第一篇：地下室擋土墻結構設計分析論文

摘要:地下室擋土墻按常規設計時存在著一些安全隱患，綜合考慮不同部位擋土墻的具體受力情況，對擋土墻結構設計進行分析整理與總結，并同時提出了相應的設計建議。

關鍵詞:地下室;擋土墻;設計;建議

目前地下室設計最常用的解決土壓力作用的方法即是結構自擋土，地下室擋土墻是直接接觸土壓力的構件，當按常規設計時，沒有具體問題具體分析，因此，擋土墻設計存在著一些安全隱患。本文將從擋土墻結構設計中計算簡圖的選取、荷載取值、一般部位及特殊部位進行分析整理，總結了地下室擋土墻結構設計時的設計方法及要點。

1地下室擋土墻的計算簡圖的確定常

規設計時，將地下室各層樓板、基礎底板等作為地下室擋土墻的支承，計算簡圖通常按下述方式處理:頂板處簡化為鉸接，基礎底板處簡化為固端，其他地下室樓層作為連續支座，將擋土墻按1m寬板帶簡化為多跨連續梁進行內力計算和配筋，這也是設計人員通常所采用的擋土墻的計算簡圖。但是還應該考慮基礎底板及頂板約束作用的實際大小，否則可能會給相關部分的受力構件帶來安全隱患。且地下室樓板因為使用功能的需要，在車道、樓梯、開洞等處樓板的傳力途徑并不直接，甚至無法作為支承。故在確定地下室外墻的計算簡圖時，必須熟悉地下室各層的布置和樓板的缺失情況等，考慮由外墻傳來的土壓力的傳力途徑，并保證傳力途徑簡單直接。

2土壓力的取值

2.1靜止土壓力

當擋土墻的剛度很大，在土壓力作用下墻處于靜止狀態即位移為零時，墻后土體處于彈性平衡狀態，因此，地下室擋土墻的土壓力按靜止土壓力計算。土壓力計算公式為:p=γhKo，靜止土壓力系數Ko與土性、土的密實程度等因素有關，在一般情況下，砂土Ko=0.35～0.5，黏性土Ko=0.5～0.7，計算時可近似取為0.5。地下水位以上取土的飽和容重，地下水位以下取土的浮容重并采用水土分算法進行計算。靜止土壓力按下述公式計算:p=K0(q+“z)(z≤hw)p=K0［q+”hw+“’(z－hw)］(z＞hw)式中q—作用于地表的室外荷載，kN/m2;”─土的重度，kN/m3;z─計算土壓力點的深度，m;K0─靜止土壓力系數;"’─土的浮重度，kN/m3;hw─地下水的埋藏深度，m。

2.2室外堆載和消防車荷載對土壓力取值

計算地下室擋土墻時，要考慮室外堆載和消防車荷載的影響，但兩者不同時考慮。室外堆載荷載一般取10kN/m2;根據《全國民用建筑工程設計技術措施》［2］，明確給出停放消防車的室外地面活荷載取5kN/m2。綜合考慮室外活荷載取值按10kN/m2滿足各工況要求。

3一般部位地下室擋土墻受力分析與設計

3.1地下室擋土墻底部嵌固條件

當基礎底板對側墻有較好的約束時才可以滿足簡化計算模型中固端的條件。當僅采用柱下獨立基礎且沒有抗水板，或者抗水板置于較軟的土層上時，抗水板無法對側墻形成有效的約束作用，此時依然采用基礎底板處簡化為固端的簡化計算模型會導致外墻靠底板處的外側彎矩偏大，而內側彎矩偏小，偏不安全。因此，在進行地下室擋土墻設計時，應對這種情況的地下室側墻跨中彎矩采取乘以放大系數的方式或者按照底部采用不動鉸支座進行包絡設計。

3.2水浮力的附加彎矩作用

當地下室抗浮水位很高時，由于地下水對于底板的作用，會導致底板與外側墻相交處產生一個與側墻根部彎矩方向相反的轉動，此時底板對于側墻的約束作用超過計算模型中固端的假定，實際的負彎矩可能會大于按照計算模型中固端計算的負彎矩，此時應將地下室底板與側墻彎矩共同計算設計。

