莫斯科地区相同抗冻效果的路面结构1路面基层和面层;2―砂;3―塑料泡沫。
2降低路堤高度在季节性冰冻地区,路堤的高度必须达到一定数值,以避免路基工作区内的土质过湿。路堤的高度取决于填筑土,包括路基工作区填筑的土质情况。路基工作区的厚度要求等于冰冻深度的2/3,但距路面顶不小于1.设置塑料泡沫隔温层,以减少冰冻深度为代价,使降低工作层的厚度成为可能。正因为如此,有可能从工作区中挖除不适宜的土,对于最小路堤高度,容许达到较低的要求。
区路段施工需要的最小路堤高度值,这里的地下水位为地表面。在此情况下,对于传统的路面,由砂或砂性土填筑的路堤篼度不应该小于2.0m(A型)。
I国外科技系俄罗斯道路“塑料泡沫”隔温层设计施工(连载)塑料泡沫解决的问题编者按:在俄罗斯的季冻区和永冻区,公路建设者用设置塑料泡沫隔温层的方法来解决路面强度、路基的抗冻性和稳定性问题。该种塑料泡沫已获俄罗斯联邦建设部的专利。在道路中设置塑料泡沫隔温层已纳入了俄罗斯行业标准和规范。本刊从此期开始将陆续刊登“俄罗斯道路塑料泡沫隔温层设计施工”的有关内容,以飨读者。
1减少防冻层厚度在季节性冰冻地区,规范要求路面以下土的膨胀值不应该超过允许值。为了满足此项要求,施工中需要设置防冻层,如粗砂、砂砾混合料、砾石、稳定土以及其它非冻敏感性膨胀材料。对于不理想的土质水文条件路段,有时需要设置的防冻层厚度达到lm或更多。在一些路段,是很难提供需要的适宜的土质和用于施工的防冻层材料的。因为有些地区,根本没有这样的土质和材料,并且运输满足要求的砂砾材料运距达到十几甚至上百公里。
设置塑料泡沫隔温层使得减小防冻层厚度或者根本不用防冻层成为可能。
所示,分别给出了由砂构成的防冻层路面结构(A),以及设置了塑料隔温层的结构(B)。这两种类型的结构适宜莫斯科地区,能够满足强度和抗冻要求。
但在设置了塑料泡沫隔温层的路面结构情况下,为了防止地面以卞土冰冻,路堤的高度可不小于1.5m型)。
当建设传统路面(A型)和设置塑料泡沫隔温层路面(B型)时位于阿克杭基斯克地区的最小路堤高度1―路面:2好砂或砂性土:3―淤泥质砂性土和淤泥;4一塑料泡沫设置塑料泡沫隔温层使得降低路堤高度成为可能,同时,也降低了防冻层的厚度。在奥姆斯科-新西伯利亚(Omsk-Novosibirsk)公路上,使用了塑料泡沫,允许降低路堤高度为。9m,并且减少了由砂构成的防冻层厚度0.3m.对于永冻区,建设道路的基本原理是,在整个道路运营期间,路堤以下的冰晶土永远处于冻硬状态。
因为这种土融化时,就失去了承载力,出现沉陷,导致道路损坏。
为了预防土融化,一种施工措施是建设高路堤。
但设置塑料泡沫隔温层时,可以降低路堤的篼度。表明,在鸭茂盆苏勒(YamalPeninsula)需建设的最小路堤高度值,道路的使用期达到了当建设传统路面(A型)和设置塑料泡沫隔温层路面(B型)时位于鸭茂盆苏勒地区的最小路堤高度1路面;2好砂或砂性土;3―冰晶土:4―塑料泡沫用好的砂料修筑满足要求的路基结构情况,路堤的高度必须超过2.0m(A型)。如果使用塑料隔温层建设的路基,路堤的高度只需1.5m(B型),还可避免出现霜雪光滑路面情况……
3降低挖方深度在季节性冰冻地区,不良地质水文条件下,在挖方段设置了厚的防冻层(A型)。使用塑料泡沫隔温层,一样可以提供抗冻效果(B型)。由于减少了路面厚度,则降低了挖方深度。因此,由于土的挖方数量减少,使施工填筑状况得到了改善,尤其在雨季。
为奥姆斯科一新西伯利亚(Omsk-.Novosi-birsk)公路上挖方段路基结构,具体设计路段为K38 +500至K76+515.该公路按第一类标准设计。A和B型结构的路面均可满足强度和抗冻要求。
这条道路需要的塑料泡沫为840m3/km,即通过设置隔温层减少需要的满足要求的砂为。11920m3/km,减少挖方土为路基填筑时,为了达到要求的密实度,有必要压实工作区的土。当建设沥青路面或水泥混凝土路面时,填筑土的密实度必须分别不低于0. 98和10,最大密实度取决于GOST22737-90C国家标准)规定的标准压实方式。但是,压实过湿土只能接近理想指标。
过湿土通常很难施工,尤其在雪融化的春季及多雨的秋季。使用塑料泡沫隔温层,使得在以下三种条件下填筑路基,增加过湿土的用量成为可能。第一种情况,路基工作区是第一个或第二个类型;第二种情况,填筑土的压实度不低于最大类型的。95;第三种情况,塑料泡沫有一。定的厚度,以避免路面以下土发生冻胀。'在上述情况下,填筑土将不发生冻胀,仅在夏季产生收缩。因此,需要将土压实到最大密实度或者更建设传统路面(A型)和设置塑料泡沫隔温层路面(B型)时位于为奥姆斯科一新西伯利亚道路上的挖方段路基结构1路面的面层和基层;2―中粗砂;3―塑料泡沫,所示为填筑的过湿膨胀淤泥质土最大值,对于传统路面结构,如沥青路面(A型),以及在结构中设置塑料泡沫隔温层(B型)情况下,均使得用该种土填筑路基成为可能。
