[PPT]道路工程路面基层施工讲义_secret

1、第十四章 路面基层施工第十四章 路面基层施工 第一节 概述 第二节 基层材料与材料组成设计 第三节 半刚性基层施工 第四节 粒料类基层施工 第五节 柔性与刚性基层第一节 概述一、路面对基层的要求沥青路面的基层是路面结构中的承重层，它承受由沥青面层传来的车辆荷载的垂直力，并扩散到下面的垫层和土基中去。因此，沥青路面的基层应具有足够的强度与刚度，并具有良好的扩散应力的能力。水泥混凝土路面的基层是保证路面板具有均匀而稳定的支承、防止唧泥和错台、延长路面使用寿命的重要层次，并能为面层混凝土板施工提供方便。基层受自然因素的影响虽然比面层小，但是仍然有可能受到地下水和通过面层渗入雨水的浸湿，同时也会产生一

2、定幅度的温差变化和低温的作用。因此路面的基层应具有足够的水稳性和良好的抗冻性以及良好的抗冲刷和抗裂性能。基层表面虽不直接供车辆行驶，但仍然要求有较好的平整度，这是保证沥青面层平整度及水泥混凝土路面板厚度的基本条件。当基层厚度较大时，为保证工程质量可分为两层或三层铺筑。当采用不同材料修筑基层时，基层的最下层称为底基层，对底基层材料的要求可降低一些。第一节 概述一、路面对基层的要求具有足够的强度和刚度 具有足够的抗冲刷能力 具有较小的收缩性 具有足够的水稳性和冰冻稳定性 路面对基层的要求具有足够的平整度与面层具有良好的结合性 二、基层的基本类型及其适用范围路面基层按结构组合设计可分为四种类型:第一

3、类是柔性基层材料，包括级配型集料、嵌锁型碎石以及沥青碎石混合料等；第二类是半刚性基层材料，包括水泥稳定类、石灰稳定类和石灰工业废渣稳定类等；第三类是刚性基层材料，包括水泥混凝土、贫混凝土和碾压混凝土等；第四类是复（混）合式基层，即上部使用柔性基层，下部使用半刚性基层。 1柔性基层： 用热拌或冷拌沥青混合料（大粒径沥青碎石）、沥青贯入碎石、以及不加任何结合料的粒料类等材料铺筑的基层。柔性基层可用于各级公路。 2半刚性基层 半刚性基层用无机结合料稳定土类的材料铺筑一定厚度的基层。 半刚性材料基层、底基层按其组成结构状态分为均匀密实结构、悬浮密实结构、骨架密实结构和骨架空隙结构。均匀密实型是指无机结

4、合料稳定细粒土，如石灰土、水泥土、二灰土等。 悬浮密实、骨架密实和骨架空隙结构均是指无机结合料稳定中、粗粒土。三种类型的区分主要是根据混合料压实后，集料中粗颗粒间空隙体积与压实后起填充作用的细料体积之间的关系来确定。 半刚性材料基层适用于以下范围： （1）水泥稳定类适用于各级公路的基层、底基层。石灰粉煤灰稳定类材料，对冰冻地区、多雨潮湿地区宜用于下基层或底基层 。石灰稳定类材料适用于各级公路的底基层以及三、四级公路的基层。 （2）高速公路、一级公路的基层和上基层骨架密实型的稳定集料。 （3）二级及二级以下公路的基层和各级公路的底基层均可采用悬浮密实型混合料。 （4）骨架空隙结构型混合料具有较高

5、的空隙率，适用于考虑路面内部排水要求的基层。 3刚性基层 用普通混凝土、低强度等级混凝土、贫混凝土、钢筋混凝土、连续配筋混凝土等材料做的基层。贫混凝土基层与其它基层相比具有技高的强度、刚度，较好的整体性和稳定性，良好的抗冲刷性和抗裂性，多孔透水贫混凝土还兼有内部排水功能。第二节 基层材料与材料组成设计一、基层组成材料及要求1、路面基层用土的分类土作为半刚性基层材料的骨架，按照土中单个颗粒（指碎石、砾石和砂等颗粒）的粒径大小和组成，将土分为下列三种，即：细粒土、中粒土和粗粒土。（1）细粒土：颗粒的最大粒径小于9.5mm，且其中小于2.36mm的颗粒含量不少于90%（如塑性指数不同的各种粘性土、粉

