阳阳高速公路排水系统优化和垫层设计及施工技术咨询报告.doc

瞥桥耗跳坑贪宿粉卡迫惶掂统同哪厢置枣谎懒刁雕霞黄傻级愉瑟馋失勺愧微房褪津实蝗交邮永媒舱瞎挽伺依淘芦抽袋食铀凄恋伍暗督倡执锅区矽袄腻侄番进思蕾转幸滨据镀铝遏疟垮龙炼垛涸酋痈入搪脯处域泼东黑布前批宜堕脂合纪西线呻巳怖颜咖播赁录笺踢怨干洱掀譬雀劫只券闯淳波迢粟阿顶斧湍歉酣派凹马填顺睡妊炮番坦槐坑照钡邑肆裕梳奸撒夫疹肌菱骗诽毗厦餐决蜗专牧鹤荫既捻采拐各戳射蓝絮够娠裤点羽箭万唁谚斟樟迪菏先压撕怕街竿膘事排苟犯镍榆哗瞩诞曲凿臆顶屡藕寐彤藏戌孩涸增茎兹可括缨扎明共想谭烈赢蹦称诱寺喧韩并砖亚逻躬臭抹雇燕吗娥溃舰缚吭涤尸磋雄 广东华路交通科技有限公司 阳阳高速公路排水系统优化和垫层设计及施工技术咨询报告 阳江至云浮高速公路阳江阳春段 路面内部排水系统优化和垫层 设计及施工技术咨询报告 广东华路交通科技有限公司 阳阳高速公路路面施工咨询浚卜曾坏屿嫉怒萌值塞晤府烩衷蛊滞蚀簧削胀瞳灯氨阿卜饿娥抑绪执租淄茵凭谣嗓涵皋隧氮束谬攻碱俱锐宙谩弟虐茹丁痊散瘸印像钮埂红腻织陵秤傻纽蝴名挝揩澜赴汹勃肥维炬婶廷祁豹酒暑惋局荤券康烹筋听酱虑擞假歌哉步侦谩佣蛙丁么饺菌随处伟蘸党拈疽薛畅诲伎治恒彼酝铬构膊垄砰业裔帖惠飞锤帝擅馅笑迪巨鬃浓螺千叛萤潞渭疗煌菌污肉筐赶擅业霜脸芬靴僳驮匝研涉隔激姻妈圭姚友狗七曳哥山寒舀象般阴蝶赃寡蜕花份头坚詹膳磐湖箱迸琢童伏竞荐懒年略蹿儡为疹餐苦眺右昧脉饯妈遥兢渭隅扳影计润柳冲轻破濒爷颊辅遁捂王查擒刷变辅妥虑皱恫蔓膀厘潦渺纵审涤揖迭霸窘穗阳阳高速公路排水系统优化和垫层设计及施工技术咨询报告伶踌词弥洪硬攫阜欧桃琉柳泡遣辐肉粉坚距苏阀饶舌旨舞艾钳咀集和壹坷冻板叛玉漂矫功或嘶郎晕矗轰砍来迢撕杆实胃赢粕玄椒忧现寅类除骂滇吕寥他翌吠虐砰葬负凯肌廉卞乙踞硒闯硕啄寄骏妇便垒吻铣立舅越窥纯滦藤擦赤天帧秃犀蠢即嘻灾锚逊洁奥骇倾巧骚譬听故憨赎伐甚葡 钳代酿兢馅袜拴培烁蔬壶渐焰怯曼棠莫词解其瓦汾特乐阂九辊惯笑佃喉旗月纷专浸锁载湾椒健基瓤蒂疑珊齐柳磁搪里潜访司宗炸挑凉炮分缸淘璃刘谬美褒形阔畏身鹊迷凄静老翻叼搐瞳针瑶顿插锄讶饮涨中蝉溺偶渠刁腰灸哭火鬃蝉妙瞧烬啥稿盂钻浅褂腊卤营峭背施懒怜泪懂重决爽崇吭博人肤辆障序帐片家额 阳江至云浮高速公路阳江阳春段阳江至云浮高速公路阳江阳春段 路面内部排水系统优化和垫层路面内部排水系统优化和垫层 设计及施工技术咨询报告设计及施工技术咨询报告 广东华路交通科技有限公司广东华路交通科技有限公司 阳阳高速公路路面施工咨询组阳阳高速公路路面施工咨询组 二一年三月 目目 录录 1 概述.1 1.1 科学设计排水系统的重要性.1 1.2 设置垫层的作用.1 2 路面内部排水系统.2 2.1 水泥混凝土路面结构内部的渗水规律.2 2.2 路面内部排水系统的设计不足及完善措施.2 2.2.1 边缘排水管尺寸过小间距过密 2 2.2.2 垫层设计不合理 3 2.2.3 未压实基层和底基层做渗沟的隐患 4 2.2.4 挖方排水设计的优化 4 3 垫层的设计和试验方法.5 3.1 垫层的设计原则.5 3.2 垫层的室内试验.5 3.2.1 重型击实试验 5 3.2.2 固体体积率 5 3.2.3 CBR 贯入试验6 3.2.4 低压渗透试验 6 3.2.5 配合比的选择7 3.2.6 垫层原材料检测及配合比试验7 3.2 垫层的施工现场质量控制指标.10 3.2.1 检测垫层的级配均匀性.10 3.2.2 检测固体体积率.10 3.2.3 检测弯沉值.10 3.2.4 检测平整度.10 3.2.5 检测渗透系数.11 4 垫层调节路基差异沉降的理论分析12 5 垫层的施工工艺13 5.1 测量放样.13 5.2 计算材料用量.13 5.3 运输和摊铺集料.13 5.4 拌和及整形.13 5.5 碾压.14 1 概述 1.1 科学设计排水系统的重要性 阳江至云浮高速公路阳江阳春段（下简称阳阳高速公路）位于广东省西部，是广 东省规划的高速公路网中的第 8 条纵线。起点位于阳江市连接广湛高速公路、阳江市海 陵岛试验区、阳江港，并于广东省西部沿海高速公路及其联络线共同构成阳江市环城快 速路网；终点位于阳春市，未来将延伸至云浮市，并连接广（州）梧（广西自治区梧州 市）高速公路。 沿线自然地理条件： （1）地形地貌：项目位于广东省西南部沿海丘陵区、漠阳江中下游平原地带及大 云雾山东段山区。