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荷載是引起混凝土橋梁裂縫主要原因,且不同階段表現有所區別。在設計階段,假設的結構受力滿足不了實際情況,造成計算模型的不合理,會直接影響內力與配筋的計算,致使鋼筋配置不當;在施工階段,由于管理不嚴,不加限制地亂堆、亂放施工機具、材料,在未充分了解預制構件的結構受力特點之前,有意地偏離設計圖紙施工,擅自調換施工順序,改變結構受力模型等是造成在施工階段產生混凝土橋梁裂縫的主要原因;在使用階段裂縫的產生是最難預計的。這一階段產生裂縫的原因比較客觀,但它具有一定的自然性,且是隨機的:例如超標的重型車輛過橋,受車輛、船舶的接觸和大力撞擊,發生大風、大雪、地展、爆炸等,這些都超出了人力的控制范圍。
1.2熱脹冷縮
眾所周知,熱脹冷縮是物體的基本的特性,混凝土也不例外。混凝土會隨著環境和結構內部溫度的變化而發生形變。環境對混凝土溫度的影響最為顯著,它包括三個方面:一是年溫差,四季溫度的改變,對橋梁的縱向位移變化產生影響;二是橋身主體受太陽曝曬后,溫度會急劇升高,從而導致溫度梯度分布非線性,由于自身約束力加強,導致局部的拉應力較大,出現裂縫;三是突降大雨、冷空氣侵襲、日落等惡劣天氣會導致橋梁混凝土結構外表面溫度突然下降,而內部的溫度變化緩慢,由此造成拉應力變化而出現裂縫。
1.3混凝土收縮
造成橋梁裂縫的最普遍的原因是混凝土收縮。由于在混凝土澆筑施工后的四五個小時左右,其自身會發生劇烈的水化反應,從而形成分子鏈。此時,伴隨而來的泌水和水分急劇蒸發現象出現,外加骨料在自身重力下沉,最終形成混凝土的收縮;在混凝土凝固以后,表層水分損失比內部快,從而導致內外收縮不均勻,表面收縮變形受到內部混凝土的約束,使得表面混凝土承受拉力,當這種拉力超過其抗拉強度時,就會產生收縮裂縫。
2混凝土橋梁施工常見的問題的處理措施
2.1控制溫度
預防橋梁產生裂縫的措施包括多個方面,除了施工人員按照要求合理規范施工以外,溫度控制是預防橋梁產生裂縫的主要手段。在拌合混凝土時應用水將碎石冷卻;也可以在混凝土中埋設水管,注入冷水進行內部降溫;嚴格控制混凝土的入模溫度也是相當重要的,而一年當中最適宜橋梁的大體積混凝土澆筑的是春秋兩季,如果必須在夏季施工,澆筑混凝土時最好不要讓混凝土在太陽下直接暴曬,適當減少厚度,同時應采取有效措施降低入模溫度,方便利用澆筑層面散熱。
2.2控制拆模時間
拆模時必須避免混凝土表面產生急劇的溫度梯度,當氣溫驟降時要進行表面保溫;當混凝土溫度高于氣溫時應適當延緩拆模時間,否則會容易引起混凝土表面的早期裂縫。過早拆模,在表面會引起很大的拉應力,出現“溫度沖擊”現象,再加上水化熱應力以及混凝土的干縮,拉應力的數值會過大,裂縫很可能產生。如果必須在早期拆模,則應及時在表面覆蓋一層輕型保溫材料,以防止混凝土表面產生過大的拉應力。
2.3調整各材料用量比例
要降低混凝土粘稠度,可以通過適當調整混凝土水灰比、砂率、膠結材料用量以及外加劑的組份來實現,改善混凝土的粘稠性,從而提高混凝土質量。另外還應控制新拌混凝土的和易性,一旦混凝土離析泌水,必須嚴格控制振搗時間適時進行復振。
2.4充分利用溫度記錄儀
在整個澆筑過程,必須對內部溫度進行監控,但是人工很難達到這個要求,所以,我們引進了現場計算機與CS-3型的溫度記錄儀進行數據采集,通過信息手段進行混凝土溫度監控,管理人員通過B/S的形式借助瀏覽器查閱結果,由Web服務器讀取數據庫服務器的數據并生成需要的圖表返回給客戶端。這是一種多行業通行性較強的監控模式,對混凝土橋梁的施工具有重大的意義。總而言之,消除橋梁常見問題的前提條件是橋梁施工管理。我們必須在各個階段嚴格把關,首先在施工前加強原材料的檢驗、試驗工作;接下來,在施工過程中要將計量、監測工作落到實處,嚴格按照方案及交底的要求指導施工,認真對待澆筑過程中可能出現的冷縫,定時檢查記錄,重視澆筑過程中可能出現的冷縫,并采取措施加以防范。在橋梁的建造過程中,必須嚴格按照施工方案來操作,加強插筋位置的振搗、抹壓、養護,同時加強初凝前的抹壓,以便消除初期裂縫,并可提高混凝土的抗拉強度。綜上所述,混凝土橋梁施工中常見的問題有以上幾點,采取相應的技術措施來控制,是每一個工程技術人員應該遵循的原則。
道橋施工工程是具有合理科學技術標準的工程,合理的道橋施工可以保證施工成本的科學化管理,創建合理的安全經營科學管理環境。依照道橋施工的技術標準逐步完善施工控制體系,優化建筑工程控制管理方式,采用實時性管理方案,加強施工質量的控制標準。道橋施工的建設任務重大,施工環節多,較多的施工因素可能對施工質量產生嚴重的影響。結合實際的施工技術標準和功能方法,采用有效的施工材料進行差異性管理,對可能存在的施工標準和施工動力不足的問題進行差異化分析,確保道橋施工各個環境的合理性。
1道橋施工的質量問題
道橋施工建設中往往存在較多的弊病,例如施工裂縫或蜂窩汽包等。道橋施工的裂縫產生原因是混凝土開裂造成的,如果施工中對混凝土材料施工的等級不進行合理的管理,就會造成混凝土施工他顯得問題,這嚴重的影響土建施工的技術標準,需要重視施工實際的控制標準。根據道橋施工實際的結構項目標準,結合裂縫產生的成因進行合理的分析,分析工程應用混凝土的材料標準屬性,對工程實際的結構標準和施工進度、涵蓋力度等多個因素進行分析。例如,在混凝土材料施工中,如果沒有合理的密實度標準,就會造成欠陣和疏漏的現象,引發空洞或蜂窩的產生,這嚴重的影響工程腹板結構的強度[1]。道橋施工建設中需要對施工的預應力管道標準進行調整,確保圓潤程度,保證位置呈現的彎折性效果,對可能存在的應力筋不合理問題進行差異化設計規劃,防止可能產生的各種變形問題。預應力會產生斷絲問題,造成模板整體的抗剪性能下降,道橋施工中如果不依據實際配比標準進行施工,就會造成施工工藝出現問題,操作流程不規范問題,變形嚴重的問題,產生蜂窩現象。道橋施工中如果實際的位置不夠均勻,容易在塌陷位置產生嚴重的沉降現象,引發橋頭跳車,造成橋梁整體路段周圍出現嚴重不平衡的現象。
2道橋施工質量科學化管理
2.1建立道橋施工管理體系責任制度
按照道橋施工的質量標準進行體系化規劃,逐步提高全員施工質量管理,按照施工實際的監督管理標準進行規劃建設,確定施工和監督管理的科學化方案。采用有效的創新制度進行控制,逐步完善施工的安全性,優化施工檔案的資料搜集、系統管理、數據綜合應用等問題。為了有效的提高施工建設的整體規劃方案,需要對施工控制的質量標準和地質內容盡心優化,完善環境設計更新標準,確保施工工藝的技術標準[2]。采用全程化施工控制管理標準,對道橋施工的環境、地質變化條件等內容進行設計方案的更新,做好施工技術標準的工藝處理,采用全程化施工控制管理標準,確保道橋施工建設素質人員技術水平的建設,樹立適合城市創新發展管理意識,采用有效的技術培養標準,提高城市發展高度的建設,加強安全化技術管理,明確可能產生的安全事故問題,強化進度管理,提高成本效益控制,實現施工單位的零事故科學化管理目標。
2.2加強創新材料的技術管理和檢測
根據橋梁工程施工建設的管理標準進行持續性擴充,采用科學化的持續發展動力源泉,逐步加強施工創新工藝的發展管理,盡可能的促進城市資源的有效配置和優化。采用有效的開拓創新發展思路,引進高新技術手段,逐步強化技術信息管理要點,以科學的施工建設效率管理標準,促進資源的優勢共享建設,杜絕可能存在的施工配比不足的問題,夯實基礎,提高施工控制處理的各個環節,創新完善施工檢測管理體系。道路橋梁施工中需要較多的施工材料,針對混凝土施工不良產生的裂縫問題,需要加強材料的有效采購管理,按照施工配比標準,確定市場環境,擴寬施工材料的配置渠道,做好混凝土瀝青、砂石、管道材料的有較把關,進而逐步提高道橋施工環境的優化建設[3]。針對道橋施工的復雜程度進行科學化的施工工序管理,對施工中的各個標段進行優化,創新適合檢測的組織管理機構,以合理的全方位施工標準對施工人員的整體素質水平進行提高,確保施工的科學化管理,保證工序規范性,提高技術創新的合理性,采用有效的科技發展水平實現科學化的管理。
2.3機械設備質量的優化
道橋施工中需要施工機械施工的干預,良好的機械設備可以有效的提高施工質量效果。根據實際的機械設備標準和施工建設發展水平,提高機械設備的安全操作功能性作用,同時結合實際機械設備的相關參數和技術標準進行分析,依據施工工程規模、施工特性進行選擇。嚴格控制設備的出廠質量,加強技術人員的安全操作水平,對機械的重要動作、振動攪拌要點進行說明分析,明確施工應用的具體需求。另外,需要對設備的精度進行校正,利用計算機對機械設備的標準進行優化調整,根據施工的施工數據進行準確的測量,保證機械設備的合理養護,防止出現停工的問題,造成經濟損失。引進國際先進的機械設備,加強機械設備的質量優化,完善機械技術人員的數據操控標準,確保機械設備的更新換代,這些問題對于機械設備質量的優化都具有重要意義。
3結束語
