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路桥方面的知识范文

发布时间:2023-09-21 17:33:02

导语:想要提升您的写作水平,创作出令人难忘的文章?我们精心为您整理的5篇路桥方面的知识范例,将为您的写作提供有力的支持和灵感!

路桥方面的知识

篇1

1 路桥过渡段路基路面施工主要问题分析

(1)由于路桥过渡段位置特殊,路基压实难度较大,压实度无法达到施工质量要求。在施工过程中,压路机很难开到路桥过渡段作业,值得采用其他方式压实路基,从而导致路基压实度指标严重下降。

(2)填土选料不达标,影响路基压实度。

(3)桥梁施工一般优先于其他施工环节,路基施工则要排在桥梁施工后,在实际工作中,路桥过渡段填筑施工工期较短,静置沉降和趋于稳定的时间严重不足,导致路基后期沉降变形偏大。

(4)施工技术和方案也会对路桥过渡段沉降指标产生影响。

2 路桥过渡段路基路面施工质量管理措施

2.1 提高搭板设置水平

搭板与桥台之间的锚固有两种方法:一种是水平向,另一种是竖向。在车辆通过时,搭板自由端会竖向运动,因此采用水平向锚固可以满足这一受力要求,同时增强桥台稳定性。

研究经验证明,采用1.8米宽的路肩设计可以降低搭板底部20%的弯力,因此在设置搭板时,要做好路肩施工准备,保证搭板受力满足施工要求。

搭板长度对施工效果影响显著,一般来说其长度与路堤高度成正向关系,可以根据路基实际沉降变化来确定搭板长度。通常来说,小桥涵搭板长度控制在6-9米为宜,大桥搭板长度控制在9-13米最佳。

搭板地基如果是中空状态,会大大增加板底弯拉应力,严重影响搭板效用发挥。分析搭板受力情况,我们知道,搭板地基从均匀变化到中空,其最大竖向位移会增加一倍左右,如果对搭板厚度增加可以有效提高其抵抗弯拉应力和变形能力。实践经验证明,搭板厚度增加10公分,可以降低板底弯拉应力30%左右,竖向位移降低越20%。因此,要综合考虑地基弹性和中空板来确定搭板厚度,如果采用钢筋混凝土结果可以将搭板厚度设置为30公分。如果不需搭板设计,则要提高后台填筑施工质量,采用规格更高的填料和压实度;也可以考虑使用特殊结构设计,例如加铺土工格网、填筑聚乙烯块等来增强地基强度和密实度。

2.2 严格控制台后填筑施工技术

桥梁两端路堤沉降主要依靠地基、路基和路面变形压缩完成。其中,地基压缩变形主要由路面通行的车辆重量引起,路基填料压缩主要由路基上通行的车重导致。

车辆荷载对路基压缩影响深度不超过两米,因此,搭板加强层厚度不得低于两米。但是实践经验告诉我们,如果没有选择合适的填料和施工技术,不对台背填方进行整体性加固,则桥头跳车问题依然会存在。因此,要在地基施工时就要做好整个台背填筑加固准备,使用砂性土或者砂砾碎石作为填料,遇到极端情况可以使用石灰或水泥填料。也可以考虑半刚性材料作为填料,增加路基压实强度,以有效消除路基沉降问题。

路桥过渡段如果采用单一的桥头搭板设计,路基压实度无法达到施工要求,会出现路基下沉等问题,导致搭板下地基出现非均匀沉降,影响搭板受力情况。因此,要科学设置桥头搭板,采取有效的路基压实工艺。在对路基压实过程中,对顶层路基的压实使用振动式压路机最佳,也可以考虑使用其他小型压路机替代,每层填筑厚度要根据压路机型号大小来确定,要分层碾压、分层验收。为了让压路机更接近结构物,可将路基堆填成坡度为14°左右斜坡,使其与结构物形成钝角,最大程度提高压路机压实效果。

2.3 要做好地基处理工作

控制桥头跳车的主要措施之一就是做好桥背软弱地基施工工作。当前,国内已有施工单位采用换土法超载预压法、降低附加应力法、湿度固结法和高压喷射注浆法等来处理软弱地基。在实际施工过程中。可以结合具体情况来设计软弱地基处理方案,通过采取不同施工方案组合来提高地基承载能力,将桥台与路堤沉降差控制在最小范围内,避免错台的情况发生。

桥台地基土质如果为软土,一般选择桩基结构来巩固和加强,如果软土层厚度较大,则需要对软土层进行开挖,再用回填压实的方法来增强桥台地基稳定性和密实度。如果不对厚软土层进行加固处理,桥台受到较大负荷后会导致软土层内部发生剧烈挤动,导致桥台发生水平或者竖向位移,产生不同程度的破坏力。

