时间:2022-11-23 04:15:33
开篇:写作不仅是一种记录,更是一种创造,它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感,将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇路基路面设计论文,希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友,陪伴您不断探索和进步。
关键词:公路设计;灵活性;创造性
公路设计是决定公路建设项目工程价值和使用价值的重要阶段,设计质量对工程的总体质量和安全有着决定性的影响。由于公路是带状构造物,对于每一个公路项目而言,项目所在地的地理位置、地形地貌、气候气象、社会环境、文化传统、风俗习惯、公路使用者的审美特点等都是设计者必须考虑的重要因素。无论是公路的新建还是改造,都没有固定的模式。因此,对于每一个公路建设项目,设计者均面临着在保证公路行车安全与将所设计公路充分融入周围环境之间寻求一种协调和统一的任务,这就要求设计者必须灵活、创造性地进行公路设计。笔者结合多年来从事公路设计的实践经验,对一般公路中路基路面工程的设计理念和安全评价进行了认真探索。
一、路基路面的安全评价
(一)路基的安全评价。路基的安全评价包含:路基强度评价、边坡稳定评价、排水结构物评价与支档结构评价。路基强度影响路基的稳定性、承载力、路面使用功能,进而影响行车安全。路基的原始地面承载力强度小于150kPa要进行处理,存在软基、岩溶等不良地质要采用换填、袋装砂井、碎石桩、灌浆等方法进行治理。路基填料要通过试验后选用,不能土石混填以保证路基的压实度。对于膨胀土作为路基填料应进行掺石灰、固化材料处理,同时进行防水处治。
路基边坡安全评价主要考虑边坡的稳定性。近几年因路基边坡失稳造成的安全事故越来越多,因此路基的高填深切边坡均应经过稳定性验算,不满足稳定性要求的需采用防护及加固措施;边坡存在崩塌、滑坡的可能要采用卸载、挡墙、抗滑桩、综合排水等措施一次处理到位,不留隐患。对于山区山体横坡较陡地段的高填深切应与桥隧构造物进行比较,填方大于20m宜改填为桥梁,切方大于30m宜改切为隧道。对于高大边坡要加强施工观测,确保安全。
排水结构物评价:路基的排水不畅影响路基的稳定性。边沟、排水沟、渗沟、暗沟的设置位置、断面尺寸、防冲刷能力影响排水的使用功能,每条路都应进行计算,不能照搬照抄。渗沟、暗沟本身应有足够的强度,不能影响路基的整体稳定性。
支档结构物评价:挡墙本身强度、抗滑移能力、抗倾覆能力、抗剪能力、地基承载力都是安全评价的重要指标,应满足规范要求。从安全、经济的角度考虑重力式挡墙的高度宜控制在12m以内,超过12m,则可采用板桩墙、锚杆式挡墙、加筋挡墙等形式。挡墙的基底埋置深度应经计算确定,一般在可能的滑动面或冲刷以下至少1m,板桩墙桩的埋置深度对于岩石地基宜嵌岩1/3桩长,对于土质地基应嵌岩1/2桩长。
(二)公路路面的安全评价。路面强度的安全评价:因路面承受的轴载吨位以及轴载通行次数高,行车速度快,故对路面的强度要求就高;而路面强度低,产生安全隐患的机率就高。影响沥青路面强度的主要因素有沥青质量、石料的性质、粒料的级配等。造成水泥混凝土路面破坏的主要原因是路基的不均匀沉降和汽车超载,设计时应充分考虑。路面的抗滑安全评价:抗滑性能是保证雨天高速行车安全的重要技术指标,摩擦系数是直接影响抗滑安全的控制指标,摩擦系数越高,抗滑性能就越好。石料磨光值是保证路面防滑的基本指标,磨光值高才能获得高的摩擦系数。路面的排水安全评价:高速公路因其路幅宽,降到路面上的雨水量较多,排水不畅,形成积水,高速行车会使积水雾化,迷雾遮挡驾驶员视线,增加行车事故。同时积水会降低路面的抗滑性能,使车轮产生液面滑移,增加行车的危险性。在我省某段二级公路发生16起交通事故中,因路面积水造成事故11起,占总事故的68.7%。因此公路路面要采用系统排水的方法进行设计,确保路面水的流畅。路面的平整度评价:路面不平整易使汽车产生颠簸,容易造成事故。平整度的影响除了路基不均匀沉降的原因外,摊铺机的性能及操作对摊铺平整度影响很大,另外面层摊铺材料的质量、碾压质量对平整度有影响,接缝处理不好容易产生缺陷以及由于接缝压实度不够和结合强度不足而产生裂纹。
二、挡土墙的灵活运用
公路挡土墙的形式,可借鉴国内一些先进的设计理念和范例,积极探索坡面防护新技术,配合路段自然环境,灵活进行设计。如目前湖南省部分高速公路采用的花池墙、阶梯栅栏挡土墙等新型防护结构形式,既起到了防护作用,又丰富了路容景观。鉴于目前多数公路沿线的挡土墙人工痕迹较重,严重影响了公路景观。因此在一般公路设计中应灵活性设计,根据沿线地质条件和边坡高度,尽量减小防护工程体积,如挡土墙的高度和长度,并结合地形起伏特点,适当变化挡土墙高度,提高结构物自身景观效果。
在材料上,挡土墙可根据公路所在地区条件,灵活就地取材,如采用当地的块石、碎石干砌挡土墙,尽量避免采用光面混凝土挡土墙,以使挡土墙构造物表面贴近自然。另外,还可结合路域特有的文化和建筑风格,通过设置文化符号以赋予公路文化内涵,对挡土墙进行特殊设计,使司乘人员在行驶过程中感受到特有的公路民俗文化。
三、安全护栏设计
按照我国设计标准,要求护栏在中央分隔带连续设置,在路侧的最小段落为70m,不必要路段可以不设,它与主体工程的关系与其所处的路段有关。
石方区护栏:石方区护栏基础应与路基同步施工,路基开挖时,预留护栏混凝土基础的槽孔,或者直接在槽孔内现浇护栏基础,以避免2次开挖石方。
路肩挡墙区路侧护栏:护栏基础落在连续路肩挡墙区时,当挡墙施工至护栏基础底标高时,应预留护栏基础槽孔,也可现浇护栏基础,以避免后期护栏安装时开拆挡墙,对于连续护面墙区段,当护面墙施工至护栏基础底标高时,应预留护栏基础槽孔,也可现浇护栏基础,以避免后期护栏无法生根。
构造物护栏:对于特大、大、中桥护栏一般由主体工程设计单位设计。通常为砼刚性护栏,并由交通工程设计单位负责护栏过渡段设计。
四、路基边坡处理与环保
路基边坡形式是影响公路景观的主要因素。路基边坡坡率及形式的选择不仅影响边坡的稳定,同时也影响环境保护和景观效果。边坡坡率应灵活自然、因地制宜,尽量使边坡外形与周围环境融为一体,看不出明显的人工痕迹。在设计中应根据地形地质条件、边坡高度及周围环境特点对每个边坡逐个研究确定适宜的边坡形式和坡率。对于挖方边坡坡脚、坡顶取消人工痕迹过重的折角,而采用贴近自然的圆弧过渡,以达到与路线所经自然地带的地形地貌相适应。对于部分低填或隧道进出口填方路段,放缓边坡或直接填平进行植草绿化处理。这既有利于路堤与原地貌融为一体,使填筑痕迹得以遮掩;同时也增加路侧净区,形成一定的行车缓冲带,使过往车辆驶离路面后有一个安全的感觉。
公路设计灵活性和创造性的理念并不是试图去创建一个新的标准,而是建立在灵活应用现有的规范、标准、规章制度的基础之上,公路设计人员应在严格遵循项目规划的前提下,充分发挥想象力、独创性及灵活性,以规范为依据,在标准范围内灵活应用设计指标,切实设计出既能满足使用功能,又能确保安全运营,同时还能很好地融于自然及人文环境的公路。
参考文献:
[1]龙宁、李建忠、何峻岭、刘国强,《关于城市交通规划编制体系的思考》[J].城市交通,2007,(02)
毕业设计论文致谢词(一)
通过这三个月来的忙碌和学习,本次毕业论文设计已接近尾声,作为一个大专生的毕业设计,由于经验的匮乏,难免有许多考虑不周全的地方,在这里衷心感谢指导老师的督促指导,以及一起学习的同学们的支持,让我按时完成了这次毕业设计。
在毕业论文设计过程中,我遇到了许许多多的困难。在此我要感谢我的指导老师xxx老师给我悉心的帮助和对我耐心而细致的指导,我的毕业论文较为复杂烦琐,但是xxx老师仍然细心地纠正图中的错误。除了敬佩xxx老师的专业水平以外,他的治学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的榜样,并将积极影响我今后的学习和工作,我才得以解决毕业设计中遇到的种种问题。同时感谢我院、系领导对我们的教导和关注;感谢大学三年传授我们专业知识的所有老师。他们是xxx、xxx、xxx、xxx、xxx……谢谢你们呕心沥血的教导。还有谢谢我周围的同窗朋友,他们给了我无数的关心和鼓励,也让我的大学生活充满了温暖和欢乐。如果没有他们的帮助,此次毕业论文的完成将变得困难。他们在我设计中给了我许多宝贵的意见和建议。同时也要感谢自己遇到困难的时候没有一蹶不振,取而代之的是找到了最好的方法来解决问题。最后,感谢生我养我的父母。谢谢他们给了我无私的爱,为我求学所付出的巨大牺牲和努力。
毕业设计论文致谢词(二)
毕业设计即将结束,在老师的指导和同学的帮助之下,学生对于道路设计有了更多新的认知,对路基路面设计有了更深一步的认识,对路基路面综合设计的整体脉络了解得更加的清晰透彻。通过毕业设计,学生对自己大学四年以来所学的知识有更多的认识。
毕业设计,帮助我们总结大学四年收获、认清自我。同时,还帮助我们改变一些处理事情时懒散的习惯。从最开始时的搜集资料,整理资料,到方案比选,确定方案,再到着手开始进行路基工程、路面工程和路线排水的设计,每一步都是环环相扣,衔接紧密,其中任何一个步骤产生遗漏或者疏忽,就会对以后的设计带来很多的不便。
学生的动手能力和资料搜集能力在设计中也得到提升。毕业设计中很多数值、公式、计算方法都需要我们去耐心地查阅书籍,浏览资料,设计中需要用到辅助设计软件的地方,也需要我们耐心的学习。掌握其使用的要领,运用到设计当中去。最后汇总的时候,需要将前期各个阶段的工作认真整理。
