大厚度阳宽幅水泥稳定碎石基层一次性施工技术研究.doc
《大厚度阳宽幅水泥稳定碎石基层一次性施工技术研究.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《大厚度阳宽幅水泥稳定碎石基层一次性施工技术研究.doc(25页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、甘肃省交通厅科研项目申 请 书项目名称: 大厚度宽幅水泥稳定碎石基层施工关键技术研究申请单位: 甘肃路桥建设集团有限公司 兰州交通大学 负 责 人: 刘建勋 通讯地址: 甘肃省兰州市城关区甘南路568号 电 话: 0931-8850109 Email: 申请日期: 2011年3月25日 甘肃省交通厅制填 报 说 明一、 申请书各项内容要实事求是,逐条认真填写。表达要明确、严谨,字迹要清楚易辨。外来语同时用原文和中文表达。二、 申请书为A4纸张,于左侧装订成册。各栏空格不够时,请自行加页。一式四份,报送甘肃省交通厅科教处。简 表表一研 究 项 目名称大厚度宽幅水泥稳定碎石基层施工关键技术研究项
2、目性质A.基础研究B.应用基础研究C.应用研究起止年月2011年1月 2012年12月总经费60万元申请经费40万元申请者姓名刘建勋性别A.男 B.女出生年月1970年3 月民族汉族专业技术职务(职称)总经理/高工学位A.博士 B.硕士 C.学士专业交通运输工程工作单位名 称甘肃路桥建设集团有限公司所 在 地甘肃兰州详细地址甘肃省兰州市城关区甘南路568号项目组合作单位数总人数高 级中 级初 级博士后博士生硕士生辅助人员21685/3/容和意义摘要研究项目主要内多年来我国高等级公路基层以半刚性基层材料为主,使用最为普遍的两种半刚性材料是水泥稳定碎石及二灰稳定碎石,但是近年来,由于粉煤灰资源逐渐
3、短缺、运输费用上涨,导致粉煤灰成本日益攀升;此外,与水泥碎石相比,二灰碎石施工工艺复杂、需要的原材料种类多,修成后的结构易产生冲刷病害、早期强度低,对于早期养护要求较为严格,修筑费用并不低于水泥碎石。因此现在越来越多的高等级公路在实际使用中基层设计为水泥稳定类结构形式。但在进行水泥稳定碎石基层施工过程中,由于受摊铺及压实机械性能的限制,摊铺机无法满足大厚度宽幅一次性摊铺。长期以来,水稳基 (底基)层一直采用分层并机摊铺,而分层施工铺筑基层使其由整体受力变成两薄层受力,降低了基层整体强度,这也是造成路面早期破损的一个原因。因此一次性铺筑碾压使两层施工变为一层施工,这样就极大的提高了施工进度。此外
4、,还减少了两层铺筑分层碾压时可能会造成的层间结合处理不当、对铺筑层的破损以及养生等一系列问题,并且会显著提高铺筑质量,确保使用性能。而并机摊铺使得纵向接缝处理困难, 施工离析,施工效率低下。因此,开展一次性铺筑大厚度宽幅水泥稳定碎石基层的一次性施工技术研究具有重要的理论及实用价值。本研究从大厚度宽幅水泥稳定碎石的室内试验入手,逐步解决大厚度宽幅水泥碎石基层应用的相关问题。在系统分析使用现状及存在问题基础上展开室内研究,并且通过室内理论研究和实际工程验证相结合的方法,对大厚度宽幅水泥稳定碎石基层一次性施工技术进行深入、系统的研究。成果摘要预期研究该项目重点解决大厚度宽幅水泥稳定碎石基层一次性施工
5、工艺和施工质量控制的关键技术,提出大厚度宽幅水泥稳定碎石基层施工技术指南。该项目研究成果对提高水泥碎石基层整体受力,减少施工污染,增加层间粘结力,改善路面结构的整体性,提高工作效率,加快工程进度、缩短施工工期具有重要的指导意义,对于延长沥青路面使用寿命,保证在较长时间内具有较高的服务能力产生巨大的经济社会效益。申 请 项 目 经 费 预 算 表表二申请资助总金额(万元)其 中2011年2012年年年年302010其它经费来源及金额(万元)本项目配套资金30万元主要来自于甘肃路桥建设集团有限公司科研发展基金及试验路段项目科研发展基金。预算支出科 (1.仪器设备费2.实验材料费3.科研业务费4.实
