CN106801369B - 一种刚柔基层双斜坡过渡结构及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种刚柔基层双斜坡过渡结构及其施工方法，其特征是：过渡结构由下往上依次为水泥稳定碎石下基层、级配碎石下基层、级配碎石上基层和水泥稳定碎石上基层；在级配碎石下基层与级配碎石上基层之间设置土工格栅；在水泥稳定碎石上基层的上表面，自下而上依次为下面层、中面层和上面层；在过渡结构的纵切面中分别设置第一斜坡过渡段和第二斜坡过渡段，按级配碎石上基层的外轮廓形状设置型钢框架，级配碎石上基层摊铺于型钢框架的框架中。本发明使得半刚性基层到柔性基层，也包括刚性基层到柔性基层能实现良好过渡，其结构稳定，能有效提高工程质量。

Description

一种刚柔基层双斜坡过渡结构及其施工方法

技术领域

本发明属于道路工程领域，更具体地说是一种刚柔基层双斜坡过渡结构及其施工方法。

背景技术

我国自上世纪50年代起便开始在道路建设中应用石灰土作为路面基层,而且在其后的几十年中石灰稳定类半刚性材料一直是我国高等级公路的主要基层类型。70年代中期,我国开始使用水泥稳定材料作基层。90年代至今,以水泥稳定材料和石灰、粉煤灰稳定材料为代表的半刚性材料占各等级公路路面基层材料用量的95％以上。半刚性基层具有一定的板体性、刚度、扩散应力强，具有一定的抗拉强度、抗疲劳强度、良好的水稳定特性。这些都符合路面基层的要求，使得路面基层受力性能良好，并且保证了基层的稳定性。

随着我国高等级公路的长期应用与研究，半刚性基层的一些固有缺陷逐渐暴露出来，主要表现在半刚性基层材料收缩量较大、水稳性差、排水性能差，从而导致沥青路面产生各种病害，严重影响道路的服务功能，也直接影响半刚性基层路面的使用寿命和服务水平。柔性基层逐渐进入人们的视野，其施工方便、能及时开放交通、便于保畅，抗疲劳能力好。柔性路面的基层和底基层不产生裂缝，结构层整体水密性好。而在已通车使用的道路中,90％以上的高等级沥青路面和绝大部分水泥砼路面的基层均采用半刚性材料，这表明半刚性基层仍然是中国目前高等级路面的主要基层材料类型。由于经济的限制，将所有的半刚性基层全部替换是不切实际的，而柔性基层的采用必然面临着半刚性基层到柔性基层的过渡问题。

中国专利CN204199134U提供了一种半刚性基层与粒料柔性基层的过渡结构，通过在半刚性基层到粒料柔性基层的连接处设置斜坡过渡结构进行过渡，并在半刚性基层和柔性基层的连接处铺设玻纤格栅进行加固。该结构实现了半刚性基层到柔性基层刚度与强度的连续过渡，但并没有具体的提出可行的施工方案，仅单斜坡的设置给施工碾压存在一定的难度。

目前针对刚柔基层的过渡结构在施工中存在以下困难：

1、采用分层填筑碾压的施工方法构筑路基过渡段。在实际施工中，半刚性基层与柔性基层由于不同基层不同材料性质的差异，各自沉降量不同而出现不均匀沉降，从而导致裂缝的频繁产生，甚至是断裂，影响行车速度和驾驶的舒适性，危及行车安全；

2、因级配碎石材料的松散性使之在施工过程不易成型，斜坡面斜坡标高不易控制。

3、由于过渡段之间材料性质的不同，造成现有的半刚性基层或柔性基层的工程验收标准并不适用于此路段中，没有形成一套完备具体的验收标准，给施工造成了很大的不便。

发明内容

本发明是为避免上述现有技术所存在的不足，提供一种刚柔基层双斜坡过渡结构及其施工方法，以使得半刚性基层到柔性基层，也包括刚性基层到柔性基层能实现良好的过渡，提高结构稳定性，提高工程质量。

