半剛性路面非荷載性裂縫的研究

1、2010年 第6期(總第196期)黑龍江交通科技HEILONGJIANGJIAOTONGKEJINo.6,2010(SumNo.196)半剛性路面非荷載性裂縫的研究葉志峰1,劉福生2(1 黑龍江省公路局;2 黑龍江省收費(fèi)公路管理局牡丹江處)摘 要:隨著交通事業(yè)的發(fā)展,道路設(shè)計(jì)荷載愈來愈大,對(duì)路面、路面基層的要求也逐步提高。除對(duì)地基壓實(shí)改為重型擊實(shí),壓實(shí)度提高到95%外,其他要求都反應(yīng)在路面基層及面層結(jié)構(gòu)上。在改善瀝青面層油質(zhì)、級(jí)配、厚度、外加劑的同時(shí),還應(yīng)注意路面基層、底基層的施工工藝。關(guān)鍵詞:路面;裂縫;工藝中圖分類號(hào):U416 217 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:C 文章編號(hào):1008-3383(2010

2、)06-0041-011 底基層半剛性路面材料的特性之一是容易產(chǎn)生收縮裂縫,在某種條件下,基層收縮裂縫會(huì)逐漸傳播到瀝青面層上。這種反射裂縫形成后,會(huì)進(jìn)一步增加瀝青面層的裂縫并加快瀝青面層的損壞。水泥、石灰或二灰與各種細(xì)粒土或中粒土和水拌和,經(jīng)壓實(shí)后由于水泥的水化作用以及混合料內(nèi)部水分蒸發(fā),其水分會(huì)不斷減少。由于水分的減少而發(fā)生的毛細(xì)管收縮作用、吸附收縮作用和碳化收縮作用等,會(huì)引起半剛性材料產(chǎn)生體積收縮。1.1 結(jié)合料的類型與劑量(1)石灰土和水泥土的缺陷。雖然石灰土和水泥穩(wěn)定土可以大大減少粒料的運(yùn)量和運(yùn)距,大量節(jié)約投資,是一種良好的路面材料,但是這兩類材料都容易產(chǎn)生裂縫,而且裂縫數(shù)量多,裂縫寬

3、,影響大。(2)二灰粒料和水泥粒料的特性。二灰粒料和水泥粒料中的中粒土、粗粒土的劑量越小,則強(qiáng)度越高,且裂縫輕、數(shù)量少、裂口細(xì)。在水泥土和水泥砂粒土混合料中水泥劑量越大,干縮越大。減少水泥工程干縮性的有效措施是添加石灰或粉煤灰代替部分水泥,隨土中粘粒含量而定。1.2 粒料中小于0.5mm的細(xì)土含量和塑性指數(shù)粒料土類型對(duì)于干縮應(yīng)變有很大影響,小于0.425mm的顆粒含量多,線性收縮越大。1.3 混合料中的含水量半剛性基層材料的干縮性質(zhì)受含水量大小影響,就水泥穩(wěn)定材料而言,含水量增加1%對(duì)于干縮應(yīng)變?cè)黾拥挠绊懕人嘣黾?%的影響大23倍,因此在施工中應(yīng)考慮在最佳含水量以下0.5%時(shí)施工。地基土類別

4、及小于0.002mm的粘粒土的含量在沿海地區(qū),大部分是全新世第四紀(jì)沉積平原,多為細(xì)粒亞粘土、亞砂土。在這種地基土上的底基層為石灰、水泥穩(wěn)定土?xí)r,結(jié)構(gòu)裂縫尤為突出。當(dāng)小于0.002mm的粘粒含量小于12%時(shí),養(yǎng)生期基本無影響;當(dāng)粘粒含量大于12%時(shí),干縮隨著養(yǎng)生期的時(shí)間增加而縮小。2 基 層2.1 基層材料的選擇由于石灰穩(wěn)定粒料、石灰穩(wěn)定土的溫度系數(shù)和干縮系數(shù)明顯大于水泥粒料和二灰粒料的收縮系數(shù)。在采用水泥或石灰粉煤灰粒料作瀝青路面的基層時(shí),為了減少瀝青面層的裂縫,應(yīng)盡量采用不含塑性指數(shù)大的細(xì)粘土作級(jí)配粒料。圖1 石灰土與水泥穩(wěn)定粒料干縮對(duì)比圖2.2 設(shè)計(jì)中防止基層裂縫的措施為減少水泥穩(wěn)定基層的