5改善路面的耐久性和平整度季节性冰冻地区,在道路运营期间,膨胀土的密实度和潮湿状态,在全年过程中均发生变化。此过程由四个阶段构成:秋季膨胀,冬季冻胀,春季融化时土体沉陷,以及夏季收缩。在结构的使用寿命期间,年复一年不断重复着密度、含水量的变化。如果逐年重复的冻胀,对于后者情形,将致使土的压实损失,直到在夏季的密度等于每一天的密度。
建设传统路面(A型)和设置塑料泡沫隔温层路面(B型)时,根据允许的能够压实的膨胀淤泥质的含水量确定值1一路面面层和基层;2―砂;3―膨胀淤泥质土;4一塑料泡沫;5―土工织物上述日趋加剧的路面膨胀,使得整个行车道区产生不均匀沉陷。尤其这些病害常发生在春季,当在交通量荷载作用下,不均匀变松饱水的土急剧沉陷。
发生这种情况时,土的膨胀越高,行车道的不均匀膨胀和沉陷也越严重。
这种对于路面的逐年作用,影响了路面的耐久性和表面的平整度。为了减缓冻胀,则意味着增加路面的耐久性和平整度。理论上,用适宜的砂、砂砾混合、砾石、胶结料稳定土等抗冻胀材料替代整个冰冻深度内冻胀土是可能的。但是,对于冰冻深度3m或更深的地区,这样做实际上是不可能的。
设置塑料泡沫隔温层,使得预防路面以下填土冻胀成为可能。这样做的结果,使路基工作区压实损失的基本因素得到排除。
对于非膨胀或弱膨胀土的密度,实际上,在道路运营期间不发生变化。确定的压实土含水量也不改变。在这种状态下,工作区土的承载力实际上不随季节变化而改变。仅由于这个因素,与传统结构解决的问题相比,路面的耐久性增加近30%.使用塑料泡沫结构的服务寿命比预定值延长,因为路面不会逐年加剧膨胀和沉陷,这很大程度上决定了结构的耐久性。
表明了预防路基工作区土质的冰冻,传统路面结构(A型)与设置塑料泡沫层结构(B型)情况下面层使用寿命之间的关系。此图还给出了奥姆斯科一新西伯利亚(Omsk-Novosibirsk)公路路面平整度数据。具体为使用12年后的实测值。
一建设传统路面(A型)和设置塑料泡沫隔温层路面(B型)时,路面寿命和平整度指数一塑料泡沫;5―土工织物48 . 6仅使用塑料泡沫解决问题的可行性道路养护的主要任务之一是减轻现有道路的冻胀。路基和路面变形称为冻胀,表现出冬季形成隆起,融化期间表面不平整,当通车运营时,由于过湿土强度减低,使路面损坏。
俄罗斯条件下,道路运营过程中的冻胀极为复杂。在一些路段上,冻胀长度达到30%或更多。根据俄库茨克吉仆多尼(Irkutskgiprodorn)数据,位于特余门-奥母斯克路段,从k248-k297总计有6.5km长路段发生了冻胀。在白卡尔(Baikal)路段上,克瓦茨掉牙斯基克瓦依界(KrasnoyarskyKrai)至俄库茨克(Irkutsk)市,从第1689km到1712km,发生10处总长达到6.8km的冻胀。
在许多情况下,使用传统的方法控制冻胀效果较差,有时甚至根本不发挥作用。解决这类问题,设置塑料泡沫隔温层,使减缓冻胀成为可能。
表明了其中之一的情况。道路的路堤篼lm,地势平坦,路面不能运营。路堤下为淤泥质砂性土,地下水上升到地表面。冻深超过1.5m,道路存在冻胀。11挖除道路冻胀解决问题时,设置防冻层(A层)和设置隔温层(B型)路面1―路面面层和基层;2―砂;3砾;4―淤泥质砂性土冻胀段恢复建设中,新建路面0. 5m厚。如果设置另外的防冻层,厚度应该大于0.5m(A型)。在这种情况下,路顶面低于地表面蓄水区以下。
为了提供需要的结构耐久性,有必要将道路面层的水排除,应该提篼路基的篼度。实际上满足这些要求的操作是不可能的。对于平坦地势,当一部分防冻层低于地下水位时,根本不可能排水。因此,上述条件下,减少冻胀的防冻层不应该设置。由粒状材料构成的防冻层,具有很多缺陷。在低于地下水位填筑,结果将导致粒状材料的承载力降低。浸水防冻层将产生冰晶,不能减缓冻胀。
设置塑料泡沫隔温层(B型)的结构,则不存在上述缺点,并且允许从道路中挖除冻层。
在永冻土地区,不使用塑料泡沫,对于有些情况ji不可能处理的。如由于地形起伏,填筑的路基低,一种情况是加强施工控制。如果不设置塑料泡沫隔温层,路堤顶面以下冰态土将融化,结果导致道路损坏。塑料泡沫的应用使预防填筑土融化,保全道路正常运营成为可能。(待续)(王晓珂陈东丰编译王树森纪景义校译)
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