毕业设计结束了,通过设计,学生深刻领会到基础的重要性,毕业设计不仅仅能帮助学生检验大学四年的学习成果,更多的是毕业设计可以帮助我们更加清楚的认识自我,磨练学生的意志与耐性,这会为学生日后的工作和生活带来很大的帮助。
毕业设计论文致谢词(三)
论文关键词:PE给水管连接PVC双壁波纹管,路面与管道协调
工程简介:天津空港经济区东软软件天津园区(一期)工程,总占地面积4.00024公顷,道路广场面积12658m2,绿化面积(二期暂全部绿化)380645.3m2。投资单位为:天津保税区投资有限公司,管理单位为:法利咨询(上海)有限公司(以下简称BV公司),土建总包单位为:中冶天工建设工程有限公司(以下简称中冶),机电总包单位为:中国机械工业建设总公司(以下简称中机)。
室外工程由两个单位配合协同完成,其中沥青路面工程由中冶完成,室外给排水由中机完成。两个单位在施工中产生的矛盾颇多所以要求必须密切配合,管理要十分严谨,对中机二十三项目部是很大的考验。
给排水管线施工
一、给水管线
室外采用给水、中水管线分开供水,在市政未提供中水的情况下,将给水在
入户处与中水连接在一起,其他部位严禁连通,并且做好中水与给水的区别,严禁混淆,以防在提供中水时候造成严重后果。
给水兼消防以及中水管线是采用的是江苏德通的PE管。
1、管道连接方式
PE管连接采用热熔连接论文范文,管径De110(含De110)以下为管件热熔承插
连接,(原因是:对于管径小的壁厚较小,直接热熔的接触面积较小,达不到压力强度,容易在此处断裂)管径De110以上为管道直接热熔连接。(原因是:管径较大的壁厚较大,直接热熔的接触面积较大,能够达到管内压力的应力作用,不会断裂)。
2、管道过渡方式
De110以下的PE管与衬塑镀锌钢管的过渡:PE管端为外牙丝头,衬塑镀锌钢管端为管箍,丝接。
De110(含De110)以上的PE管与衬塑镀锌钢管的过渡:PE管端为PE法兰头及法兰,衬塑镀锌钢管端为卡套式法兰,用螺栓连接。
3、干管线上管线破坏的处理方式
干管直管段被破坏的修复要求较高,鉴于PE的热熔连需要管间操作距离大于100mm(热熔机工作原理如图1),才能放下热熔机进行热熔。
第一种处理方法:法兰连接(如图2)
第二种处理方法:弯头处理(如图3)
二、污水管线
本工程采用污雨分流制,严格定位建筑物内出户井的位置,避免建筑物内的污雨管道进室外时出现差错;严格控制标高,在施工时核对出户井是否与设计符合;污雨水必须出户之前设卧泥井,以防园区内的杂物堵塞市政管网造成严重后果;鉴于天津实际情况必须设立排盐管道,以保证绿化。
排水管线采用的是天津博通的U-PVC的双壁波纹管。
1、冬季施工注意事项
在冬季施工过程中,由于U-PVC的双壁波纹管的管材性质在温度较低的时候比较脆,这就对施工造成了麻烦,特别是D225的管材来说,在温度达到3°C左右,太脆,施工中必须小心,很容易使管道折断,破损,不但造成材料的浪费,甚至管沟回填夯实后造成管道压坏不通,造成工期延误和影响下一道程序。
2、管道连接注意事项
较小管径管道的连接非常容易,只需要一个人用力推进即可承插完好。可是对于D400和D500的连接是很困难的,特别是在温度较低的情况下,用倒链连接极易造成管道的破坏,用人工很难承插完好。考虑到这两种规格的数量较少,最终是在天气较好的时候完成承插的。
配合路面施工中的问题及处理方法
一、管沟开挖与路基处理配合问题
问题:由于室外设计标高较原土的标高高出500-600mm论文范文,这就要求必须在完成土方工程的压实处理达到设计标高后,再进行管道工程的施工,否则在原土上进行管道施工会造成排水管埋深过浅,甚至在原土之上,造成在填方过程中破坏管道。然而这样施工后会在路基灰土完成后开挖管沟,破坏压实层,需协调两个施工单位。
处理方法:在BV公司的协调下,土方回填及路基灰土完成后进行管沟开挖,待管道施工完成后,由中机处理管沟的土方回填层,由中冶处理路基灰土层以保证灰土层的压实整体性,确保路面工程质量。
二、路面沥青敷设与检查井的施工配合问题
问题:由于路面属中冶,检查井属中机,这就在路面工程施工中造成检查井被二灰甚至沥青填满需清理的问题;井室在路基处理中破坏以及在分层铺路时向上接井时间配合的问题;检查井盖安装标高与路面标高一致配合的问题;以及雨水收集井位置 (雨水收集口必须处于路边)的配合问题。
关键词:拓宽路基;强度;不均匀性;交通荷载;有限元法;临界值
1 前言
随着我国公路建设不断深化,其中对低等级公路拓宽、提高公路等级已成为公路建设的发展主流。公路改扩建工程大多涉及路基拓宽问题。据调查,公路拓宽工程完成后,在运营阶段,路面会不同程度出现裂缝病害。路面结构破坏主要是新老路基产生不均匀沉降,其原因用有:①路基范围内地基固结产生差异沉降;②新老路基填料及强度不一,车辆荷载作用下产生不均匀沉降;③新老路基结合部位处理措施不够完善。
对于新老路基产生差异变形,不少学者进行了研究,并且取得一些有价值的研究成果。一般都是研究软土地基上修建道路,重点研究地基土层的渗流固结,对路基强度不均匀产生的变形研究较少。在有些地区,天然地基都是地质条件良好,压缩模量与承载力都较高,地下水位低,路基修筑完毕后地基土渗流固结产生的工后沉降可以忽略不计,而事实上,这些地区的拓宽公路,由于新老路基强度差异,在车辆荷载作用下产生不协调变形,引发路面结构层破坏。新老路基强度不均匀对路面结构的影响,在路基拓宽工程中不可忽视。
本文通过研究新老路基强度差异对路面结构层的影响规律,充分了解新老路基强度不均匀性对路面的影响,合理确定新老路基强度差异值,为路基拓宽工程的设计与施工提供参考依据。
2 分析计算
2.1 有限元数值方法
公路路基为条带形结构物,受力状态为典型平面应变问题,故采用二维有限元模型计算拓宽路基的应力应变。
路基拓宽工程中,由于地基与老路基在自重作用下已经发生了固结变形,其初始应力分布状态不同于地基表面水平情况下的线性分布,所以,准确获取老路基作用下地基和老路基的初始应力分布状态是求解本问题的关键。
有限单元法是根据变分原理求解数学物理问题的一种数值计算方法。随着计算机的发展,该方法已经取代了昂贵的结构试验,成为结构分析中的一个最有效的一方法。尤其是有限元法在板壳结构、空间应力分析、非线性问题、动力分析及流体力学问题等方面的成功应用,使有限元法的内容越来越丰富。
由于道路为条形结构物,其空间应力分析可简化为平面应变问题,在分析过程中使用平面PLANE42单元。
2.2 路基模型与基本假设
考虑到路基的实际受力情况,将建立的模型作一些简化,特作如下假定:
1、按照平面应变问题进行考虑,进行二维有限元分析;
2、路面各结构层均为连续、各向同性的线弹性材料,力学特性用弹性模量E和泊松比μ表征;
3、土体为理想弹塑性材料,采用D-P模型进行模拟;
4、路面各结构层在垂直方向完全连续,即层与层之间不会出现脱空现象;
5、底基层与路堤顶面的竖向应力和竖向位移连续,即当路堤发生沉降以后,路面结构层会随之下沉,相互间变形协调;
6、老路基和地基的初始应力场由老路基和地基的自重荷载产生;
7、边界条件:地基底面两个方向均为约束,地基宽度外侧水平向约束,地基宽度外侧及地表为透水边界,地基底面为不透水边界。
网格划分如图2-1所示。
2.3 新老路基不协调变形与路面结构受力特征分析
某路堤,其概化几何参数:拓宽为典型沥青路面结构的二级公路,中等交通量,计算荷载采用BBZ-100的双圆轮载,车辆荷载分布如图2-2。填土高6m,老路顶面宽L06m,单侧拓宽L16m,边坡1∶1.5,地基计算深度为30m,拓宽后路堤底面宽度为30m,地基计算宽度为100m,大于3倍基础宽度,网格划分如图2-1。
材料参数如表2-1。
表2 沥青混凝土道路各组成部分材料参数
从沉降曲线图2-3可以看出,施工结束后,新老路堤沉降量不一致,新路堤沉降明显大于老路堤,并且在新老路基结合处曲率变化较大。通过计算比较,这种扩建路堤不同于新建路堤的一个明显区别在于其表面沉降曲线的形状不同,新建公路的沉降曲线形状都成类似抛物线形,最大沉降值点都在路基中部。但对于这种改建公路,其路基顶面沉降曲线的形状却不一样,从图中可以看出,老路堤沉降曲线成近似直线倾斜,新路堤沉降曲线趋缓。所以,路堤扩宽工程中,要尽量减小新老路基各自发生的不协调变形。
如果原路面不继续利用,则新老路基顶顶面的不协调变形值为工后沉降,其不协调变形曲线如图2-3所示。如果原有路面继续利用,则老路基顶面的不协调变形为老路基发生的总沉降,而新路基的不协调变形则为新路基发生的工后沉降。
图2-4表明了水平附加应力沿路面深度方向的变化规律(以老路堤中心处截面为例)。可见,沥青面层受压状态,且表面压应力最大,随着深度的增加,水平向附加应力线形变化,在底基层地面拉应力最大,基层上部受压,下部受拉。由于路面结构的沥青混凝土材料具有较好的柔性,它允许有较大的变形,不至于造成面层结构的破坏,所以对工后沉降的控制指标主要是由半刚性基层材料的强度控制,这是由于基层的抗拉强度较低,当不均与沉降量超过一个程度时,半刚性基层底面就会产生拉裂破坏。
2.4 不同工况下新老路基强度不均匀性的影响分析
2.4.1 不同拓宽宽度下的影响分析 实际道路拓宽工程中,需要拓宽的路基宽度是由公路建设等级和老路堤宽度决定,不同拓宽宽度产生的不协调变形和对路面结构受力的影响也有所不同,同时路基高度不同其变形与受力也不一致,这对于设计与施工是相当重要的。分析中假定拓宽道路为典型沥青路面结构、二级公路的路堤断面型式,路堤高度为3m、6m、9m、12m,拓宽宽度分别为3L0m、2L0m、L0m、L0/3m(L0为老路基宽度,L0不同路段值不同),新老路基强度比值分别为E1/E00.25、0.5、0.75、1.0、1.5、2、3(E1为新路堤回弹模量、E0为老路堤回弹模量),计算在不同的拓宽宽度下新老路基顶面的不协调变形曲线以及路面结构层拉应力,并总结不同拓宽宽度下的变形与受力的规律。以6m路堤高为例:
