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2015年岩土工程师《专业知识》复习:土方工程施工的方式

2015-04-08  点击: 次  建培教育

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  •   2015年岩土工程师《专业知识》复习:土方工程施工的方式

      土方工程施工的方式

      一、土的施工分级和可松性

      (一)土的施工分级

      土包括土质土和岩石两类。

      (二)土的可松性

      自然状态的土经开挖后会因变松散而使体积增,以后即使再经填筑压实也难于恢复到原来的体积,这种性质称为土的可松性。

      二、土方开挖

      (一)单斗式挖掘机

      单斗式挖掘机是以仅有一个铲斗的挖掘机械,均由行走装置、动力装置和工作装置三部分组成。

      行走装置:履带式、轮胎式和自行式三类。

      动力装置:内燃机和电动机二种。

      工作装置:正向铲、反向铲、拉铲和抓铲四类。

      1.正向铲挖掘机

      适于挖掘停机面以上的土方,但也可挖停机面以一定深度的土方。挖土机的每一个工作循环包括:挖掘、回转、卸土和返回四个过程。

      挖土方式(或开行方式):①正向掌子挖土;②侧向掌子挖土。

      2.反向铲挖掘机

      最适于开挖停机而以下的土方如基坑、渠道、管沟等的土方,但也可以开挖停机面以下的土方。只能挖Ⅰ-Ⅱ类土,硬土须预松。

      挖土方式:①沟端开行;②沟侧开行。

      3.拉铲挖掘机

      一般用于挖掘停机面以下的土方,最适于开挖水下土方及含水量的土方。

      挖土方式:①沟端开行;②沟侧开行。

      4.抓铲挖掘机

      适于挖掘窄深基坑或沉井中的水下淤泥及砂卵石等松软土方。

      (二)多斗式挖掘机

      (三)铲运机械

      1.推土机

      主要用于平整场地,开挖宽的渠道、基坑,回填沟壑等,还可用于清理场地,推平土堆或聚拢土垛。

      经济运距约为30~50m,Ⅰ-Ⅱ级土。

      提高生产率的主要措施:下彼推土,多机并列推土,筑沟推土、分批分段推土。

      2.铲运机

      是一种能连续完成铲土、运土、卸土、铺土和平土等施工工序的综合土方机械。适于平整面积场地,开挖型基坑、河渠、填筑提坎和路基等。

      经济运距为800~1500m

      三、土料压实

      1.影响土料压实效果的主要因素有:

      (1)土料性质;(2)土料的含水量;(3)土料的铺层厚度;(4)压实机械类型及压实遍数(压实功)。

      2.土料的压实方法

      (1)碾压(静压法):粘性土和砂性土;

      (2)夯击(冲击):粘性土和砂性土;

      (3)振动法:仅适于砂性土。

      3、水泥稳定碎石基层收缩裂缝的控制

      近年来,为改善沥青路面的使用性能,对沥青面层进行了大量研究,采用了许多新技术,如改性沥青、SMA路面等。然而路面结构作为一个整体,单纯提高面层材料的性能难于发挥其应达到的效果,作为主要承重层,基层材料的性质和整体质量对沥青路面的使用性质和使用寿命有十分重要的影响。因此,优质基层不仅有利于反射裂缝的控制,而且还改善了整体性能,是合理而实用的技术途径。

      作为优质基层,水泥稳定碎石最大的问题就是如何降低收缩裂缝。减少基层裂缝的产生可从4方面着手:

      (1)降低基层材料的收缩系数,提高基层材料的抗拉强度;

      (2)采用补偿收缩措施,如掺加膨胀剂;

      (3)采用限制收缩措施,如掺加纤维、土工织物等;

      (4)改善约束条件,如预锯缝、造成许多微细裂缝以及让基层先开裂等。作为膨胀性的化学物质,由于其实际效果受环境条件的影响,在复杂多变的路面自然条件下可能难以采用,而掺加各种加筋材料则增加施工难度、提高工程造价。降低约束则应施工实际效果出发,例如预锯缝。由于在荷载和环境因素作用下基层预切缝缝隙处的沥青面层产生应力集中,因此必须对该缝预加处理。而处理措施如何在面层施工中以及在行车荷载下保持稳定效果却难以控制。因此,笔者认为从材料组成设计、施工以及养护措施入手最为切实可行。

      有人在总结了大量研究成果后认为应从以下4方面减少裂缝:

      (1)控制集料中细料的含量和塑性指数,以减少水稳集料中的粘土含量;

      (2)在保证满足强度要求的前提下,尽可能减小稳定剂掺量;

      (3)控制施工碾压时的含水量,含水量每增加1%对基层干缩应变的影响相当于水泥剂量2-3倍;

      (4)减少半刚性基层的暴晒时间,养生结束后(也可以在养生期间),立即铺筑罩面。确实,水泥稳定碎石基层收缩的内因主要是组分中的水泥与水,外因则是环境的温湿度变化。因此,以上几点是最为重要的。

