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基层必须具有足够的刚度、压实度和稳定性。厚度不得小于( )cm。


A、10
B、10
C、15
D、5

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路基是路面稳定的基础,它直接影响路面的使用耐久性。要确保路面的使用年限,必须使路基始终具有足够的强度。路基在其竣工时,强度是足够的,但其强度可能随时间在水一温的影响下降低,导致路基强度不足,引起路面破坏,这就是路基长期稳定性不足造成的。因此,确保路基长期稳定性是保证公路长期使用性能的基础。
1 影响路基长期稳定性的几个基本问题
从表面上看,影响路基长期稳定性的因素很多,但实际上,这些因素绝大多数都是由几个基本问题引出的。以下几个问题是影响路基长期稳定性的基本问题,是分析路基长期稳定性的基础。以此为基础,就可以比较系统、深入地分析路基长期稳定性的问题。
l,l 路基受荷载作用的影响深度问题
路基受荷载作用的影响程度可以用等代荷载的方法来计算,不会存在很大误差。一般高速公路,90%以上车辆的荷载小于汽一超20主车的荷载,因此对于高速公路,换算荷载应该采用汽一超20主车的荷载来进行换算。影响深度为附加荷载大于自重荷载10%的范围。计算方法采用等代土条法,按土方容重为1,7t/m3,汽车自重为20t,分布范围为4×1.8m 2,按45。角分布,计算得出影响深度为2.3m(按路面厚度O.8m,平均容重2.3t/m3,均匀分布;土方容重l,7t/m3,深1。5m计算)。
1.2 水的问题
水是影响路基稳定性的核心因素。
水的主要影响是引起土体膨胀,导致土体密实度降低,同时引起强度下降。任何粘性土都具有一定膨胀性,只是程度不同。在水的作用下,土体的体积发生膨胀,致使密实度降低,进而导致强度下降。路基在干燥状态下强度很高,冰冻也是在有水存在的情况下才能起作用,因此做好路基的防排水工作十分重要。从某一个角度来说,路基工程就是解决水的问题。只要把水的问题解决好了,路基的问题也就解决好了。
水的来源是多方面的,因此,防排水工作也是一项综合性的工作,必须通盘考虑,因地制宜,综合处理,才能达到效果。水的来源主要有:
a.地表水的渗人。地表水包括降雨、降雪和地表径流;渗入的途径有通过路面结构层渗入、通过路肩及边坡渗入、通过中央分隔带渗入、通过毛细作用从地表上升等,路面裂缝是地表水侵入的重要通道。
b.地下水的渗入。地下水受季节影响很大,特别是挖方路段。同时,不同季节、不同年份,地下水位不尽相同,也引起路基含水量变化。
防排水的根本目的就是保证路基在任何情况下其稠度不大于设计要求稠度。路基在完工后的实际稠度由于受自然条件变化的影响,给预测带来很大难度,形成很多处于临界状态的薄弱点。而对这种情况,一是牺牲局部路段的使用年限,加大缺陷维修量;二是适当提高薄弱部位的可靠系数,以适当增加造价来保证路基的高可靠性。决策并不是绝对的,如果薄弱点较少,通过少量的资金来提高整体使用水平还是很合算的;如果存在大量薄弱点,而对使用水平要求又不是很高,就没有必要投入大量的资金,毕竟其中相当一部分是多余的。
对薄弱点的处理就是处理好水,也就是防水、排水、抗水的综合考虑。首先是防水,防止水的侵入;其次是排水,将侵入的水迅速的排除,不使其影响路基;最后的办法是抗,在既无法彻底切断水源,又不能迅速无害将水排除的情况下,只有采用水稳定性好的材料。
处理薄弱点的另一思路就是降低设计要求的路基强度,通过提高路面强度的办法来解决这一矛盾。
这不是要整体降低路基的强度,而只是对于个别的路段,高填方不存在这种情况。有的挖方或零填挖路段,在处理的当时可以达到一般的路基的强度,但不能保持,在经过一段时间后,路基强度又降低了,最终会稳定在一个较低的强度水平上。如果仍然按照一般路基的强度考虑,在经过一段时间的使用后,整体强度将不能满足使用要求导致破坏。使用盲沟处理的路段就是一个典型的例子。盲沟在使用一段时间后必然会失效,原因有二,一是反滤层淤死;二是在冰冻地区由于冰冻而破坏。路基强度必然随之降低,路面也不能保证使用性能。具体方案,应因地制宜确定。
