地的土進行回填,然后再按規定進行壓實;當路堤基底使松土或者是耕地土時,要先清除種植有機土,平整后再按規定要求進行壓實;在深耕地段,應該先把土塊打碎,松土翻挖,然后進行整平,回填和壓實;當經過洼地,水田或者是池塘時,需要根據具體情況進行處理。
4、路基填筑
必須根據不同的土質考慮不同的堤填筑方法。路基填筑方式包括水平分層填筑,橫向填筑,縱坡分層填筑和混合填筑。其中,水平分層填筑的填筑方法施工操作壓實質量容易保證,而且比較安全方便;從路基一端按各橫斷面的全部高度,逐步推進填筑的橫向填筑因為沉陷不均勻和不易壓實等缺點,一般都需要采用必要的高效能的壓實機械碾壓等技術措施;混合填筑就是當高等級公路路線穿過深谷陡坡,尤其是要求上部的壓實度標準較高時,施工時上層采用水平分層填筑,下層采用橫向填筑這種混合式的填筑方法。
進行混合填筑時應該注意一些問題。根據土質問題進行混合填筑時需要充分考慮其透水能力,進行分層填筑壓實,并采取有利于路基穩定以及排水的方式。其中需要注意的是:以透水性較小的土填筑路堤上層時,除干旱地區外,不應覆蓋在透水性較大的土所填的下層邊坡上,用于填筑下層時應該做成雙向橫坡;分別填筑不同性質的土,不可以混填。
5、路基壓實
路堤基底,路塹以及路堤都需要進行壓實。應該按照要求進行路基壓實并且在壓實時檢查其壓實度,每一層的壓實的要求不同,在上一層壓實度符合要求之后才可以進行下一層的壓實。在壓實層頂面穩定的時候,可以通過下沉來判定路基的密實狀態。填石路堤的緊密程度在規定范圍內通過12t以上的振動壓實設備進行壓實。路堤基底在填筑前都應該進行壓實,其壓實標準需要符合設計的要求。當路堤填土高度在八十厘米以下時,其基底壓實度不應該小于路床的壓實度標準。
填土路堤不論采用何種壓實的機械,都應該把該種土的最佳含水量控制在正負百分之2以內進行壓實。碾壓前對填土層的含水量,平整度以及松鋪厚度進行檢查,符合要求后才能采用振動壓路機進行碾壓。填石路堤在壓實之前應整平,對于個別不平處應用石渣和石屑進行整平。
6、做好臨時防雨,防曬和排水措施
首先保證每層路堤填筑面做成不小于百分之2的橫坡,且表面無坑洼積水現象。為了排除施工期路堤匯水,需要設置臨時排水溝。其次,為了加強施工期的邊坡排水,保護邊坡,防止雨水沖刷,需要設置必要的邊坡急流槽。此外,每層土方上土后,如果在碾壓之前遇到降雨,為了使地表水能夠迅速排走,需要在降雨前整平碾壓一遍,并保持不小于百分之2的橫坡。最后,為了防止碾壓好的土層曬干后開裂,在每層土方碾壓完畢并經檢測合格后,應該馬上進行上一層土方的填筑施工。
【參考文獻】:
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