为了避免上述情况的发生,可以选择回填桥台地基,或者采用基桩来增强桥台地基稳定性,以避免厚软土层在受力后发生流动导致桥台受力不均衡。

2.4 要增强台背排水能力,为日后维护沉降打下良好基础

在路桥过渡段如果存在严重积水,会导致桥台路基接缝处渗水,降低路面结构层的稳定性和路基负荷能力,使得跳车问题趋于严重。因此,要根据台背填料类型和降雨情况来制定科学合理的排水方案,最大程度降低台背受到积水的影响。在填筑台背路基之前,要在地基周边设置导水管或盲沟,然后再进行填筑。台背横坡坡度控制在3-4%为宜,采用粘土压实成土拱,在土拱上开挖双向导水沟,水沟宽度一般不超过50公分,深度不超过40公分。可以采用油毡或者塑料布在台背上铺设一层防水层,在导水沟四周安装塑料排水管,管径不小于15公分,采用梅花形布设方法,管道之间间隔不超过12公分。导水管出口端要伸出路基或者桥头锥坡外,在管道四周采用透水性较好的砂砾进行压填。

横向盲沟的布设方法与上面相似,同样需要采用透水性较好的砂石填筑排水沟。对盲沟出口要采用土工布包裹,如果雨量较大,可以增加一层排水垫层。

(1)保证在施工周期内地基和其下软弱层达到渗透固结效果,降低后期沉降量;

(2)要及时排除自然降雨导致上部填方的积水;

(3)孔隙压力上升时会出现渗透,不会受到地下水和潜水积聚影响削弱土层结构稳定性。

垫层厚度一般控制在1.5米,且高出地面至少50公分,这样可以保证地基沉降后地面积水不会高于垫层厚度。

2.5桥台混凝土搭板及其顶层施工

在采用混凝土搭板施工过程中,要根据施工设计要求立模,保证混凝土表面坡度与平整度符合施工技术标准。桥头连接处的基层相对较薄,在进行碾压时容易被压碎或形成薄饼,对此,如果基层顶面混凝土碾压层厚度小于10公分,则可以在土层下方加铺一层水泥碎石基层凿除,以保证整个台背回填的整体强度达标。

2.6 预防路桥过渡段沉降不均的防治措施

预防路桥过渡段沉降不均主要措施是根据路基与桥台刚度的差异,通过提升路基强度来降低其沉降,从而保证路桥水平面持平,主要处理方法如下:

(1)粗粒级配材料填筑法。采用高强度、形变指标高的优质填料,例如砂石、高级混凝土等对过渡段进行填筑。该方法技术成熟,材料易得,其刚度与变形指标容易控制,施工效果较好;

(2)“水撼砂法”,采用透水性强、强度高以及稳定性好的低压缩性材料-天然砂砾做为后台填筑材料,采用分层填筑步骤,逐层注水,逐层压实,同时采用插入式振捣方法,并预留水孔导出填料内部积水;

3 结束语

本文全面分析了路桥过渡段路基路面存在的主要施工质量问题,并提出了有益解决建议。笔者认为,在实际施工过程中,要严格根据施工设计规范,采用科学合理的施工工艺,严把施工质量关,就可以有效避免各种施工质量问题。也希望本文研究起到抛砖引玉的作用,今后有更多的学者投入到相关研究中来,不断丰富相关研究理论。

篇2

一、路桥过渡段路基路面沉陷的成因及常见病害原因分析

路基与桥台刚度差异过大会造成路桥过渡段沉陷现象的出现,这对路桥工程的质量以及使用造成一定的影响,严重时会造成发生安全隐患。为促使桥台以及路基的刚度呈现出渐变的趋势,必须加强路基填料的固结程度,对二者的刚度差进行有效的改变。造成过渡段刚度不均匀现象出现的原因有很多种,只有对其中的影响因素进行充分的掌握,在根据实际情况采取相应的措施就可以在一定程度上对工程质量进行保证。我们将其中的影响因素主要总结为以下几点并进行仔细分析。

1.路基填土压实程度对工程质量有直接影响,在实际施工过程中严格要求施工人员按照相关标准与规定进行施工,路基填土工程对压实度有一定的要求,在施工过程中相关人员也应加强对工程的监督与管理,在一定程度上对工程质量进行保证。位置特殊是路桥过渡段的显著特点,该特点导致压路机在实际进行作业时不能对路基碾压到位,这就会造成填土下沉的现象出现,同时也会对桥台填土的压实程度造成一定的影响。

2.正确的填土方式会对填土压实作业有一定的促进作用,所以在实际进行填土作业时一定要对科学的方法进行合理的运用,最大限度的做好填土作业。

3.稳固的地基是工程建设的基础,所以一定要提高对地基的重视程度,做好地基处理工作,为工程质量的保证打下坚实的基础。天然路基是桥头路堤地基的主要形式,在实际进行填土工作时一定要对其进行彻底的处理。填土自身具有一定的重力,如不对其进行彻底的处理,路堤土会发生变形现象,最终发生路面沉降现象,对工程使用寿命以及安全都会产生一定的影响。