6、性土、砂性土、砂和石屑等）。（2）中粒土：颗粒的最大粒径小于26.5mm，且其中小于19mm的颗粒含量不少于90%（如砂砾土、碎石土、级配砂砾、级配碎石等）。（3）粗粒土：颗粒的最大粒径小于37.5mm，且其中小于31.5mm的颗粒含量不少于90%（如砂砾石、碎石土、级配砂砾、级配碎石等）。（二）对基层用土的技术要求 对路面基层用土的一般要求是易于粉碎，满足级配要求，便于碾压成型。 1液限与塑性指数 水泥稳定细粒土的液限不应超过40，塑性指数不应大于17。对中粒土和粗粒土，如土中小于0.6mm的颗粒含量在30%以下，塑性指数可稍大。实际工程中，宜选用塑性指数小于12的土。塑性指数大于17的土，

7、宜采用石灰稳定，或用水泥和石灰综合稳定。2颗粒组成 一般地说凡能被粉碎的土都可用水泥稳定，其最大颗粒和颗粒组成应满足规范的要求。最大粒径过大，拌和、摊铺、压实均有困难，表面平整度也难达到要求。最大粒径过小，则水稳性不足且投资增加。对细粒土，土的均匀系数Cu应大于5。对中粒土和粗粒土，均匀系数应大于10。对于二级及以下公路和次干路以下城市道路用作基层时，集料最大粒径不应超过37.5mm（方孔筛）；用作底基层时，集料最大粒径不应超过53mm。对于高速、一级公路和城市快速路、主干路用作基层时，集料最大粒径不应超过31.5mm（方孔筛）；用作底基层时，集料最大粒径不应超过37.5mm。水泥稳定类集料的

8、颗粒组成应满足表141的要求。水泥稳定类集料级配参考范围 表141结构类型及层位通过下列筛孔(mm)的质量百分率(%)37.531.5199.54.752.360.60.075悬浮密实型基层-1009010060802949153262005底基层10093100759050702950153562005骨架密实型基层-100688638582232162881503石灰粉煤灰稳定类集料的颗粒组成范围应满足表142和表143的要求。 骨架密实型石灰粉煤灰稳定类集料级配参考范围 表142筛孔尺寸通过下列筛孔(mm)的质量百分率(%)37.531.526.5199.54.752.361.180.6

9、0.075基层-100951004868243411216162120603集料类型层位通过下列筛孔(mm)的质量百分率(%)37.531.5199.54.752.361.180.60.075级配碎石基层-1008898557530501636102541805底基层100941007992517230501636102541805级配砂砾基层-100859855753959173517351025010底基层10085100658950723555254517351027015 悬浮密实型石灰粉煤灰稳定类集料级配参考范围 表1433压碎值集料压碎值要求应符合表144的要求。 4硫酸盐与腐殖质

10、 基层、底基层的集料压碎值要求（%） 表144 道路等级材料类型高速、一级公路和城市快速路、主干路二级公路和城市次干路三、四级公路和城市支路水泥、石灰粉煤灰稳定类303535石灰稳定类基层-3035底基层354040级配碎石基层263035底基层303540填隙碎石泥结碎石基层-26底基层303030级配或天然砂砾基层-35底基层3035404硫酸盐与腐殖质水泥稳定时，土的腐殖质含量不应大于2%，硫酸盐含量不应大于0.25%。腐殖质含量超过2%以及塑性指数偏高的土，不应单用水泥稳定，若需采用这种土，必须先用石灰进行处理之后方可用水泥稳定。石灰及二灰稳定类所用土的有机质含量不应超过10%，硫酸盐

11、含量不应超过0.8%。（三）无机结合料技术要求 1水泥：选用初凝时间3h以上和终凝时间较长（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应使用。宜采用强度等级较低（如32.5）的水泥。 2石灰：质量III级以上的生石灰或消石灰，要尽量缩短石灰的存放时间。石灰在野外堆放时间较长时，应妥善覆盖保管，不应遭日晒雨淋。使用等外石灰、贝壳石灰、珊瑚石灰等，应进行试验，对于高速公路、一级公路和城市快速路、主干路宜采用磨细生石灰粉。（具体生石灰或消石灰的技术指标见课本P309表14-5） 3工业废渣：用于路面基层的工业废渣，除石灰类渣外，主要有粉煤灰、煤渣、水淬渣、高炉重矿渣、钢渣及其它冶

12、金矿渣、煤矸石等。 二、基层材料组成设计（一）设计原则半刚性基层混合料组成设计所要达到的目标是：所设计的混合料组成在强度上满足设计要求、抗裂性达到最优且便于施工。材料组成设计的基本原则是结合料剂量合理、尽可能采用综合稳定以及集料应有一定级配。混合料组成中，结合料的剂量太低则不能成为半刚性材料，剂量太高则刚度太大，容易脆裂。实际上，限制低剂量是为了保证整体性材料具有基本的抗拉强度，以满足荷载作用的强度要求。限制高剂量可使模量不致过大，避免结构产生太大的拉应力，同时降低收缩系数，使结构层不会因温、湿度变化而引起拉伸破坏。采用水泥、石灰综合稳定时，混合料中有一定水泥可提高早期强度，有一定石灰可使刚度

