2015年二级建造师继续教育公路工程专业网络教育课本

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辽宁省2015年二级建造师

网络继续教育课本

(公路专业)

二○一五年整理于大连

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目录

第一章道路施工新技术概述

第一节道路工程发展史 (4)

第二节道路施工技术概况 (10)

第三节道路施工技术的发展趋势 (11)

第二章新型路堤填筑技术

第一节轻质路堤填筑技术 (22)

第二节固化淤泥路堤填筑技术 (40)

第三节粒料类基层施工 (56)

第三章沥青路面施工新技术

第一节沥青路面基层冷再生施工新技术 (63)

第二节废旧橡胶沥青路面施工技术 (61)

第三节沥青路面微表处改造技术 (83)

第四章水泥混凝土路面施工与改建新技术

第一节水泥混凝土路面类型 (90)

第二节连续配筋水泥混凝土路面施工技术 (94)

第三节水泥混凝土路面改建技术 (102)

第五章桥梁施工技术新理念

第一节桥梁发展概述 (125)

第二节我国公路桥梁发展趋势 (127)

第三节桥梁施工技术新理念 (128)

第四节桥梁施工过程中的监控技术 (134)

第六章桥梁施工新材料

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第一节桥面铺装新材料 (148)

第二节模板新材料 (154)

第三节预应力筋新材料 (161)

第四节其他新材料 (170)

第七章桥梁加固技术

第一节国内外服役期桥梁改造加固新动态 (173)

第二节桥梁维修加固的新理念、新技术 (177)

第八章桥梁施工新技术

第一节简支转连续施工 (189)

第二节悬臂浇筑施工 (197)

第三节顶推法施工 (213)

第四节移动模架法 (225)

第九章桥面铺装施工新技术

第一节桥面铺装防水施工技术 (236)

第二节水泥混凝土桥面铺装施工技术 (248)

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第一章道路施工新技术概述

本章重点

1)我国道路施工技术的发展

2)我国道路工程施工的发展方向与趋势

第一节道路工程发展史

道路伴随人类活动而产生,促进社会的进步和发展,是历史文明的象征、科学进步的标志。

一、中国古代道路

原始的道路是由人践踏而形成的小径。东汉训诂书《释名》解释道路为”道,蹈也;路,露也,人所践蹈而露见也”。距今4000年前的新石器晚期,中国有记载役使牛马为人类运输而形成驮运道,并出现了原始的临时性的简单桥梁。相传中华民族的始祖黄帝,因看见蓬草随风吹转,而发明了车轮,于是以”横木为轩,直木为辕”制造出车辆,对交通运输作出了伟大贡献,故尊称黄帝为”轩辕氏”。随着车辆的出现产生了车行道,人类陆上交通出现了新局面。

商朝(公元前16世纪~前11世纪)已经懂得夯土筑路,并利用石灰稳定土壤。从商朝殷墟的发掘,发现有碎陶片和砾石铺筑的路面,并出现了大型的木桥。

周朝(公元前11世纪~前5世纪)道路的建设规模和水平有很大的发展。《诗经?小雅》记载周道如砥,其直如矢。”说明当时道路坚实平坦如磨石,线形如箭一样直。对道路网的規划、标准、管理、养护、绿化以及沿线的服务性设施方面,也有所创建。首先把道路分为市区和郊区,前者称为“国中”,后者称为“鄙野”,分别由名为“匠人”和“遂人”的官吏管理。可以说是现代城市道路和公路划分的先河。城市道路的规划,分为“经、纬、环、野”四种,南北之道为经,东西之道为纬,都城中有九经九纬,成棋盘形,围城为环,出城为野。规定有不同的宽度(其单位是轨,每轨宽八周尺,每周尺约合0.2m),经涂、纬涂宽九轨,环涂宽七轨,野涂宽五轨。郊外道路分为路、道、涂、畛、径五个等级,并根据其功能规定不同的宽度,有如现代的公路工程技术标准。在路政管理上,朝廷设有”司空”掌管土木建筑及道路,而且规定”司空视涂”,按期视察,及时维护;如”雨毕而除道,水涸而成梁”;并”列树以表道,立鄙食以守路”,是以后养路、绿化和标志的萌芽。而且”凡国野之道,十里有庐,庐有饮食;三十里有宿,宿有路室,路室有委;五十里有市,市名侯馆,侯馆有积”,其道路服务性设施的齐备程度,可想而知.以上情况,足见中国周朝的道路已臻相当完善的程度。

战国时期(公元前475~前221年)车战频仍,交往繁忙,道路的作用显得日益重要,甚至一国道路的好坏,为其兴亡的征兆。《国语》载有东周单子经过陈国时,看见道路失修,河川无桥梁,旅舍无人管理,预言其国必亡,后来果然应验。当时在山势险峻之处凿石成孔,插木为梁,上铺

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木板,旁置栏杆,称为栈道,是中国古代道路建设的一大特色。

秦朝(公元前221~前206年)修筑的驰道可与罗马的道路网媲美。秦始皇统一中国后即开始修建以首都咸阳为中心、通向全国的驰道网。据《汉书?贾山传》:“为驰道于天下,东穷齐、燕,南极吴、楚,江期之上,濒海之现毕至进广五十步,三丈而树,厚筑其外,引以全椎,树以青松”。《史记》记载了秦始里于公元前220年至公元前210年的11年间,曾巡视全国,东至山东,东北至河北海滨,南至湖南,东南至浙江,西至甘肃,北至内蒙古,大部分乘车,足见其路网范围之广。道路路基土壤采用金椎夯实,以增加其密实度;路旁种常绿的青松。定线的原则是尽置取直。公元前212年,秦始皇使蒙恬由咸阳修向北廷伸的直道,全长约700km,仅用了两年半的时间修通,“堑山埋谷”(逢山劈石,进谷调高),其工程之巨,时间之短,可称奇迹,今陕西省富县境内尚依稀可见其路形。除了驰道、直道两外,还在西南山区修筑了“五尺道”以及在今湖南、江西等地区修筑了所谓“新道”。这些不同等级、各有特怔的道路,构成了以咸阳为中心,通达全国的道路网。秦始皇还统一了车轨距的宽度(宽6秦尺,折合1.38m),使车辆制造和道路建设有了法度。除修筑城外的道路外,对于城市道路的建设也有突出之处,如在阿房宫的建筑中,采用高架道的形式筑成”阁道”,自殿下直抵南面的终南山,形成“复道行空,不霁何虹”的壮观。

汉朝(公元前206~公元220年),继承了秦朝的制度,在邮驿与管理制度上更加完善,驿站按其大小,分为邮、亭、驿、传四类,大致上五里设邮,十里设亭,三十里设驿或传,约一天的路程。据《汉书?百官公卿表》载,西汉时全国共有亭29635个,估计当时共有干道近15万千米。沟通欧亚大陆的世界著名的丝绸之路,在公元前1世纪起已经形成商业之途,并将中国的丝绸穿逾沙漠,输送到欧洲而得名,但主要是在公元前138~前115年,由西汉王朝派张骞两次出使西域,远抵大夏国(即今阿富汗北部)而载人史册。丝绸之路主要路线,起自长安(今西安),沿河西走廊,到达敦煌,由此分成经塔里木河南北两通道,向西行至木鹿城(今俄罗斯境内)。然后横越安息(今伊朗境内)全境,到达安都城(今土耳其安塔基内)。而后又分两路,一路至地中海东岸,转达罗马各地;一路到达地中海东岸的西顿(今黎巴嫩)出地中海。3世纪时,又有取道天山北面的较短路线,沿伊犁河西行到达黑海附近。丝调之麄不但在经济方面,而且在文化各方面,沟通了中国和中东与欧洲各国。