6、验室改装费5.协作费6.管理费的顺序填列)金 额(万元)计 算 根 据 及 理 由1.仪器设备费用15测试分析加工费3振动压实机试模的加工仪器设备购置费12大激振力振动试验仪、压力传感器等设备购置2.试验材料费5水泥及碎石等材料购置费及运费3.科研业务费20劳务费10主要研究人员、研究生及外聘劳工工资出版资料专利费 3论文发表及专利申请会议费3课题立项、咨询、验收及国内外会议交流专家咨询费2课题立项、咨询及验收国内差旅费2国内相关调研4.实验室改装费2对振动压实机改装5.协作费9主要用于相关检测设备租赁及外委试验6.管理费9科研管理费(15%)合计60研 究 项 目 组 成 员 登 记 表姓
7、名性别年龄专业技术职 务(职称)专 业工 作 单 位在本项目中的分工每年用于本项目工作的月数签字刘建勋男41正高工交通运输工程甘肃路桥建设集团有限公司项目负责人6李 波男30副教授道路工程兰州交通大学项目技术负责12魏公权男47高工公路工程甘肃远大路业集团有限公司项目总体负责6岳永和男42高工公路工程甘肃路桥建设集团有限公司方案审定6聂满义男49高工公路工程甘肃路桥总公司第三分公司方案审定6滕旭秋女36副教授道路工程兰州交通大学理论分析9任文宏女45高工公路工程甘肃路桥建设集团有限公司项目协调3刘 涛男33工程师公路工程甘肃路桥建设集团有限公司试验路负责6杨 渭男36工程师公路工程甘肃路桥总公
8、司第三分公司试验路负责6宿秀丽女32工程师公路工程甘肃路桥建设集团有限公司施工工艺研究6王 强男34工程师公路工程甘肃路桥建设集团有限公司室内试验12韩 峰男36副教授公路工程兰州交通大学理论分析9陈仲明男31工程师公路工程甘肃路桥建设集团有限公司施工质量控制6张正伟男25研究生公路工程兰州交通大学室内试验12赵永伟男32工程师公路工程甘肃路桥总公司第三分公司施工质量控制6窦 晖男25研究生公路工程兰州交通大学室内试验12蔡毛毛男25研究生公路工程兰州交通大学室内试验12张咏军男36讲师公路工程兰州交通大学理论分析6杨 礼男26试验员公路工程甘肃路桥试验检测公司试验辅助12韩 森男52教 授公
9、路工程长安大学公路学院技术顾问3一、本研究项目的科学依据和意义(包括科学意义和应用前景,国内外研究概况、水平和发展趋势。学术思想,立论根据,特色或创新之处,主要参考文献目录和出处。)1. 项目研究的意义随着我国高等级路面的建设,半刚性基层沥青路面由于其具有较高的强度、刚度以及承载力等优点,适应了我国公路发展经济、快速要求,为我国公路事业的大发展做出了突出贡献。因此我国多年来高等级公路基层以半刚性基层材料为主,使用最为普遍的两种半刚性材料是水泥稳定碎石及二灰稳定碎石,但是近年来,由于粉煤灰资源逐渐短缺、运输费用上涨,导致粉煤灰成本日益攀升;此外,与水泥碎石相比,二灰碎石施工工艺复杂、需要的原材料
10、种类多,修成后的结构易产生冲刷病害、早期强度低,对于早期养护要求较为严格,修筑费用并不低于水泥碎石。现在越来越多的高等级公路在实际使用中基层设计为水泥稳定类结构形式。在进行水泥稳定碎石基层施工过程中,对平整度和进度的要求希望能宽幅摊铺(摊铺机宽度上预压实度一致的话,宽幅摊铺平整度优于双机并幅),要求超大型摊铺机(9-12m)和超级型摊铺机(12m以上)进行大厚度宽幅摊铺。大厚度宽幅摊铺是指采用一台摊铺机取代以往并机分层摊铺,一次性摊铺超过以往规定的最大厚度,其一般摊铺厚度大于20cm。而传统的摊铺机和施工工艺显然不能满足大厚度宽幅摊铺的要求。国内外各个生产厂家都先后推出了自己的大型摊铺机,希望
11、从摊铺机自身找到突破。面对中国对超大型摊铺机的需求,机器厂商采用速成方式,将大型(7-9m)摊铺机螺旋和熨平板接长为12m,而整机参数却没变,这种机型在宽幅摊铺时,由于功率不足,只能将螺旋位置提高,其结果因高速旋转而降低螺旋的二次搅拌作用,物料产生上下层离析和宽度方向上离析;同样,由于功率的原因,加大宽度,振捣功率不足,只能用小振幅工作而影响预压实度。国内有关资料表明,半刚性基层刚度较大,由行车荷载引起的半刚性基层底面的弯拉应变或弯拉应力的大小近似地与半刚性基层厚度的平方成反比,也就是说厚度越大,弯拉应力越小。目前,路面结构中水泥稳定碎石基层的厚度通常在2536cm之间在实际施工过程中一般分为
