淺談道路工程中的技術(shù)要點

1.道路的歷史與綠化1.1道路的歷史人類的發(fā)展史中，必不可少有道路的發(fā)展，道路的歷史發(fā)展過程值得探討。古代沒有鋼筋混凝土道路或者瀝青路面，有的主要是相對簡陋的泥土質(zhì)道路。雖然是普通的泥土路，也需認(rèn)真對待。因為任何時代想要發(fā)展，都離不開先修整道路。只有道路通順了，各地的聯(lián)系才能緊密起來，才能更好地促進生活經(jīng)濟。在古時候，就已經(jīng)設(shè)置了專門管理道路的部門，會對道路進行維護修整。一個國家的興敗，也很容易受道路的影響。試想，如果道路破敗不堪，那么古時的馬皆不利于行走，國家的經(jīng)濟必定發(fā)展不好。古時的道路主要原料是泥土，但其不穩(wěn)固，所以古人會進行地面夯實，并采用石灰混合土質(zhì)，使其成為相對較為穩(wěn)固的路面。最著名的古道是秦始皇修建的秦直道，不僅穩(wěn)固，亦是耐久性好。經(jīng)過現(xiàn)在對秦直道的遺址研究，發(fā)現(xiàn)秦直道被人工夯實得很密實，而且寸草不生，使得路面耐久不宜被雜草叢生而影響。因為秦直道的用土經(jīng)過古人專門的加熱，破壞了土里的微生物以及會長雜草的種子等因素，而后在土里加入不適合植物生長的物質(zhì)，這樣的道路不利于植被的成長，就可以避免日后雜草叢生而導(dǎo)致道路破壞。另外，古人的馬車行駛很容易在道路上形成車轍，如果道路上的車轍亂七八糟，會導(dǎo)致馬車行駛顛簸。凹凸不平的車轍影響嚴(yán)重時，還會造成下陷側(cè)翻而無法行駛。秦始皇提出了車同軌，統(tǒng)一了當(dāng)時大小不一的車輪距，使得馬車在道路上形成的車轍幾乎一致，所以馬車在其上行駛時，就不容易顛簸出事故，更為方便迅速。秦直道在方方面面考慮周全，是古人智慧的結(jié)晶。隨著智慧的積累，后期的道路越修越好。隨著時代的發(fā)展，道路的規(guī)劃越發(fā)規(guī)則有序，特別是經(jīng)濟都城，其規(guī)劃的道路橫平豎直，利于馬車行走。道路兩旁還會栽種綠植美化環(huán)境，且有良好的排水措施，避免道路積水影響行走。古代的道路在形勢不好的地方也有所發(fā)展，比如在地勢比較復(fù)雜的山區(qū)，會修棧道。通常是在山坡開鑿洞口，然后往里面插入木條，形成懸臂構(gòu)件。最后，在懸臂木條上面支撐木板以便給人行走。棧道的修建，使得人們在山路的發(fā)展更進一步。隨著時代的發(fā)展，各種新材料的出現(xiàn)，使得原先的泥土道路徹底被取代。道路發(fā)展到了現(xiàn)代，主要有混凝土和瀝青路面工程。并且因為科技的進步，合適的材料被加到道路工程上，使得道路更符合人的預(yù)期，更利于人們通過道路相互溝通，增加聯(lián)系。混凝土道路有耐久性好、水穩(wěn)性好等有點，但其抗拉能力不足。在車行荷載的反復(fù)作用下，道路表面不僅僅是承受壓力，也承受拉彎，混凝土道路表面很容易開裂。開裂后的混凝土路面進行修補時，需重新填補混凝土及養(yǎng)護路段，會影響一段時間交通造成不便。所以，如果在混凝土路面加入鋼筋配合使用，道路抗彎折能力更好，則不容易出現(xiàn)裂縫。瀝青道路易于施工，道路平整耐磨利于行車，還因為瀝青的粒料空隙多，有降低噪音優(yōu)點，亦是常見的道路形式。瀝青路面也有缺點，如溫度較高之時，瀝青會出現(xiàn)泛油現(xiàn)象。而氣溫較低時，材料易脆裂，出現(xiàn)顆粒松散現(xiàn)象。修補瀝青道路可重新填補瀝青集料，較之混凝土路面的修整所需的時間短，恢復(fù)交通也快。1.2道路的綠化當(dāng)代的道路少不了綠化，無論是分車帶還是行人道，都不可避免考慮綠植。綠植的存在，可以美化環(huán)境，緩解司機的視覺疲勞。但在路面上不能隨意考慮樹木的栽植，有些植物并不適合在道路栽種。中間分車帶的綠植設(shè)計時，一般考慮灌木和草皮。