后汉时期,在今陕西褒城鸡头关下修找道时,经过横亘在褒河南岸耸立的石壁,名为”褒屏”,曾用火锻石法开通了长14m、宽3.95~4.25m、高4~4.75m的隧洞,就是著名的石门,内有石刻《石门颂》、《石门铭》纪其事。火煅石法先用柴烧炙岩石,然后泼以浓醋,使之粉碎,再用工具铲除,逐渐挖成山洞。

隋朝(581~618年)匠人李春等在赵郡(今河北省赵县)河上修建了著名的赵州桥(见图1-1),净跨37.02m,是世界上著名的单孔空腹式石拱桥,建于595~605年,首创圆弧形空腹石拱桥,是建桥技术上的卓越成就。在道路建设中较巨大的工程有长数千里的御道,《资治通鉴?隋记》:“发榆林北境至其牙,东达于蓟,长三千里,广百步,举国就役,开为御道”,可见规模之大。

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图1-1 赵州桥

唐朝(618~907年)是中国封建王朝的鼎盛时期,重视道路建设。唐太宗即位不久就曾下诏书,在全国范围内要保持道路的畅通无阻,对道路的保养也有明文规定,不准任意破坏,不准侵占道路用地,不准乱伐行道树,并随时注意保养.唐朝重视驿站管理,传递信息迅紧急时,驿马每昼夜可行500里以上。唐朝时已出现了沿路设置土堆,名为堠,以记里程,即今天的里程碑的滥觞。唐朝不但郊外的道路畅通,而且城市道路建设也很突出。首都长安是古代著名的城市,东西长9721m ,南北长8651m ,道路网是棋盘式,南北向14条街,东西向11条街,位于中轴线的朱雀大街宽达150m ,街中80m 宽,路面用砖铺成,道路两侧有排水沟和行道树,布置井然,气度宏伟,不但为中国以后的城市道路建设树立了榜样,而且影响远及日本。

宋朝、元朝、明朝(960~1644年)均在过去的道路建设基础上有所提高,尤其是元朝地域辽阔,自大都(今北京)通往全国有7条主干道,形成一个宏大的道路网。

清朝(1644~1911年)利用原有驿道修建了长达约15万千米的”邮差路线”,在筑路及养路方面也有新的提高,规定得很具体。在低洼地段,出现高路基的”叠道”,在软土地区用秫秸铺底筑路法,有如今天的土工织物,对道路建设做出了许多新贡献。

清朝的茶叶之路,以山西、河北为枢纽,北越长城,贯穿蒙古,经西伯利亚通往欧洲腹地,是丝绸之路衰落之后在清朝兴起的又一条陆上国际商路。它始于汉唐时代,鼎盛于淸道光时期。但中国的道路建设发展至清朝末年,已是驿道时代的尾声,取而代之的是汽车公路的逐渐兴起。从此,近代道路的发展史重点由东方转移到西方。

二、西方古代道路

公元前1900年,亚述帝国曾修筑了从巴比伦辐射出的道路;今天在巴格达和伊斯法罕之间,仍留有遗迹。传说非洲古国迦太基人(公元前600~前146年)曾首先修筑有路面的道路,后来为罗马所沿用。

罗马帝国大修道路对维护帝国的兴盛起着很大的作用。由首都罗马用道路和意大利、英国、法国、西班牙、德国、小亚细亚部分地区、阿拉伯以及非洲北部联成整体,以维持在该广大地区的统治地位。并把这些区域分成13个省,有322条联络干道,总长度达78000km。罗马大道网以29条主干道为主,其中最著名的一条是由罗马东南方向越过亚平宁山脉通往布林迪西的阿庇乌大道(亚平大道),全长约660km,开始兴建于公元前400年前后,用了68年的时间,完成后起了沟通罗马与非洲北部和远东地区的作用。罗马大道的主要特征有两点:一是路面高于地面,主要干道平均高出2m左右,以利瞭望,保障行车安全,因此,成为现代英语所袭用的“highway”一词的来源;二是两点之间常常不顾地形的艰险,恒以直线相连,工程浩大,至今尚留有隧道、桥梁、挡土墙的遗迹。其中若干主要军用大道宽达11~12m,中间部分宽3.7~4.9m,用硬质材料铺砌成路面,以供步兵使用,两边填筑了高于路面的宽约0.6m的堤道,可能是为军官指挥之用,外侧每边尚有2.4m宽的骑兵道。其施工方法是先开挖路槽,然后分四层用不同大小的石料并用泥浆或灰浆砌筑,总厚度达1m。路面的式样也不尽相同,较高级的阿庇乌大道,曾用远自160km 以外运来的边长1~1.5m的不整齐石板,镶砌于灰浆之中。有些道路上是采用大理石方块或用厚约18cm的琢石铺砌。罗马帝国的道路建设之所以有如此辉煌的成就,主要原因之一在于统治者的重视,道路的主持者是高级官吏,道路的最高&至高的权威和荣誉,如恺撒(公元前102或前100~前44年)是第一个任斯职者,从此以执政官级才有资格充当。正因为道路建设对罗马帝国的兴盛起着很大的作用,罗马人修建了凯旋门,纪念诸如恺撒、图拉真等的筑路功绩。随着罗马帝国的衰亡,道路也随之衰败。可以说,国家的兴衰和道路的状况有着密切的联系。

三、西方近代道路

首先用科学方法改善道路施工的,是拿破仑时代法国工程师P.M.J.特雷萨盖,由于他的努力,筑路技术向科学化和近代化迈出了第一步。他曾于1764年发表了新的筑路方法,10年后在法国获得普遍采用,主要特点是减薄了路面的厚度,底层用较大的石料竖向铺筑,用重夯夯实;其上同样铺成第二层后,再用重夯夯击并将小石块填满大孔隙中;最上层撒铺坚硬的碎石,罩面形成有拱度的厚约7.5cm的面层。他重视养护,被认为是首先主张建立道路养护系统的人在他的影响下,法国的筑路精神重新受到了鼓舞。在拿破仑当政期间(1804~1814年),建成了著名的法国道路网。因而当时法国尊称特雷萨盖为现代道路建设之父。

英国的苏格兰工程师T.特尔福德于1815年建筑道路时,采用一层式大石块基础的路面结构,用平均高约18cm的大石块铺砌在中间,两边用较小的石块以形成路拱,用石屑嵌缝后,再分层

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摊铺10cm和5cm的碎石,以后借助交通压实。其要求较特雷萨盖更为严格。以后将这种大块石基础称为特尔福德基层。

