零路基工作区的路面做法,是把该种路面结构直接建在原状土上,路基不用翻挖压实。市政道路施工论文,路基土只承受自重荷载,一般约20kPa(2t/㎡)左右,车轮荷载应力与自重应力之比基本小于0.1,车轮荷载应力就可以忽略不计。一般车轮荷载应力也仅有1.10~2.02kPa(0.11~0.202t/㎡)。通常应用范围:
(1)城市里的街道新建或改建,做灰土基层,会影响两边的扬尘卫生:
(2)城市里地下水位较高
(3)绿化带改造成沥青混凝土路面,狭长地带很难做土基处理:
(4)有时老路改造,地下管线错综复杂,不宜下挖做土基处理,来提高土基回弹模量,也不宜下挖来达到土基压实度的要求:
(5)路塹路基中,有两边的坡面荷载,路基不宜下挖太深,以免造成路槽塌方:
(6)下穿铁路公路的道路,路基不宜下挖太深,以免造成桥墩受损:
二、四个典型零路基工作区路面结构的演化过程
(1)水泥稳定碎石和水泥混凝土结合组成双层板的沥青路面
演化过程:
1)序号1至2,可以看出,当有了路面结构后,路基工作区骤减,由-237cm减为-93cm,大部分荷载应力由路面结构承担,进入土基的荷载应力较小;
2)序号2至3,可以看出,20cm10%石灰土变为20cmC20水泥混凝土,抗压回弹模量由550MPa变为23000MPa,路基工作区由-93cm变为-34cm,减少59cm;
3)序号3至4,可以看出,水泥混凝土强度由23000MPa变为27000MPa,厚度增加5cm,路基工作区由-34cm变为-2cm(接近0),减少了32cm;
4)小结:土基上有了路面结构后,路基工作区骤减,大部分荷载应力由路面结构承担,进入土基的荷载应力较小。由正常路面结构2,演化为零路基工作区路面结构4,由20cm10%石灰土变为25cm水泥混凝土(抗弯强度4.0MPa),就可以了,减去了原路基工作区-93cm的翻挖压实,经技术经济比较后,除特殊地段的道路采用外,一般地段的道路也可以考虑采用。
(2)刚性基层的沥青路面
演化过程:
1)序号1至2,可以看出,当有了路面结构后,路基工作区骤减,由-237cm减为-50cm,大部分荷载应力由路面结构承担,进入土基的荷载应力较小;
2)序号2至3,可以看出,增加23cm水泥混凝土,可以减少20cm水泥稳定碎石、20cm10%石灰土和减去路基工作区50cm的翻挖压实,变成零路基工作区路面;
3)由正常路面结构2,演化为零路基工作区路面结构3,经技术经济比较,除特殊地段采用外,一般地段也可以考虑采用。
(3)刚性基层的水泥混凝土路面
演化过程:
1)序号1至2,可以看出,当有了路面结构后,路基工作区骤减,由-237cm减为-59cm,大部分荷载应力由路面结构承担,进入土基的荷载应力较小;
2)序号2至3,可以看出,40cm(20cm水泥稳定碎石+20cm10%石灰土)变成25cm水泥混凝土(抗拉强度4.0MPa),路基工作区减少59cm,变为零路基工作区路面结构;
3)由正常路面结构2,演化为零路基工作区路面结构3,经技术经济比较后,除特殊地段采用外,一般地段也可以考虑采用。
(4)水泥稳定碎石半刚性基层的沥青路面
演化过程:
1)序号1至2,可以看出,当有了路面结构后,路基工作区骤减,由-237cm减为-93cm,减少了144cm,大部分荷载应力由路面结构承担,进入土基的荷载应力较小;
2)序号2至3,可以看出, 20cm10%石灰土变成20cm水泥稳定碎石,抗压回弹模量由550MPa增高至1500MPa,路基工作区减少93-64=29cm;
3)序号3至4,可以看出,增厚29cm水泥稳定碎石,路基工作区减少64cm,变为零路基工作区的路面结构;
4)由正常路面结构2,演化为零路基工作区路面结构4,由20cm10%石灰土变成49cm水泥稳定碎石,减去了原路基工作区93cm的翻挖压实深度,经技术经济比较后,除特殊地段采用外,一般地段也可以考虑采用。