5、收縮裂縫以及避免沖刷擠漿現(xiàn)象,在設(shè)計(jì)中應(yīng)采取的措施。(1)控制粒料中的細(xì)料含量。(2)水泥穩(wěn)定粒料的混合料設(shè)計(jì)應(yīng)使混合料的干縮應(yīng)變不大于200 10-6,如圖1(a)所示,當(dāng)水泥用量一定時(shí),控制暴露天數(shù)。(3)在滿足要求的情況下用最小水泥用量;在水泥穩(wěn)定粒料中使用減水劑和粉煤灰。2.3 施工中防止基層裂縫的措施對(duì)于減輕新建半剛性路面非荷載性裂縫,在施工中應(yīng)采收稿日期:2009-12-29取以下措施。(1)合理選擇水泥穩(wěn)定基層材料的強(qiáng)度和限制水泥用量。(2)施工期的溫度。(3)施工時(shí)的養(yǎng)生期。(4)薄厚不同的瀝青面層下采用不同的基層施工方法。(5)基層施工過程中人工預(yù)先產(chǎn)生很多細(xì)小裂縫的施工方法

6、。3 瀝青面層3.1 設(shè)置溫度縫各種氣溫的變化使瀝青表面與內(nèi)部形成溫差,表面溫度(下轉(zhuǎn)第43頁)第6期黃永生:水泥粉煤灰樁在路基處理中的應(yīng)用分析總第196期(7)施工過程中,抽樣做混合料試塊,一般一個(gè)臺(tái)班一組(3量容易控制。塊)15cm 15cm 15cm,并測(cè)定28d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度。(4)通常樁頂混凝土密實(shí)度差,強(qiáng)度低,現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)條件(8)保護(hù)土層清除后,截除樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高以上樁頭,樁和施打順序等綜合確定,一般不應(yīng)比設(shè)計(jì)標(biāo)高于0.5m。頂高程允許偏差020mm。(5)成樁過程中,抽樣做混合料試塊,每臺(tái)機(jī)械一天應(yīng)3.3 施工質(zhì)量控制做一組試塊標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù),測(cè)定其立方體28d抗壓強(qiáng)度。(1)為檢驗(yàn)水泥粉

7、煤灰樁施工工藝、機(jī)械性能及質(zhì)量控(6)清土和截樁時(shí),不得造成樁頂標(biāo)高以下樁身斷裂。制,核對(duì)地質(zhì)資料,在工程樁施工前,應(yīng)先做不少于2根試驗(yàn)4 檢測(cè)分析樁,并在豎向全長(zhǎng)鉆取芯樣,檢查樁身混凝土密實(shí)度、強(qiáng)度和4.1 單樁靜載試驗(yàn)樁身垂直度,根據(jù)發(fā)現(xiàn)的問題,修訂施工工藝。根據(jù)設(shè)計(jì)資料,單樁復(fù)合地基承載力特征值為不小于(2)長(zhǎng)螺旋鉆孔、管內(nèi)泵壓混合料,施工在鉆至設(shè)計(jì)深326kPa,采用慢速維持荷載法。在樁身強(qiáng)度滿足試驗(yàn)荷載度后,應(yīng)準(zhǔn)確掌握提拔鉆桿時(shí)間,混合料泵送量應(yīng)與拔管速條件時(shí),宜在施工結(jié)束28d后進(jìn)行,試驗(yàn)數(shù)量宜為總樁數(shù)的度相配合,遇到飽和砂土或飽和粉土層,不得停泵待料;沉管0.5%1%且不少于3根

8、。本工程取16根樁進(jìn)行檢測(cè),平灌注成樁施工拔管速度應(yīng)按勻速控制,拔管速度應(yīng)控制在均值為438kPa,提高34%滿足設(shè)計(jì)要求。1.21.5m/min左右,如遇淤泥土或淤泥質(zhì)土,拔管速度可4.2 低應(yīng)變動(dòng)力檢測(cè)適當(dāng)放慢。針對(duì)工程樁基的樁身質(zhì)量及完整性進(jìn)行無損檢測(cè),按國(guó)(3)控制好混合料的坍落度。大量工程實(shí)踐表明,混合家現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)!基樁低應(yīng)變動(dòng)力檢測(cè)規(guī)程(JGJ/T93-料坍落度過大,會(huì)形成樁項(xiàng)浮漿過多,樁體強(qiáng)度也會(huì)降低。95)進(jìn)行,抽取總樁數(shù)10%的樁進(jìn)行低應(yīng)變動(dòng)力試驗(yàn),分別坍落度控制在35cm,和易性好,當(dāng)拔管速率為1.2對(duì)現(xiàn)場(chǎng)隨機(jī)的286根樁進(jìn)行了樁身質(zhì)量及完整性檢測(cè),檢測(cè)1.5m/min時(shí)

