基层设计及施工－丹通线.ppt

基层混合料的设计与施工,辽宁省交通规划设计院 2011-05,基层设计的主要原则,保证路面足够的承载能力； 足够厚度保证基层底面的容许拉应力； 足够厚度保证土基顶面的压应变； 良好的抗收缩性能。,丹通高速公路基层设计,基层：骨架密实型厂拌水泥稳定碎石； 底基层：13标厂拌水泥稳定碎石；46标厂拌水泥稳定级配砂砾。,原材料技术要求,水泥 选用终凝时间较长(宜在6h以上)的水泥。快硬水泥、早强水泥以及已受潮变质的水泥不能使用，保证有足够的时间进行拌和、运输、摊铺、碾压以及保证其后期具有足够的强度，采用32.5级的矿渣硅酸盐水泥。 集料 集料应坚硬、耐久并具有足够的强度。基层和底基层用碎石和砂砾的压碎值应不大于30%，液限应小于28，塑性指数应小于9。水泥稳定碎石集料对岩性没有特殊要求，但一般多采用石灰岩。,原材料的技术要求,最大粒径均采用31.5mm，可以有效减少基层混合料在拌和运输、摊铺过程中产生离析现象，减少“粗集料窝” 。 石屑建议2档分为03mm和35mm。,基层的组成结构,组成结构 悬浮密实结构 骨架空隙结构 骨架密实结构,混合料组成结构与级配的关系,连续开级配骨架空隙结构,连续密级配悬浮密实结构,间断级配骨架密实结构,a) 密实-悬浮结构； b) 骨架-空隙结构； c) 密实-骨架结构 连续密级配 连续开级配 间断级配, 悬浮密实结构 级配特点 连续型密级配，细集料多，粗集料较少，悬浮于细集料中，不能形成嵌挤骨架 AC型是典型的悬浮密实结构,不同组成结构混合料的特点, 骨架空隙结构 级配特点：连续开级配，粗集料较多，细集料较少，不足以充分填充粗骨架空隙 沥青碎石混合料AM（压实空隙率1015%） 开级配磨耗层混合料OGFC（压实空隙率20%以上）, 骨架密实结构 级配特点：间断密级配，粗集料形成骨架，细集料充分填充骨架空隙，形成密实、骨架嵌挤结构 沥青玛蹄脂碎石SMA（压实空隙率35%）,三种结构类型混合料的级配组成,基层、底基层混合料中集料的级配范围表,基层混合料配合比设计,粗集料形成稳定的骨架； 提供细集料和粘结料的填充空间； 减少离析； 细集料不宜过多； 保证0.6mm筛孔的通过率； 限制0.075mm筛孔的通过率； 生产配合比曲线的确定，其波动范围作为施工控制范围。,室内试验,原材料含水量测定，确定施工过程中水流量计的合理设定范围； 通过击实试验，得出曲线，确定混合料最大干密度和最佳含水量以及参数变化对混合料性能的影响。 通过抗压强度的试验，确定混合料水泥剂量。,混合料组成,为增强和易性，在基层水泥稳定碎石混合料中外掺粉煤灰，掺量为3%5%，基层混合料水泥的推荐剂量为3.54.0%（外掺），底基层混合料水泥的推荐剂量为4.04.5%（外掺）。 粉煤灰中SiO2、Al2O3和Fe2O3的总含量应大于70%，粉煤灰的烧失量不应超过20%，通过0.3mm筛孔的颗粒含量应大于90%，通过0.075mm筛孔的颗粒含量应达到70%以上。,混合料组成,水泥稳定碎石基层室内成型宜采用振动成型方法，基层混合料室内试验混合料7天（试件在20条件下湿养6天、浸水1天）的无侧限抗压强度应不小于3.3MPa，底基层不低于2.0MPa。 基层压实度（按重型击实标准）应不小于98，底基层压实度不小于97。,基层混合料的干缩特性,干缩主要发生在成型后初期阶段，在干燥环境中，水泥与集料和水经拌和压实后，由于蒸发和混合料内部发生水化作用而引起的体积变化。,基层混合料的干缩特性,水泥剂量增加，干缩应变和干缩系数随之增大，尤其是当水泥剂量超过6%时，干缩应变和干缩系数急剧增大（因为细集料与水泥反应形成的胶结料干缩性较大）。所以，水泥稳定级配碎石的水泥剂量用量不宜超过6%，最好控制在45%之间，若强度不足，可通过改善集料级配来调整。,基层混合料的干缩特性,从抗干缩的角度，道路粒料类无机稳定材料基层和底基层，压实度宜不小于98%。 从控制干缩的角度讲，水泥稳定级配碎石的适宜含水量范围为最佳含水量1%。当含水量上升或下降时都会对混合料抗干缩性能不利，但含水量大时不利的影响大于含水量较低时，因此在含水量控制方面宁低勿高。,基层混合料的温缩特性,由固、液、气三相材料组成的半刚性材料，其外观胀缩性是三相在降温过程中相互作用，使无机结合料稳定材料产生体积收缩，即温度收缩。,基层混合料的温缩特性,随着水泥剂量的增加，材料温缩系数不断增大，特别是水泥剂量超过5%时，温缩系数具有迅速增加的趋势。