      水泥稳定碎石基层收缩裂缝的防治措施,具体来说,主要包括以下几方面:

      (1)材料组成设计

      首先是原材料的优选。选用合适的水泥,一般来说,C3A含量大、细度较细、石膏含量不足及S03含量小的水泥收缩较大。选用含泥量小、结构致密、吸水率小、弹性模量较大的骨料。在普通骨料范围内,砂岩骨料的收缩最大,石灰岩和石英岩的干缩都较小。掺用质量好、颗粒细的粉煤灰。加入新型外加剂,如能减少混凝土收缩率的外加剂——减缩剂。混凝土减缩剂的化学组成主要为聚醚或聚醚类衍生物,它几乎不存在水泥适应性问题,且与其它外加剂有良好的相容性。

      其次是良好的配合比设计。通过级配的合理调整,尽可能采用骨架密实型结构,减少水泥含量,降低单方用水量,增加粗骨料的相对含量。

      (2)施工控制

      实践证明,水泥稳定碎石基层开裂的几率和程度,显着受现场施工控制的影响,在一定程度上也是施工组织管理、施工工艺水平的反映。只有在良好的施工前提下,减缩措施的效果才能得到反映。施工控制的主要内容是加强集料的组织管理,保证集料级配与实验室配合比相符、水泥剂量准确,保持基层材料强度的均匀性,控制碾压层的厚度和含水量,提高基层的压实度和整体稳定性,并注意合理的养生。

      实际上,许多收缩裂缝是由于不注意养生造成的。水分蒸发过大,或者时干时湿,甚至长时间暴晒。水泥稳定碎石在强度形成过程中,需要消耗水分,尤其是在强度形成初期,养护不良则收缩性大,同时材料自身的抗拉强度低,极易形成裂缝。因此,在铺筑沥青混凝土下面层前,要随时做好基层的养护工作。

      4、结语

      路面裂缝影响路面美观、消弱整体稳定性和平整度,并且由于水分的渗透,降低基层与土基的承载力,从而加剧路面破坏,缩短使用寿命。要根据具体情况,采用不同的措施防治半刚性基层裂缝。从结构设计、材料设计、厚度计算和工艺设计多方面综合考虑。

      采用水泥稳定碎石基层符合我国的半刚性路面“强基薄面”的结构特点,并且应用范围广泛。要彻底消除半刚性基层裂缝可能相当困难,但从基层材料本身出发,采用新材料、新工艺来探讨减少反射裂缝的措施或许更为有效,技术也更合理,经济上更能被接受。

      (1)老滑坡

      1)斜坡面不顺直,呈无规律的台阶状,呈现弧圈状或簸箕状低洼微地貌。坡面一般长有植物,较大的树木呈现“马刀树”、“醉汉林”。

      2)滑坡岸坡常凸岸,将河流向对岸挤压,有时因滑体被冲走而成凹岸,但多残留有巨漂孤石,岸坡并有坍塌迹象。

      3)河流阶地被超覆或剪断,阶地面不连续,堆积物层次不连续或上下倒置,产状紊乱。斜坡前缘有泉水或湿地分布,喜水植物茂盛。

      4)滑坡后缘地带出现双沟同源或洼地,沟壁已较稳定,草木丛生。

      5)滑坡体斜坡常呈上凹下凸起伏,前缘(土体)被挤出呈舌状凸起,地层不连续,产状不一致;两侧地层多有扰动和松动现象,有裂缝和拖曳褶曲;后缘壁较陡且有坍塌遗迹。

      6)冲沟沟壁或人工边坡,有时可见滑坡滑动面痕迹。

      (2)稳定滑坡

      1)主滑体己堆积于前缘地段,堆积坡面已较平缓密实,建筑物无变形迹象。

      2)滑坡壁多被剥蚀夷缓,壁面稳定,多长满草木。

      3)河流已远离滑坡舌,不再受洪水淘刷,植被完好,无坍塌现象。

      4)滑坡两侧自然沟谷稳定。

      5)地下水出露位置固定,流量、水质变化规律正常。

      (3)具有发生滑坡条件的斜坡

      1)堆积土组成的上陡下缓的斜坡,岩(土)体中含有软弱夹层或不利于斜坡稳定的结构面。

      2)破碎岩石组成的陡峻山坡。

      3)岩浆岩、变质岩风化带组成的斜坡。

      4)断层破碎带中的谷坡

      5)堆、坡积层下伏不透水层,并具临空面的斜坡。

      6)由软岩组成和间夹软弱层的顺层地区,特别是倾角在10°~30°的斜坡。

      7)膨胀岩(土)地区边坡。

      8)填筑土基底松软、地下水发育或积水,填筑前基底处理不当的斜坡。

      9)不适当的工程施工,导致斜坡稳定条件发生恶化。


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