1.3 温度的问题
温度的作用包括两个方面,一方面是温缩产生裂缝;另一方面是冻胀。温缩产生的裂缝本身不构成危害,但裂缝会成为水侵入路基的通道,是一个严重的问题。在季节性冰冻地区,若土体中含有较多的水,在温度下降的时候,会发生程度不同的聚冰、冻胀现象,土冻胀的核心问题就是聚冰。由于土体含水量、土体毛细作用的强弱及温度变化速度的不同,将产生轻度冻胀直至翻浆等不同程度的病害,导致路基强度降低,引起路面破坏。
路基受温度影响只是在季节性冰冻地区才比较严重。同时,由于冻害会引起路基、路面的裂缝,又为地面水的渗入提供了良好的通道。
绝大多数情况下,不能保证冬季地基处于干燥状态,特别是在挖方、低填、水田和洼地等地段。如何防止冻害是必须要考虑的问题。解决的不好,就不能保证路基的强度和稳定性。
1,4填料选择问题
选择坡料就是根据土的性质决定选用填料的种类。土的性质不仅包括土的物理性质,还包括土的化学性质。路基形成初期,主要是路基的物理性质起作用,在经历了一定时期后,土的化学性质的影响大大增加。当土体在荷载作用和化学变化影响下形成胶结状态后,土体的物理性质将发生改变,不再具有初始的性质,路基整体的稳定性和强度将极大提高。
不同材料的强度不同,形成了使用性能上的差别,在使用时必须充分加以考虑。
砂砾的化学性质稳定,不易发生化学反应。砂砾填筑的路基,性能基本上是由其级配和颗粒形状决定的。用于上路床和路面垫层的砂砾不会发生胶结现象。(砂砾材料只有在有恒重荷载作用下,相对位置保持不动,经过长期的分子运动才能形成一体)。由于强度只由级配和颗粒形状决定,不受自然气候因素的影响,因此适用于路基的任何部位。即使含泥量稍大,不宜用于路而垫层和上路床,仍然是优良的路基垣料。唯一的缺陷就是抗冲刷能力差,需要用粘性土保护边坡。在砂砾丰富的地区,最好采用砂砾填筑路基。 粘性土具有较为活跃的化学性能,易于与其他化学物质发生作用,颗粒间的吸附作用也比较强,在低等级路面中,甚至被用于作为胶结材料。粘性土的性能由其物理性能(内摩擦角)和化学性能(粘聚力)共同决定,并且以化学性能为主。当有水存在时,粘性土的内摩擦角和粘聚力都将大大降低。导致路基强度下降。因此,在使用粘性土时,必须考虑其饱水96小时的CBR值。
山砂土、砂性土、碎石上等材料性能介于粘性土和砂砾材料之间,它们具有较高的内摩擦角和一定的内聚力,在水影响下仍然可以保持较高的强度。但是这些材料起不到隔断毛纫水上升的作用,不能解决路面受地下水影响的问题,也不利于迅速排除路面结构层中的水,必要时,需要采用其它措施。但是由于其本身较高的水稳定性及良好的施工性能,仍然是一种很好的路基填料。
粉性土是全部路基填料中性能最差的一种。它缺少粘粒,难以形成化学胶结强度;孔隙适中,利于毛细水上升;无形成骨架的材料,内摩擦角小。只有在不得已的情况下,才能采用粉性土作为填料,并应考虑是否需要采取措施防止其不利作用。
无机结合料稳定土是通过化学胶结作用形成强度的,一般不用考虑颗粒物理性能。它是通过化学胶结作用,使材料形成整体并具有一定的强度,因此它更适合应用到地基容易发生不均匀变形的部位。由于费用较高,因此目前在路基中的使用并不是很普遍,但在必要时应考虑选用。
选用无机结合料稳定土时必须根据土本身的物理化学性质和使用部位选用稳定剂。一般来说,塑性指数较高的土(大于15)适合用白灰稳定;塑性指数较低的土(小于10)适宜水泥稳定;居间的土适合用于用白灰和水泥综合稳定。白灰粉煤灰稳定土适用范围广,可以用于对各种上进行稳定。但因其材料用量大,只适用于离热电厂比较近的地区。随着距离的增加,其经济性将大大降低。
1.5 刚性与柔性路面问题
刚性路面、柔性路面以及介于二者之间的半刚性基层路面,由于其各自不同的特点,使得它们忍耐路基病害的特点也不相同。
