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,道路設計荷載愈來愈大,對路面、路面基層的要求也逐步提高。除對地基壓實改為重型擊實,壓實度提高到95%外,其他要求都反應在路面基層及面層結(jié)構(gòu)上。在改善瀝青面層油質(zhì)、級配、厚度、外加劑的同時,還應注意路面基層、底基層的施工工藝。關鍵詞:路面;裂縫;工藝中圖分類號:U416 217 文獻標識碼:C 文章編號: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,基層收縮裂縫會逐漸傳播到瀝青面層上。這種反射裂縫形成后,會進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粒土或中粒土和水拌和,經(jīng)壓實后由于水泥的水化作用以及混合料內(nèi)部水分蒸發(fā),其水分會不斷減少。由于水分的減少而發(fā)生的毛細管收縮作用、吸附收縮作用和碳化收縮作用等,會引起半剛性材料產(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量和運距,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,則強度越高,且裂縫輕、數(shù)量少、裂口細。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的細土含量和塑性指數(shù)粒料土類型對于干縮應變有很大影響,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%對于干縮應變增加的影響比水泥增加1%的影響大23倍,因此在施工中應考慮在最佳含水量以下0.5%時施工。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沉積平原,多為細粒亞粘土、亞砂土。在這種地基土上的底基層為石灰、水泥穩(wěn)定土時,結(jié)構(gòu)裂縫尤為突出。當小于0.002mm的粘粒含量小于12%時,養(yǎng)生期基本無影響;當粘粒含量大于12%時,干縮隨著養(yǎng)生期的時間增加而縮小。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,為了減少瀝青面層的裂縫,應盡量采用不含塑性指數(shù)大的細粘土作級配粒料。圖1 石灰土與水泥穩(wěn)定粒料干縮對比圖2.2 設計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,在設計中應采取的措施。(1)控制粒料中的細料含量。(2)水泥穩(wěn)定粒料的混合料設計應使混合料的干縮應變不大于200 10-6,如圖1(a)所示,當水泥用量一定時,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于減輕新建半剛性路面非荷載性裂縫,在施工中應采收稿日期:2009-12-29取以下措施。(1)合理選擇水泥穩(wěn)定基層材料的強度和限制水泥用量。(2)施工期的溫度。(3)施工時的養(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先產(chǎn)生很多細小裂縫的施工方法

6、。3 瀝青面層3.1 設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,一般一個臺班一組(3量容易控制。塊)15cm 15cm 15cm,并測定28d無側(cè)限抗壓強度。(4)通常樁頂混凝土密實度差,強度低,現(xiàn)場地質(zhì)條件(8)保護土層清除后,截除樁頂設計標高以上樁頭,樁和施打順序等綜合確定,一般不應比設計標高于0.5m。頂高程允許偏差020mm。(5)成樁過程中,抽樣做混合料試塊,每臺機械一天應3.3 施工質(zhì)量控制做一組試塊標準養(yǎng)護,測定其立方體28d抗壓強度。(1)為檢驗水泥粉

7、煤灰樁施工工藝、機械性能及質(zhì)量控(6)清土和截樁時,不得造成樁頂標高以下樁身斷裂。制,核對地質(zhì)資料,在工程樁施工前,應先做不少于2根試驗4 檢測分析樁,并在豎向全長鉆取芯樣,檢查樁身混凝土密實度、強度和4.1 單樁靜載試驗樁身垂直度,根據(jù)發(fā)現(xiàn)的問題,修訂施工工藝。根據(jù)設計資料,單樁復合地基承載力特征值為不小于(2)長螺旋鉆孔、管內(nèi)泵壓混合料,施工在鉆至設計深326kPa,采用慢速維持荷載法。在樁身強度滿足試驗荷載度后,應準確掌握提拔鉆桿時間,混合料泵送量應與拔管速條件時,宜在施工結(jié)束28d后進行,試驗數(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根樁進行檢測,平灌注成樁施工拔管速度應按勻速控制,拔管速度應控制在均值為438kPa,提高34%滿足設計要求。1.21.5m/min左右,如遇淤泥土或淤泥質(zhì)土,拔管速度可4.2 低應變動力檢測適當放慢。針對工程樁基的樁身質(zhì)量及完整性進行無損檢測,按國(3)控制好混合料的坍落度。大量工程實踐表明,混合家現(xiàn)行行業(yè)標準!基樁低應變動力檢測規(guī)程(JGJ/T93-料坍落度過大,會形成樁項浮漿過多,樁體強度也會降低。95)進行,抽取總樁數(shù)10%的樁進行低應變動力試驗,分別坍落度控制在35cm,和易性好,當拔管速率為1.2對現(xiàn)場隨機的286根樁進行了樁身質(zhì)量及完整性檢測,檢測1.5m/min時

9、,一般樁頂浮漿可控制在10cm左右,成樁質(zhì)評價方法見表1。表1 樁檢測評價表樁的質(zhì)量分類#類樁類樁%類樁&類樁內(nèi)容描繪動測波形規(guī)則衰減,樁身完好,波速在正常范圍動測波形有小畸變,樁反射清晰,樁身有小缺陷,但樁承載力影響很小動測波形較明顯的不規(guī)則反射,波速相對偏低,此類樁可貢獻一定的承載力,在復合地基中可以使用動測波形嚴重畸變,對應樁身有嚴重缺陷,此類樁一般不能使用,在復合地基中可經(jīng)處理后使用5 結(jié) 論(1)根據(jù)復合地基靜載試驗檢測結(jié)果,本次檢測的復合地基承載力標準值為326kPa,滿足承載力設計值300kPa要求。(2)動測結(jié)果表明,樁身完整性較好,總體上達到了優(yōu)良樁水平。(3)水泥粉煤灰樁復

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、施工簡單易行、工程質(zhì)量易保證等優(yōu)點,工程造價是一般樁的1/21/3,具有較高的經(jīng)濟和社會效益。(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;嚴格控制半剛性基層

11、在碾壓最佳含水量時施工;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細粒土控制在5%7%以下。為減少基層裂縫還應采取文中所述的其他施工措施。(2)采用水泥粒料作基層時,其設計干縮應變不大于200 10-6,在滿足最小水泥用量時應添加減水劑、粉煤灰;水泥基層材料強度一般不超過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)水泥粉煤灰樁復合地基合理的褥墊屋厚度對提高復合地基承載力及減少沉降變形是非常有利的。水泥粉煤灰樁復合地基作為一種新型地基處理技術(shù),設計計算方法簡單易學,適用范圍廣,適用性強,有極大的發(fā)展?jié)摿?。參考文獻

12、:1 徐至鈞.強夯和強夯置換法加固地基M.北京:機械工業(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.建筑地基基礎設計規(guī)范GB5007-2002S.基樁低應變動力檢測規(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,易產(chǎn)生裂縫。(3)半剛性基層碾壓后,應有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,并用它做應力吸收模中間層。瀝青面層應設置溫度縫,在瀝青面層上鋸縫,深入基