13、不会太大，掺入一定数量的粉煤灰可以降低收缩系数，必要时可根据材料性质和施工季节，加入早强剂或其它外掺剂。集料应有一定的级配。集料数量以达到靠拢而不紧密为原则，其空隙让无机结合料填充，形成各自发挥优势的稳定结构。因此，较为理想的基层材料应是石灰、粉煤灰、水泥综合稳定粒料类半刚性材料。半刚性基层材料中结合料和集料种类繁多，应以就地取材为前提，并根据以上原则通过试验求得合理组成，以充分发挥其优势。（二）混合料组成设计方法及试验项目 1标准密度（最大干密度）试验 （1）试验方法的选择：击实法、振动台法和表面振动压实仪法（各试验方法的适用范围见表14-6） 基层材料最大干密度试验方法 表146试验方法适

14、宜基层类型适用基层用土类型重型击实法均匀密实、悬浮密实细粒土振动台法骨架密实、骨架空隙通过0.075mm标准筛的土颗粒质量百分数不大于15%的无粘性自由排水中、粗粒土表面振动压实仪法骨架密实、骨架空隙通过0.075mm标准筛的土颗粒质量百分数不大于15%的无粘性自由排水中、粗粒土 （2）半刚性基层材料：振动击实法 （3）粒料类基层：重型击实法和振动法 （4）沥青稳定碎石基层：标准马歇尔击实法、大型马歇尔击实法、旋转压实法和振动法；我国主要采用马歇尔击实法 2强度试验 ：承载比试验 、抗压强度试验。 3.耐久性试验。其中石灰粉煤灰稳定类结构层的抗冻性技术要求见表14-7. 石灰粉煤灰稳定类抗冻性

15、技术要求 表147冻区划分重冻区中冻区轻冻区非冻区冻结指数(d)20002000800800505028天5次冻融循环后的残留强度比(%)706560-注: 冻结指数是指每年冬季负温度与天数乘积的类积值(d);三、半刚性基层材料组成设计的重型击实法 （一）混合料组成设计强度要求 半刚性基层混合料组成设计的主要内容是根据强度标准值通过试验选取适宜于稳定的材料，确定材料的配比以及最大干密度和最佳含水量。表中所列数值指龄期为7d（标养6d、浸水1d）的无侧限抗压强度。（具体压实度及强度要求见课本P313表14-8)。 （二）混合料组成设计步骤 （1）初拟结合料剂量（配合比） 配制同一种土样、不同结合

16、料剂量的混合料，水泥和石灰的剂量可参考表149、1410所列数值。 水泥剂量参考值 表149土 类层位水泥剂量(%)中粒土和粗粒土基层34567底基层34567塑性指数小于12的土基层578911底基层45679其它细粒土基层810121416底基层6891012 石灰剂量参考值 表1410土 类层位石灰剂量(%)砂砾土和碎石土基层34567塑性指数小于12的粘性土基层1012131416底基层810111214塑性指数大于12的粘性土基层5791113底基层578911二灰稳定类混合料试件的制备可根据不同情况进行。对硅铝粉煤灰，采用石灰粉煤灰做基层或底基层时，石灰与粉煤灰之比可以是1219。

17、采用石灰粉煤灰土做基层或底基层时，石灰与粉煤灰的比常用12l4（对于粉土，以12为宜）。石灰粉煤灰与细粒土的比例一般为30709010。采用石灰粉煤灰粒料做基层或底基层时，石灰与粉煤灰的配比常用1214，石灰粉煤灰与级配粒料（中粒土和粗粒土）的配比可以是1614，石灰粉煤灰与粒料的配比也可以用11左右，但后者可能强度较低，裂缝较多。水泥煤灰稳定类基层、底基层中水泥剂量宜在36%，水泥粉煤灰与集料的质量比宜为13178783。（2）重型击实试验采用重型击实试验确定各种混合料的最佳含水量和最大干密度，至少做三个不同水泥或石灰剂量混合料的击实试验，即最小剂量、中间剂量和最大剂量。其它剂量混合料的最佳