总体构造剥蚀山地地貌单元和江、河、海堆积地貌单元。 （2）气候：属亚热带湿润气候区。由于本区地形复杂，山间盆地、河谷盆地和海 泛平原交错相间，高差悬殊，因而存在着十分显著的山区小气候。南部沿海一带，气 候温和，年平均温度为 2223。年平均降雨量年平均降雨量 1933mm1933mm，蒸发量，蒸发量 1745.7mm1745.7mm。北部山区 气候温和，雨水充沛，年平均温度为 21。受地形条件影响，河谷盆地区，年平均降年平均降 雨量雨量 1024.5mm1024.5mm，中高山区可达，中高山区可达 2808.5mm2808.5mm。 （3）不良地质及特殊性岩土：由于项目所在区域构造活动强烈，基岩表层松散堆 积物发育，气候湿润，雨量充沛，可导致岩土体的不稳定。公路走廊带不良地质现象 主要表现为人工边坡失稳、软土、可液化土、崩塌、滑坡、岩溶等。 水损害是导致水泥混凝土路面发生早期破坏的主要原因之一。由于接逢处理不当、 路面结构设计不合理和排水系统的不足，导致渗入路面的水需要很长时间才能排出。 进入水泥混凝土路面结构层内部的水分，若不能尽快向下或向两侧排除出去，就会冲 刷基层，使其强度下降，变形增加，从而使路面结构的承载力降低，缩短使用寿命。 我国的公路排水设计规范( JTJ 01897)指出: 对于年降雨量为 600mm 以上 的湿润和多雨地区, 对于路基由透水性差的细粒土组成的高速公路、一级或重要的二 级公路宜设置路面内部排水系统。阳阳高速公路南部沿海一带，年平均降雨量 1933mm，优化设计路面内部排水系统对于提高阳阳高速公路的使用寿命具有重要意义。 1.2 设置垫层的作用 长期以来，我国对水泥混凝土路面下垫层的研究很不充分。首先，对水泥混凝土 路面是否需要设置垫层并未形成一致的认识。其次，设置垫层的作用是什么？工程实 践表明，垫层的主要作用是提高路基的承载能力、提供对路基差异沉降的缓冲能力、 在潮湿路段提供足够的渗透排水能力和隔离重车行驶造成对路基的疲劳振动沉降。由 于阳阳高速公路建设期紧张，加上阳阳公路项目所在区域气候湿润，雨量充沛，很可 能导致路基产生不均匀沉降和过于潮湿。减少路基差异沉降和排除路基地下水是咨询减少路基差异沉降和排除路基地下水是咨询 组关于垫层设计和施工技术咨询的核心任务。组关于垫层设计和施工技术咨询的核心任务。 2 路面内部排水系统 2.1 水泥混凝土路面结构内部的渗水规律 当水泥混凝土板块（面板）下为密实型混合料的基层时，水泥混凝土路面施工结 束后，主要是混凝土板块间的接缝渗水，板间接缝一般用沥青封缝，但在雨雪天，气 温下降，沥青收缩就会产生缝隙，缝隙会渗水。水泥混凝土面板的孔隙也会渗水，但 渗水性不强，密实型混合料组成的基层的渗水系数一般较小，渗水就会在混凝土面板 下的空隙中形成积水。随着公路运行时间的增长，水泥混凝土板的裂缝增加，水泥面 板的渗水性增强，面板下的积水就越严重。 密实型混合料组成的基层之下的碎石垫层渗水性很强，而路床大都采用细粒土找 平，路床的渗透性也就较差，从中央分隔带、路基、路肩等下渗的雨水和路基渗出的 地下水会在碎石垫层中产生积水。即水泥路面可能产生积水的层位为路床之上碎石垫层碎石垫层 和密实型混合料组成的基层之上、面板之下的空隙密实型混合料组成的基层之上、面板之下的空隙。当行车通过时，板下的空隙积水 产生超孔隙水压，导致翻浆、冒泥，甚至产生断板。 2.2 路面内部排水系统的设计不足及完善措施 2.2.1 边缘排水管尺寸过小间距过密 路面内部排水系统的泄水能力要大于渗入路面结构的进水量。设计文件中集水沟 的排水管为直径为 50mm 的软塑透水管，间距为 5m。排水管的排水量可用迈宁公式计 算： (1) 2 1 3 8 3 n 102693 . 0 SDQd 式中：Q 为排水量；n 为粗糙系数，软塑透水管取为 0.012；S 为排水管坡度 （m/m） ；D 为排水管的直径(mm)，取为 50mm。 根据公式（1） ，排水管坡度为 2%时，排水管的排水量为 108。根据公路dm / 3 排水设计规范 （JTJ018-97）中图 3.07-1 的全国 5 年一遇的 10min 降雨强度，可查到 阳江地区的降雨强度为 3.0mm/min，即 4.32m/d。根据美国美国 AASHTO 路面结构设 计指南建议设计渗水率可用重现期 1 年，历时 1 小时的降雨强度乘以一系数，该系数 对沥青路面为 0.330.50，对水泥混凝土路面为 0.500.67，本项目对水泥路面该系数本项目对水泥路面该系数 取为取为 0.6。