本发明为实现发明目的采用如下技术方案：

本发明刚柔基层双斜坡过渡结构，其过渡结构是指位于水泥稳定碎石半刚基层和级配碎石柔性基层之间的过渡结构，其结构特点是：所述过渡结构由下往上依次为水泥稳定碎石下基层、级配碎石下基层、级配碎石上基层和水泥稳定碎石上基层；在所述级配碎石下基层与级配碎石上基层之间设置土工格栅；在所述水泥稳定碎石上基层的上表面，自下而上依次为下面层、中面层和上面层；所述过渡结构的纵切面为：

水泥稳定碎石下基层的顶面为斜坡面，且自半刚基层一侧朝向柔性基层一侧呈下坡，在所述水泥稳定碎石下基层的上层为级配碎石下基层，所述级配碎石下基层与水泥稳定碎石下基层为互补的斜坡面，以此构成第一斜坡过渡段；所述级配碎石下基层的顶面为平面，在级配碎石下基层的顶面铺设土工格栅；

级配碎石上基层的顶面为斜坡面，且自柔性基层一侧朝向半刚基层一侧呈下坡，在所述级配碎石上基层的上层为水泥稳定碎石上基层，所述水泥稳定碎石上基层与级配碎石上基层为互补的斜坡面，以此构成第二斜坡过渡段；

按级配碎石上基层的外轮廓形状设置一呈直角三角型的型钢框架，所述型钢框架利用卡钉卡固在级配碎石下基层上，所述级配碎石上基层摊铺于型钢框架的框架中。

本发明刚柔基层双斜坡过渡结构的特点也在于：所述第一斜坡过渡段和第二斜坡过渡段的坡度为1/5～1/3。

本发明刚柔基层双斜坡过渡结构的特点也在于：所述土工格栅在两端分别朝向半刚基层和柔性基层中形成延伸段，处在过渡结构中的土工格栅利用钢钉固定在级配碎石下基层上，处在半刚基层中的土工格栅的延伸段利用钢钉固定在水泥稳定碎石下基层中。

本发明刚柔基层双斜坡过渡结构的特点也在于：所述型钢框架是由各型钢利用各转角连接件拼装，并利用螺栓紧固而成。

本发明刚柔基层双斜坡过渡结构的施工方法的特点是按如下步骤进行施工：

步骤1：摊铺碾压铺筑水泥稳定碎石下基层，在水泥稳定碎石下基层上摊铺碾压铺筑级配碎石下基层，形成第一斜坡过渡；

步骤2：在级配碎石下基层上铺设土工格栅，利用钢钉进行锚固，并喷洒乳化沥青形成粘结层以处防渗漏，并加固路面结构，在土工格栅上安装型钢框架，使型钢框架的直角紧贴已铺好的级配碎石下基层，底部用卡钉固定，向型钢框架中填筑级配碎石上基层，利用摊铺机对型钢框架中的级配碎石上基层进行摊铺碾压，在级配碎石上基层上铺筑水泥稳定碎石上基层，形成第二斜坡过渡；

步骤3：在水泥稳定碎石上基层上均匀喷洒乳化沥青，并撒布集料形成上封层；

步骤4：依次铺筑沥青路面的下面层，中面层和上面层并实施碾压养护即完成施工。

本发明刚柔基层双斜坡过渡结构的检测方法的特点是：

针对完成养护的刚柔基层双斜坡过渡结构，在过渡结构中选取三个检测点，分别为检测点A1、检测点A2和检测点A3，通过检测获得检测点A1、检测点A2和检测点A3的弯沉值一一对应为l₁，l₂和l₃，其中检测点A1为过渡结构中的中点，检测点A2距半刚基层的距离为L/3，检测点A3距半刚基层的距离为2L/3，L为半刚基层与柔性基层之间的距离；在半刚基层选取一个检测点为检测点A0，在柔性基层选取一个检测点为检测点A4，通过检测获得检测点A0和A4的弯沉值分别为l₀和l₄；