水泥剂量不应超过5%。 最佳含水量附近，材料的温缩系数最小；当含水量大于最佳含水量时，其温缩系数有急剧增加趋势，因此施工中含水量应不大于最佳含水量。 混合料的温缩系数随着压实度的增加而减小,施工工艺集料堆放,隔离明晰，细集料应覆盖，水泥防潮，防止细料在传送带上不连续分布。 主要控制水泥和细料的遭雨淋。,施工工艺,基层及底基层混合料均采用厂拌，拌和设备要求配备六个上料斗，其中一个为粉煤灰备用料斗，两个细集料斗，三个粗集料斗4.759.5、9.519、1931.5，上料斗之间应设置隔离，防止串仓，避免混料。 采用二个拌和缸进行二次拌和，混合料均采用摊铺机摊铺，以保证均匀性和表面的平整度。 基层拌和站的产量能保证进行连续作业。 拌和时配料必须准确，拌和应均匀，颗粒级配应符合设计要求。,施工工艺,半刚性基层施工时，应严格掌握基层厚度，并控制基层顶面的横坡度在正误差范围内，不得小于2%。 基层及底基层施工期的日最低气温应在5以上，水泥稳定类混合料应在第一次重冰冻（-3-5）到来之前一个月完成。 水泥稳定类混合料从加水拌和到碾压终了的延迟时间不应超过2小时。,施工工艺,半刚性基层摊铺时，应采用两台摊铺机一前一后相隔510m同步向前摊铺混合料，并一起进行碾压，以避免产生纵向接缝。在摊铺机后面应设专人消除粗细集料离析现象，特别应铲除局部粗集料“窝”，并用新拌混合料填补。 应在混合料处于或略大于最佳含水量时进行碾压，直至达到设计的压实度要求。,施工工艺,应使用18吨以上的重型振动压路机碾压。湿度及龄期对水泥稳定碎石的强度影响相当大，因此碾压完成后，应采用洒水车洒水并用土工布等材料覆盖进行养生，养生时间应在7天以上，整个养生其间必须始终保持基层或底基层表面潮湿，保证水泥进行水化反应所需水分，并应封闭交通。,透层的施工时机,水泥稳定基层应在碾压成型后48小时至72小时之间洒布透层油，洒布前应使用高压水枪或压缩空气彻底清扫基层表面，清除松散物质。 当基层表面过分干燥时，必须在洒布透层油前5分钟，对基层表面洒水预湿。 可以尝试在基层混合料摊铺完成后立即洒布透层油，提高透层渗透效果，并有利于基层混合料的养生。,关于本次路面结构调整的说明,根据省交通厅党组会议的精神，为进一步做好丹通高速创建“北方寒冷地区高速公路典型示范”工程的相关工作，对丹通高速公路路面结构进行优化调整，主要增加大粒径沥青碎石，并在不同标段采用不同方案进行抗裂效果比较。 调整方案与相关要求如下：,3标、4标调整方案,5标调整方案,调整方案,如果35标段部分路段的结构层已 经施工完成，则按如下方案进一步调整： 垫层20cm已经完成的路段，则基层的施工厚度调整为32cm，底基层16cm，基层16cm。 底基层或基层已经施工完成的路段，除表面层厚度由3cm调整为3.5cm以及下封层调整之外，路面结构维持原设计方案不变。 已经完成的稀浆封层予以保留，表面层厚度由3cm调整为3.5cm，其余不变，路面标高上调0.5cm，两端顺坡处理。,调整方案,密级配沥青稳定碎石采用ATB-25型，均采用90号道路石油沥青。,密级配沥青稳定碎石技术指标要求,调整方案,第1、2、6合同段的表面层SMA-13L沥青玛蹄脂碎石厚度由原设计3.0cm调整为3.5cm，将原设计的稀浆封层也改为阴离子乳化沥青下封层。 下封层采用慢裂阴离子PA2型下封层专用乳化沥青。施工时，先浇洒乳化沥青，用量为0.91.0L/m2，再撒布2.364.75mm机制砂，用量为58m3/1000m2，并用68t钢筒式压路机进行稳压，下封层不占用路面厚度，因此在路面下面层施工前，应将多余集料清扫出路面。如果下封层由于行车作用被剥落造成半刚性基层外露时，应补洒乳化沥青。,桥面铺装结构,对本项目长度大于或等于500米的大桥桥面采用如下结构： 表面层：3.5cm沥青玛蹄脂碎石SMA-13L； 中面层：4cm中粒式沥青混凝土LAC-20； 防水层：2.0cm沥青玛蹄脂碎石SMA-5； 防水粘结层：热喷SBS改性沥青，用量1.0L/m2。 桥面标高在现有基础上上调1.5cm，桥头1.5cm高差采用顺坡处理，顺坡长度60m。,SMA-5的要求,SMA-5沥青混合料应采用玄武岩或辉绿岩机制砂掺加石灰石机制砂配制而成，玄武岩或辉绿岩机制砂的最小用量不得低于混合料总质量的60%，混合料中1.18mm2.36mm之间的颗粒含量不得超过5%，木质素纤维掺量为矿料总量的0.3，采用SBS改性沥青沥青