4.施工质量以及施工管理也会是造成沉降现象出现的主要原因,所以在实际施工时一定要进行严格的监督管理。

二、路桥过渡段路基路面施工病害防治的探讨

1.正确把握搭板设置的方法

搭板的设置方法有三种:

(1)从理论上讲是完美的,在搭板长度范围内,在车辆荷载作用下,路面的弯沉逐渐变化,但这种方法给实际施工带来很大困难。

(2)它的特点是克服了方法的施工困难,而且又有效地解决刚柔过渡的问题。

(3)采用预留反向坡度,即搭板与桥台连接处标高一致,而与路面连接端则高于设计标高,形成一个预留的反向坡,坡度大小根据路桥之间的沉降差而定,此法的关键在于考虑路线纵断面平顺的前提下,确定沉降差和预留反向坡度。搭板与桥台间的锚固有竖向和水平向两种方法。考虑到搭板自由端在车辆荷载作用下必然发生竖向位移,而水平向的锚固更符合这一受力状态,并有利于桥台受力,因而搭板与桥台间宜采用水平锚固。

有关研究表明,设置1.5m宽路肩可以使搭板底部最大弯拉应力减少20%,因此,设置搭板时,应注意修筑好路肩,以改善搭板的受力状况。搭板的长度确定至关重要,其长度与路堤填高成正比,并与路基状况有关。依据实际沉降差的大小来确定搭板的总长,是成功防止桥头跳车的重要技术措施。一般地说,设置与否需论证确定,如设置,搭板长度可为5m。小桥涵搭板、中桥的搭板长为5~8m,大桥搭板长度为8~12m。

搭板下面地基的非均匀特别是脱空,能显著地增大板底的拉应力,对搭板效用发挥极为不利。由搭板的受力分析可知,当地基从均匀到非均匀再到脱空,其相应的最大竖向位移各增大100%左右。而增加搭板厚度能显著地增大搭板抵抗弯拉应力和变形的能力,研究表明,板厚从20cm增到30cm,板底最大弯拉应力减少30.60%,相应的竖向位移也减少19.85%。因此按弹性地基板和脱空板分别计算板厚,根据实际情况确定厚度,对钢筋混凝土搭板可取板厚为30cm左右。如果不设置搭板,则应对台后填筑作周密设计和认真施工,对填料和压实应有更高要求,或采用专门的结构措施,如铺土工格网、填筑聚乙烯块等。具体做法在台后填筑和地基处理中加以论述。

2.严格掌握台后填筑施工的工艺

桥梁两端路堤沉降由地基、路基、路面三部分压缩变形组成。其中,地基的压缩变形由路基路面的恒载和车辆荷载引起,填料的压缩、固结、次固结引起路基路面结构层因行车作用而被压缩。

对于面层,若搭板上和桥面上的面层结构和厚度相同,则不会产生沉降差,因此搭板上和桥面上应采用相同的面层结构和厚度。

车辆荷载的作用影响深度一般2m左右,因此一般搭板下的加强层不超过2m。但实践证明,由于填料自身固结和施工要求不严,若不对整个台背填方作加固处理,则不能彻底解决桥头跳车问题,因此,对整个台背填筑从地基开始应采取适当的加固措施,采用砂性土、砂砾、碎石土填筑,必要时用石灰或水泥进行稳定处理,也可采用半刚性材料填筑,以此减少路基工后沉降,同时相应提高压实度要求。

土工合成材料加固台背路基可以有效地控制填土荷载作用下的变形和自然沉降,尤其是不均匀沉降。这是由于土工合成材料可以增强土体本身颗粒间以及土颗粒与土工合成材料接触面间的磨擦咬合作用,使土体部分应力得到扩散和转移,从而使土体的垂直应力和水平拉应力明显降低,土体剪应力明显提高,土体承载能力和抗变形能力、抗裂能力因此而得到明显的提高。

但地基为软基时,应先预以加固处理。台背回填的压实质量是影响台背路基沉降与跳车的一个重要因素,台背回填因位于台背这个特殊位置成为碾压的一个薄弱部位,压路机难以碾压,且机械振动力太大时,对台墙有影响。因此,台背回填处的压实宜选用小型压实机具,分层压实厚度宜薄,一般应在10~15cm范围内。在材料选择上,应选用易于压实的材料。实践证明,在达到同一压实标准的条件下,台背回填处粘性土的压实功要比砂砾料或二灰碎石的压实功多一倍以上。要台背回填粘性土压实度达到95%以上,使用小型压实机具是相当困难的。

3.地基处理必须彻底

处理好桥背软弱地基是控制桥头跳车的重要措施。对软基处理目前国内已有换土法、超载预压法、减少附加应力法、排水固结法、深层搅拌法和高压喷射注浆法、振动碎石桩法等处理方法,可以根据实际情况应用,以改善地基性能,提高承载力,减少沉降,缩小桥台与路堤的沉降差,避免错台。