利用弯沉值l₀和l₄分别计算获得弯沉计算值l_1a、l_2a和l_3a为：

若是关于弯沉道的相对误差ω₁、ω₂和ω₃均不大于5％则为施工合格，否则为不合格；

与已有技术相比，本发明的有益效果体现在：

1、本发明在刚柔基层过渡段中设置了双斜坡结构，实现了刚柔基层间的平缓过渡，减缓了差异沉降，避免路面横向和反射裂缝的产生，延长了路面使用寿命，提高了驾驶舒适度。

2、本发明在上基层与下基层分界处铺设土工格栅与级配碎石形成的网状结构，相互约束，有效加固了两侧原有基层和过渡段的结构稳定性，提高了整体抗拉强度，土工格栅中钢钉的固定使土工格栅更加稳固。

3、本发明施工方法简单，三棱柱式型钢框架结构的设置不仅使增加了施工的可行性，使级配碎石的摊铺更加稳定，使施工方法得到简化，有效节省了人力物力。且型钢框架结构采用可装卸式，便于途中运输，且可根据不同的路幅宽度和施工需要选择相应长度的角钢，适用范围广。框架两个斜边型钢的采用极大地方便了摊铺碾压机的作业，可有效控制斜面标高与坡度。

4、本发明施工方法不仅适用于半刚性基层到柔性基层的有效过渡，同样也能实现刚性基层到柔性基层的有效过渡。

5、本发明施工方法方便了刚柔基层间过渡层的施工验收，明确给出了适用于刚柔基层间的验收方法，为工程施工提供施工弯沉验收标准。

附图说明

图1为本发明中过渡段横断面示意图；

图2为图1中A-A结构示意图；

图3为本发明中直角三角形棱柱式型钢框架结构示意图；

图4a、图4b和图4c为本发明中转角连接件的不同形式；

图中标号：1钢钉，2土工格栅，3水泥稳定碎石下基层，4水泥稳定碎石上基层，5级配碎石上基层，6级配碎石下基层，7型钢框架，7a转角连接件，7b型钢，8下面层，9中面层，10上面层，11卡钉。

具体实施方式

参见图1、图2和图3，本实施例中刚柔基层双斜坡过渡结构是指位于水泥稳定碎石半刚基层和级配碎石柔性基层之间的过渡结构，其过渡结构由下往上依次为水泥稳定碎石下基层3、级配碎石下基层6、级配碎石上基层5和水泥稳定碎石上基层4；在级配碎石下基层6与级配碎石上基层5之间设置土工格栅2；在水泥稳定碎石上基层4的上表面，自下而上依次为下面层8、中面层9和上面层10。

本实施例中设置过渡结构的纵切面为：

水泥稳定碎石下基层3的顶面为斜坡面，且自半刚基层一侧朝向柔性基层一侧呈下坡，在水泥稳定碎石下基层3的上层为级配碎石下基层6，级配碎石下基层6与水泥稳定碎石下基层3为互补的斜坡面，以此构成第一斜坡过渡段；级配碎石下基层6的顶面为平面，在级配碎石下基层6的顶面铺设土工格栅2，土工格栅2在两端分别朝向半刚基层和柔性基层中形成100m长的延伸段，处在过渡结构中的土工格栅2利用钢钉1固定在级配碎石下基层6上，处在半刚基层中的土工格栅2的延伸段利用钢钉1固定在水泥稳定碎石下基层3中，连接部位涂刷乳化沥青粘结以防渗漏，利用土工格栅2加固两侧原有基层，使路面结构更加稳定。

级配碎石上基层5的顶面为斜坡面，且自柔性基层一侧朝向半刚基层一侧呈下坡，在级配碎石上基层5的上层为水泥稳定碎石上基层4，水泥稳定碎石上基层4与级配碎石上基层5为互补的斜坡面，以此构成第二斜坡过渡段；第一斜坡过渡段和第二斜坡过渡段的坡度为1/5～1/3。