綜上所述,道橋施工建設中可能涉及的步驟較多,需要根據施工道橋施工的技術標準,采用合理科學化的技術標準,逐步優化施工管理控制標準,對施工進行全面的質量標準水平分析,創建施工建設的施工效益范圍,確保道橋施工建設的合理有效性。我國的道橋施工需要引進先進行的技術,借鑒國際道橋施工技術標準,提高施工技術指標的同時加強施工安全的管理,培養優秀的技術人才,保證道橋的施工質量。
作者:葛建國 單位:黑龍江省龍建路橋第三工程有限公司
參考文獻:
作者:尤培波 宋帥奇 劉恒 單位:河南城建學院
教師應順應潮流,充分利用網絡資源進行教與學的活動。授課教師可以專門創建一個橋梁工程的課程網站,介紹國內外橋梁建設的最新進展和研究成果,橋梁文化和橋梁人物,設置系列課程鏈接,引入兄弟院校專欄,不斷更新和豐富網站內容,打造特色鮮明的網站風格。將課程相關內容,如多媒體課件、工程案例、課外閱讀資料、各種橋梁結構的實際工程的圖片和視頻資料等到網站上,供學生下載閱讀和欣賞。同時開辟留言板塊,方便學生與教師的交流。通過提供這樣一個課外學習與交流的平臺,可大大激發學生對橋梁工程自主學習的興趣,充分培養學生的空間想象力和創造力,既有力彌補了課堂容量的不足,又增強了教學效果,大大提高了教學質量。
優化課堂內容課堂教學是高等院校教育的主陣地,理論課講授時切忌追求面面俱到,但求學會,必須注意處理好重點和難點的關系。根據教學大綱合理安排教學內容,在優化課程教學的基礎上重視對本課程重點與難點的處理。首先要明白學生在學習這些知識前需要哪些前期知識,其次要清楚學生學習的難點何在,然后認真備課,讓學生掌握重點,幫助學生理解難點。如橋梁結構構造教學,這部分內容規定性的東西多、內容零散,在授課時應進行適當歸納與分類,盡量使其條理化和簡單化,便于學生理解和記憶。同時,積極探索N+1的教學模式。比如教學任務15周,教師授課14周,學生有1周的時間練習、討論、答疑等。具體操作過程:教師選定某一章節的內容,將學生分為幾個小組,提前讓學生自己看教材,查找相關論文等課外資料,自己動手制作課件,然后將課件發送給教師。教師負責篩選一至兩個優秀課件,讓學生課堂上現場教學,然后讓其他學生提出疑問和建議,最后教師本人做總結。采用探索N+1的教學模式,可有效激發學生自主學習的動力和興趣,尊重學生的課堂主體,提高課堂教學質量。
由于許多條件的限制,現場教學往往被很多高校所忽視,若條件許可一定要安排這一環節,并應給予充分的重視,切忌走馬觀花,使現場教學流于形式,喪失現場教學所應達到的效果。現場教學需要和課堂教學緊密結合,合理安排時間及現場教學地點,應注意選取比較有代表性的已建、新建及在建橋梁工程。現場教學時,首先將學生分成若干小組,先安排學生自由參觀,然后由教師一一介紹。現場教學更應注意組織教學秩序,否則既不能保證學生安全,又無法達到預期的教學效果。通過現場教學與課堂教學的結合,可以使教師所講的橋梁工程專業知識更加切實、生動、易接受,同時也提高了學生的工程實踐能力,增強了學生作為道橋人的責任感和自豪感。
橋梁工程是一門專業性很強的課程,其教學效果直接影響到道路橋梁與渡河工程專業學生的專業素養,而且對學生的實踐能力要求很高。所以,應大力改革傳統的教學方式,采用多媒體、網絡教學與傳統教學相結合的方法,積極優化課堂內容,加大現場教學力度,注意與工程實際相結合,大力改革作業教學,促進整個教學質量的提高。
2橋梁涵洞隧道施工技術
2.1橋梁涵洞隧道明洞施工技術
(1)材料方面的規定。通常規定泥沙以及水等材料的品質要合乎相關的規定。在氣溫較低的區域要做好抗凍測試工作。對于防水的材料還要測試它的防水能力。
(2)工藝方面的要求。在開展工作之前的時候要認真的測繪放樣,要掌控好基槽的挖掘力度。洞1:3段及基槽開挖支護:洞口明挖可采用敞口放坡法施工。基底物探及承載力試:使用地質雷達對基底進行探測,并用重型動力觸探儀對基底進行承載力試驗。仰拱混凝土:基底承載力滿足設計要求后應及時澆注仰拱混凝土。
2.2鋼支撐施工技術
第一,材料品質方面的規定。要保證支撐使用的材料的品質良好,通常支撐是集中制造的,在場地中直接安放。而且在用之前的時候要對其調直處理,還要清理污漬。第二,工藝方面的規定。要認真的檢測斷面。對挖掘平面檢測,假如出現過度挖掘或是挖掘力度不夠的情況,就要對挖掘平面再次處理,確保挖掘平面合乎規定。在其達標之后就要盡快的噴射混凝土。同時還要明確鋼架的方位。
2全導線測量與路橋施工平面控制網
(1)針對大型橋梁的建設而言,在建設的過程中采用導線測量的機械較為簡單,在測量過程中也提供了較大的便利性,導線測量中對整個路橋控制網進行布設是首要完成的任務,特別是對導線測量而言,是目前在工程進行施工的主流。
(2)對于大型橋梁控制網的布置,在進行控制網的選擇過程中需要注意以下幾個方面,首先在橋梁范圍較為狹長,位點目的較大的位置,需要在日常的施工過程中對放樣的進度進行嚴格控制。其次在控制點的選擇上,控制點標記的位置可以重復的進行施工,從施工的準備階段到施工的竣工階段都可以反復的使用控制點,而且使用也較為方便,由于施工的穩定性較高,在實際的布設過程中常常分為兩級,分別是滿足統一需求和日常放養的需求。
(3)對大型橋梁的布設而言,較為典型的布設方法是從周圍向中心進行布設,從而形成四角形的布設網。兩點連線作為控制網的一條邊。為了保證橋軸線和控制網之間的緊密,一般在布設的過程中都會對點進行控制,兩個點是最常見的,第一個點是沿著河流的兩岸進行軸線布點,另外一個為橋頭,采用兩點進行連線控制網的布設。
(4)導線點的布設。在實際的施工過程中,業主可能針對施工控制點的標準進行嚴格的限制,那么在進行施工的過程中需要對測量進行嚴格的加密。在對布置網的選點之前,需要對施工的組織圖和施工的周圍環境進行嚴格的審查,盡量的避開施工區和材料的堆放地區。對在控制點位置選擇過程中,也是有一定的要求,特別是橋梁工程由于周圍有水體,因此控制點在選擇時需要選擇土壤的質量不松軟,地勢較高的位置,這樣能夠保證水體不會淹沒導線點,導線點的長期保存性不是唯一需要考慮的要素,在進行導線點的布設過程中需要考慮到施工的便捷性。
(5)標石埋設:a.對于公路的控制點的測量一般是在工程的某一個時刻進行完成,不需要永久性的完成,因此相對而言要求較低,而此時導線點一般可以作為高程點進行使用,樁中央的高度需要略高于樁的頂面。b.臨時性標石可用長25~40cm,斷面4~5cm見方的木樁,將其打入到地下,這樣能夠保證與地面爆出平行,采用頂鑰小釘作為標志點,對于城市混凝土的施工而言,可直接向路面打入鋼釘。c.對于高速公路的路橋而言,一般采用的工藝是現澆混凝土樁,因此在進行坑打擊的挖掘過程中,采用導線測中部插入直徑10ram以上的螺紋鋼,長度需要保持始終,頂部按照十字以確定精準的位置,上部磨圓并露出約5-10mm,從而保持一定的精度。
3戰略高度抓導線測量精度管理和質量控制要點
隨著我國目前在大型橋梁建設中,企業建模工具進一步的深入,導線測量已經逐漸實現管理精細化,以及信息集成化,在導線測量中,測量企業目前緊跟著國外發展的動態,將導線測量的精度管理是作為企業提升自身企業競爭力中最為核心的競爭手段。隨著我國更多的企業對于導線測量的總量和規模進一步的擴大,越來越多的企業將對施工導線測量精度管理作為現代導線管理測量的核心模式,實現導線測量中管理的突破口,同時鋼材的利用效率以及勞動生產效率也是其中非常重要的一個方面。(1)在橋梁施工的過程中,在進行勘測設計時,已經在工程場地道路沿線布置有平面控制點和水準點,進行過程中的控制測量。當施工單位進行現場的過程中,設計單位和監理單位需要向施工單位提供這些控制點的數據,從而提供相關的書面數據的提交。(2)對于勘測過程中設計的控制點,需要從施工階段,如果控制點使用較多,有可能遭受到破壞,以及位置有可能發生改變,如果出現了這樣的現象,就需要進行重復的測量。對于重復測量的結果需要進行及時的審核,然后決定這些點是否采用。在大型路橋的施工過程中,可以將施工分為幾個階段,相鄰施工段需要相互的復測。在施工中應使用相同的控制點和測量數據,這樣才能保證施工標段之間的銜接能夠測量精確。
2軟土地基施工技術運用的注意事項
第一,在道路橋梁工程施工過程中,對于軟土地基施工要注意橋梁的等級要求。不同等級的橋梁對于工程的施工有不同的要求。這也決定了軟土地基加固與處理的不同要求。對于等級要求高的道路橋梁應該采取力度較大的工藝技術來處理軟土地基,避免沉降以及地面裂縫的產生。而對于等級要求比較低的橋梁,可以預先鋪設路面,等軟土土層沉降之后再進行橋梁鋪設。第二,道路橋梁工程的施工環境對于軟土地基的施工也有一定的影響。不同的施工環境,具有不同土質的軟土層,所以應該具體分析軟土的土質,然后采取一定的施工技術進行處理。例如,對于一般粘性的軟土土層可以采取實壓的辦法進行處理。對于砂性土壤的軟土則可以采用擠密法來處理。對于土層較深的軟土地基可以再表層對軟土進行處理之后,再配合其他方案進一步加固軟土層。對于土層較淺的軟土地基的可以先進行表層處理之后,再進行表層挖掘與回填。若軟土地基的圖紙滲透性較差則需要長時間的排水之后,才能進行其他方式的處理,提高地基的穩定性。