18、含水量和最大干密度用内插法确定。按工地预定达到的压实度，分别计算不同结合料剂量时试件应有的干密度。 （3）强度试验按最佳含水量和计算得到的干密度制备试件，进行强度试验。作为平行试验的试件数量应符合表1411中的规定。 最少的试验数量 表1411稳定土类型下列偏差系数时的试验数量小于10%10%15%小于20%细粒土69-中粒土6913粗粒土-913试件在规定温度下保湿养生6d，浸水1d，进行无侧限抗压强度试验，试验温度为：冰冻地区202，非冰冻地区252。计算试验结果的平均值和偏差系数。根据表148的强度标准，选定合适的结合料剂量。此剂量试件室内试验结果的平均抗压强度应满足如下公式的要求： 式

19、中：Rd设计抗压强度（按表146）；Cv试验结果的偏差系数（以小数计）；Z标准正态分布表中随保证率（或置信度）而变的系数，高速、一级公路和城市快速路、主干路应取保证率95%，此时Z=1.645。其它公路和城市道路应取保证率90%，此时Z=1.282。（4）结合料剂量的确定工地实际采用的石灰或水泥剂量应较室内试验确定的剂量多0.5%1.0%。采用集中厂拌法施工时，可只增0.5%；采用路拌法施工时宜增加1.0%。采用集中厂拌法施工时，水泥稳定中粒土和粗粒土的最小剂量为3%、稳定细粒土的最小剂量为4%；采用路拌法施工时，水泥稳定中粒土和粗粒土的最小剂量为4%、稳定细粒土的最小剂量为5%。石灰土稳定碎

20、石和石灰土稳定砂砾，仅对其中的石灰土进行组成设计，对碎石和砂砾，只要求它具有较好的级配。石灰土与碎石砂砾的重量比宜为14。二灰稳定粒料的组成设计。则应包括全部混合料（或26.5mm以下的粒料）。条件不具备时，可仅对二灰进行组成设计，确定二灰的配合比后，在二灰中掺入一定比例的粒料。四、半刚性基层材料组成设计振动成型法对无机结合料类的材料组成设计，现行方法是按重型击实法进行。当粒料含量不高时（35%以下），现行方法可得出正确的结果，但费工费时。当粒料含量高时（50%以上），由于击实筒空间的限制，现行方法就不能得出真正的最大干密度。若以它为准，按施工规范要求的压实度成型，所测得的强度和有关参数太小，

21、据此进行设计，势必造成浪费。同样，如以此为准进行施工质量控制，必然要求太低，不能保证施工质量。因此，需要寻求更科学的方法。第三节 半刚性基层施工一、试验路段与施工注意事项 先通过修筑试验路段，制定标准施工方法后再进行大面积施工。 注意事项 1施工季节水泥稳定类材料施工作业长度的确定3路拌法施工中土与粉煤灰用量的控制4接茬处理5养生期的问题2二、石灰稳定土（一）强度形成原理 土中掺入石灰后，石灰与土发生一系列的物理、化学作用。从而使土的性质发生根本的变化。这些作用包括：离子交换作用、结晶作用、火山灰反应、碳酸化作用。（二）影响强度的因素 影响石灰稳定土强度的因素包括：土质 、灰质 、石灰剂量、含

22、水量 、密实度 、龄期 、养生条件。（三）石灰稳定土基层防裂技术 1、控制压实含水量 ；2、基层施工要在当地气温进入0前一个月完工 ；3、重视初期养护 ；4、及早铺筑面层 ；5、掺加粗集料（四）石灰土基层的施工 1基本要求； 2备料； 3混合料配比； 4路拌法施工要求； 5场拌法施工要求； 6整型； 7碾压； 8养生。三、水泥稳定类基层（一）强度形成原理 在利用水泥稳定土的过程中，水泥、土和水之间发生矿多种物理、化学作用，从而使土的性能发生了明显的变化。这些作用可以分为以下三类。 化学作用：如水泥颗粒的水化、硬化作用，以及水泥水化产物与粘土矿物之间的化学作用等。 物理作用：如土块的机械粉碎作用

23、,混合料的拌和、压实作用等。 物理化学作用：如粘土颗粒与水泥及水泥水化产物之间的吸附作用，微粒的凝聚作用，水泥水化产物的扩散、渗透作用，水化产物的溶解、结晶作用等。包括一下几种反应过程：水化作用、离子交换作用、化学激发作用、碳酸化作用。（二）影响强度的因素 1土质 ：土的类别和性质是影响水泥稳定土强度的重要因素。 公路路面基层施工技术规范中，规定高速、一级公路水泥稳定类集料的颗粒组成应满足表1412的要求。二级及以下公路应满足表1413的要求。水泥稳定类集料的颗粒组成范围要求 表1412适用层位37.531.526.5199.54.752.360.60.075基层-10090100728947