三、非特殊路段采用零路基工作区路面结构实例
(1)有一段路100多米,经过鱼塘边,做灰土基层会影响养鱼:
原路面结构如下:
4cm AC-13C
8cm AC-20C
36cm 水泥稳定碎石
20cm 10%石灰土
E0=40MPa(一般采用6%灰土处理,土基处理深度为100cm)
经施工单位提出,道路施工材料不能采用石灰,不然会影响鱼塘养鱼。
由于前后路段均为采用水泥稳定碎石基层,为使施工材料尽量少变化,经研究,本鱼塘边的路面结构,采用零路基工作区的水泥稳定碎石结构:
4cm AC-13C
8cm AC-20C
85cm 水泥稳定碎石
E0=15MPa
结构变化:把原来20cm10%石灰土层改为49cm水泥稳定碎石,即总厚度为85cm的零路基工作区的沥青路面结构。减去了100cm的6%石灰土处理土基。做到了,少挖、不挖,把用在下面翻挖压实的费用,做水泥稳定,施工快,又方便,且没有石灰土影响鱼塘养鱼。
(2)由实例(1)的原路面结构,也可改为如下的零路基工作区路面结构:
4cm AC-13C
8cm AC-20C
36cm 水泥稳定碎石
25cm水泥混凝土抗弯强度4.0MPa
E0=15MPa
把20cm10%石灰土,改为25cm水泥混凝土抗压强度4.0MPa,减去了100cm深的6%石灰土处理土基。与常规做法不同,可以做到少挖、不挖,把用在下面翻挖压实的费用,做25cm水泥混凝土,施工快,又方便。
与85cm的水泥稳定碎石相比,即把49cm水泥稳定碎石变成了25cm水泥混凝土,费用由原来,水稳4元/㎡·cm×49cm=196元/㎡,变成水泥混凝土5元/㎡·cm×25cm=125元/㎡,总的厚度减薄49-25=24cm,还可节省196-125=71元/㎡。所以,可以看出,在零路基工作区路面结构中,采用水泥混凝土结构层,比采用水泥稳定碎石层经济,虽然水泥混凝土单价每㎡每厘米造价增加1元,但由于其强度高,从而减少了其结构厚度,总造价要比水泥稳定碎石省。
(3)由实例(1)的原路面结构,也可改为如下的零路基工作区路面结构:
4cm AC-13C
8cm AC-20C
45cm水泥混凝土(抗弯强度4.0MPa)
E0=15MPa
该路面结构,比上例(2)更省,(4元/㎡·cm×36cm+5元/㎡·cm×25cm)-5元/㎡·cm×45cm=(144+125)-225 =269-225=44元/㎡;比实例(1)省71+44=115元/㎡。总厚度要减薄85-45=40cm。
另外,在水塘边的道路,地下水位较高,容易造成沥青混凝土水毁,做水泥混凝土结构层,有利于阻止对沥青路面的水浸,所以有条件时,应尽量采用水泥混凝土结构层。
四、结束语
(1)由零路基工作区路面结构的演化过程看出,该种路面结构只是在原路面结构的基础上,适量增加路面结构层的强度和厚度,就可以达到零路基工作区,该种路面结构可以直接筑在原状土上,土基不需翻挖压实,把用在下面的钱,用到上面来,施工快,又方便。同时满足了不能下挖的路段要求,进一步经过技术经济比较,在常规路段也是可以采用的一种路面结构型式。
(2)文中所列零路基工作区的路面结构,在实施时,还应有相应的构造措施,如在半刚性结构层、水泥混凝土结构层上沥青路面的防止反射裂缝;在水泥稳定碎石层下的原状土,为保证水泥稳定碎石的压实度,应做20cm掺4%石灰土(或水泥土),压实度为90%;由水泥稳定碎石和水泥混凝土结合组成的双层路面结构,为保证为连续结构,层间应铺纯水泥浆。该种路面结构,应按水泥混泥土路面设计规范进行设计计算,水泥混凝土的强度应不小于规范要求的最低强度。应按水泥混凝土路面的设计规范要求,划块、设缝。
(3)按零路基工作区的路面结构,除能满足零路基工作区的要求外,还应验算其能否满足通行交通量的强度要求。两者都要满足,一方刚能满足时,而另一方可能会有余量。