1816年间,英国另一苏格兰的工程师J.L.马克当,对碎石路面做了认真的研究,认为路面损坏的原因,主要是选用材料不良,准备工作不够,铺筑工艺欠精,以及设计不合理等。他主张取消特尔福德所发明的笨重的大石块基础而代之以小尺寸的碎石材料,用两层10cm厚的7.5cm大小的碎石,上铺一层2.5cm的碎石作面层获得了成功;因而今天仍将这种碎石路面称为马克当路面。他首先科学地阐述了路面结构的两个基本原则,至今仍为道路工作者所肯定:一是道路承受交通荷载的能力,主要依靠天然土基,并强调土路基要具备良好的排水,当它经常处于干燥下,才能承受重载而不致发生沉降;二是用有棱角的碎石,互相咬紧锁结成为整体,形成坚固的路面。根据当时的交通情况,路面的厚度,一般小于25cm即可适应。与罗马时代的路面厚度相比较,减薄了3/4,节约了大量的人力和材料。路面施工的压实,主要依靠车辆,并经常用工具整平,直到路面坚实为止。因此,路面的成型旷费时日而敲碎石料更是费工。1858年发明了轧石机后,促进了碎石路面的发展,后来又用马拉的滚筒进行压实工作。I860年在法国出现了蒸汽压路机,进一步促进并改善了碎石路面的施工技术和质量,加快了进度。在20世纪初,世界上公认碎石路面是当时最优良的路面而推广于全球。马克当还为汽车时代交通与道路的关系提出了正确的见解。他认为:道路的建设应该适应交通的发展,而不应该为了维持落后的道路而限制交通。这个主张为以后公路发展起了很大的作用。

1883年G.W.戴姆勒和1885年C.F.本茨分别发明汽车,1888年J.B.邓洛普发明充气轮胎,加上马克当的碎石路面,成为近代道路交通的三大支柱。与此同时,特尔福德以道路工程师的身份首先创办了土木工程师学会,并担任了终身的主席,发展成为国际上群众性学术团体。

由此可见,道路工程的改革是自路面开始的。如碎石路面的结构,在当时虽然新颖,但只是原始的。自古以来,在道路建设上也已经知道外加结合料的重要性,过去是石灰、水泥,后来是沥青。由于所用材料的不同,其结构性能表现也各异,因而将路面分为柔性和刚性两大类。近年来,由于缓凝性质材料(主要是工业废料)的采用,又有半刚性路面之分。

汽车发明后,性能不断改善,在速度、安全和舒适方面有很大的提高。原来的道路条件已不能适应,因而有高速公路的出现,在英国称“motorway”,美国称“freeway”,德国称“autobahn”,日本称“高速道路”。自第二次世界大战以后,各国也有相应的发展,高速公路已成为公路现代化的标志。

四、中国近代道路

1902年中国开始有了首辆汽车,只供统治者玩赏之用。北洋政府时期(1912~1927年)公路建设处于萌芽状态,城市道路受到外来影响,有了现代化设施的雏形。而“公路”一词的出现,有据可考者,是1920年广东省成立“公路处”开始;以后各地沿用,随后普遍应用于国内。其词的来源是由外文“publicroad”翻译而来。在北洋政府时期军阀割据,各自为政,道路建设也是支

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离破碎,较早的公路如湖南省长沙至湘潭的公路长50km,1912年通车;广西省内的邕武路(即今南宁至武鸣)长42km,1919年通车;广东省内的惠山至平山路长36km,1921年通车;在北方以张库公路为最长,自河北省张家口至库伦(现为蒙古人民共和国首都-乌兰巴托),全长965km,是沿着原有的“茶叶之路”加以修整而成,自1918年试车成功后至1922年间,有90余辆长途汽车行驶,在当时是交通最繁重的一条公路。其他商营公路、兵工筑路和以工代赈所修的道路,出现于沿海、华北、华东一带,也促进了当时道路建设的发展,并且开始认识到道路建设的重要性,特别是孙中山先生倡言道路是文明之母和财富之脉,并有百万英里碎石公路的设想。虽未能实现,但倡导之功,不可泯灭。到北洋政府末年(1926年),全国公路里程为26110km,大都是晴通雨阻的低等级道路。在20世纪20年代,上海、天津等城市,开始出现了沥青和水泥混凝土路面,并有沥青拌和厂及压路机等筑路机械,对于中国道路建设的现代化有了一定的影响。

南京国民党政府时期(1927~1949),修建各省联络公兮,逐渐走向统一化和正规化,初步形成公路网。全国经济委员会于1932年成立后,首先制全了联络公路的规划,先由江苏、浙江、安徽三省开始,于1932年修通了沪杭(上海至杭州)公路;继之以杭徽(杭州至安徽歙县)公路,从此打破了公路分割的局面=后又扩充为七省联络公路,即除原三省而外,又加上河南、江西、湖南、湖北四省,并逐步扩大到全国。1934年公布《公路工程准则》24条,对于几何设计、路面、桥涵等都有规定,统一了公路工程的技术标准。

为了鼓励各省按规划和标准筑路,建立了补助基金和分区督察的制度。除了各省修建外,经委会为了示范作用,直接修建西北的西安至兰州和西安至汉中两条路。1937年抗日战争开始,前方公路随军事失败而有始无终,乃集中力量于打通西北的羊毛车路线(由西安经兰州、乌鲁木齐至霍城,在苏联境内接阿拉木图,是进口抗战物资的重要路线之一,西北出产的羊毛由此线出口,故称)和西南通往缅甸的滇缅公路(抗战期间日本帝国主义切断香港、越南到中国的交通,滇緬公路建成后,进口的抗战物资较多,成了重要的西南国际路线)。此外,还在后方西北、西南一带修筑若干联络干线,如川康、康青、南疆、乐西、汉白、华双、西祥等路,截至1945年抗战胜利,全国公路总里程为123720km。1949年能通车的不过75000km.关于科研方面,1933~1941年间,曾在南京修违两条试验路,一条主要试验国产材料的筑路技术,一条主要用进口的沥靑材料试验表面处理。1937年又在西兰公路上咸阳市附近,试验水泥稳定土壤路面。1940年在乐西公路乐山附近又修建了级配路面试验路。至于试验研究机构,虽有所创建,由于时局的动荡不安,未得到巩固发展。1932年间,在上海曾试用冷拌沥青碎石路,获得成功。1941年滇缅公路,修建了沥靑表面处治路面155km,采用筑路机械200余部,是中国公路机械化施工的开端?一般公路大多采用就地取材、造价低廉的泥结碎石路面。

五、中华人民共和国的道路建设

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1949年10月1日中华人民共和国成立后,首先医治了道路的创伤,修复了被破坏的道路、桥梁。20世纪50年代,修筑了著名的康藏(西康至西藏)及青藏(青海至西藏)两条公路:康藏公路(见川藏公路)自今四川的雅安起至西藏拉萨,全长2271km,翻越海拔3000m以上的大雪山、宁静、他念他翁等山脉,跨越大渡河、金沙江、澜沧江、怒江等急流,更有冰川、流沙、塌方和泥沼、地震、森林地带,地形十分复杂,工程特别艰巨,路基土石方有2900多万立方米(其中石方有530多万立方米),1950年开工,于1954年完工通车。青藏公路自青海省的西宁至拉萨,全长2100km,横越高达4500m号称世界屋脊的昆仑、霍霍西里、唐古拉等山脉,沿途草地、沼泽、环境十分困难,经过艰苦努力,也和康藏公路同时于1954年12月25日在拉萨举行通车典礼。