1.1 線形設計一般原則 ............................................................................ 錯誤!未定義書簽。
1.2 平面線形要素的組合類型 ................................................................ 錯誤!未定義書簽。
1.3 平面設計方法 .................................................................................... 錯誤!未定義書簽。
1.4 平曲線設計 ........................................................................................ 錯誤!未定義書簽。
1.4.1 平曲線要素計算 ......................................................................... 錯誤!未定義書簽。
1.4.2 逐樁坐標計算 ............................................................................. 錯誤!未定義書簽。
1.5 縱斷面設計 ........................................................................................ 錯誤!未定義書簽。
1.5.1 豎曲線設計 ................................................................................. 錯誤!未定義書簽。
1.6 橫斷面設計 .......................................................................................................................... 1
1.6.1 路基寬度的確定 ........................................................................................................... 1
1.6.2 路堤和路塹邊坡坡度的確定 ....................................................................................... 1
1.6.3 超高與加寬 ................................................................................................................... 1
2 路基路面設計 ............................................................................................................................. 2
2.1 一般路基設計 ...................................................................................................................... 2
2.1.1 路基的類型和構造 ....................................................................................................... 2
2.1.2 設計依據 ....................................................................................................................... 2
2.1.3 路基填土與壓實 ........................................................................................................... 2
2.2 軟基處理 .............................................................................................................................. 3
2.3 路基防護 .............................................................................................................................. 4
2.4 支擋結構設計 ...................................................................................................................... 4
2.5 路面結構設計 ...................................................................................................................... 6
2.5.1. 路面結構組成 ............................................................................................................. 6
2.5.2 路面類型 ....................................................................................................................... 6
2.5.3 瀝青路面設計 ............................................................................................................... 7
2.5.4 水泥路面設計 ............................................................................................................... 8
2.5.5 路面比選 ....................................................................................................................... 9
2.6 路基土石方數量計算及調配 ............................................................................................ 10
2.6.1 橫斷面面積計算 ......................................................................................................... 10
2.6.2 土石方數量計算 ......................................................................................................... 11
2.6.3 路基土石方調配 ......................................................................................................... 11
3 排水設計 ................................................................................................................................... 15