4.做好台背排水是维护日后沉降的关键

在路桥过渡段如果排水处理不当,会使水沿桥台路基连接处下渗,降低路面结构层的稳定性,路基和地基的稳定性,加剧错台和跳车。因此应根据台背填料类型、降雨资料及渗水量等选择适宜的排水方式,以疏干台后填料的水分。

篇3

中图分类号:U445 文献标识码:A

由于沥青路面具有表面平整、行车舒适、无接缝、耐磨、振动小、噪音低、施工期短、养护维修简便、抗滑性好、安全性好及扬尘少等优点,在高等级公路中得到了广泛应用。但是凡事都有双面性,沥青路面也不例外。路桥工程中沥青路面使用期开裂是世界各国路桥普遍存在的问题,而且不论其结构是基层柔性的还是半刚性的。而在我国,半刚性基层的沥青路面是我国高级公路沥青路面的主要结构类型。

沥青路面裂缝的类型及形成原因

裂缝是沥青路面的主要缺陷之一,它不仅影响路桥工程的美观效果,而且还使沥青路面的品质下降,给路面带来病害的恶性循环。虽然裂缝病害一般不会影响到公路的正常使用,但是会提高公路的养护成本。同时,还会因裂缝的发展引起沥青路面产生松散、坑槽、沉陷、翻浆、基层强度降低等严重病害,加速了沥青路面的破坏,缩短了路面的使用寿命,最终破坏路面的使用性能。

常见的沥青路面裂缝的类型包括:水损害裂缝、温度影响裂缝、半刚性基层裂缝和下承层的反射裂缝等。首先水损害裂缝造成的主要原因是由于水分浸入,使沥青变软,粘度降低从而导致沥青混合料的整体性和强度降低。或者是由于集料对水分的吸引力比沥青大,水分可以进入沥青与集料之间,使沥青与集料表面接触面减少,粘结力降低,从而导致沥青薄膜剥离,使集料而破坏;其次是温度影响裂缝,造成这一原因主要是较薄的沥青路面,基层受到较大的温差作用。还有就是当沥青层较厚时,基层受到的温差作用较小,基层对面层的摩阻力,以抵消由于基层温缩增大对沥青面层裂缝尖端邻近产生的拉应力的增大,从而使裂缝尖端的应力强度继续增加;第三是半刚性基层裂缝,半刚性基层的裂缝主要是由于其温度收缩、干燥收缩和疲劳荷载作用而形成的;第四是下承层的反射裂缝,反射裂缝是在受拉疲劳、受拉屈服与剪切屈服的联合或单独作用下产生。

沥青路面裂缝的防治措施

2.1、水损害的防治

减少水损害的防治的方法主要围绕着加强防水和排水的两大措施。这就要求在路桥工程施工中,首先是要设计合理的排水措施,使进入到路面中的水份尽快排出,从而减少了水与沥青混合料的作用时间;再者就是利用密级配沥青混合料面层和下封层等措施,阻止雨水及地下水进入到路面中,从而减少水与沥青混合料的作用。但是防水和排水只是治标不治本的措施,真正的能防治水损害的措施

是加强排水设计和防水措施的同时,还要增强沥青混合料的耐水性,这才是解决水损害问题的根本途径。但是,就目前我国的路桥施工技术而言,设计较为合理的排水措施和使用就为好的防水材料阻止水的渗入是很容易能达到的,可是要做到防水、耐水、排水三管齐下,是非常难得。那么本文就从三个方面对水损害的防治问题进行阐述。

2.1.1、级配优选,合理控制空隙,这样就可以增强沥青路面的防水性能。根据试验研究和理论计算表明,空隙率在4%~17%之间,水易于渗入而不易自由排出。根据此原理,那么可以推论出沥青混合料的配合比设计是非常重要的。因此,沥青路面的防水性能的增强在通过混合料级配的优选,合理控制路面空隙率。

2.1.2、提高沥青与集料的粘附性,这样就可以增强沥青路面的耐水性能。由沥青与矿料相互作用的基本理论可知,沥青与矿料的粘附性,取决于沥青——矿料——水三相系的平衡。因此可以用干燥的磨细消石灰粉或生石灰粉、水泥代替部分填料,这样不仅使得现场操作简单方便、造价低廉,而且还具有较好的抗剥离效果。或者是使用高效能且耐久性好的抗剥落剂,从而提高沥青与集料的粘附性,解决沥青路面耐水的问题。

2.1.3、设置良好的路面内部排水系统,这样就可以增强沥青路面的排水性能。水是发生水损害的必要因素,所以设置良好的路面、内部排水系统以迅速排出结构层的自由水不失为一项有效的措施。现行较为好的方法是设置处置碎石集料排水基层,多孔隙水泥稳定碎石是由一定级配的无细料或少细料与水泥结合在一起,经适当的压实后,形成一种具有稳定结构的渗水性水泥稳定碎石混合料是目前应用最为广泛的。多孔隙水稳碎石设计与实测技术指标见表1:

2.2、温度影响裂缝的防治

针对于温度影响裂缝的防治问题,主要采用灌油修补法、乳化沥青稀浆封层和沥青混合料罩面等措施。灌油修补法,直接用油壶灌入加热的沥青油。这是最早使用针对温度影响裂缝的防治技术。因此,要推进这一措施,就必须大力开发和研究乳化沥青。而乳化沥青稀浆封层技术,是把沥青、水和化学物质的混合,在强机械剪力作用下,形成悬浮液。目前采用乳化沥青稀浆封层处理路面裂缝及各种缺陷,是一种可行的成熟的方法。另外,沥青混合料罩面法,也是常见的针对于温度影响裂缝的防治技术。这一技术常用标准的中粒式、细粒式沥青混凝土做罩面材料。但是,这一方法有一定的局限性,目前主要应用于路面裂缝严重情况下才使用。

3.3、半刚性基层开裂的防治

对于半刚性基层开裂的防治主要是根据其原因,推断出合理、适用的方法。那么针对于我国沥青路面的半刚性基层开裂的防治措施主要是从原材料、集料配合比、施工工艺、养护及后续工序施工等方面同时采用控制措施的。因此,在半刚性基层开裂的防治技术上不是短期的方法能解决的,而是靠在路桥工程施工工程中,加强对其的控制。这就要求:首先是要加强原材料的质量控制,合理的配制沥青混合材料;其次是加强拌和料质量的控制及施工工艺的质量控制;第三是要加强沥青路面基层的养护工作和裂缝初期的处理措施。

3.4、反射裂缝的防治技术

针对反射裂缝问题其目前主要采用土工织物防治,对旧混凝土路面采取碎石化处理,在面层和下卧层之间设置沥青大碎石应力吸收层等方法。首先土工织物防治具有优良的抗拉力学特性及良好的隔离防渗功能,己被广泛应用于土木工程的各个领域;其次是旧混凝土路面碎石化处理,这一方法是目前运用最为广泛的反射裂缝的防治技术,其施工工艺见下图:

3.5、采用沥青大碎石应力吸收层

大碎石应力吸收层实际上是为了进一步吸收混凝土路面结构所产生的集中应力而设置的一层沥青路面柔性基层,其作用重点还是突出了一个“抗裂”作用,由于沥青路面不可避免的存在渗透性,致使路面结构层间的水常常导致高等级公路的过早损坏。所以大碎石应力吸收层的大孔隙起到疏导、排除路面结构层间水的作用,同时作为排水结构层来使用。大碎石应力吸收层要求采用MAC--70#改性沥青。其目的是根据MAC--70#改性沥青的抗高温、抗水(油)损害和耐老化的性能特点而选择的。MAC--70#改性沥青的技术指标如下表2所示。在配沥青混合料设计时,最为重要的就是沥青混合料级配设计。下面就填充料表观密度实验表(表3)混合料最大理论密度试验计算表(表4)

结束语

在路桥工程中,沥青路面开裂的原因很多,其中大部分都是来自于沥青路面本身的性质和施工技术的因素。因此在公路铺设沥青面层前,就应采取裂缝预防措施和处理技术,这样就可以大大减少路面裂缝的出现。而这种思路和方法都强调道路建设初期采取措施阻止裂缝的形成,或通过选择道路结构、技术或材料处理已出现的裂缝,这将减少裂缝或根本不出现裂缝,或者使得原有的或不可避免的裂缝活性大大降低。只有这样才能有效的对其进行治理。目前,我们在对沥青路面裂缝的防治工程中,已经取得了不错的成绩,这不仅对我国的社会经济发展有着重要的意义,还给人们的生活带来了便利。

参考文献:

[1]张玉芬.试论路桥工程中沥青路面裂缝的防治技术[J].黑龙江科技信息,2009,27:276.

篇4

Abstract: This paper discussed through the analysis of crack defect ofconcrete bridge deck Pushihe Hydropower Station outbound traffic highway small bridge,and according to the specific situation and put forward some prevention measures,treatment, with reference to relevant engineering.

Keywords: concrete; crack; prevention; treatment

中图分类号:TU74 文献标识码:A

一、前言

由于蒲石河电站对外交通公路小沟桥桥面混凝土因养生不当,而产生面层龟裂脱落而出现外观质量缺陷。当时气温过高(25℃~30℃),桥面混凝土厚度为7㎝~16㎝,混凝土因迅速失水干缩而出数道裂纹,裂纹约2㎜。当时现场下达模糊指令要求砼养生。养生的确切意图用塑料薄膜覆盖表面,而施工队为了省事用一个人撒水养生,并没有及时制止这种行为,最终造成桥面混凝土乳皮脱落。通过这件事本人针对混凝土的裂缝进行深入的探讨。