9、,一般樁頂浮漿可控制在10cm左右,成樁質(zhì)評(píng)價(jià)方法見表1。表1 樁檢測(cè)評(píng)價(jià)表樁的質(zhì)量分類#類樁類樁%類樁&類樁內(nèi)容描繪動(dòng)測(cè)波形規(guī)則衰減,樁身完好,波速在正常范圍動(dòng)測(cè)波形有小畸變,樁反射清晰,樁身有小缺陷,但樁承載力影響很小動(dòng)測(cè)波形較明顯的不規(guī)則反射,波速相對(duì)偏低,此類樁可貢獻(xiàn)一定的承載力,在復(fù)合地基中可以使用動(dòng)測(cè)波形嚴(yán)重畸變,對(duì)應(yīng)樁身有嚴(yán)重缺陷,此類樁一般不能使用,在復(fù)合地基中可經(jīng)處理后使用5 結(jié) 論(1)根據(jù)復(fù)合地基靜載試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果,本次檢測(cè)的復(fù)合地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值為326kPa,滿足承載力設(shè)計(jì)值300kPa要求。(2)動(dòng)測(cè)結(jié)果表明,樁身完整性較好,總體上達(dá)到了優(yōu)良樁水平。(3)水泥粉煤灰樁復(fù)

10、合地基由于水泥粉煤灰樁中摻入了少量粉煤灰,不配筋,以充分發(fā)揮樁間土的承載力,其受力和變形類似于素混凝土,具有承載力高、變形小、穩(wěn)定快、施工簡(jiǎn)單易行、工程質(zhì)量易保證等優(yōu)點(diǎn),工程造價(jià)是一般樁的1/21/3,具有較高的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。(上接第41頁)的變化率大于瀝青面層內(nèi)部,更大于瀝青面層底部的變化率。3.2 瀝青的選用選用優(yōu)質(zhì)瀝青做面層,特別是頂面層,以抵抗溫度應(yīng)力。在穩(wěn)定度滿足要求的情況下,選用針入度較大的瀝青做面層。4 結(jié) 論為減少半剛性路面上非荷載性裂縫,建議優(yōu)先考慮下述措施。(1)選用收縮系數(shù)小、抗沖刷性能好的半剛性材料做底層和基層,如水泥粒料或二灰(石灰,粉煤灰)粒料;嚴(yán)格控制半剛性基層

11、在碾壓最佳含水量時(shí)施工;粒料中粒料劑量越大越好,粒料占80%以上為好;粒料中土的含量越少越好,0.075mm細(xì)粒土控制在5%7%以下。為減少基層裂縫還應(yīng)采取文中所述的其他施工措施。(2)采用水泥粒料作基層時(shí),其設(shè)計(jì)干縮應(yīng)變不大于200 10-6,在滿足最小水泥用量時(shí)應(yīng)添加減水劑、粉煤灰;水泥基層材料強(qiáng)度一般不超過45MPa,重載道路不超過57MPa,水泥用量控制在4%5%為好;注意水泥穩(wěn)定基(4)水泥粉煤灰樁復(fù)合地基合理的褥墊屋厚度對(duì)提高復(fù)合地基承載力及減少沉降變形是非常有利的。水泥粉煤灰樁復(fù)合地基作為一種新型地基處理技術(shù),設(shè)計(jì)計(jì)算方法簡(jiǎn)單易學(xué),適用范圍廣,適用性強(qiáng),有極大的發(fā)展?jié)摿?。參考文獻(xiàn)

12、:1 徐至鈞.強(qiáng)夯和強(qiáng)夯置換法加固地基M.北京:機(jī)械工業(yè)出2 3 4 5版社,2004.建筑地基處理技術(shù)規(guī)范JGJ79-2002S.公路路基施工技術(shù)規(guī)范JTGF10-2006S.建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范GB5007-2002S.基樁低應(yīng)變動(dòng)力檢測(cè)規(guī)程JGJ/T93-95S.層在高溫季節(jié)和貧混凝土基層遇寒冷季節(jié)施工時(shí),易產(chǎn)生裂縫。(3)半剛性基層碾壓后,應(yīng)有728d養(yǎng)生期,然后基層表面噴灑透層油,盡可能先做瀝青砂下封層,也可開放交通710d,待半剛性基層收縮基本完成后,再鋪筑瀝青路面。(4)選用優(yōu)質(zhì)瀝青做面層,以抵抗溫度應(yīng)力。在穩(wěn)定度滿足要求的情況下,選用針入度較大的瀝青做面層;大多數(shù)都選用進(jìn)口瀝青做上面層;用橡膠瀝青或聚合物改性瀝青做表面處置,并用它做應(yīng)力吸收模中間層。瀝青面層應(yīng)設(shè)置溫度縫,在瀝青面層上鋸縫,深入基