我国台湾省于1971年开始修建基隆至高雄的中山高速公路(图1-2),全长373km,1978年全线通车,设计速度为100~120km/h。

20世纪80年代,新中国成立30多年来,经过中央和地方的共同努力,全国通车公路里程较新中国成立初期增长了310倍;而且工程标准和施工质量有了进一步的提高。建成了从首都北京通往各省、市、自治区重要城市的国道网。1981年由交通部颁布了《公路工程技术标准》,根据交通及其使用、任务和性质,分为五个等级:高速公路、一、二、三、四级公路。规定了线形标准;路面面层分为四种类型:高级路面、次高级路面、中级路面和低级路面。中国地域辽阔,地形复杂,有各种不同的气候地带,有特殊的筑路地区,如沙漠永冻土、盐湖、黄土、软土沼泽、泥石流、冰川、塌方、盐溃土等,都累积了不少的筑路经验。

图1-2 台湾省中山高速公路

第二节道路施工技术概况

我国在公路施工技术上有着悠久的历史。据史料考证,早在公元前2000年,我国已修建有

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可供行驶牛车、马车的道路;在西周时期道路建设已初具规模。唐代形成了以城市为中心的四通八达的道路网,其间在道路结构、施工方法等方面作了许多创新;淸代对道路进行了功能分级,分为官马大路、大路、小路三个等级。

1908年建成了我国历史上第一条公路-广西的龙州至那堪公路。到新中国成立前,我国近代道路发展缓慢,30多年间仅修建公路不足8万千米,其中铺有高级、次高级路面的还不到350km。虽然当时也引进了一些筑路机械,但由于配件和燃料供应困难,机械的利用率很低。到新中国成立初期,全国仅有推土机200余台,压路机还不足百台,拌和机刚过百台.

新中国成立后,随着我国公路建设事业的蓬勃发展,公路施工技术水平也相应地得到了较快的提高。新中国成立后不久,全国从上到下便成立了各级公路施工专业队伍,并颁布了相应的公路技术规范或规则,使公路施工及管理迅速地走上了正轨。20世纪60~80年代初,是我国公路发展的普及阶段,这个时期共修建公路80多万千米。其中,高级、次高级路面(主要是渣油路面)达10万千米。这些公路以三、四级公路和等外路为主,基本上是采取发动群众和以手工操作方式为主进行施工的。因此,施工机械的发展和推广应用比较缓慢。

1988年10月31日沪嘉高速公路建成通车,这是我国公路建设迈入现代化的新起点,从此我国高速公路的建设快速发展。1999年底,中国高速公路通车总里程达到6258km,仅位列世界第八;2001年底达到1.9万千米,已跃居世界第二;至2008年底,我国高速公路的通车总里程达到了6.03万千米,直逼高速公路世界第一的美国;至2012年底,公路通车总里程达419.3万千米,二级及以上公路45万余千米,高速公路通车里程已达9.62万千米,以高速公路为主骨架的干线公路网络已基本形成,结构、材料、工艺推陈出新,不断为公路建设注人新鲜活力.

20世纪80年代以来,我国公路施工技术获得了前所未有的发展。主要体现在以下几个方面:

(1)制订或修订了公路工程技术标准和规范,建立起了一整套符合我国国情的公路施工控制、检测及验收标准。

(2)机械化施工水平大幅提高,各种先进的筑路机械广泛应用于公路工程的施工。

(3)新技术、新工艺、新材料得到广泛应用,进而取得了巨大的社会、经济效益。

(4)施工的控制及检测手段日臻完善,从而有力地保证了工程质量,加快了施工进度。

第三节道路施工技术的发展趋势

交通亊业的快速发展离不开交通科技的有力支撑,特别是全球定位系统及航测遥感技术、改性沥靑、路面快速修补材料、智能摊铺设备、路面破损自动分析设备等一大批新技术、新材料、新设备的应用,为我国公路建设亊业的快速发展提供了有力的技术支撑。

一、绿色道路施工

改革开放以来,我国的道路建设成为国民经济的基础型产业并取得了举世瞩目的成就。现代道路建设的发展,有利于建设统一的经济发展市场,实现社会发展资源的有效配置;有利于促进

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国家区域产业的协调发展,加速我国经济结构的调整;有利于社会的安定团结,有利于提高人民的生活水平。

1.道路施工技术的发展要从实地勘测开始、综合分析各项影响因素

道路施工技术的发展离不开道路工程的实地勘测,也离不开各种制约因素的影响。也就是说,施工技术的依托是道路工程。只有在工程的规划和设计中,相应的技术水平和应对方式才能得到切实的应用并得到实践的检验。也只有这样做,道路施工技术才能够确保质量参数的可行性控制标准。

在道路工程设计的实地勘测过程中,各项参与要素变动性非常大,而且相互之间的联系也不是几组数据就能说明的。因此,道路施工技术要着重关注边际性变动因素的参与。比如说,公路桥梁的设计就要考虑到环境因素的渗透性影响、地质性影响、环保性影响和气候性影响等多种要素。在传统的道路施工技术中,这些因素都是忽略不计的。但随着公路建设水平的不断提高,各种影响性因素对道路施工技术的影响就要进行过程的精细化、进度的量化处理。所以在道路工程的实地勘测过程中,我们要建立完善的信息变动表以求应用技术的实效性价值展现。

2.道路施工技术的发展要在规划设计图中进行施工资源的最优化选择

在实际工作中,道路施工技术体现的重点和难点是规划设计图。通过工程规划图的参数要求和施工技术要求,并结合现场的实际工作条件特点,我们可以一目了然地应对新技术的发展和应用。因为施工技术新思路的难点在规划设计中要做完整的展现,哪些细节要改变、哪些要省略、哪些要着重关注,因此我们对道路的施工技术将有一个系统性的安排和执行。

对于施工工程规划设计图的深人研究,是道路施工市场化发展的要求,也是优化配置各种外因性资源的必然选择。通过对道路施工外围影响因素的分析,可以建立一套适应具体工作环境的标准。比如说在地震多发区域,道路施工的抗震性要素就会得到大幅度的加强,而其他因素则不会发生太大的变化。当然,在某些区域道路施工技术的很多条件性因素也可能集中产生,这样我们就要进行综合的考虑,做到外部施工资源的最佳化效益配置。

3.道路施工技术的发展要关注外部影响性硬件和软件设备的影响

任何一项新科学、新技术的发展都离不开关联的硬件设备和软件设备的影响,道路施工技术的发展也是如此。众所周知,道路施工要考虑其空间、时间的运输量和区间的承载执行能力。假使我们依然采用传统的应用设备,那么道路工程肯定不会达到具体的设计要求。因此,我们要采用符合道路工程设计要求的外围机械设备,并使得软件设备得到应有的提高。随着信息技术的发展,我们可以通过信息平台的操作来实现施工软件设备的更新或升级。