混凝土是一种由砂石骨料、水泥、水及其他外加材料混合而形成的非均质脆性材料。由于混凝土施工和本身变形、约束等一系列问题,硬化成型的混凝土中存在着众多的微孔隙、气穴和微裂缝,正是由于这些初混凝土建筑和构件通常都是带缝工作的,由于裂缝的存在和发展通常会使内部的钢筋等材料产生腐蚀,降低钢筋混凝土材料的承载能力、耐久性及抗渗能力,影响建筑物的外观、使用寿命,严重者将会威胁到人,混凝土裂缝产生的原因很多,有变形引起的裂缝:如温度变化、收缩、膨胀、不均匀沉陷等原因引起的裂缝;有外载作用引起的裂缝;有养护环境不当和化学作用引起的裂缝等等。在实际工程中要区别对待,根据实际情况解决问题。

混凝土结构裂缝的分类特征:对建筑结构体进行可靠性鉴定时首先要对构件中出现的裂缝重点分析判断。而裂缝发生有多种类型,不同类型的裂缝形成的原因不同、特点不同,产生的结果也不同。产生的裂缝并不是都会对结构安全和承载力造成危害,就结抅的受力件裂缝来讲,在钢筋混凝土设计分析中已考虑到混凝土在受拉区是可以带裂缝工作的。因此在受拉区出现的裂缝不会直接影响结抅的承载力。但这些裂缝却给腐蚀物质(气体和液体)的浸入留下一条通道,降低构件的防御能力。但在抅件的受压区出现的受力裂缝会导致结构的极限破坏。在预应力混凝土构件受重复荷载作用时,会出现料想不到的裂缝,而这些裂缝会使构件因结构疲劳发生破坏。很显然,混凝土结构体的裂缝不仅仅是由于受力而发生的,出现裂缝可能由一种或几种原因同时作用引发的。因此,在进行混凝土结构可靠性分析时,必须详细调查区分清楚裂缝的类型,从裂缝的表现形态分析结构存在的问题。

二、 凝土工程中常见裂缝及预防

1.干缩裂缝及预防

干缩裂缝多出现在混凝土养护结束后的一段时间或是混凝土浇筑完毕后的一周左右。水泥浆中水分的蒸发会产生干缩,且这种收缩是不可逆的。干缩裂缝的产生主要是由于混凝土内外水分蒸发程度不同而导致变形不同的结果:混凝土受外部条件的影响,表面水分损失过快,变形较大,内部湿度变化较小变形较小,较大的表面干缩变形受到混凝土内部约束,产生较大拉应力而产生裂缝。相对湿度越低,水泥浆体干缩越大,干缩裂缝越易产生。干缩裂缝多为表面性的平行线状或网状浅细裂缝,宽度多在0.05~0.2mm之间,大体积混凝土中平面部位多见,较薄的梁板中多沿其短向分布。干缩裂缝通常会影响混凝土的抗渗性,引起钢筋的锈蚀影响混凝土的耐久性,在水压力的作用下会产生水力劈裂影响混凝土的承载力等等。混凝土干缩主要和混凝土的水灰比、水泥的成分、水泥的用量、集料的性质和用量、外加剂的用量等有关。

主要预防措施:

一是选用收缩量较小的水泥,一般采用中低热水泥和粉煤灰水泥,降低水泥的用量。

二是混凝土的干缩受水灰比的影响较大,水灰比越大,干缩越大,因此在混凝土配合比设计中应尽量控制好水灰比的选用,同时掺加合适的减水剂。

三是严格控制混凝土搅拌和施工中的配合比,混凝土的用水量绝对不能大于配合比设计所给定的用水量。

四是加强混凝土的早期养护,并适当延长混凝土的养护时间。冬季施工时要适当延长混凝土保温覆盖时间,并涂刷养护剂养护。

五是在混凝土结构中设置合适的收缩缝。

2.塑性收缩裂缝及预防

塑性收缩是指混凝土在凝结之前,表面因失水较快而产生的收缩。塑性收缩裂缝一般在干热或大风天气出现,裂缝多呈中间宽、两端细且长短不一,互不连贯状态。较短的裂缝一般长20~30cm,较长的裂缝可达2~3m,宽1~5mm。其产生的主要原因为:混凝土在终凝前几乎没有强度或强度很小,或者混凝土刚刚终凝而强度很小时,受高温或较大风力的影响,混凝土表面失水过快,造成毛细管中产生较大的负压而使混凝土体积急剧收缩,而此时混凝土的强度又无法抵抗其本身收缩,因此产生龟裂。影响混凝土塑性收缩开裂的主要因素有水灰比、混凝土的凝结时间、环境温度、风速、相对湿度等等。

主要预防措施:一是选用干缩值较小早期强度较高的硅酸盐或普通硅酸盐水泥。二是严格控制水灰比,掺加高效减水剂来增加混凝土的坍落度和和易性,减少水泥及水的用量。三是浇筑混凝土之前,将基层和模板浇水均匀湿透。四是及时覆盖塑料薄膜或者潮湿的草垫、麻片等,保持混凝土终凝前表面湿润,或者在混凝土表面喷洒养护剂等进行养护。五是在高温和大风天气要设置遮阳和挡风设施,及时养护。

