整体路面工程施工技术

知识点:了解整体路面工程的基础知识,掌握整体路面施工的工艺流程和验收标准。

能力点:能根据施工图进行整体路面工程的施工、管理与验收。

任务描述

图5.1　某校园办公区绿化平面图

园路路面的结构形式同城市道路一样具有多样性,但由于园林中通行车辆较少,园路的荷载较小,因此路面结构都比城市道路简单,所以整体路面一般由路面、路基、道牙组成,其中路面又分为面层、基层和垫层等。

某大学校园教学区设计了块石路面园路、混凝土整体路面园路、卵石路、步石路(图5.1)。根据园路的设计结构,进行其中整体路面园路的施工,并确定整体路面园路的纵、横向坡度,整体路面园路的结构,希望通过学习后能掌握整体路面的分类、特点及整体路面的施工工艺。

任务分析

要想成功完成整体路面工程施工,就要正确分析影响整体路面工程施工的因素,做好施工前的准备工作,根据整体路面工程的施工特点,学会并指导整体路面工程的施工。其施工步骤为:材料的选用、定点放线、基槽开挖、路基到面层的施工,并掌握整体路面施工的技术标准。具体应解决好以下几个问题:

①正确认识整体路面工程施工图,准确把握设计人员的设计意图。

②能够利用整体路面工程的知识编制切实可行的整体路面施工组织方案。

③能够根据整体路面工程的施工特点,进行有效的施工现场管理、指导工作。

④做好整体路面工程的成品修整和保护工作。

⑤做好整体路面工程竣工验收的准备工作。

任务咨询

园路是贯穿全园的交通网络,联系若干个景区和景点,同时也是组成园林景观的要素之一,并为游人提供活动和休息的场所。

一、园路的功能

(1)组织交通和引导游览线路 经过铺装的园路耐践踏、碾压和磨损,可为游人提供舒适、安全、方便的交通条件,还可满足各种园务运输的需求,如图5.2所示。

图5.2　组织交通的园路

图5.3　划分空间的园路

(2)划分、组织空间 园林中利用地形、建筑、植物、水体或道路来划分园林功能分区。对于地形起伏不大、建筑比重小的现代园林绿地,用道路围合分隔不同景区是主要划分方式。借助道路面貌(线形、轮廓、图案等)的变化,还可以暗示空间性质、景观特点转换以及活动形式的改变等,从而起到组织空间的作用。如在专类园中,园路划分空间的作用更是十分明显,如图5.3所示。

(3)参与造景 园路作为空间界面的一个方面而存在着,自始至终伴随着游览者,并影响风景的效果,它与山、水、植物和建筑等共同构成优美丰富的园林景观。主要表现在以下几个方面:

①创造意境:如中国古典园林中园路的花纹和材料与意境相结合,如图5.4所示,有其独特的风格与完整的构图,很值得学习。

图5.4　创造意境的园路

图5.5　构成园景的园路

②构成园景:通过园路引导,将不同角度和方向的地形地貌、植物群落等园林景观一一展现在眼前,形成一系列动态画面,即此时的园路也参与了风景的构图,可称为“因景得路”。而且园路本身的曲线、质感、色彩、纹样、尺度等与周围环境相协调统一,也是构成园景的一部分,如图5.5所示。

③统一空间环境:总体布局中,协调统一的地面铺装,使尺度和特性上有差异的要素相互间连接,在视觉上统一起来,如图5.6所示。

④构成个性空间:园路的铺装材料和图案造型能形成和增强不同的空间感,如细腻感、粗犷感、安静感、亲切感等,丰富而独特的园路可以提升视觉趣味,增强空间的独特性和可识性,如图5.7所示。