对于道路施工技术的发展来说,新的技术执行模式或者目标思维要通过内外因素的共同影响来发展。当前,软件设备环境的作用甚至远远大于硬件设备环境的作用。软件设备环境的发展,一方面是各种先进的信息处理技术的应用,一方面是不同应用技术的对比分析,通过技术数拟揹锄的分类,我们可以选择最适合工程路段技术参数要求的施工方案。从经济学的角度来说,这是

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符合市场的需求和发展的。

4.道路施工技术的发展要从质量管理上进行实用技术的升级换代

随着”知本控济”时代的到来,道路施工技术越来越表现为”知本管理”。也就是说,这些系统的技术数据或者选用方式倾向于产品化的发展。在施工技术市场的需求中,我们除了提供产品外.还要提供质量和服务。其中质量管理是符合多方性条件需求的,是值得进行二次升级和投入的,无论是施工设计部门的技术要素管理,还是现场资源的有效配置,只有做到质量和服务的双向性满足,才能够真正促进道路施工使用技术的升级换代,才能够达到国家性、区域性和产业性的满足。

在市场经济的发展进程中,道路施工技术的发展还取决于市场化操作的广度和深度。因此道路施工企业要深挖内因从管理上人手,然后,根据施工技术的阶段性特征和安排进一步形成以质貴忏现为核心的技术应用和升级换代。这是一个复杂的学习吸收过程,需要各种参与要素的积极配合。

5.道路施工技术的跨越式发展棋式是最优目标方式选择

在具体的进路施工技术应用中,我国应积极发展高强度、高渗透性、高抗震性和高实用性的道路技术,最终的目的是促进道路施工技术的升级换代,提高施工道路的质量安全、效益安全和生命财产安全。也就是说,当前我国应当采取跨越式的道路技术发展模式,做到施工技术理论性的成熟.

在以经济建设为中心构建和谐社会理念的影响下,我国的道路发展要走一条以科技创新为龙头,坚持跨越式发展的模式。除此之外,我国还要积极借鉴、引进国外的先进道路施工技术,以适应国内市场的需求。这二者之间不是完全对立的,而是相辅相成共同促进发展的。因此,从某种程度上来讲道路施工技术的跨越式发展模式是最优秀的目标选择,是适应社会选择要求和国家选择要求的。

二、生态环保

道路施工涉及物料运输、设备运转、土石方、铺路、修整等多项内容,因此其带来的环境问题较多,主要表现为生态景观遭到破坏、大气污染、噪声污染和固体废弃物污染。

1.生态景观遭到破坏

路基开挖对沿线植被及动物栖息地将造成永久性的破坏,有时候在某些施工路段会对动物的水源、栖息地等造成侵占或毁坏,也往往对成片的植被造成断层,对其生长季繁殖构成威胁甚至一些不可逆的损害。

此外,施工过程中取土场和弃土场、淸理现场、便道建设及路基修筑必须占用土地,可能沿线的人文和自然景观有影响。山区丘陵地带容易在施工进程中出现水土流失,导致附近和水体沉积物的淤积,有时严重情况下还可能导致地基下陷、滑坡、河道淤塞等阻碍行洪,然而平原水网地带筑路存在取土挖毁耕地和需要进行土地恢复利用的问题,还有就是农田被路基永久占用等问

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题。

2.引起的水土流失的情况

在道路路基的施工阶段需要开挖基础的构造物,这是由于对路基需要进行土方填筑,而开挖基础的构造物是这项工作中的基础工作,需要在基础的周围堆积松散的土方,而由于某些防护措施在施工的过程中做得不够好,—旦雨水冲刷,就可能导致边坡水毁的状况,形成水土流失,被挖出的土方也随雨水冲散,最终,甚至在—定程度上会对工期造成影响。

3.在施工的过程中可能会对自然人文景观造成一定程度的影响

土石方工程是道路施工过程中的一个重头施工项目,在道路建设过程中需要对施工中的障碍山体等进行清理,这也是为了能够使得道路的建设尽量平直,并且这些挖起的土石还可以作为铺设附近路基的筑路材料,但往往这种填挖的工作达不到理想中的平衡。山体被大量的开凿,这些活动也会对山体的表层造成严重破坏,而且相应的山体植被的生长也遭到了破坏,甚至对人文自然景观造成破坏。

由于技术水平不足而带来的环境污染问题是难以避免的,再先进的技术也难以保证道路施工的零污染。然而管理层面的问题是可以避免和改善的,道路施工中的环境保护质暈主要依赖有效的管理措施.企业文化是施工管理中一项重要的内容,塑造绿色的施工文化能够从根本上解决因施工管理而造成的环境问题,全面提升道路施工中的环境保护水平,所以说将企业文化植于施工过程中来塑造一个和谐的施工环境非常必要,以确保道路施工中环境破坏问题达到最小化。

4.基于企业文化的环保措施

(1)将绿色施工植入企业文化

企业文化包括规章制度、道德准则、行为规范、价值理念等多个方面,每个方面又涉及了多方面的内容,把绿色施工植入企业文化体系中就是要在企业发展理念、企业价值观等多方面注入绿色环保的概念。环境保护是企业的社会责任,是企业文化中的重要组成部分,将绿色施工植入到企业文化当中是道路建设企业的职责所在。同时,这也是改善道路施工中环境保护问题的重要基础,是从行为层面上做好环境保护的动力源泉。因此,塑造绿色企业文化不仅仅是一句语言的描述或者一条宣传标语,而应将其作为企业文化体系中的重要方面加以贯彻执行,牢固绿色施工理念的根基。

(2)提升环境保护的重视程度

道路的施工阶段作为整体工程的重中之重,一是要建造各种排水的系统并完成路基的铺设和修建,二是要把拆迁和征地的相关工作调节好。在施工阶段工程质量的好坏,不仅是一个施工单位施工水平的反映,还能表现出其管理水平以及其对环境保护的重视程度,所以施工单位需要将其保护环境的意识提升到一个较高的层次。更为重要的是,施工单位在施工的过程中箝要牢记道路的施工标准以及环境保护的相关知识,将环境保护与施工的相关体系有机联系起来,做到统筹规划、分析其中的利弊关系,从而做出最佳的施工方案*

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(3)对施工人员进行企业文化教育

将绿色施工理念植入企业文化是道路施工中提升环境保护水平的重要途径,并利用企业文化理念指导施工人员行为,提升施工管理水平和施工人员素质。教育是促进企业文化内化为员工行为的最直接和最有效的方式,对施工人员的企业文化教育可以采取讲座、报吿、演出、体验等一系列活动进行,并在活动中贯穿着绿色施工的概念和行动,使施工人员从心里认识到在施工中做好环境保护是一名施工人员的光荣使命和神圣职责。这样一方面可以改善施工管理的质量,另一方面可以提高道路施工的质量,从非技术层面达到控制粉尘、降低噪声、减少固体废弃物等控制环境遭到破坏的目的。