按级配碎石上基层5的外轮廓形状设置一呈直角三角型的型钢框架7，利用型钢框架7辅助施工，降低级配碎石的施工难度。

如图3和图4a、图4b和图4c所示，本实施例中型钢框架7是由各型钢7b利用各转角连接件7a拼装，并利用螺栓紧固而成，其根据路幅宽度进行组装，方便运输，型钢框架7利用卡钉11卡固在级配碎石下基层6上，级配碎石上基层5摊铺于型钢框架7的框架中。针对市政道路，可在型钢框架7的两边加设相应大小的三角形挡板，防止级配碎石在摊铺碾压时向两边溢出，待级配碎石成型后再抽出挡板。

本实施例中刚柔基层双斜坡过渡结构的施工方法是按如下步骤进行施工：

步骤1：摊铺碾压铺筑水泥稳定碎石下基层3，在水泥稳定碎石下基层3上摊铺碾压铺筑级配碎石下基层6，形成第一斜坡过渡。

步骤2：在级配碎石下基层6上铺设土工格栅2，利用钢钉1进行锚固，并喷洒乳化沥青形成粘结层以处防渗漏，并加固路面结构，在土工格栅2上安装型钢框架7，使型钢框架7的直角紧贴已铺好的级配碎石下基层6，底部用卡钉固定，向型钢框架7中填筑级配碎石上基层5，利用摊铺机对型钢框架7中的级配碎石上基层5进行摊铺碾压，在级配碎石上基层5上铺筑水泥稳定碎石上基层4，形成第二斜坡过渡。

步骤3：在水泥稳定碎石上基层4上均匀喷洒乳化沥青，并撒布集料形成上封层。

步骤4：依次铺筑沥青路面的下面层8，中面层9和上面层10并实施碾压养护即完成施工。

针对完成养护的本实施例中的刚柔基层双斜坡过渡结构，在过渡结构中选取三个检测点，分别为检测点A1、检测点A2和检测点A3，通过检测获得检测点A1、检测点A2和检测点A3的弯沉值一一对应为l₁，l₂和l₃，其中检测点A1为过渡结构中的中点，检测点A2距半刚基层的距离为L/3，检测点A3距半刚基层的距离为2L/3，L为半刚基层与柔性基层之间的距离；在半刚基层选取一个检测点为检测点A0，在柔性基层选取一个检测点为检测点A4，通过检测获得检测点A0和A4的弯沉值分别为l₀和l₄。

利用弯沉值l₀和l₄分别计算获得弯沉计算值l_1a、l_2a和l_3a为：

若是关于弯沉道的相对误差ω₁、ω₂和ω₃均不大于5％则为施工合格，否则为不合格；

对于水泥稳定碎石基层替换为普通混凝土、碾压式混凝土、贫混凝土、钢筋混凝土、连续配筋混凝土等材料铺筑的刚性基层，本实施例结构形式和施工方法同样适用，实现刚性基层到柔性基层的有效过渡。

Claims (5)

1.一种刚柔基层双斜坡过渡结构，其过渡结构是指位于水泥稳定碎石半刚基层和级配碎石柔性基层之间的过渡结构，其特征是：所述过渡结构由下往上依次为水泥稳定碎石下基层(3)、级配碎石下基层(6)、级配碎石上基层(5)和水泥稳定碎石上基层(4)；在所述级配碎石下基层(6)与级配碎石上基层(5)之间设置土工格栅(2)；在所述水泥稳定碎石上基层(4)的上表面，自下而上依次为下面层(8)、中面层(9)和上面层(10)；所述过渡结构的纵切面为：