图5.6　统一空间的园路

图5.7　构成特色空间的园路

(4)提供活动场地和休息场地 在建筑小品周围、花坛边、水旁和树池等处,园路可扩展为广场,为游人提供活动和休息的场所。

(5)组织排水 道路可以借助其路缘或边沟组织排水。当园林绿地高于路面,就能汇集两侧绿地径流,利用其纵向坡度将雨水排除。

二、整体路面园路的线形设计

园路的线形包括平面线形和纵断面线形。线形设计是否合理,不仅影响道路的交通和排水功能,也关系到园林景观序列的组合与表现。

(1)平曲线最小半径 车辆在弯道上行驶时,为了使车体顺利转弯,要求弯道部分采用圆弧曲线,平曲线就是指该圆弧曲线,其半径就是平曲线半径。行车道路的平曲线半径一般取决于行驶的速度和车体的长度。一般可以不考虑行车速度,因为园路的设计车速较低,只要满足汽车本身(前后轮间距)的最小转弯半径即可。平曲线最小半径一般不小于12 m,如图5.8所示。

(2)曲线加宽 汽车在弯道上行驶时,后轮的转弯半径比前轮的转弯半径小,为此要适当加宽弯道的内侧路面。曲线加宽值与车体长度的平方成正比,与弯道半径成反比,如图5.9所示。

图5.8　平曲线

图5.9　曲线加宽

(3)整体路面园路的结构设计 根据整体路面园路各层的作用和设计要求,将该整体路面园路的结构设计为:用120 mm 厚的级配砂石做垫层,基层可用二渣(水泥渣、散石灰)或三渣(水泥渣、散石灰、道渣),用150 mm 厚的C20 混凝土做面层,用500 mm×350 mm×150 mm 的麻石做道牙。

(4)整体路面园路的纵、横向坡度

①纵向坡度:为了保证车行的安全及行人行走舒适,方便路面排水,整体路面园路的纵坡坡度一般为1%。

②横向坡度:为方便排水,保证行人行走舒适和车行的安全,整体路面园路的横坡坡度一般为1.5%。

三、园路的典型结构

1)园路的典型结构(图5.10)

图5.10　园路的典型结构

(1)面层 面层是指路面最上面的一层,它直接承受人流、车辆和大气因素的作用,对整体路面面层的要求同卵石路面。整体路面园路的面层常用水泥混凝土和沥青混凝土。因此面层要求坚固、平稳、耐磨损、不滑、反光小,具有一定的粗糙度和少尘性,便于清扫且美观。

(2)结合层 采用块料铺筑面层时,在面层与基层之间设有结合层,是为了黏结和找平而设置的。结合层材料一般选用3～5 cm厚的水泥砂浆或混合砂浆。

(3)基层 基层位于结合层之下,垫层或路基之上,是路面结构中主要承重部分,可增加面层的抵抗能力,能承上启下,将荷载扩散,传递给路基。基层位于结合层之下,垫层之上。基层主要承受由面层传来的荷载垂直力,并把荷载分布到垫层或路基中,故基层应有足够的强度和刚度。通常采用混凝土作为基层,也可采用当地的碎石、灰土或各种工业废渣(如煤渣、粉煤灰、矿渣、石灰渣等)作为基层。

(4)垫层 在路基排水不良或有冻胀、翻浆的路段上,为了排水、隔温、防冻的需要,设于基层之下。其功能是改善路基的湿度和温度状况,以便有利于排水,并保证面层和基层的强度和刚度的稳定性,使其不受冻胀翻浆的影响。常用的垫层材料有两类:一类是松散性材料,如砂、砾石、炉渣、片石、卵石等,它们组成透水性垫层;另一类是整体性材料,如石灰土或炉渣石灰土,它们组成稳定性垫层。园林中也可用加强基层的办法,而不另设此层。

(5)路基 路基即土基,是路面的基础,它不仅为路面提供一个平整的基面,还承受路面传来的荷载,是保证路面强度和稳定性的重要条件。对于一般土壤,如黏土和砂性土,开挖后经过夯实,即可作为路基。在严寒地区,过湿的冻胀土或湿软土,宜采用2∶8灰土加固路基,其厚度一般为15 cm。为了提高路面质量、降低造价,应尽量做到薄面、强基、稳基土,使卵石路结构经济、合理和美观。

2)园路的常见结构(表5.1)