3.3次梁對地下室擋土墻的約束作用

由于次梁對地下室擋土墻的約束作用，在有次梁的地方側墻會產生一個較大的負彎矩，這種情況與側墻上部不動鉸支座的計算假定有較大的出入，而計算彎矩值較大，因此，在有次梁的地方應采取特殊的構造措施。建議將次梁的上部鋼筋錨入側墻后往下延伸一段后進行錨固。

4特殊部位地下室擋土墻受力分析與設計

4.1地下室擋土墻轉角處

由于地下室擋土墻轉角處形成了連續支座，按單向板計算時水平向在該處應考慮墻體的嵌固作用，應按轉角處簡化為固端的雙向板計算支座彎矩值(水平向的計算跨度可取墻體高度的2倍)，并按該彎矩配筋。選筋時可考慮分離式配筋，不必與墻體分布筋協調，支座鋼筋與水平分布鋼筋采用搭接連接。

4.2臨邊坡道處地下室擋土墻計算

沿地下室外墻布置車道時，由于車道打斷了地下室外墻的樓板支承，當考慮車道板作為外墻的支承時，應注意車道板是否能有效傳遞水土壓力。因車道板與樓板不在一個標高，須通過柱或墻來間接傳遞，建議在車道板的另一側增設鋼筋混凝土墻體，以平衡車道板傳來的水土壓力。車道處由于車道板傾斜，地下室外墻的受力情況相對較復雜。1)車道范圍地下室擋土墻各處的計算跨度均不同。2)由于車道板傾斜，與樓面標高不一致，導致支承地下外墻的水平力不能直接傳遞，其傳力方式有:①車道板一端支承于地下室外墻，一端支承于梁上時，地下室外墻傳遞的水平力先傳給車道板，車道梁板整體作為一個水平放置的受彎構件承受地下室外墻傳來的荷載，受彎構件的跨度為車道板的斜長或有效支承間的距離;②車道板一端支承于地下室外墻，另一端支承于鋼筋混凝土內墻上時，地下室外墻傳遞的水平力先傳給車道板，車道板再將集中力傳遞至內墻上，即內墻需考慮承受外墻傳來的水平荷載，而不僅僅是按構造配筋;③當不符合①、②兩種傳力方式時，則地下室外墻應作為支承于地下室底板的懸挑構件計算。針對車道處地下室外墻的受力特點，計算時對地下室外墻可采取分區段計算的方法，根據計算結果對其分區段采用不同的配筋方式或構造。然后根據車道板的支承情況，將車道梁板整體作為受彎構件進行計算，或將車道板傳遞的集中荷載傳給地下室內墻進行計算。沿地下室外墻布置車道時，車道處外墻的高度是變數，跨度變化大，應適當分段計算并配筋，配筋方式應特別注意這一特點，對應力集中處應加強配筋構造，以優化設計。

4.3地下室外墻處樓板開洞

由于地下室外墻在樓層板處的支承樓板缺失，外墻的支承條件發生了改變，對該部分墻體的計算和配筋構造需專門分析，并采取符合實際受力特點的計算簡圖進行計算。對該類墻體可采用雙向板的計算簡圖進行計算，上端簡化為自由端，下端為固定端，左右為固定端并考慮彎矩折減，適當增大擋土墻內側分布鋼筋。

5結論與建議

綜上所述，地下室擋土墻的設計，要達到安全、經濟、合理，應該從頭至尾做到正確的概念設計，準確的計算模式、構造和合理的配筋，才能夠保證設計結果既安全又經濟，也是減少或者避免施工過程中安全事故發生的重要舉措。

參考文獻:

［1］GB50010－2010混凝土結構設計規范［S］．

［2］住房和城鄉建設部工程質量安全監管司．全國民用建筑工程設計技術措施(2009)－結構(地基與基礎)［M］．北京:中國計劃出版社，2009．

［3］張克恭，劉松玉．土力學［M］．3版．北京:中國建筑工業出版社，2010．

［4］GB50009－2012建筑結構荷載規范［S］．

第二篇：擋土墻分析實驗報告

《工程力學A2》小組作業報告

擋土墻分析

院 系：土木建筑工程學院 組 名：第三組 組 長：侯森磊

成 員：侯森磊 符維濱 孫銘鍇 日 期：20151212

摘要：靈活運用《理論力學》和《材料力學》里的力學知識分析本報告通過分析一道經典的擋土墻問題，得到其荷載應力狀態，得出相應的結論，解決相應的問題，并進行的一系列討論和總結，最終理解擋土墻問題。