在设计上,刚性路面是按放在均匀弹性地基上的一块具有很大刚度但抗拉能力很小的刚性薄板考虑的,受力特点是利用刚度大的特点将荷载分布到范围很大的路基上去,因此对路基强度要求较低。但是如果路基发生局部不均匀沉降,将会导致路面板局部形成悬空,改变了受力状态,使得面板底面局部弯拉应力超过疲劳强度。尽管由于面板本身的刚度,并不一定马上有所表现,但由于疲劳破坏,会很快导致面板损坏。适当加强面板有助于改善对局部不均匀沉降的承受能力,但需要通过经济比较权衡考虑。
柔性路面尽管也是将荷载分散到路基,但由于路面本身刚度小,荷载分布范围小,因而要求路基强度要高。由于路基强度提高困难很大,因此柔性路面一般不宜用于重交通量的道路(当然也有例外,如果地产碎石、砂砾材料丰富,价格低廉,可以将结构层做得很厚,重交通道路也可以采用柔性路面)。由于没有整体性结构层,柔性路面可以承受较大的路基不均匀变形,不会发生破坏,这是柔性路面的优点。但路基的变形将很明显地反映到路面,直接影响道路的路况,因此,除非可以容许路况大幅度降低,否则在柔性路面上,路基不均匀变形也是不允许的。
半刚性路面具有一层以上的半刚性结构层,是通过半刚性基层的荷载分散作用来降低对路基强度的要求,但同时又提高了对路基变形能力的要求。
不同路面结构层对路基的要求并不相同,但在实际设计、施工过程中对路基的要求却相同。原因就在于目前用于改善路基性能的材料,如砂砾、砂性土、白灰土、粉煤灰土等,均同时具有改善水温稳定性和提高强度的能力,在施工中改善了一方面,同时也会改善另一方面,使得路基的性能趋于统一。结果就是尽管结构层的设计相差很大,但不同路面结构层对路基的要求趋于相同。
所以,不论是何种结构层,对路基的要求是相同的,不存在某种结构层对路基要求低的问题。认为刚性路面对路基长期稳定性要求低的观点是完全错误的。
1.6 路基土体在自然作用下密实度的变化情况
检测结果表明.:在一般路基上,经过几年的自然作用后,路槽部分路基的密实度都有不同程度的下降。下降幅度达2—6%,路槽密实度最终稳定在88—92%之间。这里有两方面的影响,水的毛细作用是一方面,冻胀作用是另一方面。但路基密实度变化并不这么简单,除了膨胀作用外,还存在使土体密实度增加的固结作用。
土的固结试验证明,土体在自然荷载作用下将发生固结沉降,密实度加大。土的自由膨胀试验证明,土体在水的作用下,体积将发生膨胀;在季节性冰冻地区,由于冰冻作用,土体还将发生冻胀。路基土体的密实度就是在这三者的共同作用下发生变化,直至达到某种动态的平衡。
因此,土体在实际条件下发生的变化是极其复杂的,它直接受到土体的含水量变化情况、土体膨胀特性、土体固结压缩特性、土体的压实度、土体所受荷载情况的影响,对于土体的长期稳定性,还有土体化学特性的影响。每一项指标的变化都将影响土体的密实度。
由于不同土质的特性变化较大,土体所处的自然环境也不尽相同,目前还不能预测某种土在实际情况下的变化,只能提出一些规律性的东西:
a.随着土体实际密实度的提高,其水一温稳定性也得到改善,在.e然因素影响下发生的变化也要减小
b.冻融作用只有在有水的作用下才能发生,在很多情况下,冻胀引起翻浆。只要有水分,不论温度下降多快,都会发生聚冰现象,导致冻胀。只有真正切断了水的补给,才能消除冻胀。
c.通常情况下,靠近路基顶面的土体密实度将降低,距离路槽较远的土体的密实度将增大。这是因为路基顶面的土体所受荷载较小,不能平衡水引起的膨胀作用,导致密实度降低。在冰冻地区,冻融作用也导致土体密实度降低。在路基深层,由于受外界影响较小,只要土体所受的荷载大于水引起的膨胀作用,土体就会变得更加密实。
d.粘性土,特别是土体的化学特性较为活跃的土,在考虑其长期状态时,必须考虑化学胶结作用的影响。
e.要保持路基土体的稳定性,就应该选用膨胀作用小、冻胀作用小的材料。目前常用的材料中,最好的材料是压实砂砾和压实的稳定土。压实砂砾具有水一温稳定性好的优点,性能稳定,受自然因素影响极小。压实的稳定土通过化学的胶结作用,本身具有很好的强度,足以抵抗外界自然条件的影响。
由上可见,影响路基稳定性的原因是多方面的,它们错综复杂的交织在一起,共同作用,有的互相抵消,有的互相加强,使得保证路基长期稳定性成为一个极其复杂的问题。