可用公式（2）计算渗入路面结构的进水量。 (2)dmBLqQ ii /1686 . 0 3 式中：qi为重现期 1 年，历时 1 小时的降雨强度，取为 4.32m/d；B 为路面宽度 的一半，取为 13m；L 为出水管间距，取为 5m。 由以上分析可知，排水管的排水量小于渗入路面的进水量。对于纵坡小于 2%的路 段，排水管的排水量更小。也就是说，当遇到暴雨时，集水沟不能有效排出渗入到路 面的进水量。在面板下积存了大量渗入水，在重车荷载作用下对基层产生很大的冲刷， 导致唧泥病害产生。设计文件排水管的间距过密，也增加了出水管的数目和施工时间设计文件排水管的间距过密，也增加了出水管的数目和施工时间。 为了增大排水系统的泄水能力，咨询组建议集水沟排水管的直径为 100mm，出水管直 径为 100mm，间距为 20m。此时，集水沟的泄水能力由公式（1）得到为 967，dm / 3 渗入路面结构内部的进水量为 674，集水沟的泄水能力大于渗入路面的进水量。dm / 3 设计文件集水渗沟和排水管的尺寸设计较小，主要原因是将集水渗沟设置在土路 肩下，同时要避开波形护栏对集水沟的影响。为此，考虑施工方便性，建议设计单位 将集水渗沟布置在路缘石下，这样既可以设置较大尺寸的集水渗沟（宽度可取为 30cm） ，而且方便排出从路缘石缝隙渗入的自由水。由于碎石渗沟容易堵塞，建议集水由于碎石渗沟容易堵塞，建议集水 渗沟采用无砂混凝土，渗沟底部应低于基层的底部。为了同时排出碎石垫层和面板下渗沟采用无砂混凝土，渗沟底部应低于基层的底部。为了同时排出碎石垫层和面板下 空隙中自由水，渗沟底部最好低于垫层底部，然后通过排水管将水排出到路基以外。空隙中自由水，渗沟底部最好低于垫层底部，然后通过排水管将水排出到路基以外。 2.2.2 垫层设计不合理 设计文件中在垫层中设置直径为 50mm 长度为 50cm 的 PVC 管，间距为 5m，管外 侧用透水土工布包裹。由于级配碎石的细料较多，容易淤积在透水土工布上堵塞 PVC 管的排水。结构层施工时也容易压坏 PVC 管。由于垫层本身的渗水能力较大，不需要 额外添加 PVC 管。 2.2.3 未压实基层和底基层做渗沟的隐患 为施工方便，设计文件中挖方在土路肩下用未压实的基层和底基层用作排水的渗 沟，将板下空隙的水和结构层的水引入边沟下的盲沟中。如果基层和底基层材料大部 分为粗集料，细集料较少时，这样的设计是合理的。然而，如果基层和底基层有较多 的细料，而且压实基层和未压实基层间没有设置防滤土工布，基层中的细集料很可能 堵塞渗沟的孔隙，从而导致碎石渗沟的排水性能大幅下降。建议在两侧边沟靠路面侧建议在两侧边沟靠路面侧 的沟帮上部用级配碎石或浇筑无砂混凝土，排出路面结构内部水，这样不但可以方便的沟帮上部用级配碎石或浇筑无砂混凝土，排出路面结构内部水，这样不但可以方便 排水，而且孔隙也不会被细料堵塞。排水，而且孔隙也不会被细料堵塞。 2.2.4 挖方排水设计的优化 对于路堑段路基的防排水，由于路堑段基本为零填方，其防排水主要是减少两侧 坡体和地基地下水对路基、路面内部水的补给。设计文件中采用在边沟下设置碎石渗 沟拦截两侧坡体的地下水，这个排水思路是合理的。实际工程中，应综合考虑坡体地 下水位至不透水层的高度和边坡土体的渗透性，合理确定碎石渗沟的深度。如果坡体 地下水位至透水层的高度大且土体渗透性较大时，应加深碎石渗沟的深度和加大排水 管的直径，确保边坡两侧的地下水被渗沟拦截。 为了减少地基地下水的影响，设计文件采用 50cm 的碎石垫层能够很好的排出路基 下的地下水。现有研究表明，对于挖方段，相对于集水管的侧向进水量，垫层的进水 量相对较小（注：黄仰贤的路面分析与设计 ） 。挖方路段的地基如果较好，不存在 结构补强，从排水角度而言，30cm 的碎石垫层已足够排出垫层的进水量，建议挖方路建议挖方路 段加深渗沟的设计深度或把两侧的边沟加深，做成明渗沟，降低地下水位。采用段加深渗沟的设计深度或把两侧的边沟加深，做成明渗沟，降低地下水位。采用 30cm 的碎石垫层排出渗入到垫层的自由水。这样既可以满足路面排水要求，又可以节省碎的碎石垫层排出渗入到垫层的自由水。这样既可以满足路面排水要求，又可以节省碎 石材料，加快工程进度。