3.1 公路排水設計的內容 ........................................................................................................ 15
3.2 設計依據 ............................................................................................................................ 15
3.3 路基排水設計 .................................................................................................................... 15
3.3.1 地表排水設備的類型 ................................................................................................. 15
3.3.2 邊溝設計 ..................................................................................................................... 15
3.3.3 排水溝設計 ................................................................................................................. 16
3.4 路面排水設計 .................................................................................................................... 16
3.4.1 路面表面排水 ............................................................................................................. 16
3.5 涵洞設計 ............................................................................................ 錯誤!未定義書簽。
3.5.1 涵洞分類及各種構造型式涵洞的適用性和優缺點 ................. 錯誤!未定義書簽。
3.5.2 涵洞選用原則 ............................................................................. 錯誤!未定義書簽。
3.5.3 涵洞擬定 ..................................................................................... 錯誤!未定義書簽。 致謝 ............................................................................................................... 錯誤!未定義書簽。
1.6 橫斷面設計
公路的橫斷面,是指公路中線上各點的法向切面,它是由橫斷面設計線和地面線所構成的。其中橫斷面設計線包括行車道、路肩、分隔帶、邊溝邊坡、截水溝、護坡道以及隔離柵、環境保護等設施。
公路橫斷面的組成和各部分的尺寸要根據設計交通量、交通組成、設計車速、地形條件等因素。在保證必要的通行能力和交通安全與通暢前提下,盡量做到用地省、投資少,使道路發揮其最大經濟效益與社會效益。
道路橫斷面的布置及幾何尺寸應能滿通、環境、城市面貌等要求,橫斷面設計應滿足以下一些要求:
(1)設計應符合公路建設的基本原則和現行《公路工程技術標準》規定的具體要求。
(2)設計時應兼顧當地農田基本建設的需要,盡可能與之相配合,不得任意減、并農
田排灌溝渠。
(3)路基穿過耕種地區,為了節約用地,如當地石料方便,可修建石砌邊坡。
(4)沿河線的橫斷面設計,應注意路基不被洪水淹沒或沖毀。
1.6.1 路基寬度的確定
路基寬度是指公路路幅頂面的寬度,即兩路肩外緣之間的寬度,公路路基寬度為行車到與路肩寬度之和。
根據規范,二級公路采用單幅路形式,行車道寬2×3.5m,硬路肩寬度:2×0.75m,土路肩寬度:2×0.75m。路基寬:7+1.5+1.5=10m,路拱坡度2%。
布置如下圖4-1所示: 土
路
肩硬路肩行車道行車道硬路肩土路肩
圖4-1 路基設計簡圖
1.6.2 路堤和路塹邊坡坡度的確定
由《公路路基設計規范》,結合實際的工程地質條件綜合考慮:路堤邊坡坡度取為1:
1.5~1:1.75;路塹邊坡取為1:0.5~1:0.75。
1.6.3 超高與加寬
2 路基路面設計
公路路基是路面的基礎,它是按照路線位置和一定技術要求修筑的帶狀構造物,承受由路面傳來的荷載,必須具有足夠的強度、穩定性和耐久性。
2.1 一般路基設計
2.1.1 路基的類型和構造
(1)路堤
路基設計標高高于天然地面標高時,需要進行填筑,這種路基形式稱為路堤。按填土高度的不同,劃分為高路堤、矮路堤和一般路堤。路基邊坡坡度取1:1.5和1:1.75,在路基的兩側設置邊溝。高路堤的填方數量大,占地多,為使路基穩定和橫斷面濟濟合理,可以在適當位置設置擋土墻。為防止水流侵蝕和坡面沖刷,高路堤的邊坡采取適當的坡面防護和加固措施。
(2)路塹
路基設計標高低于天然地面標高時,需要進行挖掘,這種路基形式稱為路塹。挖方邊坡根據高度和巖土層情況設置成直線或折線,一般坡度取1:0.5和1:0.75。挖方邊坡的坡腳設置邊溝,以匯集和排除路基范圍內的地表徑流,路塹的上方設置截水溝,以攔截和排除流向路基的地表徑流。
(3)半挖半填路基
半挖半填路基兼有路堤和路塹的特點,上述對路堤和路塹的要求均應滿足。
2.1.2 設計依據
《公路路基設設計規范》
《公路工程技術標準》
2.1.3 路基填土與壓實
(1)填土的選擇
路基的強度與穩定性,取決于土的性質和當地的自然因素。并與填土的高度和施
工技術有關。在填土時應綜合考慮,據《路基設計規范》可知,二級公路的路基填料最小強度和最大粒徑如下表:
路基壓實度及填料要求表
(2)不同土質填筑路堤
如透水性較小的土層,位于透水性較大的土層下面,則透水性較小的土層表面應
自填方軸線向兩邊做成不小于4%的坡度。如透水性較大的土層位于透水性較小的土層下面,則透水性較大的土層表面應做成平臺。為了防止雨水沖刷,可覆蓋透水性較小的土層。允許使用取土場內上述各種土的天然混合物。水的土與不透水的土,
不能非成層使用,以免在填方內形成水囊。
(3)路基壓實與壓實度
路堤填土需分層壓實,使之具有一定的密實度。土的壓實效果同壓實時的含水量
有關。對于路基的不同層位應提出不同的壓實要求,上層和下層的壓實度應高些,中間層可低些。
據《路基設計規范》,高速公路路基壓實度應滿足下表:
路基壓實度(重型)要求表
軟土地基,通常情況下地基承載力達不到其上面構造物要求的承載力,或雖在建筑物施工時能達到要求,但在后期使用過程中由于地基本身的原因或水的原因,使地基失穩,
造成路面嚴重破壞,處理好路基,是設計的重大環節。公路是一條帶狀的承受動靜兩種荷載的特殊人工建筑物,由于它分布較廣,使用要求較高,因而對地基提出了較高的要求。
本設計所經過的路段除田間地段有淤泥的不良地段外,其它地段的地基承載力很好,地質也良好。對于有淤泥層的地段,由于深度都在3m以內,一般通過清淤泥換填法進行處理。填料采用碎石土,石渣等,其上鋪0.5m的砂礫墊層土工隔柵。
對于地質條件差,且在路基范圍內有少量地下水滲出的土質地段,邊坡采用護面墻進行防護。
2.3 路基防護
路基防護是確保道路全天候使用,使路基不致因地表流和氣候變化而失穩的必要工程措施,是路基設計的主要項目之一。
路基的防護的方法,一般可分為坡面防護和沖刷防護兩類。坡面防護主要有植物防護和工程防護兩類。對于土路堤的坡面鋪砌防護工程,最好待填土沉實或夯實后施工,并根據填料的性質及分層情況決定防護方式。鋪砌的坡面應預先整平,坑洼處應填平夯實。沖刷防護有間接和直接防護兩類。對于沖刷防護,一般在水流流速不大及水流破壞作用較弱地段,可在沿河路基邊坡設砌石護坡、石籠和混凝土預制板等。
(1)路堤邊坡防護
路堤高度小于3米邊坡均直接撒草種防護;路堤高度大于3米均采用方格網植草護坡,具體尺寸見圖紙《路堤方格網植草防護圖》。
(2)路塹邊坡防護
路塹高度小于3米邊坡均直接撒草種防護;路塹高度大于3米均采用人字形骨架植草護坡。
2.4 支擋結構設計
(1)擋土墻的用途
擋土墻是用來支撐天然邊坡或人工填土邊坡以保持土體穩定的建筑物。在公路工程中廣泛應用于支擋路堤或路塹邊坡、隧道洞口、橋梁兩端及河流岸壁等。