在中間分車帶中部，以灌木為主，這樣可以避免上下行車的干擾，特別是晚上的時候，灌木的高度正好可以遮擋對面行駛車輛的車燈亮光，避免司機產(chǎn)生眩光問題。而在道路的兩端，特別是道路岔口處，就不能遮擋司機的視線，所以應(yīng)該改為草皮植種，讓司機的眼界開闊，能及時觀察岔口車況?？紤]到司機的反應(yīng)時間，通常在端口30米處就要開始植種草皮，盡早地讓司機能夠全面關(guān)注道路狀況。兩側(cè)分車帶主要是分隔同向的機動車和非機動車的綠帶，需要彼此之間多關(guān)注各自的情況，以便避免事故的發(fā)生。所以在兩側(cè)分車帶，一般植種樹木。樹干和樹干之間的間距，足以讓機動車和非機動車彼此留意。一般考慮常青喬木，避免落葉妨礙車行。但對于嚴(yán)寒地區(qū)來說，因為冬季地面常有積雪，所以可考慮落葉喬木，這樣冬季的時候，陽光容易照射到地面，使得積雪盡快融化。如果選擇落葉喬木，需盡量選擇落葉比較集中的樹木，避免因為落葉影響的時間過長[1]。另外，對人會造成過敏影響的綠植不可以采用，比如柳樹會產(chǎn)生大量的柳絮，柳絮不僅會影響人的視線，還會讓人過敏，盡量不要植種在人流車流較大的道路兩旁。對于有落果的植物，比如芒果樹椰子樹之類的，落果容易砸到人或車，會引發(fā)不好的感受，也應(yīng)該考慮周全。還有深根植物，比如毛竹榕樹之類的植物，也不宜種在道路兩邊，因為其根系發(fā)達，隨著根系地生長占用土體，最終會導(dǎo)致路基隆起，造成道路破壞。2.路基的設(shè)計要點2.1路基土的特性一條道路的好壞，首先考慮的是路面工程之下的路基工程。因為，路基作為基礎(chǔ)，承擔(dān)著上部的荷載，一旦破壞，自下而上都會受影響。而路基的設(shè)計，應(yīng)先考慮的是土質(zhì)的選擇。根據(jù)土的顆粒大小，可劃分巨粒、粗粒、細(xì)粒組，不同土的性質(zhì)不一樣，用在路基土中時，要充分考慮它們的性質(zhì)。如粗粒組土顆粒大，強度高，是適合用作路基的，但是其較大的顆粒如果配合不當(dāng)時，會形成較大的空隙，所以須設(shè)計良好的級配，用小顆粒去填充好大空隙，才會使得路基更穩(wěn)固。粗粒組中礫石的粒徑相對來說較大，但如果礫石土質(zhì)級配不好，仍然會出現(xiàn)較大的空隙，引發(fā)路基不穩(wěn)定。砂較松散，沒有黏性，不適合作為路基土。細(xì)粒土主要有粉土和黏土，粉土松散，在車行荷載作用下易松散，不適合做路基土。而黏土具有一定黏聚力，可塑性較好，容易在道路工程機械下形成設(shè)計需求的壓實度，是良好的路基土材料[2]。2.2特殊土特殊土是有特殊性質(zhì)的土，包括黃土、膨脹土、凍土等。在路基設(shè)計時，如果遇到這類土，就必須有針對性地設(shè)計。因為每一種特殊土都有獨特的性質(zhì)，需要區(qū)別對待處理。黃土的空隙大，容易濕陷，如果遇到這類土，可采用壓實法壓實。經(jīng)過夯擊或是壓路機的擠壓，使得土中的空隙被擠壓，形成壓實效果較好的土體。如選用重錘夯擊，需要根據(jù)設(shè)計和現(xiàn)場情況，選擇合適的夯錘和夯擊次數(shù)等。采用壓路機進行機械碾壓時，務(wù)必要遵循壓路機的壓實原則。一般來說，先是選用輕型的壓路機進行初壓，待土質(zhì)達到一定厚實度后，再用較重的壓路機碾壓。在碾壓的過程中，速度需控制得當(dāng)，一般是先慢速碾壓，因為速度慢才有利于壓路機作用在土質(zhì)上的時間足夠，達到一定壓實度再提高碾壓速度。碾壓作業(yè)的時候，還要注意從兩邊往中間碾壓，這樣有利于保持路基中間高兩邊低的排水坡設(shè)計。在碾壓的時候，還要注意相鄰兩個壓實帶要有重疊，以保證壓實效果。膨脹土中因為有親水礦物質(zhì)，所以遇水體積會膨脹，失水后體積會收縮，體積的改變會使得土體出現(xiàn)大量裂縫，是非常不好的路基土。