(4)对施工现场箔要加强监督管理工作

加强监督管理工作可使得施工的程序按照预先设计的执行。可以从这几个方面来加强监督:在土石方施工前,要对合同段内及相邻合同段进行科学分析,精心调配,充分利用路堑弃方,使弃土数量控制在最小,从而少占用临时用地;在选择临时用地时,要选择荒地、洼地,并对废土场边坡进行浆砌防护,种植草皮,变废为宝。除此之外,对于边通车边施工的施工路段,更要合理地安排进场筑路材料的数量及在路段上堆放的地点,要合理堆放,尽量避免因某些材料堆放不当而对过往车辆的通行造成影响。在沥青面层的施工中,拌和站与油灶最好要远离村镇设置,以防止沥青混合料的烟雾进人空气造成污染。在沥青路面施工时要将人员和机械组织管理好,以免造成沥青污染。施工段落完工后要保持路面淸洁,及时组织人员将路面淸扫,严禁在已完工的沥青层面上拌和砂浆,以免造成路面污染。

5.加强三大阶段的监理力度

(1)设计阶段——方案、数据需要符合规范

环保总体方案要在设计阶段就拟订,要在勘察资料的基础上,综合考虑各路段社会环境、生态环境、自然环境的特点,使环保方案既可靠又经济。设计说明应对环境保护工程作尽量详细的说明,标明敏感点;周边山区公路越岭方案应充分比较展线与隧道方案对环保的优劣;桥两端高填方路基的边坡砌石防护工程宜设在洪水位标高线以上,在做水文计算时应充分考虑最大暴雨时期水系畅通的过水面设计余量;二级公路及高等级公路路面的边坡宜采用集中排水方式,应重视公路施工扰动土壤地段的水土保持工程设计;涵洞宜作硬化涵底设计,路基、路堑防护工程应充分考虑安全因素。处理好山体的开挖面*在上边坡应设碎落平台,以防落石危及行车行人的安全。对于石质弃渣场,应在工程完工后其表面覆盖一定厚度的土层。除此之外,公路绿化是国土绿化的重要组成部分,在设计阶段就要做好规划,这样不仅可以使行车环境得到有效的改善,还可以起到优化环境、美化路容的作用。

(2)施工阶段一严格控制图表的数据,确保质量

在施工组织设计中要确保环保工程施工质量。工艺设计应包含质量控制标准和环保工作。可以跟踪监控站预防噪声、空气污染,夜间施工防弃渣、噪声污染,还要确保深挖高填地段边坡防

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护工程的施工质量;设置专(兼)职的环保工作人员,对水环境、临时用地防护区防水土流失、弃碴场防护区、取土场防护区、主体工程防护区动态检査监控,特别是做好雨季水土流失的防治措施。环保工程施工质量监理与自检质量控制,需要制定图表,并时刻做好记录与签认,与主体工程等同,最后由监理检验人员签证、计量支付。

(3)验收阶段的检验——图表和规范吻合

验收阶段的检验要求按规定向具备权限的环保主管机构申请验收,并编制环保工程施工情况和总结报告,竣工验收及公路交工验收同时进行,这样也可以减少工作环节。收集图表和数据并组织环保工程检验人员参与现场检验,图表和数据必须与规范相吻合才算验收合格,应按规定将环保工程验收后的图表资料移交存档。

三、节能减排

1.促进机械节能

(1)使用节能施工机械

工地应该综合评价目前使用的工程机械,对其机械整体状况、耗油量、燃油的燃烧率进行评估检测,把那些机械状况差、耗油量严重超标、燃油燃烧率低及没有修理价值的机械进行报废处理,更换一些目前比较先进的设备,以做到施工机械的节能减排。

沥青混合料搅拌设备分为间歇式和连续式两种。美国早在20世纪80年代初连续式沥青混合料搅拌设备年销量已占沥青混合料搅拌设备总销量的95%以上,而欧洲这一比例也已达到50%以上。目前在中国高等级公路的施工中由于诸多因素,以上采用间歇式。间歌式虽有配比精度高、拌和质量好、对集料的要求相对较低的优点,但也存在生产率低、投人大、燃油消耗率高、环保性能差等不足,与中国现在所提倡建设节约型社会的发展观是不相适应的。连续式沥青混合料搅拌设备在国外经历了30多年的发展已拥有成熟的技术,其优势正在于生产率高、投人小、燃油消耗率低、环保性能好。据统计,在同等生产能力的条件下,连续式与间歌式相比设备投资可节约20%~25%,操作维修费可降低10%~15%,动力消耗可降低约25%,设备的安装运输费用可降低20%左右,燃油节约1.0~1.5kg/t。20世纪90年代以后,以“双滚筒”为代表的连续式沥青混合料搅拌设备在国外公路工程中取代间歇式沥青混合料搅拌设备已经成为不可逆转的趋势,所采用的内筒逆流烘干、外筒搅拌的独特结构,把烘干和搅拌完全分开,解决了矿粉流失、沥青烟污染、沥青料含水量大、沥青老化等连续式沥青混合料搅拌设备所存在的问题。这种搅拌设备既利于拌新料,又很适合于路面再生,它对废旧沥青混合料的利用率达到50%~60%,是一种技术先进、环保经济的设备,也是沥青混合料搅拌设备必然的发展方向。

(2)加强设备管理与维护

发动机出厂时的动力性、经济性、净化性、可靠性基本达到国家环保和能耗标准,但随着运行时间的延长和里程的增加,设备的动力、传动、液压、制动、电路等工作部分逐步出现老化,各系统性能下降及配合失调,导致动力下降、能耗增加和污染排放超标,无法长期稳定地维持标

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准要求的能耗和排放。研究结果表明:汽车在运行4万千米或2年左右,各系统就开始逐渐失衡,运行8万千米后油耗和尾气排污显著增加。可见,解决内燃发动机的健康管理与维护是实现节能减排的关键。

机械设备管理人员担负着对设备整体管理模式的制定,制定出一套行之有效的管理模式是保证机械正常运转,实现机械节能减排的关键。好的管理模式取决于两个方面,一是制度,二是落实。完善的管理制享加上落实到位必定会使管理上一个新台阶。

(3)促进设备改造

石家庄市某公路工程队对沥青拌和机进行技术改造,不但降低了噪声和污染,且每天可节约成本900元。施工使用的沥青拌和机,原来配备的是燃油炉,去年由于油价上涨,增加施工成本,且有可能影响工期。为此,工程队对其进行技术改造,以燃煤炉替代燃油炉,这样,一台沥青拌和机一天就能节约成本900元。与此同时,还为拌和机增添粉尘处理装置,并加装隔音板,有效地防止了粉尘及噪声污染。

(4)掌握节能操作

设备使用中,燃油节约与否,总是围绕着人-设备-作业路面这个系统相互制约相互促进来完成的。

要想节约燃油,在这个系统中,人永远是指挥者,机手是这个系统安全运行和燃油节约的操作者。同一辆设备,采用同样先进的节油装置,在同样的路况下工作同样的距离,由于不同的机手,使用的操作方法不同,就会产生不同的效果,有的节油多,有的节油少,有的甚至产生超耗,机手的操作技术对设备节油的影响贯穿了设备运行的整个过程。机手在起步、换挡、转向、减速、制动、停车等过程中都起到很重要的节油作用。因此,为了完成国家的节油指标,成确立机手节油的核心地位,做好机手的各方面工作,这是工程公司节油的首要任务.