表5.1　园路的常见结构

续表

四、园路的类型

园路根据构造形式一般可分为路堑型、路堤型和特殊型3 种类型,如图5.11所示。

图5.11　园路的基本类型

(a)路堑型(立面);(b)路堤型(立面);(c)路堤型(立面);(d)特殊型

①路堑型是道牙位于道路边缘,路面低于两侧地面,利用道路排水。

②路堤型是道牙位于道路靠近边缘处,路面高于两侧地面,利用明沟排水。

③特殊型包括步石、汀步、蹬道、攀梯等。

任务实施

一、施工前的准备

施工前,施工单位应组织有关人员熟悉设计文件,以便编制施工方案,为施工任务创造条件。园路建设工程设计文件,包括初步设计和施工图两部分,熟悉设计文件应注意的事项。

①确定整体路面园路的纵、横向坡度。为保证路面水的排除与行人行走得舒适,将整体路面园路的纵坡坡度确定为1%,横坡坡度确定为1.5%。横坡设为单面坡,坡向指向路边的排水明沟。

②确定整体路面路宽尺寸。

③确定整体路面园路的结构设计。

④确定整体路面园路的面层设计。

二、施工放线

根据现场控制点,测设出整体路面园路中心线上的特征点,并打上木桩,在地面上每隔20～50 m 放一中心桩,在弯道的曲线上应在曲头、曲中和曲尾各放一中心桩,在各中心桩上标明桩号和挖填要求。再以中心桩为准,根据整体路面园路宽度定出边桩。最后放出路面的平曲线。用白灰在场地地面上放出边轮廓线。(www.xing528.com)

三、修筑路槽

在修建各种路面之前,应在要修建的路面下先修筑铺路面用的浅槽,经碾压后使用路面更加稳定坚实。一般路槽有挖槽式、培槽式和半挖半培式3 种,修筑时可由机械或人工进行。本任务是以培槽式进行施工。

1)施工程序

测量放样→培肩→碾压(夯实)→恢复边线→清槽→整修→碾压。

2)操作工艺

(1)测量放样 路槽培肩前,应沿道路中心线测定路槽边缘位置和培垫高度,按间距20～25 m 钉入小木桩,用麻绳挂线撒石灰放出纵向边线。桩上应按虚铺厚度作出明显标记,虚铺系数根据所用材料通过试验确定。

(2)培肩 根据所放的边线先将培肩部位的草和杂物清除掉,然后用机械或人工进行培肩。培肩宽度应伸入路槽内15～30 cm,每层虚厚以不大于30 cm为宜。

(3)碾压 路肩培好后,应用履带拖拉机往返压实。

(4)恢复边线 操作工艺与测量放线基本相同,将路槽边线基本恢复。

(5)清槽 根据恢复的边线,按挖槽式操作工艺,用机械或人工将培肩时多余部分的土清除,经整修后,用压路机对路槽进行碾压。整修碾压操作工艺与挖槽式相同。

四、基层施工

(1)干结碎石 干结碎石基层是指在施工过程,不洒水或少洒水,依靠充分压实及用嵌缝料充分嵌挤,使石料间紧密锁结所构成的具有一定强度的结构,一般厚度为8～16 cm,适用于园路中的主路等。

(2)天然级配砂砾 天然级配砂砾是用天然的低塑性砂料,经摊铺整型并适当洒水碾压后所形成的具有一定密实度和强度的基层结构。它的一般厚度为10～20 cm,若厚度超过20 cm应分层铺筑。适用于园林中各级路面,尤其是有荷载要求的嵌草路面,如草坪停车场等。

(3)石灰土 在粉碎的土中,掺入适量的石灰,按照一定的技术要求,把土、灰、水三者拌和均匀,在最佳含水量的条件下压实成型的这种结构称为石灰土基层;石灰土力学强度高,有较好的整体性、水稳性和抗冻性。它的后期强度也高,适用于各种路面的基层、底基层和垫层。为达到要求的压实度,石灰土基层一般应用不小于12 t 的压路机压实工具进行碾压。每层的压实厚度最小不应小于8 cm,最大也不应大于20 cm,如超过20 cm,应分层铺筑。