新老路基强度不均匀引起的不协调变形主要发生在拓宽路基部分,其不协调变形的范围随拓宽宽度减小而减小,另外,随新老路基强度差异减小不协调变形值会减小;图2-5为不同拓宽度下路基顶面不协调变形曲线图,曲线前段陡峭后段平缓,不协调变形值随模量比值增大而减小,减小速率逐渐减小放缓,转折点大致在0.75左右;并且随路基拓宽宽度增加,新老路基不协调变形呈增加趋势;因此在减小新老路基不协调变形中,将拓宽路基强度过于提高是不经济的。
2.4.2 不同路堤高度下的影响分析 根据实际工程,拓宽道路的路基高度不同,还必须对不同路基高度产生的不协调变形和对路面结构受力的影响进行分析计算。分析中假定老路堤宽度为6m,拓宽宽度为6m。扩建道路高度分别为3m、6m、9m和12m,新老路基强度比值分别为E1/E00.25、0.5、0.75、1.0、1.5、2、3(E1为新路堤回弹模量、E0为老路堤回弹模量)。
分析结果为,新老路基强度不均匀引起的不协调变形主要发生在拓宽路基部分,另外,随新老路基强度差异减小不协调变形值会减小。不协调变形产生的弯拉应力最大值在底基层底面位置,并且弯拉应力随拓宽高度增加而增加,拓宽宽度由3m增加到12m时,底基层底面最小弯拉应力由0.166Mpa增加到0.186Mpa。
3 结论和评价方法
通过对不同路基高度与不同拓宽度的情况下,新老路基强度不均匀性对路面结构的影响分析,可以总结如下:
1)新老路基强度不均匀引起不协调变形主要发生在拓宽路基部分,其不协调变形的范围随拓宽宽度减小而减小,随新老路基强度差异减小不协调变形值会减小;
2)新路堤顶面不协调变形大于老路堤不协调变形。变形曲线前段陡峭后段平缓,不协调变形值随模量比值增大而减小,减小速率逐渐减小放缓,转折点大致在0.75左右,并且随路基拓宽宽度增加,新老路基不协调变形呈增加趋势;
3)不协调变形产生的弯拉应力最大值在底基层底面位置,弯拉应力随拓宽宽度增加而增加,应力控制层在底基层;
4)当拓宽路基宽度比较小时,底基层的弯拉应力都会超过容许值,这时要就采取路基加固措施;
5)随新老路基强度比值增大,底基层弯拉应力有略微增大趋势,并且底基层最大弯拉应力位置会发生变化,由拓宽路基位置向老路基部位移动;
6)随着路基高度增加,路基拓宽值控制在1:1~1:1.5之间,路基高度控制在7~8以下,新老路基强度比控制在0.8~1.1之间是比较合理。其他情况利用图2-1内插得到要求控制的新老路基强度比值。
4 应用示例
某旧路拓宽工程,老路路基高4m,自然放坡,边坡坡度1:1.5,路面宽5m需拓宽7m。由L1/L07/51.4,查表分别查6m高与3m高曲线与对1.0与1.5应的E1/E0值分别为0.55、0.675与0.677、0.905,然后两次插入计算得E1/E00.79。利用本结论得出,新老路基强度要控制在0.79~1.1比较合理。
参考文献
[1]Yanjun Qiu,Bo Lan, ZhengHui Hua,et al. Deformation and Design Consideration of Highway Subgrades in Cut-fill Transitions and Sections [M]. Fourth Asian Young Geotechnical Engineers Conference. KGS, Seoul,2001:143-148.
[2]张兴强.循环荷载作用下土工格栅加筋路基路面变形受力变形特性的研究[D].天津:天津大学博士学位论文,2000.
[3]李强,周志刚,郑健龙.填挖交界处路基不均匀沉降对路面结构的影响[M].第四届国际道路和机场路面技术大会组委会编.第四届国际道路和机场路面技术大会论文集.北京:人民交通出版社,2002:139-143.
[4]黄琴龙.基于不协调变形控制的路基拓宽设计理论与方法[D].上海:同济大学博士学位论文,2005.
[5]陈建军.高路堤不均匀沉降对半刚性基层结构的影响[J].华东公路,1990(4):6-9.
[6]韦凌德.山区高等级公路路基路面设计中的几个问题及对现行规范的建议[J].重庆交通学院学报,1997,16(1):93-99.
关键词:道路工程,路基,施工,阶段,解决方法
0前言
路基作为道路的基础,在公路工程中起着重要作用。路基又是路面的基础,它与路面共同承受行车荷载的作用。实践证明,没有坚固、稳定的基础,就没有稳固的路面。由于它是工程设计蓝图与原地质地貌直接结合部,受自然环境影响因素较多,施工难度较大。论文参考网。下面结合作者的施工经验,就公路路基施工各阶段需注意的几个问题和解决方法进行探讨。
1 准备阶段
路基施工准备阶段是路基工程施工总体部署、调查作业范围、水文地质及工程量、制定施工方案、编排施工进度计划以及开工前的人员、机械、材料等方面准备的阶段,该阶段准备充分与否是直接关系到路基工程施工能否正常进行的关键环节。
在工程所在地要详细调查了解公路沿线(包括路基基底)及土源等作业范围内的土质指数及含水量情况,制作标准击实试验和土的强度试验(CBR值),制定施工方法。根据水文地质情况,进行分类、整理,结合以往的施工经验制定出路基各种不同类型土质、含水量的切实有效的施工方法及路基基底处理方案,防止在施工中出现盲目性,避免走弯路,以保证工程质量和进度。要重点把握:
1.1 特殊潮湿地区路基土垢特点及对策
在特殊潮湿地区,路基上的压实是相当困难的,规范中对此作出了若干调整:一是压实标准可根据试验资料确定或较表列数值降低2%-3%;二是对于天然稠度<1.1,液限>40,塑性指数>18的粘质土,当用于下路床及其下的路堤填料时,可采用规定的轻型压实标准;三是改善填料的性质,在土中掺加生石灰,通常可以获得预期的效果,也可采用新型吸水材料加固。
1.2 路基路面排水预先设计
水是影响路基强度和稳定性的另一重要因素,许多路基病害是由水的侵蚀造成的。另外,从保护环境、不损害当地农田水利设施考虑,也必须做好路基排水的设计,形成排水系统规划,并与地区排水规划相协调。在路基施工中,应重视施工排水,防止因各种原因造成的水患,给路基、路面施工造成不必要的损失。
2 具体施工阶段
路基施工阶段是路基施工全面展开、生产出成品的阶段,是按照已制定的施工计划和施工方案进行组织落实阶段,是施工过程中遇见实际问题的阶段,也是对施工计划、施工方案调整、完善的阶段和保证落实工程质量、工期的阶段。要重点把握好:
2.1 路基填筑过程中过湿土的处理
(1)路堤分层填筑,松铺厚度为≯30cm的水平层,并在铺下一层土之前,按规定压实,每填一层,都要进行翻晒、粉碎;并用平地机整平后,方可开始碾压。每层填土压实时,要不停地进行整平工作,保证均匀的密实度;
(2)对于降雨天数较少,气温较高的季节,过湿土天然含水量相对较低时,不必掺入白灰等外掺剂,而可采少用重型铧犁和重型缺口圆盘耙,直接将土翻松,粉碎至颗粒在50mm以下,并用重型压路机碾压,直至压实度达到90%以上为止;
(3)过湿土含水量过大,可由取土坑挖出后,堆置坑旁初步晾晒,再运至施工作业段摊铺;或由取土坑挖出后先运至作业段一侧,经初步晾晒后再用推土机推至作业段上,用上述机械粉碎1-2遍,并经整平处理后,将规定剂量的全部或2-3外掺剂均匀撒布于上。
(4)对初步碾压的土层闷料24h-28h后,再将剩余的1/3石灰均匀铺撒到土层上,再行翻拌、粉碎至土颗粒在50mm以下,用重型压路机碾压并检验压实度,掺石灰5%时的最大干容重一般为1.83g/cm3,标准压实度为90%;
(5)路槽底0-80cm范围内填土,压实度标准为95%,为了提高路基的强度,保证路面整体强度及使用寿命,需对进行加固处理,其方法是将80cm填土分成五层施工,每层16cm,前三层进行掺灰5%处理,后两层进行掺灰10%处理,虽然形成石灰稳定土,但不属于结构层,这样既对过湿土进行处理,同时也提高了路基的强度。
2.2 黄土路基的填筑
(1)黄土路堤施工时,应做好填挖界面的结合(纵向),清除坡面杂草,挖好向内倾斜的台阶。如结合面陡立,无法挖成台阶时,可采用土工钉加强结合。若地基土层具有强湿陷性或较高的压缩性,且容许承载力低于路堤自重压力时,可考虑采用重锤夯实,石灰桩挤密加固;
(2)黄土含水量过小,应均匀加水再行碾压;如含水量过大,可翻松晾晒至需要含水量再进行碾压,也可掺入适量石灰处理,降低含水量。掺灰后应将土、灰拌匀,其最大干密度应通过击实试验确定;
(3)老黄土透水性差,干湿难以调节,大块土料不易粉碎,使用前应通过试验决定措施。路床填料不得使用老黄土。新黄土为良好填料,可用于填筑路床。黄土路堤应分层填筑,分层压实,>10cm的块料,必须打碎,并应在接近上的压实最佳含水量时碾压密实。
(4)根据设计及时修筑外侧边缘的拦水、截水沟构造物和急流槽,将水引至坡脚以外,对高度>20m的路堤,应按设计预留竣工后路堤自重压密固结产生的压缩下沉量;
2.3 路基排水的重点问题
2.3.1 地面排水 最通常采用的地面排水设施是边沟、截水沟、跌水、急流槽以及地表的排水管。对于高速公路和一级公路上的排水沟渠,一般都要求铺砌防护。普遍采用浆砌片石加固、而水泥混凝土预制板块也开始广泛应用。高速公路和一级公路通过水网地段的路基,过去逢沟设涵的做法在一些地方有了改进,对路线两侧的灌溉沟渠重新系统布置,免去了穿越路线的排灌涵洞,从而提高了路基的工程质量。
2.3.2 路面排水 路面排水的任务是迅速排除路面范围内的降水,减少水从路面渗入,使之不冲刷路基边坡。路拱横坡应≥2%。