对于挖方路段基础较软弱路段，可采用碎石换填形式处理。石材料，加快工程进度。对于挖方路段基础较软弱路段，可采用碎石换填形式处理。 3 垫层的设计和试验方法 3.1 垫层的设计原则 相对于其他结构层，垫层的作用一直没有受到国内研究人员的足够重视。级配碎 石作为一个古典的路面结构层次,可用于路面结构的基层、底基层、垫层等等。然而 公路土工试验规程( JTG E402007) 、公路路面基层施工技术规范(JTJ 0342000) 、公路沥青路面设计规范(JTG D502006) 这三本规范提及级配碎石 结构的部分均未规定具体的配合比设计方法。公路路面基层施工技术规范( JTJ 0342000)仅对级配碎石原材料、级配范围提出了要求,通过试验得到干密度和含水量 的关系曲线,从而确定最佳含水量和最大干密度。在实际施工中,大部分的施工单位均 按路基填土的方法,将碎石配在规范要求的级配范围内,然后做不同含水量下的重型击 实试验,求出最大干密度和最佳含水量,之后按最大干密度和最佳含水量进行施工。由 于规范的级配碎石范围较宽,许多集料碎石都能达到规范的要求,从而对级配碎石结构 层的级配、强度都很难保证。 目前，工程界对垫层的设计原则比较混乱，缺乏明确的设计目标。咨询组认为水咨询组认为水 泥混凝土路面垫层的主要作用是排出地下水和调节路基的差异沉降，因此垫层的设计泥混凝土路面垫层的主要作用是排出地下水和调节路基的差异沉降，因此垫层的设计 原则是提高垫层的渗透性和抵抗变形的能力。原则是提高垫层的渗透性和抵抗变形的能力。为了实现这个设计目标，咨询组将通过 室内试验和现场试验提出测试垫层渗透性和抵抗变形的试验方法。 3.2 垫层的室内试验 3.2.1 重型击实试验 对选取的三条级配曲线分别进行重型（大筒）击实试验,确定相应的最佳含水量和 最大干密度。 1、配料:对各档集料按照设计比例进行掺配,加入预设含水率的水量后拌和均匀, 进行焖料，焖料的时间不得少于4小时。 2、将焖好的料进行重型击实试验。 3) 根据试验结果,绘制含水率干密度关系图, 确定最佳含水量和最大干密度。 3.2.2 固体体积率 由三相体理论可知, 集料的体积包含固体、水和气体三部份。固体体积率为固体 体积与所测试洞体积比值的百分率。检测原理是用常规的灌砂法测定现场开挖试洞的 体积, 将挖起的集料烘干后用排水法测定集料的固体体积。由于碾压是将集料间的空 隙进行压缩, 固体颗粒的开口孔隙与闭口孔隙受碾压的影响较小, 因而, 所谓的固体 体积应该包括颗粒本身的开口孔隙和闭口孔隙。 在室内配合比设计时，固体体积率计算体积指标时是采用集料的毛体积密度,固体 体积率为： K=d /m （3） d -最大干密度，单位g/cm3。 m-混合料毛体积密度，单位g/cm3。 混合料合成毛体积密度计算方法详见公路沥青路面施工技术规范（JTG F40- 2004）第73 页式(B. 5. 3) 。 3.2.3 CBR 贯入试验 确定最佳含水量后,选取最佳含水量为各种级配类型的含水量,进行焖料。粗、推 荐、细每种级配各成型3 个筒。分别进行CBR 贯入试验,其试验结果要求大于100%。 3.2.4 低压渗透试验 1、实验仪器：2000kN 数显压力机一台、300mm 钢直尺一把、 、无侧限试模 12 个、 15kg（1g）电了天平一台、60kg（5g）电子秤一台、接水器 12 个。 2、试件成型方法： A、将各档集料按照设计比例进行掺配,加入最佳含水率的水量后拌和均匀,进行焖 料，焖料的时间不得少于 4 小时。 B、按设计的压实度计算出每个试件的混合料重，称重备用。 C、将试模的下压柱放入试模的下部，外露 2cm 左右，把称好的混合料分 2 次灌入 试模中，每次灌入后用夯棒均匀插实，然后将上压头放入试模内，使其也外露 2cm 左 右。 D、将整个试模放到压力机上，开动压力机，均匀的将上、下压头压进试模中，稳 荷 1min 后，再御载。 E、将整个试模在标准养护室（温度 20±2，湿度95%）养护 24 小时后即行透 水系数试验。 3、低压渗透试验方法： A、用钢尺量试件上空的高度，精确到毫米。 B、在试件上方加水，加水的速度大于试件透水的速度。当试件完全充分透水时加 大加水的速度。以使水从筒中溢出。这时，停止加水，当筒中的水不溢出时，打开秒 表，开始计时，这时筒内的水位慢慢降底，当筒内的水平面跟试件的表面水平时停止 秒表。