12、两层进行摊铺、碾压。从施工和使用过程中发现两层压实具有以下缺点:(1)分层施工中在对上层摊铺碾压过程中,容易对下层已经铺筑完毕的结构层造成二次松散和破坏;(2)不可避免地出现层间受力状态,降低了基层作为一个整体结构层的承载能力;(3)水泥稳定类材料在压实成型后需要最少7天的养生时间才可以达到规定的强度,两层施工就需要两次养生,同时水泥稳定材料不适合在雨季施工,或在雨季施工比较的困难,这将很可能大大的延长了施工工期;(4)在路面设计中基层被视为整体一层,但许多工程中钻芯取样说明,经过两次施工后水泥稳定碎石基层在很多地方实际上是分离,造成设计与实际不符,更重要的是,使路基的整体性受到影响,造成基层
13、受力不利;(5)两次施工需要对同样的工序重复进行,人工、机械同样要加倍。如果能够实现水泥稳定碎石基层一次碾压成型则可以有利于减少由于施工对基层内部造成的损伤,有利于保证基层的整体性,有利于节约施工企业的人工、机械费用,同时有可能减少由于水分散失造成的基层干缩开裂,并且会显著提高铺筑质量,确保使用性能。压实是路面施工中的重要环节,对路面结构层的性能有至关重要的作用。随着对水泥稳定碎石的不断研究,目前水泥稳定碎石的结构类型包括悬浮密实结构、骨架密实结构和骨架孔隙结构。以往对于水泥稳定碎石密实机理以及压实原理的研究不够深入,且研究主要集中在悬浮密实结构上,悬浮密实结构细集料含量偏大,在使用过程中容易
14、出现开裂及抗冲刷能力不足的缺陷。很多学者提出了水泥稳定碎石宜采用骨架密实结构,可以减少裂缝,提高水泥稳定碎石基层的使用周期,但是对水泥稳定碎石骨架密实的压实机理相对欠缺,有待进一步研究。道路材料的路用性能与体积参数之间不存在广泛的相关性,任何一种材料的性能都与成型设备相关,也就是说材料的性能是一定成型设备条件下的材料性能。如果试验设备与现场施工设备的压实机理相差越远,则现场与室内混合材料性能的差异性就越大,当试验设备不能较好的模拟施工机械时,用室内试验结果来指导施工时反而对道路建设起到负面的影响,道路的许多病害很大程度上是由于室内试验与现场条件不一致造成的。以往确定水泥稳定碎石室内最大干密度和
15、最佳含水量的方法主要采用重型击实法。重型击实通过施加冲击荷载对被压实材料进行压实,与现场夯实过程一致,与现场静力压路机的作用过程虽不尽相同,但就通过对材料产生剪应力使之压实这一效果来说是相似的,在以前压实施工主要使用静力压路机的时候,问题并没有凸现出来,现在,振动压路机已成为主要的水泥稳定碎石基层压实机械,室内重型击实与室外振动压路机的工况明显不匹配,而且在对材料进行重型击实过程中容易把粗集料打碎,改变了混合料原有级配。随着研究的不断深入,出现了采用振动法确定压实标准的方法,室内振动压实法压实原理与现场振动压路机基本相同,仪器采用的是自上而下振动的振动成型压实机。但是生产振动成型压实机的厂家比
16、较多,产品比较混乱,质量千差万别,甚至出现一些仿产品,根本就不是自上而下的振动方式,而且振动成型压实机在使用过程中没有统一的标准,有些施工单位是以振动时间来控制,有些又是以振动状态控制,所以没有把室内振动法的优势完全发挥出来。在公路建设中,填土的压实一直受到工程界的重视,一般细粒土压实质量的检测与评价已具备一套比较成熟和公认合理的方法,并列入了有关的规范和标准,压实标准也有明确要求;对填石路基也有一定的工程实践经验和试验研究,其压实质量控制标准也有新的规定;对于水泥稳定碎石混合料路基,虽然有关专家已对水泥稳定碎石混合料的力学特性、压实特性和水泥稳定碎石路基修筑技术进行了大量的研究,但针对于水泥
17、稳定碎石路基的压实度检测方法的研究仍处于初级阶段,尚不能很好的指导于工程实践。水泥稳定碎石混合料与一般细粒土有显著不同,如果仍沿用细粒土压实质量检测与评价方法,必然存在标准干密度的确定、检测评价指标的适用性、评价标准的合理性等问题,这势必给水泥稳定碎石路基压实质量的检测与控制带来困难,不但影响施工的正常开展,而且不能保证路基施工质量。因此,本研究从分析水泥稳定碎石混合料压实原理入手,综合分析振动成型对压实效果的影响因素,系统研究抗离析大功率摊铺机和其相配套的施工工艺,提出合理的压实标准和检测方法。同时,结合水泥稳定碎石大厚度压实施工试验路的调查,总结水泥稳定碎石大厚度压实施工方法,将对减少水泥