在实际操作中,单纯通过设计、施工来解决路基稳定性从技术上讲是困难的,从经济上讲是极不经济的。要提高公路的耐久性,应从设计、施工、养护三个方面着手,综合考虑,多管齐下,才能经济合理地解决问题。
2 设计上的措施
在设计上,主要应通过以下几个方面提高路基的耐久性:
2,1 根据土质情况合理确定路基回弹模量。设计采用的路基回弹模量值必须小于路基在强度降低后的稳定值,这样路基才能真正成为路面的基础。
2.2 对于挖方路段,在设计时必须考虑到层间水的影响,在可能的情况下,应考虑层间水在路基开挖后发生变化带来的影响。在地下水丰富的挖方段,必须采取措施隔断地下水,使路床不会处于过湿状态,确保路床强度。北方地区挖方路段出现的纵向裂缝就是由于地下水导致地基冻胀引起的,尽管不一定马上造成使用性能降低,但很快路基的强度将丧失,路面将破坏。
2,3 由于在路槽以下1.5m的范围内的路基都有可能受自然因素的影响,并且这部分路基正是承受荷载较大的部位,因此在进行填方路基设计时必须考虑用水一温稳定性较好、稳定强度较高、在季节性冰冻地区有较高抗冻性能的材料填筑。在进行土方调配时必须考虑这一问题。
2.4 中央分隔带水如果侵入路基,必将对路基强度和稳定性造成危害。因此在设计上必须考虑如何防止中央分隔带水侵入路基,通过“截、排、引”等措施,防止其危害路基。
2.5 挖方路段,在一般的设计中,只是进行路槽底30cm压实,除在施工中发现路基弯沉值不足进行处理外,不再进行其它处理。但是,由于路基土本身是天然土,其性能不是很可靠。开挖后,其所处状态已经发生改变,在自然因素及行车荷载的作用下,有的会发生强度降低,导致破坏。这是影响路基耐久性一个重要的直接因素,必须加以考虑并采取必要措施。
2.6 填挖交界路段及浅挖方、小填方路段,往往是路基设计的薄弱环节,必须加以处理。由于路基填高很低,真正能够做到用好土很好压实的厚度只有几十厘米。以下的原状土土质较差,又未经处理,且这一部分又是承受荷载最大的部分,因此路基不一定能满足荷载要求。同时,这一层位又是层间水发育的部位,更削弱了其承载力,经常造成破坏。这是路基设计的薄弱部位,必须很好处理。设计时,应对路基进行加强处理,还应充分考虑到地基实际强度较低的情况,采取加强路面整体强度的措施,确保其使用寿命。处理的基本方法就是通过掺加无机结合料改善土质的性能。根据经验,对于土质较差的部位,路基通过改善措施提高强度的深度不宜小于80cm;对于土质条件较好的部位,处理厚度可以适当减薄。必须分段落根据实际情况确定处理方案,既要减少不必要的投入,又要使其具有适当的富余度。在决定取用的路基模量时,必须考虑此处的特殊情况。
2.7 挖方、小填方路槽,由于地下水的影响,不能满足压实度和弯沉的要求,通常采取用砂砾换填的措施,使其顶面具有足够的强度。但在设计时存在只换填路槽部分,不留出水口的现象,是非常危险的。换填的砂砾部分将形成一个水槽,使路面渗下的水存留在此。向上,可能会由于结冰冻胀导致路面破坏;向下,将导致路槽的土体被泡软,强度降低。因此,在设置砂砾垫层的部位必须设置路槽砂砾垫层出水口,及时排除路槽积水。出水口不仅要在填挖交界处设置,还要在挖方路基两侧每隔10—20m设置一处,具体长度应根据当地自然水文条件确定。
2.8 挖方路基沉降是影响公路使用性能的重要方面,当路基大量处于小挖方段落时,这种沉降可能会对公路行驶水平造成很大影响。这不是施工引起的强度问题。施工达到了规定的压实度和弯沉值,路基具有足够的强度,路面并没有破坏,仅仅是下沉而已。
造成这种现象的原因主要就是深层地基的密实度不足,在原有胶结力扰动破坏(有的原来就没有)并引起地下水位重新分布后,引起局部强度变化,土体密实度增加,引起下沉。在坡积层和堆积层上容易发生此种现象,必须引起注意并进行处理。
2.9 合理确定路面厚度,减少冰冻对路基强度的影响。加大路面厚度,可以减少路基受冰冻影响的程度,但费用大大增加,在采取此措施时必须与改善路休材料的方案相比较。