3.沉陷裂缝及预防

沉陷裂缝的产生是由于结构地基土质不匀、松软,或回填土不实或浸水而造成不均匀沉降所致;或者因为模板刚度不足,模板支撑间距过大或支撑底部松动等导致,特别是在冬季,模板支撑在冻土上,冻土化冻后产生不均匀沉降,致使混凝土结构产生裂缝。此类裂缝多为深进或贯穿性裂缝,其走向与沉陷情况有关,一般沿与地面垂直或呈30°~45°角方向发展,较大的沉陷裂缝,往往有一定的错位,裂缝宽度往往与沉降量成正比关系。裂缝宽度受温度变化的影响较小。地基变形稳定之后,沉陷裂缝也基本趋于稳定。

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在沥青路面设计和施工过程中,只要采取积极有效的设计方案和施工技术措施,减少或杜绝引起路面裂缝各种不利因素的发生,才能彻底有效解决沥青路面的裂缝问题,有效提高沥青路面工程的安全舒适行车质量水平。

一、路桥工程中沥青路面裂缝产生的原因分析

引起公路沥青路面开裂的原因很多,大体可分为三大类:①由于行车荷载的作用而产生的结构性破坏裂缝。在车轮荷载的作用下,当路面结构层底部产生的拉应力大于其材料的抗拉强度时,产生的开裂称之荷载型裂缝。②由于沥青面层温度变化而产生的温度裂缝,包括低温收缩裂缝和温度疲劳裂缝,称之非荷载裂缝。③是经常出现在桥涵两端的横向裂缝,或在路段上出现较长的纵缝,主要是由填土固结沉陷或地基沉陷引起,称为沉降裂缝。尽管公路沥青路面开裂的原因和裂缝的形式是多种多样的,但其中的行车荷载作用、沥青面层温度变化是产生裂缝的主要原因。

1.横向裂缝

⑴沥青面层的自身温缩开裂;

⑵半刚性基层特别是水泥稳定碎石的开裂反射到沥青面层;

⑶某些基层开挖沟槽埋设管线以及冰冻地区路基冻裂导致路面的横裂;

⑷面层施工时,施工缝未处理好,接缝不紧密,结合不良。

⑸桥梁、涵洞或通道两侧的填土产生固结或地基沉降等。

2.纵向裂缝

⑴填方材料和填方的不均匀性,以及填方密实度达不到设计要求。经过一段时间的自然沉降,特别是经过雨水浸泡后,路基强度有所下降,沿边坡部分路基承载力也下降,就会出现纵向裂缝。

⑵施工时,前后摊铺幅相接处的冷接缝未按有关规范要求认真处理,结合不紧密而脱开;

⑶纵向沟槽回填土压实质量差而发生沉陷;

⑷拓宽路段的新老路面交界处土层处理不彻底,沉降不均匀引起纵向开裂;

⑸边坡值小于设计值,边坡压实不够和边沟过深使实际填土高度加大而滑坡等引起的纵向开裂。

3.网状裂缝

⑴路基局部压实度不足或基层材料局部松散不成板体,使路面的承载能力下降形成的裂缝;

⑵沥青与沥青混合料质量差。沥青延度低,抗裂性差。沥青混合料拌和时间过长,拌和温度过高或在储料仓仓储时间过长,使沥青变硬,对拉应变敏感而产生的裂缝;

⑶沥青层厚度不足,层间粘结差,水分渗入,形成的裂缝;

⑷行车荷载重复作用下引起的疲劳裂缝。

⑸外界原因如污染、腐蚀等造成的局部网裂。

4.反射裂缝

⑴在已开裂的旧沥青、旧水泥混凝土路面层上加罩沥青面层,由于温度的变化(降低),老路面的裂缝继续扩展,给也处于温度收缩的新沥青面层一个附加应力,使新铺层在旧裂缝处断开。

⑵半刚性基层温缩和干缩开裂引起的反射裂缝等。

二、路桥工程中沥青路面裂缝的预防措施

根据规范,通过路面结构设计和厚度计算可以满足沥青路面强度和承载能力要求,基本解决荷载型裂缝产生的问题。对于如何避免或减轻非荷载型裂缝的产生,以下将作具体的论述。

(一)提高路基工作区的强度和稳定性

路基是路面的基础,路基工作区又是路基经受行车荷载影响较大的深度区域该深度区域具有足够的强度和整体稳定性对保证路面结构的强度和稳定性极为重要,否则将产生不均匀沉降使路面发生开裂。因此,必须采取有效措施处理好影响路基工作区的稳定性和强度的关键环节。

1.路基工作区的强度主要是在填筑过程中形成的。必须严格控制路基的填筑工艺,确保路基强度。填筑材料首选石、砾、砂类土,其次选用含砾、砂低液限粘土再次选用低液限粘土。粉质土和有机土不能用于填筑路。面对当前高速公路超载现象十分普遍的情况下,建议在路基施工时对路基工作区的控制深度最好是大于路基工作区的设计深度,以防患于未然。