18、稳定碎石基层早期病害的产生,节约工程造价,减少施工工期,提高基层的耐久性和路面的整体使用性能有重要意义。. 国内外研究现状2.1 国内研究现状(1) 水泥稳定碎石大厚度宽幅摊铺及压实从世界范围上看水泥稳定碎石基层路面,并非是欧美等发达国家公路的主流结构形式,主要原因是水泥稳定碎石基层容易出现抗裂性不足、抗冲刷能力不足、抗冻性不好、与面层粘结差以及损坏后没有自愈能力且无法进行修补等缺陷,因此,国外对水泥稳定碎石基层的研究相对较少,且主要集中在抗裂性研究方面。但是,水泥稳定碎石基层也有柔性基层无法比拟的优点:强度高,承载力大,水稳性好,板体性强、建设成本低。况且,我国是一个发展中国家,经济条件有限
19、,要大力发展公路建设,选择水泥稳定碎石基层无疑是一个技术可行、经济合理的技术方案。因此,国内不少专家、学者对水泥稳定碎石基层进行了大量的研究,不断给水泥稳定碎石基层注入强大的生命力。在水泥稳定碎石基层现场压实方法研究方面,国内还是参照了国外对路基和面层压实方法,规定半刚性基层施工中进行的碾压作业时,无机结合料稳定类结构层应用12t以上的压路机碾压。用1215t三轮压路机碾压时,每层的压实厚度不应超过15cm;用1820t三轮压路机碾压时,每层的压实厚度不应超过20cm。对于稳定中粒土和粗粒土,采用能量大的振动压路机时,每层的压实厚度根据试验确定,压实厚度超过上述规定时,应分层铺筑,每层的最小压
20、实厚度为10cm。对此,国内外专家并无太大异议,主要原因可能是外国很多国家规范也是这么规定的,并没有引起注意。由于受到国外的影响,国内大厚度半刚性基层一般分为上下两层施工,施工工艺也呈现出多样性,例如:在现场分层摊铺方面,既有采用间断施工方法,即摊铺碾压成型第一层,养生成型板结后,再铺筑第二层;也有采用连续施工工艺,即在第一层摊铺碾压合格后,立即摊铺第二层。随着科学技术的迅速发展,用于道路工程建设的工程机械的品种越来越多,性能也越来越高,特别是振动压路机的路用机械性能,包括自重,激振力,振动频率等机械参数的改进以及水泥稳定碎石基层材料的改良,如级配,水泥,外加剂等,这使得半刚性水泥稳定碎石基层
21、整层碾压施工成型成为了可能。国内一些高速公路建设者进行了大胆的尝试,如长安大学筑路机械研究所、陕西中大机械集团和云南路桥公司从2002年起进行了水泥稳定基层大厚度施工探索。在河南岭南高速公路一次成型碾压水泥稳定碎石基层达36cm,云南思小高速一次成型碾压水泥稳定碎石基层达34cm,初步效果比较理想,长期效果有待检验,总体来看,还没有形成系统研究,还需要进行深入研究。大厚度水泥稳定碎石基层碾压施工技术的关键问题在于:以现有的压实标准得出的压实度能否成为水泥稳定碎石大厚度施工的控制指标;压实设备和压实工艺能否保证施工质量;大厚度施工检测的效果如何评价。(2)大厚度水泥稳定碎石基层压实度检测目前而言
22、,为了掌握现场压实体的质量状况,一般有两类方法,一类是直接测试压实体密度的直接测试法,一类是采用其他与材料密度相关的参数反映压实体密度的间接测试法。常用的直接测试法有:灌砂法、灌水法和环刀法等,常用的间接测试法有:核子密度仪法、瑞雷波法、瞬态冲击频谱分析法、压实度计法。水泥稳定碎石基层主要采用灌砂法,其检测主要是针对15cm和20cm厚度,尚没有关于一次性铺筑的厚层水泥稳定碎石结构压实度检测方法的研究。张国云等在晋侯高速公路32cm水泥稳定碎石全宽全厚摊铺试验路中,采用灌砂法分层测试压实度。分上、下层对水泥稳定碎石的压实度进行研究,压实度检测结果存在较大的偏差,建议以整体检测为主,辅以分层检测
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 厚度 宽幅 水泥 稳定 碎石 基层 一次性 施工 技术研究
链接地址:https://www.31doc.com/p-2101822.html