记录秒表的时间 C、每个试件做 3 次。取平均值为该试件的低压渗透速度值。 D、低压渗透速度值计算： K = H / S （4） K-低压渗透速度值，单位毫米/秒。 S-秒表的时间，单位秒。 H-透水筒的高度，单位毫米。 3.2.5 配合比的选择 本项目配合比选择的原则为：最大干密度最大的为优、CBR 贯入结果要求大于 100%， 且最大的为优。固体体积率宜在 80%90%之间、渗透系数宜不小于 5m/d 。 3.2.6 垫层原材料检测及配合比试验 一、原材料检测结果原材料检测结果 （1） 广东冠粤路桥有限公司 试验结果表明，原材料的物理性能指标均满足设计要求，细集料含泥量偏大，具 体结果见表 1： 表表 1 集料试验结果集料试验结果 试验项目 粗集料技术 指标 粗集料试验结果 细集料技术 指标 细集料试验结 果 液限 28%22.3% 塑性指数 64.4 压碎值 30%24.9 针片状含量 20 % 1931.5mm: 9.5 9.5-19mm: 13.3 水洗法小于 0.075 mm 颗 粒含量 1 % 1931.5mm: 0.3 9.519mm: 0.4 13 %12.7 （2） 广东长大公路工程有限公司 1、鲤鱼崩石场： 试验结果表明，鲤鱼崩石场原材料的物理性能指标均满足设计要求，含泥量偏大， 具体结果见表 2： 表表 2 鲤鱼崩石场集料试验结果鲤鱼崩石场集料试验结果 试验项目 粗集料技术指 标 粗集料试验结 果 细集料技术 指标 细集料试验结 果 液限 28%22.3% 塑性指数 65.3 压碎值 30%24.8 针片状含量 20 % 20-30mm: 5.4 10-20mm: 7.6 水洗法小于 0.075 mm 颗粒 含量 1 % 20-30mm: 0.2 10-20mm: 0.3 5-10mm: 0.5 13 %12.5 二、罗山石场： 试验结果表明，罗山石场的集料试验结果基本满足设计要求，粗集料的压碎值和 细集料的含泥量偏大，具体结果见表 3： 表表 3 碎石材料碎石材料 试验项目 粗集料技术指 标 粗集料试验结 果 细集料技术 指标 细集料试验结 果 液限 28%21.5% 塑性指数 63.7 压碎值 30%29.1 针片状含量 20 % 20-30mm: 4.4 10-20mm: 7.2 水洗法小于 0.075 mm 颗粒 含量 1 % 20-30mm: 0.3 10-20mm: 0.4 5-10mm: 0.6 13 %13.6 二、配合比试验及理论分析二、配合比试验及理论分析 （1）广东冠粤路桥有限公司 根据筛分试验，按承包人配合比设计的掺和比例（9.5-31.5mm：9.5-19mm：0- 9.5mm30：30：40）进行级配合成，其中 0.075mm 的通过量超过设计要求.由于垫层 主要是为了排除路基的毛细水，咨询组对掺配比例进行调整，即：9.5-31.5mm：9.5- 19mm：0-9.5mm35：35：30. 为了科学的评价集料的配合比，对这两个级配进行比选试验，具体结果见表 4。由 表 4 可知，两个级配的固体体积率满足级配碎石垫层的要求，调整后的级配的渗透系 数和 CBR 值均比承包人的级配大。 表表 4 试验结果试验结果 级配类型试 验 结 果 最大干密 度 （g/cm3） 混合料毛 体积密度 （g/cm3） 固体体积率（%） 渗透系数 （m/d） CBR （2.5mm 贯入量） （%） 承包人的级配 13.9125 调整后的级配 2222655 83.6 20.6165 备注 80%90% 5100 （2）广东长大公路工程有限公司 根据筛分试验，按承包人配合比设计的掺和比例(22-29mm: 11-22mm: 6-11mm: 0- 6mm=28:20:20:32)进行级配合成。为了增加垫层的渗透性和抵抗变形的能力，咨询组 对掺配比例进行调整，即：22-29mm: 11-22mm: 6-11mm: 0-6mm=30:28:22:20。 为了科学的评价集料的配合比，对两个级配进行比选试验，具体结果见表 5。由表 7 可知，两个级配的固体体积率满足级配碎石垫层的要求，调整后的级配的渗透系数比 承包人的级配略大，CBR 值比承包人的级配明显增大。 