2.发展资源、能源节约施工方式

(1)推广散装水泥

发展散装水泥是国家一贯明确的重要产业政策,是构建资源节约型和环境友好型社会的重大举措,是节约资源、保护环境、减少污染、降低能耗的重要经济、技术措施。武汉市散装水泥办公室在实现全市节能减排目标中,大力推广使用散装水泥,使节能减排效益量化,做出了突出的贡献。近年来,武汉市散装水泥办公室在节能减排中取得了明显效益《节省标煤25.57万吨,减排粉尘56.61万吨,减少排放二氧化碳3.34万吨,利用工业固体废弃物627.1万吨。2008年上半年实现了节能减排综合经济效益1.35亿元。

武昌、汉口、汉阳三大火车站的改造,武汉长江过江隧道、武汉天兴州长江公路铁路两用大桥的建设,武汉地铁、轻轨、天河机场第二航站大楼,武汉琴台大剧院等一批重点建设工程,100%使用了散装水泥和预拌混凝土。其中武汉天兴州长江大桥使用预拌混凝土达190多万立方米,投资149.13亿元的武汉地铁工程100%使用更加特殊的预拌混凝土,整个武汉的重点工程使用散装

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水泥占全市的65%以上。

做好宣传引导是推广散装水泥、促进节能减排的关键所在.不把推广散装水泥提高到节能减排的高度是不行的,没有领导的重视、政策的出台更是不行的。

(2)发展温拌、冷拌沥青技术

2009年2月,江西省武吉高速公路九岭山隧道路段进行的温拌沥青技术应用试验段摊铺取得圆满成功,标志着温拌沥青技术在江西省道路施工中首次成功应用。温拌沥靑技术较传统沥青混合料技术有显著的节能减排功效,节能达40%,即拌和每吨混合料节省柴油约2kg,温室气体排放减少50%,有害气体(沥青烟)排放减少90%,此外,温拌沥青混合料对环境温度要求较低,现场的摊铺温度控制在100~1301C即可,这样增加了年均施工时间。由于摊铺温度要求不高,温拌料温度散失慢,在进行抗滑表层超薄罩面时可以减少沥靑路面摊铺厚度,大幅度降低工程成本。

江西省高等级公路管理局省庄养路站课题研究组组长陈滔介绍,课题研究组根据江西省地质石材特性,经过半年多的温拌沥青混合料的性能研究及技术攻关,解决了温拌剂的选择和最佳掺配比例等技术难题,最终在实际应用中获得成功。

阳离子乳化沥青是一种新型的筑路材料,用它来铺筑和养护沥青路面,具有节约能源、节省沥青、改善施工条件、减少环境污染等优点,有较明显的经济效益和社会效益,因而受到国内外筑路工程部门的普遑重视。阳离子乳化沥育为我国筑路部门的节能提供了一个十分有效的途径,我国目前筑路材料一般采用热拌沥青混合料,砂石材料需要烘干加热到180摄氏度左右才能使用。用阳离子乳化沥青作为结合料,砂石则无需加热,采用冷拌加工工艺,将砂石烘干加热所窬的热能节省下来。据了解,1t砂石材料烘干加热需要重油6kg左右。北京市沥育混凝土厂每年生产热拌沥靑混合料40万吨左右,仅砂石烘干加热一项每年耗重油2500t.如果将年产热拌沥青混合料总量的1/4用阳离子乳化沥青混合料代替,每年可节约重油625t。

乳化沥青在道路施工中的节能效益是十分显著的。我国交通部公路研究所在北京市密云县修筑阳离子乳化沥靑混合料路面时核算节能效益为:厚度3cm的乳化沥育路面每铺1平方米比热拌沥青路面可节约热能7710kcal。它相当于1.1kg的标准煤或0.75kg重油所产生的热能。因此可以说铺1平方米阳离子乳化沥青路面可节约1.1kg的标准煤或0.75kg的重油。

3.促进资源再生利用

(1)推广路面沥青再生技术

现场热再生,就是采用专用的现场热再生设备,对沥青路面加热、,现场掺入—定数量的新沥青、新沥青混合料、再生剂等,经热态拌和、摊铺、碾压等工序,修复旧沥青路面。施工中不产生废料,对环境零污染,施工成本比传统施工方法节约20%~目前,海南东线高速公路及部分国省干道均推广应用该新技术。

在2008年交通部科学研究院与中国公路建设行业协会共同举办的首届公路筑养路机械技术大会上,天津市市政工程研究院常务副院长兼总工程师吴景海作了题为《泡沫沥青冷再生技术在天津

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市的工程应用》的学术报告。他说,泡沫沥青路面冷再生技术的研究、推广和相关专用设备的开发,对降低建设成本、延长工程使用寿命、合理利用资源、实现循环经济、保护生态环境以及促进我国公路绿色交通都有重要的意义。而且泡沫沥青混合料可作为高等级公路的下面层或基层,也可作为低交通量道路的面层。长安大学郝培文教授在《泡沫坜青冷再生技术在高速公路中的应用》报告中指出,泡沫沥青能方便地与冷湿集料拌和均匀,因为泡沫沥青在沥青膨胀产生泡沫时会使其黏度下降。并以泡沫沥青在陕西高速公路路面改建中的应用实例说明了泡沫沥青路面冷再生技术具有以下优点:节能环保,结构完整性较高、施工期短,对现有交通影响较小,经济效益较高。

我国高速公路里程已超过9万千米,居世界第二位,其中90%以上是沥青路面,按每年路面大中修时铣刨铲除的沥青废料为10%计算,目前已进人大中修期约1万千米的沥青路面每年将产生700~800万吨旧沥青废料。按照我国高速公路发展规划,十二五末我国有10余万千米高速公路,每年维修所铲除的旧沥青废料更多,因此再生利用前景非常广阔。

(2)促进粉煤灰利用

粉煤灰的掺人,能使胶凝材料的总量增加,混凝土工作性能大幅度改善,更适合路面摊铺。粉煤灰水泥混凝土的振动黏度系数减小,有利于振捣密实;胶凝材料的总量增加使摊铺成型的路面光滑平整;和易性的改善,减小了摊铺机前进的阻力,减轻了摊铺机的工作负荷。这些性能的改善是由于粉煤灰有较大的比表面积和球状微珠对流变学性能的影响所致。

水泥混凝土使用粉煤灰,能提高抗折强度,尤其是使后期强度大幅度提高。水泥混凝土路面的抗磨性与强度成线性正比关系。随着路面抗折强度的提高,抗磨性也随之提高。由于条件的限制,国内水泥混凝土路面多采用自卸车运输混合料,在运输过程中较严重的泌水将会导致混合料工作性能降低,并产生卸料困难,降低工作效率,提高劳动强度。掺人粉煤灰可降低混凝土的泌水率,有利于混凝土的运输。掺人粉煤灰可降低水泥水化速度,混合料凝结时间延长,有利于高温季节施工,并有利于远距离运输。

取得的社会效益主要体现为对环境的贡献:河北省某公路全线75km。粉煤灰水泥混凝土路面使用了2.25万吨粉煤灰,减少热电厂用于存放粉煤灰的土地1094亩,保护了土。少用42.5级水泥1.08万吨,减少了生产水泥时的有害气体排放量1.08万吨,减少的直接污染。路面平整度、强度、外观等工程质量的提高获得了社会的赞誉,还为公路营运打下了基础。全线75km粉煤灰水泥混凝土路面使用了2.25万吨粉煤灰,为电厂节约存放粉煤灰的资金300万元;减少使用水泥1.08万吨,节约工程成本228万元。