水泥稳定碎石下基层(3)的顶面为斜坡面，且自半刚基层一侧朝向柔性基层一侧呈下坡，在所述水泥稳定碎石下基层(3)的上层为级配碎石下基层(6)，所述级配碎石下基层(6)与水泥稳定碎石下基层(3)为互补的斜坡面，以此构成第一斜坡过渡段；所述级配碎石下基层(6)的顶面为平面，在级配碎石下基层(6)的顶面铺设土工格栅(2)；

级配碎石上基层(5)的顶面为斜坡面，且自柔性基层一侧朝向半刚基层一侧呈下坡，在所述级配碎石上基层(5)的上层为水泥稳定碎石上基层(4)，所述水泥稳定碎石上基层(4)与级配碎石上基层(5)为互补的斜坡面，以此构成第二斜坡过渡段；

按级配碎石上基层(5)的外轮廓形状设置一呈直角三角型的型钢框架(7)，所述型钢框架(7)利用卡钉(11)卡固在级配碎石下基层(6)上，所述级配碎石上基层(5)摊铺于型钢框架(7)的框架中；所述第一斜坡过渡段和第二斜坡过渡段的坡度为1/5～1/3。

2.根据权利要求1所述的刚柔基层双斜坡过渡结构，其特征是：所述土工格栅(2)在两端分别朝向半刚基层和柔性基层中形成延伸段，处在过渡结构中的土工格栅(2)利用钢钉(1)固定在级配碎石下基层(6)上，处在半刚基层中的土工格栅(2)的延伸段利用钢钉(1)固定在水泥稳定碎石下基层(3)中。

3.根据权利要求1所述的刚柔基层双斜坡过渡结构，其特征是：所述型钢框架(7)是由各型钢(7b)利用各转角连接件(7a)拼装，并利用螺栓紧固而成。

4.一种权利要求1所述的刚柔基层双斜坡过渡结构的施工方法，其特征是按如下步骤进行施工：

步骤1：摊铺碾压铺筑水泥稳定碎石下基层(3)，在水泥稳定碎石下基层(3)上摊铺碾压铺筑级配碎石下基层(6)，形成第一斜坡过渡；

步骤2：在级配碎石下基层(6)上铺设土工格栅(2)，利用钢钉(1)进行锚固，并喷洒乳化沥青形成粘结层以处防渗漏，并加固路面结构，在土工格栅(2)上安装型钢框架(7)，使型钢框架(7)的直角紧贴已铺好的级配碎石下基层(6)，底部用卡钉固定，向型钢框架(7)中填筑级配碎石上基层(5)，利用摊铺机对型钢框架(7)中的级配碎石上基层(5)进行摊铺碾压，在级配碎石上基层(5)上铺筑水泥稳定碎石上基层(4)，形成第二斜坡过渡；

步骤3：在水泥稳定碎石上基层(4)上均匀喷洒乳化沥青，并撒布集料形成上封层；

步骤4：依次铺筑沥青路面的下面层(8)，中面层(9)和上面层(10)并实施碾压养护即完成施工。

5.一种权利要求1所述的刚柔基层双斜坡过渡结构的检测方法，其特征是：

针对完成养护的权利要求1所述的刚柔基层双斜坡过渡结构，在过渡结构中选取三个检测点，分别为检测点A1、检测点A2和检测点A3，通过检测获得检测点A1、检测点A2和检测点A3的弯沉值一一对应为l₁，l₂和l₃，其中检测点A1为过渡结构中的中点，检测点A2距半刚基层的距离为L/3，检测点A3距半刚基层的距离为2L/3，L为半刚基层与柔性基层之间的距离；在半刚基层选取一个检测点为检测点A0，在柔性基层选取一个检测点为检测点A4，通过检测获得检测点A0和A4的弯沉值分别为l₀和l₄；

利用弯沉值l₀和l₄分别计算获得弯沉计算值l_1a、l_2a和l_3a为：

若是关于弯沉道的相对误差ω₁、ω₂和ω₃均不大于5％则为施工合格，否则为不合格；

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