遇上這種土，可以考慮化學(xué)改良法，加入化學(xué)物質(zhì)將膨脹土里的親水物質(zhì)改良，使其不易吸水膨脹，則無法產(chǎn)生膨脹力。凍土常處于溫度較低的寒冷地區(qū)，這類土中的水因為低溫形成冰，待外界的溫度升高后，冰又融化成水。水和冰的轉(zhuǎn)化，體積也會改變，最終使得土體的體積發(fā)生變化，容易造成裂紋。所以在這種地區(qū)修建道路的時候，盡可能的使冰不要轉(zhuǎn)化為水。比如可以在路基土鋪設(shè)保溫材料，避免土體的溫度受外界的氣溫影響，這樣可以使土體一直是冰的狀態(tài)，就不會有體積的變化。最著名的青藏鐵路，是解決凍土的示范工程，其在凍土上面有設(shè)置了很多保護凍土的措施，以避免凍土的消融凍脹問題。如在鐵路下方鋪設(shè)大量石子，可以降低環(huán)境升溫對地下的影響。還在鐵路下方設(shè)置了管道，天氣炎熱的時候關(guān)閉管道的兩邊通風(fēng)口，使得里面形成相對封閉的空氣層，而這樣的空氣層導(dǎo)熱系數(shù)小，隔絕外部高溫對地下凍土的影響。到了溫度降低的時候，又打開管道的端口，使其通風(fēng)降溫，帶走路面的溫度，避免高溫傳到下方的路基土。有些路段的凍土不容易保持，則是以橋代路，將橋基坐落在地基深處的永凍層，則可以保持道路的穩(wěn)定。軟土是土體中含水量較大的土，因為水量過多，使得土體呈液態(tài)發(fā)展，強度低，具有流動性。解決軟土的根本方法是要解決土體中的過量水。所以常用的方法有排水固結(jié)，通過往土體里插入排水的管道，然后施壓加載使得土體中的水被擠壓出來，等待土體排水后固結(jié)，土體的強度會有所增加。還可以在軟土打樁，利用樁體的強度來支撐路基。樁體根據(jù)所采用的原料不同，可以分為粉煤灰樁、砂樁等。布樁的工序，先是通過鉆孔機在地面打孔，再選擇設(shè)計要求的填料注入孔中成型，待樁身養(yǎng)護好，可在樁頭做樁帽，使得上部行車荷載更好地分散下去。2.3路基土的施工路基的設(shè)計形式有路堤、路塹、半挖半填三種。路堤是指在天然路面標(biāo)高上通過填土來完成路基的設(shè)計，通常根據(jù)填土的高度可以分為高路堤、矮路堤、一般路堤。填土須分層填筑，不同的土質(zhì)不能混填，透水性差的土不要完全覆蓋透水性好的土，避免水不能及時地流出而造成積水。為了更好地排水，土體要做雙向橫坡，即中間高兩邊低。水平分層填土的時候，必須保證壓實后，再填下一層土。填土壓實過程中，控制最佳含水量是關(guān)鍵。如果土體的含水量太低，土體的黏聚力低，則土顆粒松散不容易達到壓實度。如果含水量過高，水在土體之中有潤滑作用，更不利于土體的壓實。所以壓實填土?xí)r，必須根據(jù)現(xiàn)場土質(zhì)狀況找到最佳的含水率。如果土體含水量過低，則需及時灑水補足。如果土體含水量過高，則需設(shè)法降低其含水率。路塹是通過開挖而成的，挖土也不能無序雜亂地挖掉，應(yīng)該根據(jù)挖土量設(shè)計合適的挖土通道。需要及時把挖方的土進行合理處置，可以就近填方路堤，也可以盡快運走。但不可以隨意丟棄挖土，以免造成多余的荷載，影響路基土的狀況。有些土體高低不平，需要一些挖一些填，所以有半挖半填的形式。2.4邊坡穩(wěn)定不管是路堤還是路塹，都要考慮邊坡穩(wěn)。影響邊坡穩(wěn)定的因素有很多，比如要注重排水，土體中的水量增多，會使土體本身的平衡被打破，容易發(fā)生坍塌。所以，特別是降水量大的地方，我們都需要盡快地排水，設(shè)計溝道排水。排水的形式有截水溝、跌水、急流槽等。截水溝是路塹邊坡常見的橫向排水溝，沿著邊坡設(shè)置一道一道的橫向排水溝，截住部分水，避免大量水直接從坡頂俯沖到坡底，導(dǎo)致邊坡滑塌。跌水設(shè)計是邊坡縱向的排水溝，其通常設(shè)計為臺階狀，一級一級的臺階相當(dāng)于消水池，加大水體與溝道的摩擦，消耗其動能，這樣水從上部引導(dǎo)到坡底時，不至動能過大而沖刷壞道路。