(2)擋土墻的類型及適用范圍
擋土墻類型分類方法較多,一般以擋土墻的結構形式分類為主,常見的擋土墻形式有:重力式、衡重式、懸臂式、扶壁式、加筋土式、錨桿式和錨定板式。按照墻的設置位置,擋土墻可分為路肩墻、路堤墻、路塹墻和山坡墻。
路肩墻或路堤墻設置在高填路堤或陡坡路堤的下方,可以防止路基邊坡或基底滑動,確保路基穩定,同時可以收縮填土坡腳,減少填方數量,減少拆遷和占地面積,以及保護臨近線路已有的重要建筑物。
路塹擋土墻設置在塹坡底部,主要用于支撐開挖后不能自行穩定的邊坡,同時可減少挖方數量,降低邊坡高度。
(3)本路段擋土墻設置
在路段K0+960~K1+100右側,為收縮坡腳、加強路基的穩定性,設置擋土墻長140m,高2~4m,具體布置及構造見《擋土墻布置圖》和《擋土墻構造圖》。
(4)擋土墻排水設施
擋土墻的排水處理是否得當,對巖石或土坡的穩定性影響很大,直接影響到擋土墻的安全與使用效果。擋土墻的排水設施通常由地面排水和墻身排水組成。地面排水,主要是防止地表水滲入墻背填料或地基。因此,可設置地面排水溝以截留地表水。夯實回填土頂面和地表松土,以減少雨水和地面水下滲,必要時應加設鋪砌,采取封閉處理。為防止地表水滲入地基,可夯實墻前回填土及加固邊溝等。墻身排水,主要是為了迅速排除墻后積水。通常是在非干砌的擋土墻墻身的適當高度處設置一排或數排泄水孔。設計中采用10×10cm的方形孔,間距為2m。最下一排泄水孔的底部距地面30cm。
沉降縫和伸縮縫:為防止因地基不均勻沉陷而引起墻身開裂,應根據地基地質條件及墻高、墻身斷面的變化情況,設置沉降縫。為了減少圬工砌體因硬化收縮和溫度變化作用而產生裂縫,須設置伸縮縫。
通常,把沉降縫和伸縮縫結合在一起,統稱為變形縫。設計中,沿墻身10m設置一道變形縫,縫寬20mm,縫內沿墻內、外、頂三邊填塞瀝青麻筋,塞入深度不應小于15cm。
(5)擋土墻施工注意事項
①施工前應做好地面排水工作,保持基坑干燥;
②基坑開挖后,若發現地基與設計情況有出入,應按實際情況調整設計;
③墻趾部分的基坑,在基礎施工完后應及時回填夯實,并做成不小于4%外傾斜坡,以免積水下滲,影響墻身的穩定;
④漿砌擋土墻的砂漿水灰比必須符合要求,灰漿應填塞飽滿,漿砌擋土墻應錯縫砌筑,填縫必須緊密,不得做成水平通縫,墻趾臺階轉折處,不得做成豎直通縫;
⑤墻體應達設計強度的75%以上,方可回填墻后填料;
⑥回填前,應確定填料的最佳含水量和最大干密度,根據碾壓機具和填料性質,分層
填筑壓實,壓實度應滿足設計要求;
⑦墻后回填必須均勻攤鋪平整,并設不小于3%的橫坡,利于排水。墻背1.0m范圍內,不得有大型機械行駛或作業,防止碰壞墻體,并用小型壓實機碾壓,分層厚度不得超過0.2m。
⑧墻后地面坡度陡于1:5時,應先處理填方基底(如鏟除草皮,開挖臺階等)再填土,以免順原地面滑動。
2.5 路面結構設計
2.5.1. 路面結構組成
⑴面層
面層是直接承受車輛荷載作用及大氣降水和溫度變化影響的路面結構層次,并為車輛提供行駛表面,直接影響行車的安全性、舒適性和經濟性。因此,面層應具有足夠的結構強度,抗變形能力,較好的水穩定性和溫度穩定性,而且應當耐磨,不透水;其表面還有良好的抗滑性和平整度。面層可由一層或多層組成;其上層可為磨耗層,其下層可為承重層、連接層或整平層。修筑面層所用的材料主要有:水泥混凝土、瀝青混凝土、瀝青碎石混合料等。
⑵基層
基層主要承受由面層傳來的車輛荷載的垂直力,并擴散到下面的墊層和土基中去。它應具有足夠的強度和剛度,具有良好的擴散應力的能力及足夠的水穩定性。基層厚度大時,可設為兩層,分別稱為上基層和底基層,并選用不同強度或質量要求的材料。修筑基層所用的材料主要有:各種結合穩定土、天然砂礫,各種碎石和礫石、片石,各種工業廢渣等。
⑶墊層
墊層介于土基與基層之間,將基層傳下來的車輛荷載應力加以擴散,以減小土基產生的應力和變形,阻止路基土擠入基層中,影響基層結構的性能。修筑墊層的材料強度不一定要高,但水穩定性和隔溫性能要好,常用的材料有:砂、礫石、爐渣、水泥或石灰穩定土等。
2.5.2 路面類型
按面層所用的材料來分,有水泥混凝土路面、瀝青路面、砂石路面等。高等級公路路面的特點是強度高、剛度大、穩定好、使用壽命長,能適應較繁重的交通量,一般采用水泥混凝土路面或瀝青路面。
2.5.3 瀝青路面設計
2.5.3.1 設計資料
⑴交通量年平均增長率按r=7%計,路段屬平原微丘,西南潮暖區(V2區) ⑵初始年交通量如下表:
交通量組成表
按設計彎沉值計算設計層厚度 :
LD= 33.1 (0.01mm)
H( 4 )= 15 cm LS= 34.9 (0.01mm);H( 4 )= 20 cm LS= 30.9 (0.01mm); H( 4 )= 17.3 cm(僅考慮彎沉)
按容許拉應力驗算設計層厚度 :
H( 4 )= 17.3 cm(第 1 層底面拉應力驗算滿足要求)
H( 4 )= 17.3 cm(第 2 層底面拉應力驗算滿足要求)
H( 4 )= 17.3 cm(第 3 層底面拉應力驗算滿足要求)
H( 4 )= 17.3 cm(第 4 層底面拉應力驗算滿足要求)
路面設計層厚度 :
H( 4 )= 17.3 cm(僅考慮彎沉); H( 4 )= 17.3 cm(同時考慮彎沉和拉應力)。 根據上述結果,干燥狀態下取二灰土厚度H( 4 )=18cm。
② 中濕狀態
按設計彎沉值計算設計層厚度 :
LD= 33.1 (0.01mm)
H( 4 )= 15 cm LS= 37.1 (0.01mm);H( 4 )= 20 cm LS= 32.7 (0.01mm); H( 4 )= 19.5 cm(僅考慮彎沉)
按容許拉應力驗算設計層厚度 :
H( 4 )= 19.5 cm(第 1 層底面拉應力驗算滿足要求)
H( 4 )= 19.5 cm(第 2 層底面拉應力驗算滿足要求)
H( 4 )= 19.5 cm(第 3 層底面拉應力驗算滿足要求)
H( 4 )= 19.5 cm(第 4 層底面拉應力驗算滿足要求)
路面設計層厚度 :
H( 4 )= 19.5 cm(僅考慮彎沉);H( 4 )= 19.5 cm(同時考慮彎沉和拉應力)。 根據上述結果,中濕狀態下取二灰土厚度H( 4 )=20cm。
⑼確定路面結構
①干燥狀態
---------------------------------------
中粒式瀝青混凝土 5 cm
---------------------------------------
粗粒式瀝青混凝土 7 cm
---------------------------------------
水泥穩定碎石 20 cm
---------------------------------------
石灰水泥粉煤灰土 18 cm
---------------------------------------
土基
②中濕狀態
---------------------------------------
中粒式瀝青混凝土 5 cm
---------------------------------------
粗粒式瀝青混凝土 7 cm
---------------------------------------
水泥穩定碎石 20 cm
---------------------------------------
石灰水泥粉煤灰土 20 cm
---------------------------------------
土基
2.5.4 水泥路面設計
2.5.4.1 設計資料
⑴交通量年平均增長率按r=7%計,路段屬平原微丘,西南潮暖區(V2區) ⑵初始年交通量如下表:
交通量組成表
其中,小汽車的前后軸都小于兩噸,在路面設計中因其軸載太小無需考慮。
確定路面結構
①干燥狀態
---------------------------------------
普通水泥混凝土 24cm
----------------------------------
5%水泥穩定碎石 20cm
----------------------------------
石灰水泥粉煤灰土 15cm
----------------------------------
土基
②中濕狀態
---------------------------------------
普通水泥混凝土 24cm
----------------------------------
5%水泥穩定碎石 20cm
----------------------------------
石灰水泥粉煤灰土 18cm
----------------------------------
土基
2.5.5 路面比選
兩種路面的優缺點對比分析
(1)瀝青路面的優缺點
優點:
①瀝青路面由于車輪與路面兩級減振,因此行車舒適性好、噪音小;
②柔性路面對路基、地基變形或不均勻沉降的適應性強;