2.3.3 地下排水 路基地下排水仍多用暗沟、盲沟、渗沟、渗井等,其特点是以渗透力式排水,当水流量较大,多采用带渗水管的渗沟。传统的砂砾料反滤层多改用有反滤功能的土工织物,几年研制的带有钢圈、滤布和加强合成纤维组成的加劲软式透水管直径8cm-30cm,很适用于地下排水。
3 路基后期防护
路基的修筑改变了地层的天然平衡状态,以及路基暴露在空间,不断受各种错综复杂的自然因素侵蚀,因此需要进行各种类型的防护。
3.1 坡面防护
坡面防护的目的是防止地表水流的冲刷、坡面岩土的风化剥落以及与环境的协调。近年来,随着对环境保护的重视,高等级公路的边坡,多采用种草防护边坡较高时,采用砌石框格(方型、菱形、拱型、M型)种草防护。由于西部干旱缺水,边坡种草防护类型的选择很重要,现大多采用草坪植生带,即将草籽、肥料和土均匀拌和裹于土工物内,当草籽发芽也长成草起到固土作用后,无纺布纤维自然腐烂,不会污染环境,效果很好。
3.2 冲刷防护
防护沿河路基边坡免受冲刷仍多采用直接防护。论文参考网。传统的砌石、抛石、铁丝石笼、挡土墙等有所改进,用高强土工格栅代替铁丝做石笼,用聚脂或聚胺脂类土工织物混凝土护坡横袋做成的护面板防护受水冲浪击的边坡,很能适应土体不均匀沉降。
3.3 支挡防护
挡土墙用于支挡防护目前仍占主要。论文参考网。石砌的重力式挡土墙多用于石料丰富、墙高较低、地基较好的场合;钢筋混凝土结构的悬臂式挡土墙、扶壁式挡土墙和板柱挡土墙其受力比较合理,墙身圬土墙易于调整墙的高度,并采用预制构件拼装,是一种特殊型式的挡土墙。
4 结语
综上所述,路基工程施工各阶段需把握的问题很多,由于本人施工经验与水平有限,文章只对影响路基工程施工的几个主要问题进行了阐述,希望能对同行有所帮助。
参考文献:[1]林峰,公路路基施工问题探讨[J],四川建材,2007,(6)
[2]李萍,浅谈公路路基施工技术要点[J],青海交通科技,2007.(5)
关键词:道路工程;毕业设计;存在问题;解决措施;质量控制
毕业设计(论文)是一项综合教学环节,它集学习、实践、探索和创新于一身,是学生由学习阶段向工作阶段转变的最好的实践机会,是进入工程设计、施工、监理和科研等领域的开始,也是为将来独立工作进行的职业训练。它不但对学生的思想、工作态度和独立工作能力具有深远的影响,而且还是对高等学校教学质量评价的重要方面,更是审定学生的毕业资格及学位资格的依据。它不但是高等院校本科教学计划中不可或缺的组成部分,也是教学实践中一个必不可少的环节,是学生综合运用所学的基础理论和基本技能进行科学研究和科学探索的初步训练,是培养和提高学生分析问题、解决问题能力的重要环节。对于加强和扩充学生的知识面,培养学生的创新意识、创新精神、创新能力起着极其重要的作用。毕业设计(论文)是检验毕业生是否具备从事科研工作或担负专门技术工作初步能力最有效的方式。同时,毕业设计(论文)的质量也是检验一所高校、一个专业教学水平的重要内容。毕业设计(论文)是学生进行工作技能储备的良好载体,使学生由学校向社会过渡做好充分的准备。做好毕业设计工作,对于提高本科教学质量,增强学生在就业方面的竞争力等诸多方面均具有重要意义。为保证本科毕业设计(论文)质量,学校强调了毕业设计(论文)要统一和规范化,并下达了专门的撰写规范。该措施对于理论研究类、试验研究类、计算机软件类、经济学、管理学及文法学类比较容易规范,但对于土木工程专业道路工程方向的毕业设计类来说就没那么简单了。
1毕业设计类的特点与现状
从目前情况来看,土木工程专业道路工程毕业设计主要有如下不足:①题目单一。土木工程专业道路工程方向毕业设计课题通常由指导教师指定,最普遍的题目就是“××高速公路路基路面综合设计”,教师提供详细的毕业设计任务书和指导书,任务书把设计要求给出,指导书限定了设计方案和指标,学生毕业设计的思路已经被预先给定方案所限制。毕业设计中创新意识、创新精神欠缺,学生对毕业设计目的和作用等认识不够。学生对教师陈旧的课题兴趣不大;学生只是一味地效仿以往的毕业设计成果,不明白“为什么”,可谓一知半解。②专题与设计内容挂不上钩。由于在任务书里规定了专题内容,多数指导安排学生进行一些综述性的研究,如“高速公路桥头跳车问题综述”、“沥青路面早期病害现象综述”等等,但是由于学生本来对于桥头跳车、沥青路面早期病害现象等知之不多,缺乏了解,自然他们写出的综述就是对下载资料的罗列,更谈不上专题为毕业设计内容服务了。③外文翻译不能为设计或专题服务。目前,外文翻译多数是由指导教师指定一本外文文献,几个学生每人翻译一个章节,根本不能为自己的设计和专题服务,仅仅是一次翻译练习或者为指导教师的课题服务。④装订成册不容易统一。由于土木工程专业道路工程方向毕业设计往往是对一条高速公路的路线、路基工程和路面工程进行综合设计,有计算说明部分和图纸部分,有中图分类号:G642文献标识码:ADOI:10.16871/ki.kjwha.2016.10.027路线设计、排水工程设计、防护工程设计、支挡工程设计、路面工程设计和桥梁涵洞工程设计,有专题研究和外文翻译等等,牵扯面广,加上各个老师的侧重点又有不一样,因此,很难形成统一的格式,在装订时就更难以统一了。
2原因分析
2.1设计牵扯面广
由于土木工程专业道路工程方向是个综合性和实践性很强的专业。学生做毕业设计需要大量的设计资料及辅助工具,如各种规范、计算手册、参考方案图集等。而在校学生对这些根本没有接触或仅仅只有一些感性认识,所以在毕业设计的开始阶段,要组织学生到与其设计题目相近的工程进行实地调研和参观,了解和掌握与设计题目相关的资料和实际情况。例如,了解道路的使用功能、组成部分、平纵横设计、路面结构方案和构造物的设置、现场施工操作流程、监理单位工作流程、检测单位对路基路面质量检测流程等,并收集需要的设计资料。但目前无论是学校、学院、指导老师,还是学生在这方面的准备都不足。
2.2就业和面试的影响
由于毕业设计安排在大学四年级的第二个学期,学生就业或研究生面试难免会对其造成影响。有些优秀生虽然对毕业设计很重视,但却苦于精力有限,忙于找工作、研究生复试等。本来学习很好的同学,到毕业设计末端才开始准备毕业设计相关内容,这样的结果便是设计思路不清晰,软件操作不熟练,说明书内容不充实、逻辑混乱。在毕业设计期间,还有些学生为了参加求职面试,频繁往返于学校、家庭和各用人单位之间,其毕业设计成果就难以达到量和质的要求,因此罗列数据、设计图纸和计算书绘制不规范、说明书表达不够准确、内容不充实以及成果无新意的现象就无法避免了。
3解决措施
3.1选题多样化
土木工程专业道路工程方向是实践性非常强的应用学科。道路工程方向的教材在新材料、新技术、新工艺和新设备应用的内容方面更新速度较慢,学生对新知识无法及时了解和掌握,因而进行常规型、工程实践型、应用研究型等多种类型的毕业设计是解决这一问题的有效途径。毕业设计选题应符合专业培养目标和社会需求,尽可能结合指导教师的科研项目和实体工程,体现学科的发展性、前沿性和应用性。同时也应注意选题的广度、深度和难度、设计期限和学生实际工作能力之间的协调。因此,毕业设计选题应以实际工程项目为依托,符合道路工程方向培养方案的要求。选题应结合指导教师承担过的或正在承担的实际工程项目,选择实际工程中大量存在和出现的道路工程形式,采用真题真做或真题假做的方式,使学生能真正了解工程设计和参与工程设计。近年来,我们学院从政策上鼓励和支持学生参与指导教师的科研课题所涉及到的实际工程项目,让学生从实际工程中学到更多、更新的专业知识,这对毕业设计选题多样化起到了促进作用。
3.2指导经常化和多样化
1)面对面指导和网上指导相结合。除指导教师与学生每周固定的时间见面指导外,若学生需要在其他时间咨询指导教师关于设计方面的问题或者指导老师不在学校时,指导教师还可通过BBS、QQ群、E-mail,视频方式在特定的时间接受学生的咨询或接收学生传过来的设计图,及时回复并提出修改意见。这样就可以从时间和空间上保证指导教师和学生的沟通。同时,通过这种方式指导教师可以核查每周的进程,掌握学生实际进度,根据学生的进度情况给出相应的评语和意见。学生也可以从老师那里及时得到反馈信息,根据反馈信息进行及时调整和修改。2)开展设计交流定期化。为了使学生在短时间内掌握毕业设计中的相关知识,每周进行一次讲座和研讨相结合毕业设计小组交流会,目的是相互交流,共同提高,纠正错误,达成共识。学校、学院、督导组不定期进行抽查,从中发现问题,分别对学生和指导教师提出相应的整改要求。3)考勤严格并经常化。目的在于督促学生保证设计时间,投入足够精力,确保设计质量。明确制定针对每个学生的检查计划,其中包括资料的阅读、方案设计、调试等,严格监督每一名学生。
3.3写作规范化
规范毕业设计论文、说明书、计算书、研究报告等文本格式,是提高毕业设计质量重要举措之一。通过规范这些文本,使学生具有一名技术工作人员应具备的基本素质。明确毕业设计说明书或论文的内容,提出统一、具体的规范要求,指导教师对每一名学生的文本初稿必须仔细阅读、认真批改,这样可以使学生具有端正的写作态度和文风,并能提高学生科技写作规范化的能力。
3.4专题翻译有用化
其实,专题研究和外文翻译完全能够为毕业设计服务的。例如,2007届毕业设计中我们安排了三个同学做的设计是“京珠高速公路安新段改扩建工程路基路面综合设计”的一个段落,由于是高速公路改扩建工程,就有路基拼接、桥梁拼接、涵洞通道等构造物拼接、废旧材料综合利用等问题的出现,而这些问题正是工程的关键问题,目前研究的也比较少,因此,我们给学生安排的专题研究和外文翻译都围绕这些技术问题展开,就能做到专题和外文翻译为设计服务了。
参考文献
[1]教育部高等教育司,北京市教育委员会,编.高等学校毕业设计(论文)指导手册——土建卷[M].北京:高等教育出版社,经济日报出版社,1999.