2.压实度是反映路基强度的重要指标,也是提高路基强度和稳定性的最经济、最有效的技术措施,施工中必须严格检测控制。使其达到规定值。填土层的厚度对压实度有直接的影响,施工中要插杆挂线,每层的松铺厚度不应大于30cm。检测压实度试坑要打到下一层顶面,凡是检测结果达不到规定值的要加压处理,或推除重填。

3.降低地下水位是提高路基强度的重要措施。路面底以下80cm路床是路基的关键部位,它直接承受和吸收路面的扩散应力,要有足够的强度和稳定性。当开挖后发现底下渗水,不论流量大小都要处理。填方地段要采用较好的材料填筑,土质差的地段要进行换填处理,确保其强度和稳定性。

(二)设计预防裂缝发生

1.在进行半刚性路面设计时,首先应选用抗冲刷性能好、干缩系数和温缩系数小、抗拉强度高的半刚性材料做基层。

2.选用松弛性能好的优质沥青做沥青面层。在缺少优质沥青的情况下,应采取改善沥青性质的措施。

3.在稳定度满足要求的前提下,优先选用针入度较大的沥青做沥青面层。

4.沥青面层采用密实型沥青混凝土。

5.采用合适的沥青面层厚度,确保半刚性基层在使用期间一般不会产生干缩裂缝和温缩裂缝。

6. 为进一步提高表面层抗温度裂缝性能,可采用橡胶沥青或聚合物沥青在沥青混凝土表面做一封层。

7.设置应力消减(应力吸收)中间层。

(三)施工控制裂缝发生

1.严格控制半刚性基层施工碾压时的含水量,混合料的含水量不能超过压实需要的最佳含水量或控制在施工规范容许的范围内。

2.半刚性基层碾压完成后,要及时养生。

3.半刚性基层碾压完成后或最迟在养生结束后应立即用乳化沥青做透层或封层。

4.透层或粘层完成后,应尽快铺筑沥青面层。

三、治理措施

公路沥青路面裂缝修补方法很多,一般可根据裂缝的实际情况(如宽度、深度等)确定具体的修补工艺。目前常用的方法主要有普通沥青灌缝、专用灌缝料施工、压浆法修补裂缝和进口密封胶灌缝。

1.横向、纵向和反射裂缝的修补

(1)缝宽小于2mm时,可不作处理。

(2)缝宽2-5mm的可用改性乳化沥青灌缝,大于5mm的可用改性沥青(如SBS改性沥青)灌缝。灌缝前,须先清除缝内、缝边碎垃圾、垃圾,并保持缝内干燥,灌缝后,表面撒上粗砂或3-5mm石屑。

2.网状裂缝

(1)如夹有软弱层或不稳定结构层时,应将其铲除;如因结构层积水引起网裂时,铲除面层后,需加设将路面渗透水排除至路外的排水设施。然后再铺筑新混合料。

(2)如强度满足要求,网状裂出自沥青面层厚度不足时,可采用铣削网裂的面层后加铺新料来处理。加铺厚度按现行设计规范计算确定;如在路面上加罩,为减轻反射裂缝,可采取各种“防反”措施进行处理:①采取有效措施减少半刚性基层收缩裂缝。②基层混合料应在接近最佳含水量的状态下碾压,要防止碾压时含水量过小,压实度和强度不足,造成强度裂缝。③对分段施工的基层,在碾压时,应预留3-5m混合料暂缓碾压,待下段混合料摊铺后一起碾压,以利于衔接。对于分层碾压的基层,上下层的接头应错开3~5m,以减少出现裂缝的机会。④合理选择混合料的配比,控制细料数量;重视结构层的养护,并及早铺筑上层或下封层以利于减少干缩缝。⑤在旧路面加罩公路沥青路面结构层前,可铣削原路面后再加罩,或采用铺设土工布、土工隔栅后再加罩,以延缓反射裂缝的形成。

(3)由于路基不稳定,导致路面网裂时,可采用石灰或水泥处理路基,或注浆加固处理,深度可根据具体情况确定,一般为20-40cm。消石灰用量5%-10%,或水泥用量4%-6%。待土路基处理稳定后,再重做基层、面层。

(4)由于基层软弱或厚度不足引起路面网裂时,可根据情况,分别采取加厚、调换或综合稳定的措施进行加强。水稳定性好、收缩性小的半刚性材料是首选基层。基层加强后,再铺筑沥青面层。

四、结束语

沥青混凝土路面产生的各种裂缝原因是多样的,包括设计方面、施工方面等原因,设计方面应该从工程现场的气候条件等实际情况进行设计,从施工角度则需要严格按照设计图纸及施工技术规范进行施工,尽量避免产生各种裂缝,提高路面的乘车舒适性。

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