急流槽一般是用于縱向短距離的排水，使水盡快離開邊坡，所以做的較陡較短。邊坡的防護有綠植防護，綠植不僅能美化道路，緩解司機視疲勞，還能有一定的抓土能力，宜選擇深根耐活的植物。不宜選用過高的淺根樹木，因為樹木在風(fēng)荷載作用下，會對土體造成拉拔力。風(fēng)荷載過大時，不僅樹木被連根拉起，也會帶動邊坡土體的松動，不利于邊坡穩(wěn)定。栽種草坡時，為了增加施工速度?？梢赃x擇濕土噴播法，把種子、肥料、添加劑等混合物噴射到邊坡上，混合物能很好地附著在邊坡上，待植被種子發(fā)芽長好，便形成了綠植邊坡。工程防護則是考慮加入工程材料，如對邊坡進行噴漿封面，可以防止表面巖土的風(fēng)化剝落。噴射的水泥砂漿要保證其強度，且不易風(fēng)化剝落。所以常在噴漿之前鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)，使得漿體和鋼筋網(wǎng)很好組合在一起共同防護邊坡。加入鋼筋，可以使得其抗拉強度增大，在日曬雨淋的時候，拉結(jié)穩(wěn)固水泥砂漿，使其不容易開裂。2.5擋土墻擋土墻也是一種重要的維護土體穩(wěn)定的構(gòu)造物，類型有很多種。重力式擋土墻，是利用自身的重力阻擋土體的壓力，一般用毛石砌筑而成，利用毛石的重量來阻擋土的推力。毛石砌筑越多越厚重，阻擋的土體側(cè)向壓力越大。其斷面形式很多種，根據(jù)地形和實際需求設(shè)計，有仰斜式、俯斜式、折線式等設(shè)計。比如衡重式擋土墻，在墻背設(shè)計了衡重臺，可以讓墻體重心后移，更有利于擋土。還需注意，擋土墻上應(yīng)該設(shè)計合理的泄水口，使得土體中的水盡快排出，減少水的不利影響。為避免水在排出的過程中帶著泥沙，必須設(shè)置反濾層，阻擋泥沙順?biāo)鲃佣氯顾凇＿€應(yīng)按規(guī)范每隔一段距離設(shè)計伸縮縫和沉降縫，減少擋土墻的材料熱脹冷縮，或者沉降不均勻帶來的額外破壞力。重力式擋土墻自重過大，消耗石材過多，所以還可以考慮其它擋土墻。如扶壁式擋土墻是懸臂構(gòu)件，是一種薄壁相對輕型的擋土墻，其是利用底部踵板上的土壓力來維持相對平衡。內(nèi)部一般配置鋼筋，使得這種懸臂構(gòu)件的抗彎能力更好。還有加筋擋土墻，在面墻后面鋪設(shè)筋條，利用筋條和土填料的摩擦力來維持邊坡穩(wěn)定。錨桿式擋土墻，是通過在邊坡打孔，插入錨桿來維持邊坡地穩(wěn)定。3.新型材料的應(yīng)用3.1輕質(zhì)填料傳統(tǒng)的路堤以黏土或碎石等建筑材料作為填筑層，其優(yōu)點是造價成本低，利于就地取材。但是碎石之類的材料重量比較大，如果填筑在下臥層不好的土質(zhì)上，極其容易引起路基的下陷。特別是對于軟土地基來說，更需要輕質(zhì)的填料來代替原有的材料，使得上部重量減輕，以便有利于維護基層的穩(wěn)定?，F(xiàn)在常用替代填料可以是聚苯乙烯泡沫板，其質(zhì)量輕，能有效減輕路堤的重量。而且，其吸水性差，對于常年處于戶外環(huán)境中的路堤，不可避免日曬雨淋，在雨水較多的季節(jié)，聚苯乙烯泡沫板不會因為雨水淋濕和浸泡而導(dǎo)致性能變化。另外，它的保溫隔熱性能很好，是導(dǎo)熱系數(shù)很低的材料。如果用于凍土之上，還能降低外界熱量向凍土傳遞，保護凍土不因為熱量融化為水。還有，聚苯乙烯泡沫板的耐腐蝕性較好，不容易被環(huán)境影響。高擋土墻后，也可以用聚苯乙烯泡沫板代替土，這樣能減少土的側(cè)壓力，利于擋土墻的穩(wěn)定。但是要注意的是，不是什么類型的擋土墻后填土都可以用聚苯乙烯板替代。因為有些擋土墻要利用土的壓力而增大摩擦力來維持穩(wěn)定，如果用輕質(zhì)板材代替土，那么壓力減少，摩擦力也會相應(yīng)減少，擋土墻就容易發(fā)生傾覆。所以，必須通過設(shè)