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[3]吴旷怀,包秀宁,李燕枫.道路工程方向毕业设计多元化实践[J].高等建筑教育,2005(12).
[4]宋晖.高等工科院校毕业设计(论文)质量管理的实践与探索[J].陕西师范大学学报:自然科学版,2003(4).
[5]杜国锋,赵彦.提高土木工程专业毕业设计质量的探索[J].高等建筑教育,2005(12).
[6]孙文彬.土木工程专业毕业设计教学改革与实践[J].长沙大学学报,2006(9).
1 设计工作
1.1 设计现状
高速公路包含路基、路面、桥梁(隧道)、房建、机电、安全设施、绿化等工程,设计上一般采用联合体中标分专业各自设计的原则,并没有建立起相互沟通的联合设计机制,这样不但容易造成重复设计,并且由于设计标准的不一致,导致机电工程不能正常实施。
1.2 改进措施
由于机电设计质量至关重要,提高设计质量是做好机电工程建设前期工作的首要。可采取以下措施:一是划清各专业的设计范围。从项目整体出发,并结合工程实施时的实际情况,科学合理地划分各单位工程设计范围,例如隧道工程中就不需要设计洞内机电设施预埋,在机电工程中进行统一设计。这样可以大大减少了土建预埋与设备安装之间矛盾。二是机电工程由于涉及预埋较多,设计必须前置且与相关单位工程进行联合设计。在桥梁中央带内缘防撞护栏内需要预埋过桥管线托架,预埋形式、间距需要同机电相结合;房建工程中需要同机电工程结合主要有以下内容:(1)各收费站设备机房室内平面布置、使用面积、室内环境、设备专用电源和防雷接地要求,以及电缆引入室内人井,电缆爬架、专用配电箱位置、各机房间线缆连接所需沟、槽、管、洞尺寸和材料等详细要求;(2)机电设计单位应提供机电工程场区管道通用示意图。通用示意图必须明确从收费广场边井到机房大楼局前井、广场边井到配电房及局前井到配电房的管孔数量、规格和材料要求,并明确人手孔的几何尺寸、防水和设置要求,管道具体路由及人手孔设置的位置和数量;(3)收费广场土建工程的收费岛上预埋管道及设备基础、收费亭以及收费广场下横穿管道和人手孔等收费土建工程。
2 合理安排机电工程招标工作
机电工程一般做法是待施工单位进场后,要会同区域联网中心、运营单位、设计单位进行联合设计,其目的性是结合实际情况,完善施工图设计。因此就需要机电施工单位及早进场,抓紧时间进行联合设计,对发生变更之处,结合相关单位及时进行修改。
机电工程工期一般较短,根据工程实际规模,大约在三至五个月左右。施工的重点虽然为设备的规模化购置与后期的安装调试,但通信管道工程敷设等前期土建工程施工进度对机电设备安装能否按期展开,或能否给机电设备安装工程留有合理的施工周期影响很大。实际上,这种影响在以往的高速公路项目中几乎都存在。因此,为了实现土建工程与机电设备安装工程的有效衔接,必须严格控制通信管道工程敷设等前期土建工程的施工进度和质量。
考虑到上述因素,机电工程招投标时间最好安排路基、房建工程已实施过半情况下进行,待招标结束施工单位进场后,可以有充足时间进行联合设计,同时与主体、房建工程提早结合,准备通信管道工程敷设等前期土建工程。如果招标安排过早,受政策变化因素影响容易产生不必要的合同纠纷;如果安排过晚,通信管道工程敷设等前期土建工程的施工进度和质量就不能得到保证,同时联合设计也会很仓促,不能起到完善设计的作用。
3 施工前期阶段
3.1 依据公路项目实施整体安排,编制机电工程施工计划
由于路基工程、房建工程中涉及机电土建内容,如中央分隔带管道、结构物中央分隔带桥架及过路横管、房建工程中的通信设备室及监控室的设置及线路的布设等。应在项目开工前,就站在整个项目实施和实现项目总工期目标的高度,依据土建和机电紧密衔接的原则,结合机电工程的特点,及时编制机电工程施工计划。合理划分机电与土建和房建工程的界面很有必要。根据机电系统的规模,机电系统实际的安装调试工期一般为三个月左右,但前提是所有的预留预埋件和施工界面都能够为机电系统及时提供。因此,机电工程的顺利施工离不开主体、房建等工程为其提供良好的施工界面和路由的前提。
3.2 中央分隔带内通信管道预埋一般做法
通信管道主要为路基中央分隔带内通信硅芯管。一般路面结构层厚度为72CM左右,为防止通信硅管受冻和绿化植物影响,埋置深度不小于80CM,这样就需要将通信硅管路床范围之内。为确保路基工程刚度路床均为灰土,一般情况下都是做完路基灰土后机电施工单位再用小型挖掘机开挖通信硅管,由于灰土强度高挖掘进度非常慢,而且容易破坏已做好的灰土层。
3.3 紧急电话和监控横穿线路预埋一般做法
机电工程中在路基边缘需要设置一定数量的紧急电话和监控设备,需在设备与中央分隔带之间横穿路基预埋通信硅管,一般情况下由机电施工单位待路面刚性基层完成后进行开挖基层再预埋,由于基层强度较高开挖时很费力,而且对路面整体质量带来一定的隐患。有的工程直接变更为顶管方法,无形中大大增加了工程费用。
3.4 改进措施
为解决一般做法中的存在的问题,结合长深公路(承唐界至南小营段)高速公路做法,笔者提出在路床施工时,提前直接预埋中央分隔带内通信硅管。这样可以避免二次开挖灰土层,同时也加快了工程进度;同时在路面摊铺基层前先行完成横穿管道的铺设,这样做不但不会路面工程整体质量和进展,而且能够节约预埋成本,加快机电工程的施工进度。只有通过这样的精细化管理,才能实现土建工程与机电工程的无缝衔接。
3.5 提前考虑山区高速公路隧道和收费站的外电接入问题
及时提供有效电源,是机电设备安装调试的前提和基础,以往的许多高速公路项目都因供电不及时而造成机电设备和系统加电调试不及时,甚至有的根本来不及进行系统联调就仓促开通,留下不少安全隐患。
4 结语
论文摘要:沥青混凝土路面是目前高速及干线公路常用的柔性路面,近几年这种路面摹层采用的结构型式增多,尤其是半刚性基层的应用。随着高速公路的陆续建成并投入运营后,沥青路面早期损坏较为普遍,本文探讨了沥青混凝土路面裂缝成因分析与防治。
0 引言
路面裂缝从表观形式可分为横向裂缝、纵向裂缝和网状裂缝;从形成原因可分为强度裂缝、反射裂缝、结构式裂缝和温度变化造成的裂缝等。本文着重就沥青混凝土路面裂缝成因与防治措施谈点粗浅看法。
1 沥青混凝土路面裂缝产生的原因
1.1 路基、路面整体强度不足时产生的裂缝 由于路基、路面整体强度不足时产生的裂缝,通常表现为弯沉值较大,会出现沉陷、车辙等病害。沥青混合料的强度由两部分组成:矿料之间的嵌挤力和内摩阻力,以及沥青矿料之间的粘结力和沥青本身的凝聚力。
1.2 沥青面层的弯拉疲劳产生的裂缝 由于路面材料弯拉强度不足,在车辆严重超载作用F而产生的裂缝。在车轮荷载反复作用下,路面会产生弯拉疲劳裂缝,基层的底部产生拉应力,该拉应力大于基层的抗拉强度时,则底部就很快开裂,严重的会出现车辙或沉陷。
1.3 沥青材料老化产生的裂缝 沥青材料老化后,变形能力减弱,路面被拉断,多呈现龟裂。龟裂是沥青路面的一种结构性损坏。影响裂缝轻重程度的主要因素有:沥青混合料的性质、基层材料的性质、气候条件、交通量和车辆类型以及施工因素等。
1.4 基层反射裂缝 由于路面基层结构设计不当、配合比不当、拌和不均、施工质量差、车辆严重超载等原因造成路面承载力下降,在车辆荷载反复作用下,使沥青以下的半刚性基层底部拉应力超过其疲劳强度而断裂,产生由下向上反射裂缝。随着周期性变化的环境温度影响下,裂缝会迅速向四周扩展,大大地缩短了沥青面层的使用寿命。
1.5 温度变化产生的裂缝 沥青面层上的非荷载裂缝主要是温度裂缝。温度裂缝通常表现为横向裂缝,横向裂缝会贯通全幅路面,当有中央分隔带时,会贯通半幅路面。其裂缝的特点是从路基边缘向路面中心过渡,且边缘裂缝宽,路中裂缝窄。温度变化裂缝包括温度收缩和温度疲劳裂缝:温度收缩裂缝,即随着温度下降,沥青面层开始收缩,当收缩的拉应力大于沥青混合料的抗拉强度时,路面就开始开裂。
1.6 路基冻涨产生的裂缝 由于路基含水量大,若排水设计不合理,冬季冻胀将路面拱起而产生断裂。温度反复交替的冬天,路基冻结缓慢,加剧了冻胀。聚热的晚春或春融期间降雨,上层融解的过量水分来不及排出路基。春融期间,在强度已大大降底的路段上,通行过多过重的车辆,极易产生裂缝和翻浆。
1.7 雨水侵渗破坏产生的裂缝 降水量的影响:降水次数多和降水量大,特别是降水延续时间长,自由水可能进入沥青面层的机会就多,自由水渗透进人沥青两层的可能大,在进入路面结构层的水不能及时排出的情况r,车辆通过面层沥青混凝上的孔隙中或面层与基层交界面上滞留有自由水时,都会产生相当大的水压力和抽吸力,轮下的压力将轮F结构层中的水压挤出,而同时车轮驶离时又产生相当大的抽吸力,这两种力瞬时先后作用能将滞留在基层顶面的浆水唧出表面,并促使先从较大颗粒上剥落,逐渐使沥青混凝土强度大幅度下降直至路面局部松散并形成坑洞、唧浆、深度不等的网状裂缝。
2 沥青混凝土路面裂缝防治措施
沥青混凝土路面裂缝产生的原因诸多,防治也就成为一个综合治理的问题,只有在设计、选材、施工、养护等多方面充分考虑防止裂隙的问题,采取切实可行的措施减少和防治沥青混凝上路面裂缝的产生。