③瀝青路面修復速度快,碾壓后即可通車。
缺點:
①壓實的混合料空隙率大,耐水性差,宜產生水損壞,一個雨季就可能造成路面大量破損;
②瀝青材料的溫度穩定性差,脆點到軟化點之間的溫度區間偏小,包不住天然高低溫度,冬季易脆裂,夏季易軟化;
③瀝青是有機高分子材料,耐老化性差,使用數年后,將產生老化龜裂破壞; ④平整度的保持性差,不僅沉降會帶來平整度劣化,而且材料軟化會形成車轍。
(2)水泥混凝土路面的優缺點
優點:
①水穩定性較高,在暴雨及短期浸水條件下,路面可照常通行;
②溫度穩定性高,無車轍現象;
③水泥混凝土是無機膠凝材料,主要水化產物水化硅酸鈣既是其強度的主要來源,既耐老化,又無污染。但在更長時期,會與所有巖石一樣,產生風化現象,水泥石風化與瀝青老化相比,時間長10倍以上,不構成工程問題;
④平整度的保持期長;
⑤在相同技術和工藝水平下,水泥路面大修前的使用年限長。
缺點:
① 在相同平整度條件下,由于剛性路面不減振,因此行車舒適性不及瀝青路面;噪音較大,我國對低噪音水泥路面尚未開展研究和應用;
②在路基、地基變形或不均勻沉降條件下,易形成脫空,附加應力很大,極易產生斷裂破壞,對路基穩定性要求高,對不均勻沉降的適應性差。
③水泥路面強度高、硬度大,即使斷板后也難于清除,修復難度大,新澆筑面板的養護期較長。
鑒于瀝青路面對公路周圍的土地、地下水等會造成污染,造價要高于水泥路面;而修建水泥路面能促進當地經濟的發展,帶動當地經濟發展,也提升當地水泥的質量和知名度,所以選擇修建水泥路面。
2.6 路基土石方數量計算及調配
路基土石方是公路工程的一項主要工程量,在公路設計和路線方案比較中,路基土石方數量的多少是評價公路側設質量的主要技術經濟指標之一。在編制公路施工組織計劃和工程概預算時,還需要確定分段和全線的路基上石方數量。
地面形狀是很復雜的,填挖方不是簡單的幾何體,所以其計算只能是近似的,計算的精確度取決于中樁間距、測繪橫斷面時于點的密度和計算公式與實際情況的接近程度等。計算時一般應按工程的要求,在保證使用的前提下力求簡化。
2.6.1 橫斷面面積計算
路基填挖的斷面積,是指斷面圖中原地面線與路基設計線所包圍的面積,高于地面線者為填,低于地面線者為挖,兩者應分別計算,下面介紹幾種常用的面積計算方法。
①積距法:適用于不規則圖形面積計算
把橫斷面圖劃分成若干條等寬的小條,累加每一小條中心處的高度,再乘以條寬即為該圖形的面積。
將斷面按單位橫寬劃分為若干個梯形與三角形條塊,每個小條塊的近似面積為: Fi=bhi
則橫斷面面積:
當b=1m時,則F在數值上就等于各小小條塊平均高度之和Σhi。
要求得Σhi的值,可以用卡規逐一量取各條塊高度的累積值。當面積較大卡規張度不
夠用時,也可用米厘方格紙折成窄條代替卡規量取積距,用積距法計算面積簡單、迅速。若地面線較順直,也可以增大b的數值,若要進一步提高精度,可增加測量次數最后取其平均值。
②坐標法
已知斷面圖上各轉折點坐標(xi,yi),則斷面面積為:
A = [∑(xi yi+1-xi+1yi ) ] 1/2
坐標法的精度較高,適宜于用計算機計算。
計算橫斷面面積還有幾何圖形法、數方格法、求積儀法等。
2.6.2 土石方數量計算
若相鄰兩斷面均為填方或均為挖方且面積大小相近,則可假定兩斷面之間為一棱柱體其體積的計算公式為:
V=(A1+A2) L 2
式中:V——體積,即土石方數量(m3);
F1、F2——分別為相鄰兩斷面的面積(m2);
L——相鄰斷面之間的距離(m)。
此法計算簡易,較為常用,一般稱之為“平均斷面法”。
土石方數量計算應注意的問題:
(1)填挖方數量分別計算,(填挖方面積分別計算);
(2)土石方應分別計算,(土石面積分別計算);
(3)換土、挖淤泥或挖臺階等部分應計算挖方工程量,同時還應計算填方工程量;
(4)路基填、挖方數量中應考慮路面所占的體積,(填方扣除、挖方增加);
(5)路基土石方數量中應扣除大中橋所占的體積,小橋及涵洞可不予考慮。
2.6.3 路基土石方調配
土石方調配的目的是為確定填方用土的來源、挖方棄土的去向:以及計價土石方的數量和運量等。通過調配合理地解決各路段土石方平衡與利用問題,使從路塹挖出的土石方,在經濟合理的調運條件下移挖作填,達到填方有所“取”,挖方有所“用”,避免不必要的路外借土和棄上,以減少占用耕地和降低公路造價。
填方土源:附近挖方利用
借土
挖方去向:調往附近填方
棄土
(一)土石方調配原則
(1)就近利用,以減少運量:在半填半挖斷面中,應首先考慮在本路段內移挖作填進行橫向平衡,然后再作縱向調配,以減少總的運輸量。
(2)不跨溝調運:土石方調配應考慮橋涵位置對施工運輸的影響,一般大溝不作跨越調運。
(3)高向低調運:應注意施工的可能與方便,盡可能避免和減少上坡運土;位于山坡上的回頭曲線段優先考慮上線向下線的土方豎向調運。
(4)經濟合理性: 應進行遠運利用與附近借土的經濟比較(移挖作填與借土費用的比較)。
遠運利用的費用:運輸費用、裝卸費等
借土費用:開挖費用、占地及青苗補償費用、棄土占地及運費
為使調配合理,必須根據地形情況和施工條件,選用適當的運輸方式,確定合理的經濟運距,用以分析工程用土是調運還是外借。
土方調配“移挖作填”固然要考慮經濟運距問題,但這不是唯一的指標,還要綜合考慮棄方或借方占地,賠償青苗損失及對農業生產影響等。有時移挖作填雖然運距超出一些:運輸費用可能稍高一些,但如能少占地,少影響農業生產,這樣,對整體來說也未必是不經濟的。
(5)不同的土方和石方應根據工程需要分別進行調配,以保證路基穩定和人工構造物的材料供應。
(6)土方調配對于借土和棄土應事先同地方商量,妥善處理。借土應結合地形、農田規劃等選擇借土地點,并綜合考慮借土還田,整地造田等措施。棄土應不占或少占耕地,在可能條件下宜將棄土平整為可耕地,防止亂棄亂堆,或堵塞河流,損壞農田。
(二)土石方調配方法
土石方調配方法有多種,如累積曲線法、調配圖法及土石方計算表調配法等,目前生產上多采用土石方計算表調配法,該法不需繪制累積曲線圖與調配圖,直接可在土石方表上進行調配,其優點是方法簡捷,調配清晰,精度符合要求。該表也可由計算機自動完成。具體調配步驟是:
(1)土石方調配是在土石方數量計算與復核完畢的基礎上進行的,調配前應將可能影響運輸調配的橋涵位置、陡坡、大溝等注在表旁,供調配時參考。
(2)弄清各樁號間路基填挖方情況并作橫向平衡,明確利用、填缺與挖余數量。
(3)在作縱向調配前,應根據施工方法及可能采取的運輸方式定出合理的經濟運距,供土石方調配時參考。
(4)根據填缺挖余分布情況,結合路線縱坡和自然條件,本著技術經濟和支農的原則,具體擬定調配方案。方法是逐樁逐段地將毗鄰路段的挖余就近縱向調運到填缺內加以利用,并把具體調運方向和數量用箭頭標明在縱向利用調配欄中。
(5)經過縱向調配,如果仍有填缺或挖余,則應會同當地政府協商確定借土或棄土地點,然后將借土或棄土的數量和運距分別填注到借方或廢方欄內。
(6)土石方調配后,應按下式進行復核檢查:
橫向調運十縱向調運十借方=填方
橫向調運十縱向調運十棄方=挖方
挖方十借方=填方十棄方
以上檢查一般是逐頁進行復核的,如有跨頁調配,須將其數量考慮在內,通過復核可以發現調配與計算過程有無錯誤,經核證無誤后,即可分別計算計價上石方數量、運量和運距等,為編制施工預算提供上石方工程數量。
(三)關于調配計算的幾個問題
(1)經濟運距
填方用土來源,一是路上縱向調運,二是就近路外借土。一般情況調運路塹挖方來填筑距離較近的路堤還是比較經濟的。但如調運的距離過長,以致運價超過了在填方附近借土所需的費用時,移挖作填就不如在路堤附近就地借土經濟。因此,采取“調”還是“借”有個限度距離問題,這個限度距離即所謂“經濟運距”,其值按下式計算:
經濟運距 L經 = B+ L免 T
式中:B——借土單價(元/m3);
T——遠運運費單價(元/m3·km);
L兔——免費運距(km)。
由上可知,經濟運距是確定借土或調運的限界,當調運距離小于經濟運距時,采取縱向調運是經濟的,反之,則可考慮就近借土。
(2)平均運距
土方調配的運距,是指從挖方體積的重心到填方體積的重心之間的距離。在路線工程中為簡化計算起見,這個距離可簡單地按挖方斷面間距中心至填方斷面間距中心的距離計算,稱平均運距。
在縱向調配時,當其平均運距超過定額規定的免費運距,應按其超運運距計算土石方運量。
(3)運量
土石方運量為平均運距與土石方調配數量的乘積。單位:m3·km
在生產中,工程定額是將平均運距每10m劃為一個運輸單位,稱之為“級”,20m為兩個運輸單位,稱為二級,余類推,在土方計算表內可用符號①、②表示,不足10m時,仍按一級計算或四舍五人。于是:
總運量=調配(土石方)方數×n
式中:n——平均運距單位(級),其值為:
n = (L - L免)/ A
其中:L ——平均運距;
L免——免費運距。
在土石方調配中,所有挖方無論是“棄”或“調”,都應予以計價。但對于填方則不然,要根據用土來源來決定是否計價。如果是路外借土,那當然要計價,倘若是移挖作填調配利用,則不應再計價,否則形成雙重計價。因此計價土石方必須通過土石方調配表來確定其數量為:
計價土石方數量=挖方數量十借方數量
一般工程上所說的土石方總量,實際上是指計價土石方數量。一條公路的土石方總量,一般包括路基工程、排水工程、臨時工程、小橋涵工程等項目的土石方數量。對于獨立大、中橋梁、長隧道的土石方工程數量應另外計算。
具體計算及調配見《路基土石方數量計算及調配表》
3 排水設計
3.1 公路排水設計的內容
公路排水設計可劃分為四部分:
(1)橫向穿越路界排水——由涵洞、橋梁引排穿越路界的溪流、河道中的水;
(2)路界表面排水——指公路用地范圍內的表面排水,包括路面排水、中間帶排水、
坡面排水和由相鄰地帶或交叉道路流入路界內的排水等;
(3)路面結構內部排水——通過裂縫、接縫或面層空隙下滲到路面結構(面層、基層
和墊層)內部,或者由地下水或道路兩側滯水浸入路面內部的水分的排除或疏干;
(4)地下排水——危及路基穩定或影響路基強度的含水層地下水的排除或疏干。
3.2 設計依據
《公路路基設設計規范》
《公路排水設計規范》
《公路工程技術標準》
3.3 路基排水設計
3.3.1 地表排水設備的類型
(1)邊溝:設置在挖方路基的路肩外側,或低路堤的坡腳外側,用以匯集和排除路基范圍內和流向路基的少量地面水。
(2)排水溝:用來引出路基附近低洼處積水的人工溝渠。
3.3.2 邊溝設計
挖方路基及填土高度低于路基設計要求的臨界高度的路堤,在路肩外緣均應設計縱向人工溝渠,稱之為邊溝,其主要功能在于排泄路基用地范圍內地面水。邊溝內側邊坡坡度按土質類別采用1:1.0~1:1.5;梯形邊溝的底寬和深度不應小于0.4m。邊溝的縱坡度應盡量與路線縱坡保持一致。當路線縱坡坡度小于溝底所必需的最小縱坡坡度時,邊溝應采用溝底最小縱坡坡度,并縮短邊溝出水口的間距。
邊溝出水口的間距,一般地區不宜超過500m,多雨地區不宜超過300m。邊溝出水口的排放應結合地形、地質條件及橋涵水道位置,引排到路基范圍外,使之不沖刷路堤坡腳。
(1)設計流量的確定采用公式
Q=16.67?qF (3-1)
式中:Q——設計流量 m3;
q——設計重現期和降雨歷時內的平均降雨強度 ,min;
?——徑流系數;
F——匯水面積 ,km2。
3.3.3 排水溝設計
排水溝主要用于排泄來至邊溝、截水溝或其他水源的水流,以形成整個排水系統。排水溝的平面布置,取決于排水要求與當地地形。排水溝的布置,必須結合地形自然條件,因勢利導,平面上力求短捷平順,以直線為宜,必須轉向時,盡量采用較大半徑(10~20m以上),徐緩改變方向,保證水流舒暢;縱面上控制最大和最小縱坡,以1%~3%為宜,縱坡大于3%,需要加固,大于7%,則應改用急流槽。
(1)排水溝斷面形式:
排水溝一般為梯形斷面,其大小應根據流量確定,深度與寬度不小0.5米。排水溝邊坡視土質而異,一般在1:1-1:1.5。
排水溝溝底縱坡不小于0.5%,在特殊情況下允許減小到0.2%。
(2)排水溝的平面線形:
排水溝應盡量采用直線,如必須轉彎時,其半徑不小于10-20米,排水溝的長度根據實際需要而定,通常在500米以內。
(3)排水溝與水道的銜接。
排水溝采用梯形斷面,h=0.5m,b=0.5m,邊坡率m=1。水文水力計算同邊溝,在此不另行計算。
3.4 路面排水設計
路面排水由路面橫坡、路肩縱坡、攔水帶或路肩矩形邊溝,路肩排水溝、泄水口和急流槽等組成。路面排水設施的設計,按暴雨強度采用當地任意連續30min的最大徑流厚度(mm)。路面排水設計重現期規定:高速公路3—5年,一級公路2—3年,二級公路1—2年。
3.4.1 路面表面排水
路面表面排水的主要任務是迅速把降落在路面和路肩表面的降水排走,以免造成路面積水而影響安全。
一、熟悉合同
合同文件包括合同協議書,中標通知書,投標書問題澄清,投標文件,合同專用條款,合同通用條款,招標文件、補遺書、標前會會議紀要及問題答復,技術規范,圖紙,已報價的工程量清單,組成合同的其他文件。監理工程師在工作之前就應該熟悉合同,并做到:
1.熟悉合同專用條款、通用條款、投標書問題澄清記錄、標前會議紀要等,明確業主及承包商各自的義務、責任及風險,制定出確認補償事件的程序、具體要求及對這類事件的支付。
2.明確從投資的角度履行合同應該做的全部事前工作,如測量新路面的原始地面標高,清點新路范圍內的樹木及電線桿的數量等等。
3.對合同中自相矛盾之處要能及時發現。如在本合同中,技術規范要求支座鋼板包含在支座中計量,而工程量清單中卻要求支座鋼板單獨計量這種重復計量情況必須加以澄清。
4.明確新增單價的計量原則。在審核本工程的新增單價時,我們的依據是:(1)合同標書問題要澄清(承包商承諾按相應章節項目單價及報價下浮率下浮)。(2)合同專用條款(按定額計算)。(3)合同的工程量清單(稅金單獨計量)。
5.熟悉招標文件中技術規范部分,明確各分部工程的計量項目及每一項工程量的計量方法。如依據招標文件中規定,支座墊石應包括在支座計量中,顯然承包商把它作為新增項目重新報價,這是不符合合同條款的。又如,承包商在進度付款申請中,排水管的工程量以檢查井之間的距離計算,而文件中明確說明檢查井內側墻面之間的距離計算,即其工程量應扣除檢查井的內徑長度。再如:承臺挖方工程量的計量,文件規定按原地面標高不放坡垂直挖到承臺底計算長方體,而承包商則按設計后路面標高放坡挖到承臺底計量臺體工程量,顯然這又是不符合合同規定。
二、謹慎地審批施工組織設計及施工計劃
可以說,承包商是依據審批的施工組織設計及施工計劃來安排施工并據此取得其合同價款的。如果監理工程師同意其這樣施工,則在按此種施工組織設計及施工計劃進行的施工過程中,就要求業主能及時履行義務,否則就會引起承包商的索賠。如承包商在安排工期時前緊后松,考慮到業主可能不能及時解決拆遷問題,承包商可能提出索賠工期并為保證工期而提出后序工作的趕工費。所以我們在審批時指出應采用合理工期,并盡可能先把應做的工作完成好,同時依據關鍵線路及合理工期,倒排工期以確定業主應履行義務的期限,并說明承包商可能提出的所有索賠。又如施工單位在組織樁基施工時,看到樁基位置上有大量拆遷問題沒有解決,因而不管樁的長短,一律采用重錘樁機(合同以樁長計算綜合單價),且在施工組織計中寫明是用兩臺樁機按樁號順序施工。監理如果同意這個施工組織設計及計劃安排,則在以后工作中必然引起承包商對如下幾個問題的索賠:因不可能按順序施工而發生機械場內不合理的二次運輸,最后不得不多進樁機來加快進度,從而產生“不合理”的樁機進出場費,樁機一多管理費又增加;因電表負荷增大而產生電表增容費;因泥漿池的使用率低而使其制作費提高;因拆遷而產生的施工機械停工損耗費,及考慮到此綜合單價可能還會因為工程量變更過大(超過15%),而引起單價調整,等等。據此,我們從保證安全施工的前提下,提出20米以下的樁可改用人工挖孔。這樣就防止鉆孔樁因地質復雜而使樁抗滲較大浪費混凝土及機械施工成本過高的缺點,這既不損害承包商的利益,卻維護了業主的利益,為國家節約了一大筆物質財富。通過成本分析,就此一項即為業主節約50多萬元,節約混凝土400多立方。
三、優化方案
優化方案如同向海綿取水,只要去擠總是有會有的。如在本工程中,我們監理了幾個標段,其中有的標段有多余土方,有的標段又要向外取土,覺察到此點后,我們向業主建議由監理把握,讓該路上的土方能自我消化;又如依據原設計要求打掉一段舊渠箱改做新渠箱,后來我們在現場發現,舊渠箱沒有受到什么破壞,外觀良好,且能滿足使用要求,我們建議進行質量論證,后來設計變更成為接順舊渠箱。
四、完善圖紙
提供完善的圖紙是業主的責任,可實際上常出現圖紙不完善的情況,對于不完善的圖紙發現越早,業主損失越小。就拿我們監理的這座高架來說,它中間三跨僅是縱向箱梁設計有85米的預應力,其翼板(并無預應力存在)與普通箱梁翼板形狀尺寸無差別,可在圖紙會審時我們發現其鋼筋用量卻相差四倍,在我們提出后,設計人員及時做出變更。如果鋼筋已全部安裝之后發現,則業主無疑要為它所提供的這種圖紙付出代價。同樣在這座橋中,原設計中橋引道的排水沒有接入道路排水,幸好在路面施工前我們把問題提出。
五、掌握好進度、質量、投資的最佳切合點
在保證總工期的條件下,我們盡力為關鍵線路上的每一道工序提供合理工期,并提醒業主對拆遷付款等事項及時履行義務。若業主有片面要求,我們就站在專家的角度提出意見。如有一次,業主強調趕工期,而要求先通半幅路面,可是這半幅路面存在較多地下拆遷問題,若做臨時路面,將引起大量浪費,而且此時又是雨季,要不影響質量,必然要增加大量的投資。這時我們把可能造成的浪費用向業主反映,業主經過權衡,最后還是決定取消先通半副路的要求。
六、補償事件要計量準確
1.1提高監理企業與建設單位的緊密程度在施工過程中,如果計劃出現改變,要及時進行確認,做出施工變動。建立企業與各建設單位之間加強溝通與聯系,爭取建設單位的支持,對日后工程的建設有著積極的影響。