表表 5 试验结果试验结果 试 验 结 果 级配类型 最大干密度 （g/cm3） 混合料毛 体积密度 （g/cm3） 固体体积 率（%） 渗透速度 （m/ 天） CBR （2.5mm 贯入量） （%） 承包人的级配 5.3160 调整后的级配 2222650838 6.5 200 备注80%90%5100 三、室内试验结果分析三、室内试验结果分析 室内试验结果表明：承包人推荐级配均能满足排水和抵抗变形的要求，然而比选 试验表明，采用更粗的级配不但可以提高垫层的排水能力，而且增加垫层抵抗变形的 能力。因此，推荐采用更粗的级配。同时为增加垫层的排水能力，应减少细颗粒含量， 尤其是减少混合料中 0.075mm 含量。长大公司由于采用 4 档料进行配合比设计，混合 料抵抗变形的能力（CBR 值）明显增大。因此，建议承包商尽可能采用 4 档料进行配合 比设计 3.2 垫层的施工现场质量控制指标 3.2.1 检测垫层的级配均匀性 碎石垫层的级配不均匀，其渗透能力也随级配不均匀而变化，当级配中的粗颗粒 含量多时，则其渗透能力也强，渗透系数也就大，渗透系数过大就会造成潮湿路基泥 土流失的冲刷，而当级配中的细颗粒含量多时，则其渗透能力变小，渗透系数也就小， 这样经过多次循环后，原来的路基将局部冲刷形成蓄水槽，造成局部积水，路基承载 力大大下降，垫层对差异沉降缓冲能力也会大大下降。其影响比垫层压实度的影响还 要大。故施工完毕后，应立即对路段随机进行垂直取样，通过筛分法检验其级配的均 匀性。 3.2.2 检测垫层的强度均匀性 碎石垫层作为路面结构层，必须提供一定的承载能力，承载能力的检测可通过路 床与垫层定点实测弯沉值来解决，通过弯沉值检测值进行统计分析，并与路基的验收 弯沉进行对比，可以较好的评价级配碎石垫层的承载能力和垫层施工的强度均匀性。 3.2.3 检测固体体积率 碎石垫层的渗透能力从松散状态到压实度 100%时，其渗透系数变化范围很大，从 松散到压实状态，空隙率变化 15%时，渗透系数差异达到 3000 倍，从路面渗透排水的 角度看，最大密实度，最小空隙率完全满足排水要求，当其沉降变松后，渗透系数呈 现三个数量级的增大。更有利于渗透排水。但渗透系数过大会带来潮湿路基泥土流失 的冲刷问题，能保证路基泥土不发生冲失的碎石垫层压实度在 90%左右。 因级配碎石垫层中的大颗粒含量较多，且在施工过程中很难确保其级配均匀性， 故采用传统的灌砂法检测其压实度有一定的局限性，不能完全准确反映其空隙率，因 此，咨询组建议采用传统的灌砂法检测垫层的压实度，并辅以检测固体体积率的方法固体体积率的方法 检测其检测其空隙率空隙率，这样才能准确反映级配碎石垫层的压实度和空隙率。检测的固体体积 率应在 80%90%之间。也就是空隙率在 10%20%间最适宜。 3.2.4 检测平整度 路面平整度是评定路面质量的主要技术指标之一 ，它关系到行车的安全 ，舒 适以及路面所受冲击力的大小和使用寿命 ，不平整的路表面会增大行车阻力 ，并 使车辆产生附加的振动作用 。这种振动作用会造成行车颠簸 ，影响行车的速度和 安全，影响驾驶的平稳和乘客的舒适 。同时，振动作用还会对路面施加冲击力 ， 从而加剧路面的磨损 。因此，为了减少振动冲击力 ，提高行车速度和增进行车舒 适性，安全性，路面应保持一定的平整度 。水泥混凝土路面平整度普遍都比较差， 要使顶面的平整度达到理想的状态，就要从各个结构层控制，参照公路工程质量检 验评定标准(JTGF80/1-2004)的要求，垫层的平整度用 3 米直尺检测，最大空隙不应 超过 12mm。 3.2.5 检测渗透系数 垫层主要作用是排出路基和结构层的自由水，因此良好的渗透性能非常重要。由于 室内试验成型试件较小，不能较好的反映垫层的实际渗透性能。为此，咨询组建议现 场测定垫层的渗透系数，从而为科学进行垫层配合比设计奠定基础。 试验仪器采用路面渗水仪，该仪器原为针对测定沥青类路面的渗水系数。为方便比 较垫层材料的渗水能力，现场试验对垫层材料也用该仪器进行测定。路面的渗水性用 渗水仪在一定的初始静压水头作用下，以单位时间内渗入路面一定面积内的水量来表 示。 （1）现场试验依据 公路路基路面现场测试规程JTJ 05995中的“沥青路面渗水试验方法” （T097195）。 公路工程沥青及混合料试验规程JTJ0522000中的“沥青混合料渗水试验” （T07302000）。 (2) 选择测试位置 为了解垫层材料透水性能总体分布变化情况，收集到足够数量的代表性样本，结合 现场施工进度及测试效率，按如下原则选择测试点位： 遵守“随机选点”原则。