(4)二灰土 二灰土是以石灰、粉煤灰与土,按一定的配比混合、加水拌匀碾压而成的一种基层结构。它具有比石灰土还高的强度,有一定的板体性和较好的水稳性,适用于二灰土的材料要求不高,一般石灰下脚料和就地取土都可利用,在产粉煤灰的地区均有推广的价值。这种结构施工简便,既可以机械化施工,又可以人工施工。

由于二灰土都是由细料组成,对水敏感性强,初期强度低,在潮湿寒冷季节结硬很慢,因此冬季或雨季施工较为困难。为了达到要求的压实度,二灰土每层实厚度,最小不宜小于8 cm,最大不超过20 cm,大于20 cm时应分层铺筑。

五、结合层施工

一般用M7.5 水泥、白泥、砂混合砂浆或1∶3的白灰砂浆。砂浆摊铺宽度应大于铺装面5～10 cm,已拌好的砂浆应当日用完。也可用3～5 cm的粗砂均匀摊铺而成。特殊的石材铺地,如整齐石块和条石块,结合层采用M10 号水泥砂浆。

六、面层施工

1)普通水泥路面施工

(1)面层施工 安装模板→安设传力杆→混凝土拌和与运输→混凝土摊铺和振捣→表面修整→接缝处理→混凝土养护和填缝。

水泥混凝土路面是用水泥、粗细骨料(碎石、卵石、砂等)、水按一定的配合比例混匀后现场浇筑的路面。整体性好,耐压强度高,养护简单,便于清扫。初凝之前,还可以在表面进行纹样加工。在园林中,多用作主干道。为增加色彩变化也可添加不溶于水的无机矿物颜料。混凝土面层施工完成后,应即时开始养护。养护期应为7 d 以上,冬季施工后的养护期还应更长些。可用湿的稻草、锯木粉、湿砂及塑料薄膜等覆盖在路面上进行养护。不再做路面装饰的,则待混凝土面层基本硬化后,用锯剖机每隔7～9 m 锯缝一道,作为路面的伸缩缝(伸缩缝也可在浇注混凝土之前预留)。

(2)接缝施工 纵缝应根据设计要求的规定施工,一般纵缝为纵向施工缝。拉杆在立模后浇筑混凝土之前安设,纵向施工缝的拉杆则穿过模板的拉杆孔安设,纵缝槽宜在混凝土硬化后用锯缝机锯切;也可以在浇筑过程中埋入接缝板,待混凝土初凝后拔出即形成缝槽。

(3)表面修整和防滑措施 水泥混凝土路面面层混凝土浇筑后,当混凝土终凝前必须用人工或机械将其表面抹平。当采用人工抹光时,其劳动强度大,还会把水分、水泥和细沙带到混凝土表面,以致表面比下部混凝土或砂浆有较高的干缩性和较低的强度。当采用机械抹光时,其机械上安装圆盘,即可进行粗光;安装细抹叶片,即可进行精光,具体操作如图5.12所示。

图5.12　现浇混凝土路面修整

(a)人工抹光;(b)机械抹光

为了保证行车安全,混凝土应具有粗糙抗滑的表面。施工时,可用棕刷顺横向在抹平后的表面轻轻刷毛。

此外本任务采用画线的方式装饰路面,使用金属条或木条工具在未硬的混凝土面层上可以划出施工图要求纹路。

2)装饰面层施工

(1)普通抹灰与纹样处理 用普通灰色水泥配制成1∶2或1∶2.5 的水泥砂浆,在混凝土面层浇注后尚未硬化时进行抹面处理,抹面厚度为1～1.5 cm。当抹面层初步收水,表面稍干时,再用下面的方法进行路面纹样处理。

(2)彩色水泥抹灰 水泥路面的抹面层所用水泥砂浆,可通过添加颜料而调制成彩色水泥砂浆,用这种材料可做出彩色水泥路面。彩色水泥调制中使用的颜料,需选用耐光、耐碱、不溶于水的无机矿物颜料,如红色的氧化铁红、黄色的柠檬铬黄、绿色的氧化铬绿。