没有能够应付所有工程地质条件的万能良方,但也不需要特别的处理方法。将成熟的方法与实际工程地质条件有机的结合起来,因地制宜,实事求是,就可以取得良好的效果。
3 施工中的措施
3.1 在进行路基施工时,计划取土,将性能较好的土用在路堤上部,从而提高路基的耐久性。要求路基取土应分层取土,至少要大体分层,将计划用于路基不同层位的土分成几层,分别取用,不应垂直无计划取土。
3.2 在施工时严格控制含水量,在最佳含水量状态下压实,提高路基的强度和耐久性。土体在最佳含水量下压实后,其水稳性达到最佳水平,在水的影响下强度降低最小。因此,坚持在最佳含水量下压实是十分必要的。
3.3 建立良好的反应机制,在施工的同时对地基进行详细调查,发现不能满足设计要求时,及时处理。自然界土质的差别非常大,不可能通过油样调查即可全面概括,而必须在实际开挖后才能确切了解实际情况。这就要求建立设计、施工一体的处理机制,对发现与设计不同,影响工程施工的情况及时处理。
3.4 路槽换填砂砾的部分,不透水性材料顶面必须作出路拱,其他材料顶面也应作成路拱,再填砂砾,并留好出水口,保证砂砾层内的水及时排出。
3.5 必须注意低填浅挖段的处理,特别是填挖交界断面,这里往往是最薄弱的环节。设计上不可能全面的考虑到这些部位的实际地质情况,需要通过施工前实际的调查才能了解,有的甚至只朗在开挖后才能发现存在问题。这一方面要及时与设计单位进行联系处理,另一方面也应该在具体操作上加以注意。主要有:表层软弱土质必须清除干净或采取措施进行处理,以保证有足够的承载力;施工中发现的小范围的较深的淤泥层等,会给路基的稳定性带来很大隐思,必须按软弱地基进行彻底处理;填挖交界处,必须挖土质台阶,台阶不应局限于规定的尺寸,必须挖除表层全部的软弱土,直到具有相当承载力的部分;作好路槽出水口,设计上的位置不一定能满足需要,应根据实际情况进行小范围的调整。
3.6 路基交工前,应在最不利季节进行一次全面、细致的弯沉测定,对低填、小挖方段落还应该加密检测。最好采用后轴重为130KN的检测车,最低不得小于100KN。发现强度不足的地方,及时采取措施进行修补或加固,以保证工程整体的服务水平。
4 养护上保证路基长期稳定性的措施
大公路工程建设项B的保证率不可能为百分之百,对质量欠佳的部位,需要通过养护工作进行修补,保持公路的行驶水乎。路面裂缝是半刚性基层的自然特征,必须进行灌缝。通过这些养护工作,可以大大提高公路的使用耐久性。
4.1 灌缝。无论是沥育路面还是混凝土路面,都存在灌缝问题。目前沥青路面主要是在使用过程中产生的裂缝,混凝土路面主要是路面板发生断板和灌缝料损坏。这些裂缝如果不及时灌好,会导致地面水大量渗入路基,影响基层乃至路基强度。因此养护中的灌缝是保证路基长期稳定性的—项重要工作。
4.2 排水系统的养护和维修。排水系统的通畅对公路的耐久性有极大的影响。在设计和施工过程中,为了消除水害,采取了设置边沟、排水沟、盲沟、截水沟的措施,并结合桥梁涵洞等构造物,建立起整个排水系统,有效地消除了水的影响。在使用过程中,这些防排水设施经常发生堵塞、损坏等问题,导致排水系统失效,造成水害,影响工程的使用寿命。为了确保公路的使用寿命,必须通过经常性的养护使排水系统保持有效、通畅。
4.3 修补。由于工程的缺陷程度不同,在施工中的缺陷不会在缺陷责任期内完全暴露出来,局部、零星的损坏将会贯穿于工程使用的始终。如果不及时进行修补,这些零星的损坏就会形成病灶,引起大范围的损坏,导致工程提前大修。只有作到随坏随补,才能保证公路的使用耐久性。
5 结 论
路基长期稳定性是一个综合性的问题,要想通过设计或施工一劳永逸的解决,在技术上是困难的,在经济上也是不适宜的。只有通过设计、施上、养护三者综合考虑,才能经济、合理地解决,使公路更好的为经济建设服务。
过程中除用平衡梁控制外,还应紧跟摊铺机多点进行检测。发现局部过薄应在未碾压前补上,同时要求摊铺机必须有良好的标高控制装置,并应先控制好下面层的标高和平整度。

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