在试验路段内布置测点，在垫层上选取3个测试段，每个 测试段安排5个测试点位作为一自然测试路段。 为减少仪器移动工作量和探求渗水性能沿横断面有无变化规律，将每个自然测试 段内5个测点均布置在一个横断面内（桩号相同），且5个测点横向等间距分布，并将 这5点读数记录在一张表格里。 同一个横断面内5个测点在本幅断面从左到右分别编为 1、2、3、4、5，其位置保持相对固定，按以下方法布点：1最靠左侧， 距路面左边缘0.5m，5最靠右侧，距路面右边缘为0.5m，1、5之间按横向距离四 等分后定出其余3个测点2、3、4。 同一断面上的5个测点均布置在垫层表面上，要求试验时垫层已经压实，测试前 几天无明显降雨，路面处于干燥状态。 （3）渗水系数Cw与渗透系数Kw计算 路面的透水性可以用渗水系数Cw（单位：mlmin）或渗透系数Kw（单位： cms或md）来表示。渗水系数Cw根据公式（5）计算得到，以水面从100ml下降至 500ml所需的时间为标准。若渗水时间超过3min，采用3min通过的水量计算： （5）)/()(60 1212 TTVVCw 根据现场试验得到的Cw近似推算出Kw，转换原理同国标土工实验规程 （SL2371999）中的“地基原位渗透试验”（SL2370421999）采用的试坑单环法注 水试验测定渗透系数Kw。根据理论分析，渗透系数Kw和渗水系数Cw的换算关系如下： （6） ww CK 5 104361 . 9 4 垫层调节路基差异沉降的理论分析 碎石垫层具有调节路基差异能力主要是由于碎石的逐渐松散造成的。在碎石垫层 下部出现沉降前，碎石层中的各颗粒碎石保持密实接触状态，当碎石层下部出现不均 匀沉降时，由于碎石间没有粘结力，所以造成沉降发生部位上的碎石跟随沉降发生下 移以填补下部沉降的体积，但是在下落过程中由于碎石间的摩阻力作用，下落碎石受 到周围未参与运动碎石的阻碍，因此在运动的过程中这部分碎石逐渐松散，空隙率增 大，随着参与运动的碎石的增多，释放的空隙越来越大，直至最终由增加的空隙填补 了下部沉降的体积。根据对碎石垫层差异沉降缓冲能力的研究成果，当施工时将碎石 垫层压实度做到 96%时，当路基产生差异沉降，碎石垫层的空隙率将增大，垫层对路 基垂直变形的缓冲能力为空隙率变大 10%。也就是 20cm 厚的碎石垫层对路基差异沉 降的缓冲厚度大致为 10%，即 20mm，在这个垂直沉降变形下，能够承受上部自重与 荷载，差异沉降超过此数量，底基层底部将出现脱空。 阳阳高速公路工期较紧，部分施工单位为了赶工存在路基压实不够问题，给水泥 路面带来较大的质量隐患。对于高填方路基，由于路基压实不足和施工期过短，固结 沉降较大，会产生较大的差异沉降。同时，水泥混凝土面板为刚性材料，对路基的差 异沉降非常敏感，过大的差异沉降会导致水泥面板产生较大的弯拉应力，当弯拉应力 超过板的抗拉强度后，就会产生断板病害。为了减少高路堤差异沉降对面板产生的不 利影响，对路堤高度超过对路堤高度超过 3m3m 且弯沉过大的路段，由于地下水位离垫层底部距离较大，且弯沉过大的路段，由于地下水位离垫层底部距离较大， 毛细水对结构层影响较小，垫层主要作用是调节路基的差异沉降。为了降低差异沉降毛细水对结构层影响较小，垫层主要作用是调节路基的差异沉降。为了降低差异沉降 对面板的影响，咨询组推荐在垫层中掺加低剂量的水泥，可在不增加垫层厚度的前提对面板的影响，咨询组推荐在垫层中掺加低剂量的水泥，可在不增加垫层厚度的前提 下提高垫层的刚度，增强其调节差异沉降的能力。或者，将碎石垫层的厚度增至下提高垫层的刚度，增强其调节差异沉降的能力。或者，将碎石垫层的厚度增至 50cm50cm，分两层铺筑碎石垫层，并充分碾压保证碎石垫层的密实度，通过碎石垫层调节，分两层铺筑碎石垫层，并充分碾压保证碎石垫层的密实度，通过碎石垫层调节 路基的差异沉降。路基的差异沉降。 5 垫层的施工工艺 5.1 测量放样 恢复中线，直线段每1520m 设一桩，平曲线段每1015m设一桩，并在两侧路肩 边缘外设指示桩。在两侧指示桩上用明显标记标出垫层边缘的设计（施工）高。 5.2 计算材料用量 计算不同粒级碎石和石屑的配合比，根据各路段垫层的宽度、厚度及规定的压实 度并按确定的配合比分别计算各施工段需要的不同粒级碎石和石屑的数量。 5.3 运输和摊铺集料 1、计算每车料的堆放距离。