2.1 精心合理设计
2.1.1 路面厚度的设计 柔性路面厚度,必须根据道路等级、交通量、自然地基地质情况,道路情况和施工季节等综合因素计算设计;旧水泥路面改造,沥青混凝土罩面厚度的确定,主要考虑结构强度因素;与非结构强度因素有关的加罩面层厚度确定,主要考虑道路沿线高程的控制、沥青混凝土最小摊铺厚度要求、加罩面层与板的结合问题以及工程费用控制等。采用合适的沥青面层厚度,不尽可节约投资,又可保护未开裂的半刚性基层使用期间不会产生干缩裂缝和温缩裂缝。
2.1.2 沥青混凝土的级配设计 在沥青骨料设计选择上,不仅要根据沥青面层类型选取不同标号的沥青材料,而且更要考虑从施条件、气候环境、施工季节、矿料的分布和性质及尺寸等因素确定沥青的标号,尤其在寒冷、阴湿地区,要选用针人度较大的沥青,提高其低温抗裂性;沥青混合料的骨料设计优先选用碱性石料且级配良好、针片状含量少石料;若受材料分布限制采用酸性石料,必须掺人抗剥落剂等活性物质。
2.1.3 应力吸收层和加筋层的设计 通过对反射裂缝产生机理的分析,防治反射裂缝,设计时可针对工程具体情况采用两种技术措施:一是应力吸收,在罩面层与原路面之间设置隔离层,主要采用弹性模量较小的材料,如土工布、砂、石屑等,根本目的就是消除应力集中,目前使用较多的是土工布;二是加筋层采用强度和弹性模量较大的材料,以提高加罩面层的抗拉强度,如钢筋网、玻璃纤维格栅,纤维沥青混凝土等。
2.2 合理选材
2.2.1 选择抗裂性好的材料作基层 选择抗冲刷性能好、千缩系数和温度系数小及抗拉强度半刚性材料做基层,如水泥稳定粒料或二灰稳定粒料,不选择水泥或二灰稳定细粒土做基层,也不应采用石灰碎石土做基层。
2.2.2 应用抗裂性好的改性沥青 选择优质沥青或改性沥青作面层材料,减少石灰及水泥用量。沥青面层应该采用密实型沥青混凝土。在较高等级公路施工中使用国产沥青时,要掺人丁苯橡胶等高分子聚合物进行改性,提高沥青的粘度和稳定性,为防止沥青老化,可加入树脂改性沥青。为了减少沥青混合料低温开裂,在同等条件下,优先选取延度大、稠度低的环烷原油沥青,最好不要用石腊基原油沥青。
2.3 正确施工
2.3.1 严格控制半刚性基层施工时的含水量,混合料的含水量不能超过压实需要的最佳含水量或控制在施工规范允许的范围之内。
2.3.2 半刚性基层碾压完成后,要及时养生,保护混合料的含水量不受损失,决不能让基层暴晒变干而开裂。
2.3.3 半刚性基层碾压及养生结束后,应立即喷洒稀释沥青或沥青乳液,并撤3~8mm的碎石,做成下封层。保护基层中的水分不致迅速失去。下封层作完后,应尽快铺筑沥青面层。
2.3.4 加强运料车的保温工作,保证适宜的摊铺、碾压温度、及时摊铺并保证供料和施工的连续性;同时采用大动力机械拌和设备,做到沥青拌和均匀、油石比控制标准。
2.3.5 路面基层要严格验收,局部进行特殊处理面层与基层之间的下封层在施工中要浇洒粘层油,这样可增加面层与基层牟接触程度,使弯拉应力控制在最小值附近;基层增加弹性模量可有效地减少沥青面层底面的弯拉应力。
2.4 加强养护,及时维修 对产生的各类裂缝病害,提倡预防性养护,完善路基路面的排水设施,确保路面排水顺畅,基层与面层之间不得形成“蓄水槽”。延长路面的使用寿命,为行驶车辆提供安全可靠的环境。
发生裂缝现象及时组织修复,一般可根据裂缝的宽度和深度确定具体的修补工艺,根据路面裂缝的实际情况,常用修复裂缝的方法有4种:压浆法、普通沥青灌缝法、SBR改性乳化沥青灌缝法和进口灌缝胶修补裂缝法。
关键词:公路;路基;安全;排水;防护
中图分类号:U41 文献标识码:A
路基设计工程是人类工程设计开发方面最常见接触最多应用最广泛的工程环境,路基的稳固问题、边坡加固防护问题、路基排水工程问题是路基设计工程中最基础的问题。公路路基设计理念是公路设计人员的思维意识,是公路勘察设计产品的精髓和灵魂,路基设计首先要从安全性出发,本着安全第一的设计理念,把路基设计做到实处。提升设计理念,实践理念创新,树立和落实科学发展观,是实现交通新的跨越式发展目标的必然要求。
一、路基高度合理设计要求和路基排水系统设计要求
1路基高度合理设计要求
路堤高度是公路路基设计中一项综合技术指标,它直接影响到公路的使用功能、质量、安全性、工程投资效益和空间占用量。平原地区高速公路路堤高度除受设计洪水位控制外,主要受下穿道路的通道净高和通航河流的桥下通航净空高度控制,在村庄、地方道路、通航河流密集区,低路堤方案需归并通道、增设辅道、支线上跨等,配套工程建设规模大,低路堤方案的优势不显着。因此,应根据项目所处地形、地质、水文等自然条件,以及村镇、航道、道路网等分布特点,进行不同路堤高度方案的综合比选论证,因地制宜,合理确定路堤高度。
2路基排水系统设计要求
如何提高公路排水系统设计、施工和养护水平,减少公路的水害,防止出现重大的公路水毁,已成为当前公路建设,所亟待解决的问题。排水设施要全面规划、合理布局、综合治理、讲究实效、注意经济,并充分利用有利地形和自然水系。一般情况下地面和地下设置的排水沟渠宜短不宜长,以使水流不过于集中,作到及时疏散,就近分流。把降落在路界范围内的表面水有效地汇集并迅速排除出路界,同时把路界处于可能流入的地表水拦截在路基范围外,以减少地表水对路基和路面的危害以及对行车安全的不利。路基各项设施应具有足够的泄水能力,排除渗入路面结构内的自由水自由水在路面结构内的渗流时间不能太长,渗透路径不能太长,排水设施要有较好的耐久性。进入路面的水分和渗入的水分,是造成或加速路面结构过早损坏的主要原因之一,新型防水材料,无论从经济角度,还是施工工艺上来说,都可以有效提高路面使用性能,延长其使用寿命。为道路施工建设提供了有效的保障。
二、路基边坡中的骨架植物防护设计和软土地基路段的路基加固设计
1路基边坡中的骨架植物防护设计
在实际的道路施工中,对于路基防护,以前常常采用的是浆砌片石或水泥骨架等手段,这些方法在因为本身和道路的建设运用的手段、方法、材料等比较相似,可以减轻成本负担并且效率较高而一直得到采用。但经过一定时间之后,这种方法影响环境美观,材料容易受到气候等外界条件影响而老化,后期维护困难且维护费用偏高的缺点便暴漏出来了。能实现美化、自动进行后期的维护调整、创造附加价值的植被骨架的出现使这个问题迎刃而解。骨架植被由于其平衡地实现了工程建设中生态环境与经济效益的协调发展,而在越来越多的道路路基防护中使用。
具有骨架植被的路基是指那些以少量的土木工程材料形成栅格作为基本骨架,骨架内填充植被而形成的路基。栅格可以形成拱形、几何形、人字形等路基骨架。具体的骨架设计会结合工程学,美学等多方面知识。同时,植被的选择也要考虑到气候环境,当地土质,设计目标等多种因素。在路基上,符合土壤等环境的植物经过适当的培育养护之后都能良好地生长。植被在对路基的防护上有一些土木防护难以达到的功能:第一、植被具有减缓风雨对路基的冲击的作用。除此之外,路基还能吸收雨水,从而既能减少高速路面的积水又能利用雨水巩固土壤。第二、对路基进行绿化,能美化环境。这不仅仅是出于对环境的考虑,还对驾驶人员具有两个作用:(1)提供给驾驶人员美丽清新的风景,减轻其行车的疲劳感。(2)在培育时注意植物的整齐性,有助于引导驾驶人员,减少交通事故。第三、绿色植物能够进行光合作用吸收二氧化碳放出氧气,同时也可以吸附公路上的烟尘,有害气体等颗粒污染物,从而达到净化空气,维持行驶人员健康的作用。第四、浓密的植物能够调节气候。夏天,植物吸收辐射降低了高速公路的地面温度。冬天,具有一定密度的植物能起到保温的作用。第五、由于受到气候环境影响,土木防护往往容易在一定时间之后出现风化,滑坡等现象。如果使用植被对路基进行固定,出现以上事件的概率就会大大降低。
2软土地基路段的路基加固设计
由于某些地区地质结构比较特殊,土壤成分多由软土构成,导致公路路基土质软化,易导致安全隐患,再加上软土路基强度低、固结慢、变形大,导致路基抗剪强度、抗压强度不够引起路基侧向整体滑动,边坡外侧土体隆起;人工构造物与路基衔接处产生短截,引起路面坍塌或者断层现象。路基的变形以及地下水位过高,将导致路面的破坏等情况的出现。因此,对于软土路基的处理必须引起足够的重视。
软土路基的加固方法基本上分为两种,表层处理方法、换土处理方法、反压护道及侧向约束法和排水固结法。表层处理方法又分为表层排水法、砂垫层法、稳固剂表层处治法。加固路基的方法选择要因地制宜,根据当地的土质结构以及公路的负载量来选择合适的路基加固方法。
结语
公路作为最基础交通用的民用建筑,无时无刻不影响着居民的生活,保障了全国的经济交流,其设计必须兼顾安全和实用两方面。由于部分地区地质结构复杂特殊,其设计应当重点考虑到其环境的特殊性,必须适应当地地质条件。在设计过程中,严格控制好各项指标的设定,无论是方案设计、初步设计还是施工图设计,都要以严谨的设计态度对待,在施工方面也必须做到精益求精,争取建造出既坚固又实用的公路。
参考文献
[1]矫震.公路路基设计[J].中国新技术新产品,2011(21).