1.2加強建設單位之間的聯系在建設的過程中,要及時、全面的了解各建設單位的安排及相關計劃。監督相關單位在規定的時間內完成拆遷工作,掌握工程建設目的,了解各單位的施工進度,在及時調整施工部署及建設進程。掌握各單位資金的到賬及花費情況,使工程得到資金保障。此外,要掌握地下管網的具體情況,為今后開挖深坑提供準確的依據。通過以上各種措施,降低施工成本,達到提前竣工的目的。
2探究市政道路橋梁的施工管理
2.1提高監理企業與建設單位的緊密程度為了更好的提高工程的整體質量,確保質量達標,對工程進行施工的質量管理非常有必要。施工單位在制定相關標準及計劃時,要按照實際生活、生產及施工的具體情況,保證與施工計劃的方案保持一致。市政道路之間并不是單一存在,而是存在較為復雜的聯系。因此,市政道路工程是一項綜合性較強的項目。除此之外,因工程具有一定的特殊性,所以待工程結束之后,對工程使用的穩定性及安全性進行保證。所以,工程建設時,要制定詳細的施工計劃及安排,明確施工目標,采取合理施工措施,保證施工進程。其次,在施工階段,要保證在監理的總工程師監管下進行。隨時檢查工程質量,并及時填寫質量的檢查表。在此過程中,要認真對待質檢表中的數據,進行認真處理。再次,應全方位控制施工質量。主要包括生產機械、人員技能等方面。
2.2提高監理企業與建設單位的緊密程度在城市橋梁建造的過程中,對每個施工部分進行技術管理非常重要。下面具體探討在市政道路橋梁建設中,如何做好工程技術管理的幾個要點。
1)在施工之前,一定要對圖紙進行仔細審查,如果一旦發現圖紙存在缺陷,審議工作人員一定要及時與圖紙設計人員進行溝通,共同努力,及時克服圖紙中存在的缺陷。這樣才能確保整個施工過程的順利進行;
2)在工程建設的過程中,技術人員應該大膽進行創新,大膽運用各種新型材料、新型設備及新型工藝。此外,為了更好提高工程施工效率,技術人員還應做好施工技術交底,保證建設進程;
3)在實際施工中,要而臨各種突發問題。因此,技術人員應提高自身應變能力。一旦出現突況,采取合理的解決方案解決問題。如果突發問題無法解決,應及時上報公司,由專家進行解決;
4)建設單位的技術人員應正確把握相關合同,如果發現合同出現變更,應及時與相關人員進行溝通,進行解決;
5)施工單位要構建完善的資料管理系統。施工人員應明確自身責任,將資料進行分類與管理;
6)在施工中,如果遇到較為特殊、重大的建設環節,建設單位應制定相應的施工方案。
1.1.1移動導向架定位船的選擇導向架定位船由“天威號”700t全回轉起重船進行改裝,主要用于鋼管樁沉樁過程的定位和糾偏,其主鉤輔助立樁并負責吊持沖擊錘復打,同時振動錘和沖擊錘系統也存放于該船甲板上。導向架焊接固定在“天威號”定位船的左舷,主體結構為鋼質桁架結構,長15.3m、寬14.85m、高18.65m,分為上下兩層,兩層之間距離為12m,分別布置3組液壓抱樁器,上下層的液壓抱樁器垂向同心,保證鋼樁打設精度。
1.1.2浮吊選型本工程所有鋼管樁中,最大吊重197.6t,最大吊高87.7m,選用“起重27號”1600t雙主鉤浮吊進行吊裝入位以及吊持沖擊錘復打,其有效吊重1600t,有效吊高95m,有效吊距43m,均可滿足施工要求。
1.2打樁錘選型
根據對68個墩位逐墩進行沉樁阻力計算分析,初打采用2臺APE400液壓振動錘聯動振沉,當液壓振動錘初打不能振沉至設計標高時,采用MHU800S液壓沖擊錘復打至設計標高。
2施工工藝及方法施工工藝流程。
2.1沉樁實時定位系統
移動導向架沉樁實時定位系統由硬件和軟件兩個部分組成。其中:硬件設備包括:在定位船及導向架上布置3臺GPS接收、3臺激光掃描儀、2臺傾角傳感器,軟件系統包括:數據傳輸系統、計算機控制系統及打樁軟件系統。系統通過GPS(RTK)確定絕對位置功能及激光掃描儀確定相對位置功能,依靠船體參數項進行銜接完成樁平面位置確定,通過不同高度的激光掃描儀掃描的樁心坐標及2臺掃描儀的高差獲得樁垂直度數據,具備以下功能:
1)實時顯示船位狀態,當前樁位偏差指示和垂直度顯示;
2)當前樁與已完成多樁間距顯示;
3)任意兩個高程面樁心坐標顯示;
4)CAD圖形和EXCEL數據文件導入和記錄文件導出功能;
5)項目的新建、保存、關閉,系統參數的設定、修改、保存功能。
2.2平面位置定位
1)初定位:3臺GPS(RTK)實時坐標可以確定船的位置和方向,通過導向架中間一組抱樁器中心位置坐標和船體實時扭角完成一次定位。每個墩臺定位船駐位2次,每次完成在同一列的3根樁的初定位,初定位時要求與設計坐標偏差小于5cm。
2)下樁后定位:初定位完成后開始入樁,工程樁進入抱樁器,掃描儀即獲得數據,樁位實際坐標由掃描儀實時測量獲得,首先將抱樁器抱緊,使樁與定位船形成整體性,根據沉樁實時定位系統顯示數據指導定位船位置的微調來調整樁的平面偏位。第1根樁在絕對位置和垂直度均滿足設計要求的情況下下樁,從開始下樁到沉樁結束過程中沉樁實時定位系統全程監控,遇情況隨時進行調整。第1根樁完成后的其余5根樁在滿足絕對位置和垂直度要求情況下,必須要考慮相對位置偏差,沉樁實時定位系統根據激光掃描儀掃描的數據提供樁相對位置偏差數據表,根據數據情況指導樁位調整,有效保障絕對位置和相對位置都滿足設計要求。
2.3垂直度調整
樁垂直度的獲取依靠激光掃描儀掃描數據完成,3臺掃描儀分別布置在導向架上下兩層,“激光掃描儀3”確定出3根樁上部的樁中心坐標,“激光掃描儀1”和“激光掃描儀2”可以確定出3根樁的下部樁中心坐標,根據同一根樁上下兩個平面的差距和2個掃描儀的高差,可以通過軟件系統實時計算出每根樁的垂直度,并根據顯示值進行兩個方向的垂直度調整,順船向通過抱樁器調整,橫船向通過調節定位船左右水倉的壓載水調整。
2.4高程控制
沉樁實時定位系統高程控制是在激光掃描儀下方安裝3個紅外激光頭,分別指向3個樁中心位置,樁入抱樁器時紅外光點打在樁上,通過前期調平工作,使激光束與船體平面保持平行,激光點高程變化與GPS高程同步,打樁時通過樁架上安裝的視頻監控裝置對紅外點指示的樁刻度線進行觀測,將指示刻度線讀數輸入打樁軟件中,軟件通過與樁頂刻度數反算,即可完成樁頂高程的控制。
2.5沉樁
“起重27號”副鉤吊起放在定位船甲板上的2臺APE-400液壓振動錘聯動錘組,移至鋼管樁正上方緩慢下落,使錘組的液壓夾具夾住鋼管樁頂部,開啟振動錘,對鋼管樁進行振沉,直至振沉至設計標高。振沉過程中,實時監控系統發現樁身垂直度偏差過大時,采取延長留振時間、交替上拔和振沉等方式,使土體充分液化,確保鋼管樁垂直下沉。振沉過程中遇到地質較硬,振動錘振沉困難情況,則停錘并移開振動錘組,更換“天威號”吊持MHU800S液壓沖擊錘進行復打至設計標高。
3施工質量分析
本工程408根樁全部采用移動導向架沉樁施工工藝施工,雖然有個別墩位因地質不均,造成一次沉樁質量超標,但通過拔出后再次重復振沉的方式,使408根樁的最終沉樁合格率均達到了100%。以沉樁過程最為困難的50號墩為例,通過采取留振、拔出后往復振沉的方式,使6根樁的最終成樁質量均滿足平面偏差不大于10cm、垂直度不大于1/250的高標準設計要求。
2道路橋梁工程造價管理與控制
由于道路橋梁建設過程中造價計算方法以及管理模式不能滿足現實中的需求,同時在跨地區省份進行工程建設等條件下,很多工程在造價方面出現“三超”現象,這些情況就為加強道路橋梁工程造價管理與控制提供了條件與要求。
2.1工程項目立項決策階段
在道路橋梁建設中首先工作就是工程項目的立項決策,在這個過程中主要包括對于項目的提及以及可行性等方面的研究和討論,在這些研究問題中,可行性和經濟效益是最重要的,其次就是對于項目完成之后的評估計劃。對項目可行性和評估項目進行深入研究對于加強工程造價管理與控制至關重要,例如對于道路橋梁建設相關的材料價格、具體技術的科技需求以及地質環境的開發成本等,對于這些具體情況在立項決策階段進行研究就可以開展科學合理的工程造價,同時制定明確的工程評估計劃,為在建設過程中各項事務提供一定的標準,從而真正實現可持續建設。
2.2工程項目設計階段
在經歷過工程項目立項決策階段之后,研究人員自然就會對于項目進行合理科學地設計,在這個設計過程中我們應該根據具體情況來進行確定最優工程方案,在上文中我們已經知道現在跨地區省份工程項目正在增加,但是各個地區對于工程造價標準又不一定一致。這一現狀要求項目設計者一定要進行市場調查和實踐了解,將跨地區的差別在設計時向管理者提出,由此工作人員可以更加科學精確地確定符合實際,同時兼顧經濟利益的項目設計方案,這種方法在一定程度上對于加強道路橋梁工程造價管理與控制有幫助。
2.3工程實施階段
在對于加強道路橋梁工程造價管理與控制在道路橋梁施工施工階段體現的最為明顯,在工程施工階段關于造價管理主要包括三個方面的內容,首先是招標管理方面,對于工程來講一個優秀的建筑單位是工程成功的前提,可以為工程減少很多不必要的費用開支;其次是施工管理方面,在施工過程中應該嚴格遵守設計規范,不同中施工情況采用不同的施工設備,進行認真履行科學施工規范;第三就是結算管理方面,這里要求對于工程造價工作人員以及進行計算方法模式有更加嚴格的要求,項目管理者可以從這三個角度對工程造價進行管理和控制。