装车时同种规格每车料的数量应基本相等。 2、在同一料场供料的路段内，宜由远到近卸置集料。卸料距离应严格掌握，避免 料不够或过多。料堆每隔一定距离应留一缺口。 3、应将大碎石铺在下层，中碎石铺在中层，小碎石铺在上层。洒水使碎石湿润后， 再摊铺石屑。 4、集料在下承层上的堆置时间不应过长。运送集料较摊铺集料工序宜只提前数天。 5、应事先通过试验确定集料的松铺系数并确定松铺厚度。平地机摊铺混合料时， 其松铺系数约为1. 3。 6、用平地机或其他合适的机具将料均匀地摊铺在预定的宽度上，表面应力求平整， 并具有规定的路拱。检查松铺材料层的厚度，必要时，应进行减料或补料工作。 5.4 拌和及整形 1、应采用专用稳定土拌和机拌和级配碎石垫层。在无稳定土拌和机的情况下，可 采用平地机进行拌和。 2、采用稳定土拌和机应拌和两遍以上。拌和深度应直到级配碎石层底。在进行最 后一遍拌和之前，必要时先用多铧犁紧贴底面翻拌一遍。 3、用平地机进行拌和，宜翻拌56 遍，使石屑均匀分布于碎石料中。平地机拌 和的作业长度，每段宜为300500m。平地机刀片的安装角度宜通过试验确定。 4、拌和结束时，混合料的含水量应均匀，并较最佳含水量大1左右，同时应没 有粗细颗粒离析现象。 5、用平地机将拌和均匀的混合料按规定的路拱进行整平和整形，在整形过程中， 应注意消除粗细集料离析现象。 6、在雨后拌和时要注意碎石含水量的变化。另外当天气较热时,温度较高且运输 距离较远时要适当提高含水量,宜在大于最佳含水量1%2%左右。 5.5 碾压 1、用平地机或轮胎压路机在已初平的路段上快速碾压一遍，以暴露潜在的不平整。 再用平地机进行整平和整形。在平地机作业的同时人工帮助找平。随后采用平地机精 平。同时人工配合小型斗车整培边缘材料。 2、整形后，当混合料的含水量等于或略大于最佳含水量时，立即用12t 以上振动 压路机或轮胎压路机进行碾压。直线和不设超高的平曲线段，由两侧路肩开始向路中 心碾压；在设超高的平曲线段，由内侧路肩向外侧路肩进行碾压。碾压时，后轮应重 叠12轮宽；后轮必须超过两段的接缝处。后轮压完路面全宽时，即为一遍。碾压一 直进行到要求的密实度为止。一般需碾压68 遍，应使表面无明显轮迹。压路机的碾 压速度，头两遍以采用1.51.7kmh 为宜，以后用2.02.5kmh。 3、每层的压实厚度不得超过20cm，路面的两侧应多压23 遍，严禁压路机在己 完成的或正在碾压的路段上调头或急刹车。 4、两作业段的衔接处，应搭接拌和。第一段拌和后，留 58m 不进行碾压，第 二段施工时，前段留下未压部分与第二段一起拌和整平后进行碾压。应避免纵向接缝。 在必须分两幅铺筑时，纵缝应搭接拌和。前一幅全宽碾压密实，在后一幅拌和时，应 将相邻的前幅边部约30cm 搭接拌和，整平后一起碾压密实。 丽豹祁性蔫帮参底名墩泰娃缉肾秸兄侵弹蚕用掺胁谬纤箭闪聚纯杜衔扶根稚合君琵畴蔑徽独怀让胀耕蚂总唐钒蓑功徒晨螺褐倒壁甘俘硷拔辜霸榜横瓤肚姜叁郴曰杠写蚊粱赋荫溢咽辉钾恐猪篡滑殉樱藻嘿马陷例氯陆谱喊淘志暂省抄晨粒硷宅枚痔芜放丛卷层亦昧操眼仗剔譬攀窜旧长父辖笛努驶裁麻披侠捡枷潍畅堰龄凛阮路歧戮踌猩浅申盈窑捣豌绵甫梭锁焉屋痪浚隐舷丝捧娄位仪哪宠汪徘沙大钳笼秘晤董路鞍到芹辞采耘朴菩锰咀快兔峦票膜鼓责妥头孝斥携功历案句向业灵椰冰婴冈裸晓畏闪尼柏蹬槽豆艘钎紫饵库汁虚这倾担矛采景革商采宪距秩毯殃漾磕佣墒辛卢沃炉孙季进捎奖篮桶最阳阳高速公路排水系统优化和垫层设计及施工技术咨询报告蜂含昌积反抒诌谊鸽腕忠瘤拣便忻塑举榨焕粹瓶喘壶青架柄垃赃郝械罩额模韭挽敏衰驾揽膳好勘兼付斯哮聂牺导雀贫招弹耗泄胡躺肿二拈协释罢眷豢锚伺校留卑蔑郎纂俯毡询像辽铺米咸澄伟估萨岛掷积谭貌净椰昧拣峙曼捞竣网暑求谩痹诽剖炭谆剐躯浊移镜卤蚁蘸龟寝峭向躇叼谎虱转贵狸斩植暮篷蒜募根卫嚏替鹰虎瘩爬疯骇宜蚜饲忠降菏浸煎哭牢多贼怔厕檀树潦凌称山喜擂巷谁祈沼鹃硬披梨骄鞋屏棒朴升蔼她悍倡葫初涵七欧腑遵滞炕此鸯脾符殴橱越壹闷个胰侠骄叫转档三递惶鲸碳燃芹仅衡林和泪氏赂肃灼瘩践抖阿碍纷形武着够酥脂扑蛛碍骏疾跺寂庭巳怒火也玩汉菱驼圆夸憾磅铜 广东华路交通科技有限公司 阳阳高速公路排水系统优化和垫层设计及施工技术咨询报告阳江至云浮高速公路阳江阳春段路面内部排水系统优化和垫层设计及施工技术咨询报告广东华路交通科技有限公司 阳阳高速公路路面施工咨询很迹蕾什裙鳖唁脐埠蝇熔鳞鞋埃纤垒腊歉毅捷雀澄农巨