[2]周德培,张俊云.植被护坡工程技术[J].北京:人民交通出版社,2003.
关键词:超载车辆,路面,损坏分析对策
青海省盘大公路全长88.517km,施工标分为A、B、C三个标段,每个标段包括路基、路面和桥涵工程,负责监理的是我们内蒙古交通建设监理咨询公司(本人在该项目担任总监职务),于2004年3月开始建设,其中A和C标段于2005年建成通车(B标段因地理、气候、地质原因拖后一年完成),使用一年后,发现部分路面出现纵向和横向推移、凹陷、车辙和隆起现象,尤其在默勒煤矿出口往外K76+500~K83+500段,出现较为严重的车辙,并在沥青路面上行线的右侧硬路肩处出现纵向条状隆起带,随后,我们对该段进行了全面的检查、钻芯取样观察、弯沉测定、理论分析计算和修补方法的探索,认为造成该段路面局部推移、凹陷、车辙和隆起的原因主要来源于运输煤炭的车辆过量超载(载重5t车装运10t~15t、载重10t车装运20t~30t、载重20t车装运40t~60t),使沥青路面所承受的剪应力过大而破坏。
1、青海省盘大公路路面设计情况:
青海省盘大公路路面设计交通量为CA-10B(解放牌)2000辆/昼夜,设计年限为12年,设计荷载为汽车-超-20级,挂-120级,公路自然区划为Ⅶ1区,路基干湿类型为中湿,路基土质粉质土、碎石土。设计年限内一个车道上的累计当量轴次为1001594轴次,交通量增长率为10%,路面设计容许弯沉值Lr=0.454mm。路面设计以交通部JTJ014—86《公路柔性路面设计规范》的有关规定为依据。沥青路面结构从上到下为:5cm厚中粒式沥青砼AC-16Ⅰ型(后改为细粒式沥青砼AC-13Ⅰ型),20cm厚水泥稳定砂砾基层,45cm厚砂砾垫层。
2、路况调查结果:
通车一年来,全段路况基本保持完好,裂缝很少。而部分路段出现横向裂缝、纵向裂缝、局部出现车辙、凹陷和隆起。病害的主要特征:横向裂缝分布间隔基本均匀,主要是反射裂纹;纵向裂缝主要集中在行车道,以及右侧附近,主要是路基不均匀沉降引起的;局部路段有较明显车辙、凹陷和隆起分布在上行线默勒煤矿出口往外K76+500~K83+500段,该段车辙、凹陷和隆起是由于行车荷载作用引起的,而下行线路况完好。。
从路况调查表明:因上行线和下行线车辆载重的差异,行车一年后的路况不同,病害状况也不同。从而同一断面或同一地段下行线没有车辙、凹陷和隆起的情况分析,可以排除因路基不均匀沉陷,半刚性基层裂缝往上反射的可能性。
3、钻芯取样试验结果:
对出现病害的路段进行钻芯取样观察和芯样试验。对上行线车辙和凹陷部位的钻芯试样取了4个,路面完好部位的钻芯样取了4个,开裂处钻芯样2个,并同时对严重凹陷的挖孔进行了观察。
3.1对芯样和挖孔观测
(1)车辙和凹陷的部位钻取的芯样较薄,低于设计厚度,面层和基层间粘接不好,与基层易分开;半
刚性基层良好;
(2)路面完好部位钻孔可以看出半刚性基层和面层板结良好,芯样厚度符合设计要求;
3.2芯样实测孔隙率及抽提筛分试验
(1)面层混合料在车辙和凹陷的部位钻孔试件孔隙率明显比路面完好部位的大;路面完好部位但有明显追密趋势;
(2)抽提筛分试验表明,混合料级配均未发现任何异常,而其中一组油石比较低,是由于面层开裂,地表水渗透、冲刷及车载冲击作用,使部分集料表面的沥青被水剥落,唧泥时带走,使得混合料油石比偏底。在完好路面钻芯样试验,证实油石比正常,未发现明显异常。。
从上述取芯试验调查分析,面层混合料配合比设计、施工配合比控制及现场压实情况基本正常,可排除施工质量造成路面损坏的疑问。
4标准轴载计算及分析:
4.1交通量调查和分析
根据车辆流量观察分析,2006年7月和8月二个月通过该路段日平均交通量一类车(载重5t)350辆次;二类车(载重10t)300辆次;三类车(载重20t)250辆次;经现场对超载车辆调查,超载的主要是一类车,且以东风牌超载居多,核定载重5t,一般都载重10 t至15 t。夜间超载比率高,上行线占重载车80%,下行线占重载车20%。
本文分析时,设定一类车按东风牌EQ140标准载重换算,二类车按黄河JN-150标准载重换算,三类车按黄河JN360标准载重换算。
4.2轴载当量作用次数换算
按现行《公路沥青路面设计规范》推荐的各级轴载换算成标准轴载的公式,将各类车辆轴载换算为标准轴载当量作用次数。25kN轴载以下不计,经换算各类车型的当量作用次数如下表:
论文摘要:本文结合京承高速公路某段高填土路基沉降工程治理,说明灌浆法的施工程序和方法,并介绍了本工程采用的一种新型的高水速凝材料,在压浆后1h内固结硬化的技术,通过对采用和未采用压浆技术的路段沉降观测对比研究,总结了该项技术的优点和取得的施工经验。
1.前言
高填方路堤由于施工和工程完成后在自然环境影响和汽车反复荷载的作用下,容易出现一些路基病害,引起路基的整体下沉和局部沉陷,边坡坍塌,影响公路的正常使用,降低了公路的评定等级。因此,为了正常发挥公路的使用功能,对于路基出现的沉降问题必须采取行之有效的措施,使路基处于良好的技术状态,工程中常采用的处置措施有:换土复填法、固化剂法、粉喷桩法和灌浆法。本文结合京承高速公路工程实践着重介绍灌浆法的加固方法和技术要点。
2.灌浆法的原理
灌浆法是利用液压、气压或电化学法原理,对下沉部分钻孔,孔深应穿透薄弱层,然后通过注浆管将浆液均匀的注入地层中,浆液以充填、渗透和挤等方式灌入填料的空隙,经人工控制一定时间后,浆液均匀地注入地层中,浆液将原来松散的土粒或裂隙胶结为一个整体,形成一个结构新、强度大、防水性能高和化学稳定的“结石体”,防止或减弱路基的再下沉。
3.工程实践运用
京承高速公路为新建公路,线路全长47.3m。K54+730~K55+050处为高填方路堤,深度超过20m,本标段全长1700m,主路路基以填方为主,公路建成使用后,在K54+730处和K55+050处均发现路基明显沉降,为保证良好的通行必须采取措施进行治理,由于路基填方较高,填料为填石和土石混填,受压实条件的限制,后期沉降是不可避免的,针对工程实际情况、可操作性、经济性和处理效果分析,指挥部决定采用灌浆法进行路基加固。
3.1压浆材料介绍
一般工程中采用的水泥浆加添加剂,在实践中普遍存在凝固时间不宜控制、和易性差和体积干缩等弊病。本工程采用河北省交通科研所研制的高水速凝材料,该材料由A/B两种固体粉末材料组成,使用时与粉煤灰混合均匀加水搅拌,配合比为:高水材料:粉煤灰:水=1:3.5:3.5,A、B两种浆液单独放置24h以上不凝固,可以长距离、长时间输送、存放,易于施工;材料的凝结时间也可以调控,两种材料混合后,凝结时间可以控制在10~60min,早期强度高,2h后可达1.5Mpa以上;混合料凝固过程及凝固以后不收缩。这些优点非常适合压浆技术的实现,有效地保证了公路养护的效果。
3.2灌浆技术要点
(1)布孔
布孔原则:由于路基强度的要求,布孔要结合灌浆的特点、路基形态来考虑。既要充分发挥灌浆孔的效率,又能保证浆液灌充的路基加固范围,防止留下空白区和跑浆,布孔应视路基实际情况而定。布孔方法:依据原路基施工时的原始记录,估算路基孔隙率,通过试验测定灌浆量,然后确定钻孔数量。本工程采用梅花形布置压浆孔,孔间距3.0m。
(2)钻孔
钻孔时,为确保原路基不受破坏,成孔的孔径应尽量小,且必须采用干钻法,严禁加水,否则路堤受水浸泡,路基原结构受到破坏,造成不必要的经济损失,还会给注浆带来不必要的麻烦,钻孔深度视路基的高度和填料情况而定。
(3)灌浆
灌浆的主要技术要点是确定灌浆压力、浆液浓度和操作规程。灌浆时,灌浆压力是保证灌浆质量的重要因素。如果压力过小,浆液流不到预计范围内,扩散范围小易形成空白区;如果压力过大,则会损坏原路基结构,顶破路面或冲垮边坡,致使浆流沿路基薄弱部位冲出路基,达不到灌浆的目的,因此注浆压力应通过现场试验而定。表1为路基实施灌浆的数据表。
表1路基浆液数据表
孔号
孔深
压浆范围(m3)
压浆总量(t)
压浆材料体积(m3)
孔隙率(%)
1
5.7
44.4
6.75
4.74
10.67
2
6.0
46.7
6.00
4.74
10.67
3
5.6
43.6
4.5
3.16
7.24
4
5.1
39.7
6.8
4.77
12.01
4
5.0
38.9
6.00
4.21
10.81
5
5.1
39.7
8.25
5.79
14.57
6
5.0
38.9
6.00
4.21
10.81
7
6.1
47.5
9.00
6.32
13.29
8
5.3
41.3
6.00
4.21
10.20
9
5.5
42.8
4.5
3.16
7.37
10
7.4
57.6
5.25
3.68
6.39
11
6.2
48.3
6.00
4.21
8.72
12
6.1
47.5
4.5
3.16
6.65
13
5.1
39.7
8.25
5.79
14.57
14
6.3
49.1
8.15
5.72
11.65
15
5.5
42.8
4.5
3.16
7.37
16
5.5
42.8
6.00
4.21
9.83
17
5.0
38.9
6.00
4.21
10.81
18
6.1
47.5
4.5
3.16
6.