在水泥混凝土中适当地掺人粉煤灰后,不但改善了混凝土的质量,提高了路面工程质量,而且减少了水泥用量,解决了电厂粉煤灰的排放问題,即保护了环境,又取得了可观的社会效益和经济效益。

四、施工新材料、新技术和新设备应用

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1.软土路基拼接新技术

江苏省交通基础技术工程研究中心、河海大学结合软土路基改扩建工程中路基两侧拼接加宽时,以边载的形式引起原高速公路横向产生呈反盆形分布的附加沉降增量和沉降差异,极易导致原路面拉裂。为确保拼接后的整体质量,提出了原路中心附加沉降增量应小于3cm和拼接施工引起的横坡改变值应小于0.5%的沉降控制标准。采用隔离沉降法将有效消除附加沉降的影响。采取的技术措施是在加宽部分与老路之间设置隔离墙。隔离墙采用在原路基边坡进行高压喷射注浆法施工,高压水泥浆与土体混合,板体强度增加形成隔离墙。

隔离墙法适合在已经或即将沉降稳定的高速公路旁再修建新的高速公路时的分离拼接施工,能将新路基荷载影响完全隔离;适用于需要降低加宽区地下水位和软基以下存有孔隙小于0.8cm、承载力高的土层的情况。

2.轻质材料路堤填筑新技术

在软土地区修筑道路时,路堤的沉降和桥头差异沉降是影响工程质量和使用性能的一个重要问题,一般需要对软基进行必要的处理。否则由于过速填筑路堤而造成路堤塌陷,或由于路堤荷载重使软土层产生较大的侧向位移,使桥台桩倾斜,以致桩身开裂,严重影响工程质量及行车的舒适和安全,而且给养护和维修工作带来相当大的难度。

采用轻质材料作为路堤填料,具有超轻、耐压、自立、耐水、施工便捷、化学稳定等诸多优良的特性。EPS(ExpandedPolystyrene,发泡聚苯乙烯)块体材料作为土路基的替代材料,其自重只有土石路基的1/90,可以大幅降低地基垂直土压力盒支挡结构的侧向土压力,显著减小软土地基的沉降,较完善地解决路堤-结构物错台,防止侧向挤出和滑移以及节约道路用地等,已在挪威、美国、加拿大、日本、法国、荷兰、瑞典、澳大利亚等国成功应用多年的工程实例,日本还制定了《EPS工法》用于指导EPS轻质路堤的设计与施工。

根据国内外实践,EPS轻质材料可应用于以下方面:①新建高速公路一般路基和桥头路基工程应用EPS块体替代土、石填料路基工程;②已建高速公路路基的拓宽工程;③已建高速公路滑移和沉降过大破坏后,采用超轻EPS板材替代原路土、石填料路基进行修复工程应用EPS板块替代邻近建筑结构工程边载土、石方基础的回填或隔声墙体材料。

3.多级嵌挤密级配沥青混合料设计、施工配套技术

针对路面沥青材料的早期损坏现状和使用性能特点,在国外先进技术的基础上,通过大量的研究和实践,提出了多级嵌挤密级配沥育混合料设计、施工配套技术,该方法一改传统的沥靑混合料设计理念,从材料结构人手,使设计的沥青混合料形成多级骨架嵌挤,从而形成材料密实骨架结构,提高路面材料的使用性能。由于材料结构的变化,传统的施工工艺难以满足要求,根据设计原材料的体积特性和压实条件,在工程实践的基础上,提出影响沥青拌合料性能的结果状态界定条件,通过实验和一定的理论计算,设计确定出所设计的沥青混合料的级配结构。设计的沥青混合料一方面具有密实特性,路面起到了密水作用,从而可以防止水损坏现象的发生;另一方

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面,沥青混合料由于形成了较稳定的骨架结构,从而提高了内摩阻力,具有较好的抵抗车辙变形的能力。

该项技术主要应用于高等级公路交通量比较大、行车荷载较重并形成趋化交通的沥育混凝土路面。最早将该技术应用于1999年修筑的东营-青州高速公路7、8、9合同段,长度约30km,表面层采用了该项设计与施工工艺,路面使用状况良好。在性能上明显优于使用传统普通沥青混合料的1~6合同段。路面均勻粗糙,既无明显的车辙变形和泛油等高温稳定性不良损坏,又无沥青混合料的水损坏现象。该套技术自1997年开始,已经在山东省、青海、山西、内蒙古、安徽、四川、云南等地应用里程超过1500km.

4.连续配筋混凝土路面施工技术

由于连续配筋混凝土路面沿路线纵向配置了足够的钢筋,从而取消了横向接缝,避免各类横向接缝的损坏,使路面具有平整的表面,改善并提高了混凝土路面的使用品质和行车性能,增强了路面的整体强度和刚度。美国、英国、法国、比利时、澳大利亚、日本和泰国等国家都铺筑了大量的连续配筋混凝土路面,有些路面已经经历了数十年的运营,至今性能良好.

5.旧水泥混凝土路面加铺沥青层应用技术

针对我国水泥混凝土路面使用中出现的早期病害、修补困难等问题,使用加铺沥青层罩面技术补强水泥混凝土路面。通过理论分析和试验工作,得到旧水泥混凝土板与沥青加铺层路面内的荷载应力、温度应力、位移和温度分布状况,进而给出旧水泥混凝土路面沥青加铺层设计方法,并提出反射裂缝的结构防治措施。

采用层状体系理论及有限单元法研究最不利荷位,旧水泥混凝土路面板接缝处沥青层应力、应变与位移变化规律,分析研究反射裂缝的机理及各种防治措施的效果,并进行室内模拟试验,在此基础上,提出加铺层结构设计方法。在进行一般规律的研究基础上,绘制诺谟图,结合实际工程研究提出多种结构控制反射裂缝的方法及加铺沥青层施工技术,为加铺层厚度确定、加铺层施工和反射裂缝的防治提供了科学依据,为铺筑加铺层解决了技术问题。该技术适用旧水泥混凝土路面维修改造。应用该技术可以节约养护费用,有效利用原混凝土板强度,使材料性能得到最大限度的发挥,而且具有施工迅速,对交通影响小等优点,有着重要的工程意义和使用价值。6.应用Superpave体系设计再生沥青路面

沥青路面的再生利用无论是在技术上、经济上还是环保上都是一种非常有效的方法。其优点在于保存现有的路线线形(路面等级、排水设施等),重复利用沥青和集料资源,节约能源、降低工程造价。现有再生沥青路面一般是以20%~50%比例掺入,在美国至少有80%的热拌沥青路面已使用了RAP。实践证明,利用RAP比传统的路面铺筑方法可节约15%~30%的费用。

在美国战略公路研究计划(SHRP)中发展起来的Superpave体系,是热拌沥青混凝土设计的最新方法。Superpave体系是由三种设计等级竖向组合而成的混合料设计体系:I级设计为混合料体积设计,设计沥青用量是通过分析压实混合料的空隙率、沥青用量和集料等物理指标(体积指标)

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本文来源:https://www.bwwdw.com/article/k8nq.html

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