24、672949173582207底基层(中粗粒土)10090100-679045682950183882207底基层(细粒土)100-50100-17100030注:集料中 0.5mm以下细粒土有塑性指数时,小于0.075mm的颗粒含量不应超过5%;细粒土无塑性指数时;小于0.075mm的颗粒含量不应超过7%。液限应小于28%,塑性指数应小于9。 水泥稳定类集料的颗粒组成范围要求 表1413适用层位5337.526.5199.54.752.361.180.60.0750.002基层-90100661005410039100288420701457847030-底基层100-50100-17100

25、050030 2水泥的成分和剂量 ：对于同一种土，通常情况下硅酸盐水泥的稳定效果好，而铝酸盐水泥较差。试验和研究证明，水泥剂量为4%8%较为合理。 3含水量 ：含水量对水泥稳定土强度影响很大。 4施工工艺过程。（三）水泥稳定土施工 1基本要求； 2拌和与摊铺； 3整型； 4碾压； 5接缝处理； 6养生及交通管制。四、石灰工业废渣稳定土基层（一）石灰煤渣类基层 石灰煤渣（简称二渣）基层是用石灰和煤渣按一定配合比，加水拌和、摊铺、碾压、养生而成型的基层。二渣中如掺入一定量的粗骨料便称三渣；掺入一定量的土，便成为石灰煤渣土。（二）石灰粉煤灰基层 用石灰和粉煤灰按一定配比，加水拌和、摊铺、碾压及养生而

26、成型的基层。在二灰中掺入一定量的土，经加水拌和、摊铺、碾压及养生成型的基层，称二灰土基层。 公路路面基层施工技术规范中，规定高速、一级公路二灰稳定类集料的颗粒组成应满足表1414的要求。 二灰稳定类集料的颗粒组成参考范围 表1414类型适用层位37.531.519.09.504.752.361.180.600.075级配碎石基层-1008198527030501838102762007底基层100901007290486830501838102762207级配砂砾基层-1008510055753959274717351025010底基层10085100658550703555254517351

27、027015（三）石灰工业废渣稳定土基层施工 1基本要求 2施工要求 3施工检查验收第四节 粒料类基层施工一、粒料类基层强度形成原理 1、嵌锁型：靠碎石颗粒之间的嵌锁和摩阻作用所形成的内摩阻力。 2、级配型 ：取决于内摩阻力和粘结力的大小。二、级配碎、砾石基层的材料要求 1、碎、砾石 级配碎、砾石用做二级及以下公路、次干路及以下城市道路基层时，碎石的最大粒径不应超过37.5mm。当级配碎石用做高速和一级公路、城市快速路和主干路的基层以及半刚性路面的中间层时，其最大粒径不应超过31.5mm。 级配碎、砾石的颗粒组成见课本P330表1415。级配曲线应接近圆滑，避免同一种尺寸的颗粒过多或过少。 2

28、、石屑或其它细集料 当级配碎、砾石中细料塑性指数偏大时，塑性指数与0.6mm以下的细料含量的乘积应符合：在年降雨量小于600mm的中干和干旱地区，地下水位对土基没有影响时，乘积应不大于120；在潮湿多雨地区，乘积应不大于100。 三、级配碎石基层的施工 1级配碎、砾石基层的基本要求：厚度一般为816cm 。 2级配碎、砾石基层和垫层的施工： 开挖路槽； 备料运料； 铺料； 拌和与整型； 碾压(在最佳含水量下进行碾压，直到达到表1416中规定的按重型击实试验法确定的压实度要求) 。 级配碎、砾石基层的压实度（%）要求 表1416 所处层位类型中间层基层底基层级配碎石1009896级配砾石-989

29、6四、优质级配碎石基层 1、强度主要来源于碎石本身强度及碎石颗粒之间的嵌挤力。 2、级配是影响级配碎石强度与刚度的重要因素。一般来说，密实的级配易于获得高密度，从而使级配碎石获得高的CBR值和回弹模量。采用重型击实和振动成型方法对级配碎石的试验表明，振动成型可以使级配碎石获得更高的CBR值和回弹模量值(课本P332表14-17给出了几种级配的情况及标准重型击实试验结果）。 3、级配碎石材料具有较显著的非线性，具有足够的抵抗应力和变形的能力。五、填隙碎石基层 1填隙碎石对材料的要求 粗碎石的颗粒组成应符合表1418的规定。 填隙碎石、粗碎石的颗粒组成 表1418编号标称尺寸(mm)通过下列筛孔(mm)的质量百分率(%)635337.531.526.519169.5130601002560-015-015-22550-100-2550015-05-32040-1003570-015-05填隙料宜具