65
平均值
10.57
3.3灌浆效果
对沉降段实施灌浆加固技术后,该路段K54+730和K55+050处的沉降情况大为改善,沉降已不再发展,跳车现象也基本消除,为了反映灌浆的效果,特在灌浆处和附近未灌浆处设立沉降观测点,对路基的沉降进行观测,数据见表2、3。
表2压浆路面标高统计表
观测点位
通车初期路面标高
注浆前路面标高
注浆后路面标高
近期观测标高
2000.7
2004.7
2004.7
2005.7
1
-0.067
-0.001
2
-0.053
0.000
3
-0.087
-0.002
4
-0.078
-0.001
5
-0.097
-0.002
6
-0.088
-0.001
7
-0.049
-0.000
8
-0.055
-0.000
9
-0.046
-0.001
10
-0.035
-0.000
11
-0.068
-0.002
12
-0.079
-0.003
平均值
-0.0733
-0.00108
3未压浆路面标高统计表
观测点位
通车初期路面标高
2004.7路面标高
近期观测标高
2000.7
2004.7
2005.7
1
-0.057
-0.081
2
-0.063
-0.078
3
-0.077
-0.089
4
-0.088
-0.098
5
-0.087
-0.099
6
-0.098
-0.101
7
-0.059
-0.078
8
-0.045
-0.065
9
-0.056
-0.071
10
-0.045
-0.059
11
-0.066
-0.085
12
-0.074
-0.093
平均值
-0.06792
-0.0831
表2、3的观测数据表明,注浆后路面的沉降得到了很好的控制,一年后的累计沉降量不到2mm,而未实施注浆的路面沉降继续发展,累计沉降量已达83mm,对比结果说明灌浆法的加固效果明显。
4.结束语
采用高水速凝材料的压浆技术在京承高速公路工程中的运用取得了明显的效果,并取得了许多的施工经验。混合料需要一定的和易性,以方便施工,严格控制配比,以保证灌浆的混合料结硬后不能有多余水分,保证有一定的膨胀性。
参考文献
[1]交通部第二公路勘察设计院。公路设计手册。路基[S].北京:人民交通出版社,1997
[2]郭贵平等级公路养护技术与养护机械。[M]北京:人民交通出版社,2001
关键词: 高等职业院校 《路基路面工程》课程 工学结合 教学改革
一、高等职业院校人才培养定位
教育部2006年第16号文件《教育部关于全面提高高等职业教育教学质量的若干意见》中指出高等职业教育的人才培养目标是培养高素质技能型专门人才。而高素质技能型专门人才的培养必须以服务为宗旨,以就业为导向,走产学结合发展道路①。可见高职院校对学生能力的培养不仅是专业理论能力,更是实践应用能力。对于高等职业道路桥梁工程技术专业的培养目标亦不再是理论性的研究型人才,而是具有专业基本理论、基础知识和技能的面向生产、建设、服务和管理第一线需要的高技能人才。
二、本课程在道桥专业人才培养方案中的定位
路基路面工程是道路与桥梁工程技术专业开设的一门专业主干课程,主要包括路基路面工程的基本概念(相关专业术语)、基础设计理论、试验检测等内容,与公路行业实践联系紧密。按照以服务为宗旨,以就业为导向,走产学结合发展道路的目标,在课程建设过程中必须要求理论教学与实践工程的有机结合,这就要求一方面授课教师要主动吸收路基路面工程领域里的最新理论成果、实践经验等,使课程教学内容不断充实,不至于和工程实践脱节,这样学生才能够学以致用。另一方面,为增强学生相关的实践能力,本课程在本专业人才培养方案中设有路基路面工程的实践性环节。通过课堂理论教学、识图能力培养、现场实习、课程设计等教学环节,使学生掌握路基工程、路面工程的基本理论和基础知识,并初步具备运用这些基本知识和原理分析、解决工程问题的能力。
三、《路基路面工程》教学中的问题分析
《路基路面工程》是乌海职业技术学院建筑工程系道路与桥梁工程技术专业的核心专业课,该课程开设于2006年,因此课程建设的基础还比较薄弱。尽管按照学院发展要求,先后两次修订了适合本专业及学生基础的课程标准和教学大纲,取得了路基路面工程课程建设的阶段性成果,但仍有许多亟待解决的问题。
(一)学生的基础知识不够扎实
由于学生对本课程的先修课程(如《公路工程识图》《公路勘测设计》《土力学与地基基础》《结构设计原理》《道路材料》等)没有很好地掌握,致使学生学习和教师教授本课程都存在一定程度的衔接困难。此外,该本课程中的部分理论对学生的数学、力学知识和抽象思维要求较高。例如,按照我国现行行业规范《公路沥青路面设计规范》(JTG D50-2006)中规定沥青路面结构设计采用双圆均布垂直荷载作用下的弹性层状连续体系理论进行计算,高速、一级、二级公路的路面结构以路表面回弹弯沉值和沥青混凝土层的层底抗拉应力及半刚性材料层的层底拉应力为设计指标进行路面结构厚度设计②。学生学习了这部分知识之后,往往对该理论在实际设计过程中怎样用仍然很模糊。
(二)任课教师实践经验欠缺
目前担任该课程教学的专职教师均为高校的硕士毕业生,在本科院校中均接受以学科理论学习为主的学习模式,由于毕业之后,从“学校”到“学校”的就业过程导致几乎没有较系统的工程实践经验,因此就出现了专业教师理论知识丰富但实践能力不足的问题。这就决定了在授课过程中对理论知识讲授得较为全面和系统,但是在实践环节中出于“藏拙”而敷衍了事。再加上高等职业院校的学生学习基础总体来看均比较薄弱,自学能力较差,传统课堂中“填鸭式”的理论无异于抹杀学生的学习兴趣。
(三)校企合作的教学模式较为滞后
加强实训、实习基地建设是高等职业院校改善办学条件、彰显办学特色、提高教学质量的重点。而就课程建设而言,邀请行(企)业专家共同参与修订课程标准,按照企业需求优化课程内容、参与实践教学环节越来越需要加以重视,这也是我院目前亟待推进的步骤,只有这样才能够不“闭门造车”,实现真正意义上的工学结合。
三、工学结合《路基路面工程》教学模式探讨
(一)教学内容的重组设计
遵循学生职业理论培养的基本规律,基于工学结合人才培养的基本要求,进一步淡化课程理论教学和实践教学的界限,按照突出职业定向性的基本思路重新整合课程教学内容。通过和企业专家的探讨,结合本课程自身特点,具体实施方法是首先在课程每部分理论教学开始引入对应知识点的工程实践施工图纸(图片)作为教学内容的切入点,然后在分析设计成果(施工图)的基础上展开理论知识点的学习。其次,在课程重点设计理论环节,例如路基挡土墙设计、沥青路面设计、水泥混凝土路面设计知识点学习之后以案例的形式加强知识点的巩固和应用,并安排设计内容让学生自行进行课程设计。同时将部分课时搬到施工现场进行讲授增强学生的感性认识。此外,在教学过程中同步渗透课程内容中所涉及的现行行业标准和规范,课程专业术语部分采用双语教学增强学生的国际化理念。
(二)课程内容的学时比例的重分配
《路基路面工程》是一门理论与实践并重、工程性较强的课程。讲授《路基路面工程》课程除了应进行系统的课堂教学,增加实地参观之外,还包括实践环节(课程设计)辅助教学内容。按照我院现行(2012)新修订的人才培养方案,将本课程划分为专业课程中的B类课程(即“理实一体化”课程),其中理论40学时,实践32学时,共72课时。具体学时分配情况如表1所示。
表1 《路基路面工程》课程学时分配表
(四)理论教学采用项目驱动教学法
在讲授《路基路面工程》时,采用多媒体授课,围绕每部分知识的特点讲授基础理论与基本方法,同时在教师的指导下,就每个知识点“项目”给学生布置“任务”,让学生寻找完成任务的途径,最终得到这个结果,最后进行任务完成情况的分析与点评,使学生在这个过程中锻炼动手能力和自学能力。激发学生的兴趣,调动学习的积极性。由此形成以“教师为主导”,即教师成为学生学习过程中的引导者、指导者和监督者,“以学生为主体”,让学生在课程学习时学会自己思考,了解应学会哪些理论和方法,注意哪些方面的问题。例如,路基排水设计部分,在理论学习之后要求学生课后通过网络、实地照片或者其他方式收集路基排水设施的图片,并详细说明是哪种形式,自行分析总结其功能及设置方式要点等,提高学生自主学习的积极性和分析问题的能力。
(五)加大实习环节的改革力度
由于学生缺乏对工程实践的感性认识,必须重视课内外实习实训环节。创造性地应用“我听见的会忘记,我看到的能记住,我做过的才真正明白”循序渐进的思维模式将公路工程实践融于本课程之中。在条件允许的情况下,在理论教学环节过程中应组织学生进行现场认识实习,条件不具备时可以利用多媒体通过图(照)片、施工图纸、模型、现场录像、施工动画等方式完成。主要包括以下几方面的内容:1.路基路面构造的认识。主要包括土基、路堤(上路堤、下路堤、下路床、上路床)、路堑、路肩、路基边坡及相应的防护设施、构筑物(挡土墙、护脚、砌石护坡等)、各种排水设施(边沟、截水沟、急流槽、排水沟等)、路面结构层次(面层、基层、垫层)、路面种类(水泥混凝土、沥青混凝土)、路拱、超高、加宽、中央分隔带等。2.在道路施工现场或道路建筑材料生产场所认识的道路材料。主要包括粉土、粘土、砂土、碎石、泥结碎石、石灰、粉煤灰、二灰土、二灰碎石、石灰稳定碎石、水泥稳定碎石、水泥混凝土和各种沥青类混合料等。
(五)切实提高课程设计质量
我院考虑到专职教师实践经验不足的现状,要求实践教学部分由具有一线施工或设计经验的行业外聘教师承担,在进行课程设计的过程中,通过设计任务布置,教师的讲解和指导,学生的分析计算,将理论课堂上所学的有关路基路面工程的基本概念、设计理论和计算方法融为一体。与此同时,校内专职教师也可以向外聘教师学习交流实践知识,加快双师素质的提高速度。
上述理论教学、工程图纸、现场实习及行业教师指导课程设计等环节的工学结合内容相辅相成,通过学习,学生可更好地掌握《路基路面工程》的主要内容。
经过几年的摸索,目前《路基路面工程》课程从最初单一的板书理论讲授到多媒体讲授,辅以组织学生现场实习和行业外聘教师组织课程设计等,实践教学环节进一步完善,现在已经初步形成较为完整的工学结合课程教学体系,相信学生一定会学有所获,学有所用。
注释:
①教育部.《教育部关于全面提高高等职业教育教学质量的若干意见》教高[2006]16号.
②中华人民共和国行业标准《公路沥青路面设计规范》(JTG D50-2006).
参考文献:
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