(3)水磨石饰面 彩色水磨石地面是用彩色水泥石子浆罩面,再经过磨光处理而成的装饰性路面。按照设计,在平整、粗糙、已基本硬化的混凝土路面面层上,弹线分格,用玻璃条、铝合金条(或铜条)作分格条。然后在路面上刷上一道素水泥浆,再用1∶1.25～1∶1.50 彩色水泥细石子浆铺面,厚0.8～1.5 cm。铺好后拍平,表面滚筒压实,待出浆后再用抹子抹面。如果用各种颜色的大理石碎屑,再与不同颜色的彩色水泥配制一起,就可做成不同颜色水磨石地面。水磨石的开磨时间应以石子不松动为准,磨后将泥浆冲洗干净。待稍干时,用同色水泥浆涂擦一遍,将砂眼和脱落的石子补好。第二遍用100～150 号金刚石打磨,第三遍用180～200 号金刚石打磨,方法同前。打磨完成后洗掉泥浆,再用1∶29 的草酸水溶液清洗,最后用清水冲洗干净。

(4)露骨料饰面 采用这种饰面方式的混凝土路面和混凝土铺砌板,其混凝土应用粒径较小的卵石配制。混凝土露骨料主要是采用刷洗的方法,在混凝土浇好后2～6 h 内就应进行处理,最迟不得超过浇好后的16～18 h。刷洗工具一般采用硬毛刷子和钢丝刷子。刷洗应当从混凝土板块的周边开始,要同时用充足的水将刷掉的泥砂洗去,把每一粒暴露出来的骨料表面都洗干净。刷洗后3～7 d 内,再用10%的盐酸水洗一遍,使暴露的石子表面色泽更明净,最后还要用清水把残留盐酸完全冲洗掉。

七、养护

混凝土路面施工完毕应及时进行养护,使混凝土中拌和料有良好的水化、水解强度、发育条件以及防止收缩裂缝的产生,养护时间一般约为7 d。且在养护期间,禁止车辆通行,在达到设计强度后,方可允许行人通行。其养护方法是在混凝土抹面2 h 后,表面有一定强度时,用湿麻袋或草垫,或者20～30 mm 厚的湿砂覆盖于混凝土表面以及混凝土板边侧。覆盖物还兼有隔温作用,保证混凝土少受剧烈天气变化的影响。在规定的养生期间,每天应均匀洒水数次,使其保持潮湿状态。

八、安装道牙

道牙施工流程:

土基施工→铺筑碎石基层→铺筑混凝土垫层→铺筑结合层→安装道牙→验收。

铺筑砂浆结合层与道牙安装同时施工,砂浆抹平后安放道牙并用100 号水泥砂浆勾缝,勾缝前对安放好的路缘石进行检查,检查其侧面、顶面是否平顺以及缝宽是否达到要求,不合格的重新调整,然后再勾缝。道牙背后应用白灰土夯实,其宽度50 cm,厚度15 cm,密实度在90%以上即可。如图5.13所示为道牙安装施工。

图5.13　道牙施工

九、竣工收尾

竣工收尾除对内业收尾外,还要对外业进行收尾,具体的验收内容如下:

①混凝土面层不得有裂缝,并不得有石子外露和浮浆、脱皮、印痕、积水等现象。

②伸缩缝必须垂直,缝内不得有杂物,伸缩必须全部贯通。

③切缝直线段线直,曲线段应弯顺,不得有夹缝,灌缝不漏缝。

④道牙收尾。

道牙铺设完毕后,质检小组对直顺度、缝宽、相邻两块高差及顶面高程等指标进行检测,不合格路段重新铺设。具体要求如下:

①道牙铺设直线段应线直,自然段应弯顺。

②道牙铺设顶面应平整,无明显错牙,勾缝严密。

任务考核

巩固训练

在某广场内,将于广场一侧铺筑一整体路面,其路面结构参照整体路面。让学生根据整体路面的施工工序参加全部的路面施工过程并完成任务。

一、材料及用具

(1)材料 水泥、砂子、碎石、熟化石灰和黏土。

(2)机械设备 主要有土方机械、压实机械、混凝土机械和起重机械,经调试合格备用。

(3)施工工具 木桩、皮尺、棉线、模板、石夯、铁锹、铁丝、钎子、运输工具、脚手架、经纬仪、水准仪等。

二、组织实施

①将学生分成4 个小组,以小组为单位进行整体路面施工;

②按下列施工步骤完成施工任务:

定点放线、修筑路槽、基层施工、面层施工、道牙安装(勾灰缝)。

三、训练成果

①每人交一份训练报告,并参照上述任务考核进行评分;

②根据整体路面结构设计要求,完成施工。

拓展提高

园路常见“病害”

园路的“病害”是指园路破坏的现象。一般常见的“病害”有裂缝、凹陷、啃边、翻浆等。现就造成各种病害的原因及预防方法分述如下:

(1)裂缝与凹陷 园路在通车一段时间后,形成凹陷或者裂缝。究其原因,一方面在于施工因素,如压实控制不好、分层过厚、施工措施不当以及含水量等;另一方面在于材料因素,如最大干容重及最佳含水量有误、材料压缩系数过大、采用高塑性指数的黏性土等,出现此问题,会使路面变形、开裂或下陷;另外超载车辆的增多造成现有道路等级过低,无法满足重载车辆的需要,都可能引起路基的变形。造成路基沉陷也有施工不当的原因,随着各种工程活动的次数频繁和规模扩大,如削坡、坡顶加载、地下开挖等,另外养护不善也会造成这种现象。但是造成这种破坏是由于基土过于湿软或基层厚度不够,强度不足,当路面荷载超过土基的承载力时造成的。路基的施工质量,是整个道路工程的关键,也是路基路面工程能否经受住时间、车辆运行荷载、雨季、冬季的考验的关键。要做好路基工程,必须扎扎实实地进行路基的填筑,尤其对原地面的处理和坡面基地的处理。此外路基填料一般应采用砂砾及塑性指数和含水量符合规范的土,不使用淤泥、沼泽土、冻土、有机土、含草皮土、生活垃圾及含腐殖质的土。路面凹陷如图5.14所示。

(2)啃边 路肩和道牙直接支撑路面,使之横向保持稳定。由于雨水的侵蚀和车辆行驶时对路面边缘的啃蚀作用,使之损坏,并从边缘起向中心发展,这种破坏现象称为啃边,如图5.15所示。啃边主要是由雨水损坏和施工不当引起的。预防由施工不当而引起的啃边,要求施工过程严格按照道路施工规范进行操作,路肩与其基土必须紧密结实,并有一定的坡度,严把质量关。

图5.14　路面凹陷示意图

图5.15　路面啃边破坏示意图

图5.16　路面翻浆示意图

(3)翻浆 在季节性冰冻地区,地下水位高,特别是对于粉砂性土基,由于毛细管的作用,水分上升到路面下,冬季气温下降,水分在路面形成冰粒,体积增大,路面就会出现隆起现象,到春季上层冻土融化,而下层尚未融化,这样使土基变成湿软的橡皮状,路面承载力下降,这时如果车辆通过,路面下陷,邻近部分隆起,并将泥浆从裂缝中挤出来,使路面破坏,这种现象称为翻浆,如图5.16所示。

预防翻浆的基本途径是防止地面水、地下水或其他水分在冻结前或冻结过程中进入路基上部,可将聚冰层中的水分及时排除或暂时蓄积在透水性好的路面结构层中;改善土基及路面结构;采用综合措施防治,如做好路基排水,提高路基,铺设隔离层,设置路肩盲沟或渗沟,改善路面结构层等方法。改善路面结构层主要指在路基排水不良或有冻胀、翻浆的路段上,为了排水、隔温、防冻的需要,用道渣、煤渣、石灰土等水稳定性好的材料作为垫层,设于基层之下。