一、簡介

圖示一混凝土擋土墻，墻高4m，已知墻背承受的土壓力F=137kN，并且與鉛垂線成角，混凝土的密度為2.35×103kg/m3,其他尺寸如圖所示。取1m長墻體作為研究對象，試計算作用在截面AB上點A和點B處的正應力。又砌體的許用壓應力為3.5MPa，需用拉應力為0.14MPa，（1）試作強度校核。

（2）如果以點A作為轉動軸，試驗算壩體是否會傾覆

（3）如果壩體后面有地下水，地下水面距壩頂2m，此時由于地下水的浮力作用，墻背承受的土壓力變小，變為，并且與鉛垂線成角,試計算分析此時壩體底面AB截面的應力分布情況。（提示，需要考慮水壓力）

二、解決思路與方法

解決思路：

（1）強度校核：先分析1m長的擋土墻上承受的外力，然后分析AB截面上的軸力和彎矩最后進行強度校核（2）可以先求出A軸的力矩，判斷其大小和方向，可以試驗算壩體是否 傾覆

（3）水的壓強在同一深度,各個方向的壓強都一樣且水的壓強垂直作用在壩上，其余求解過程如（1）

具體過程 <1>（1）1m長的擋土墻上承受的外力[圖(b)]為

F1x=F1sin45.7°=137kN×0.716=98.1kN

F1y=F1cos45.7°=137kN×0.698=95.6kN

F2=1m×4m×0.6m×2.35×103kg/m3×9.8N/kg=55.3kN

（2）AB截面上的軸力和彎矩分別為

FN=F1y+F2+F3=224.6kN

M=F1x×1m+F2×0.8m-F3×0.033m-F1y×0.7m

=73.0kN·m

故A點和B點處的正應力分別為

(3)強度校核 因為

所以 強度合格 <2> MA = F1x ×1m-F2×0.3m-F3×(1.1+0.033)m-F1y×(1.1+0.7)m

=-174.1kN·m

(順時針)因為MA 為順時針 所以不會傾覆 <3> 水的壓強：

在同一深度,各個方向的壓強都一樣 ，水的壓強垂直作用在壩上，如圖(c)所示。

圖（C）

F1x=F1sin41.7°=110kN×0.665=73.2kN F1y=F1cos41.7°=110kN×0.747=82.2kN

F2=1m×4m×0.6m×2.35×103kg/m3×9.8N/kg=55.3kN

F4x=F4sin68.2=26.1kN F4y=F4cos68.2=10.4kN FN=F1y+F2+F3+F4y=212.6kN M=F1x1m+F20.8m-F30.033m-F1y0.7m-F4y×1.3m+

F4x×0.7m=62.2kN·m

故A點和B點處的正應力分別為

三、結論與討論

圖示的混凝土擋土墻設計合理，無論是否存在地下水，該擋土墻的強度都符合要求。而且，不會傾覆。

前兩問考察的是《理論力學》和《材料力學》的結合，只要對力學知識掌握熟練，便可輕易解出。第三問主要是加入了水的壓力，只要了解到水的壓強在同一深度,各個方向的壓強都一樣，便可理解為多了一個已知力，很容易解出答案

四、總結

本實驗報告主要是通過靈活運用《理論力學》和《材料力學》里的力學知識分析一道經典的擋土墻問題，得到其荷載應力狀態，最終得出相應的結論，解決相應的問題，即該擋土墻符合強度要求，不會傾覆。而且還進行了一系列討論和總結，還有解決大作業的心得和體會。

五、心得與體會

解決大作業時，各成員沒有進行好交流和溝通。剛開始沒有確定好分工，導致大作業進展緩慢,后來又有小組成員不與其他成員溝通，到后期直接退出，打亂了大作業的進展。總之，無論是做任何事，參與者之間的溝通很重要。

通過本次大作業，小組全體成員既加強了對《理論力學》《材料力學》的運用，同時也使小組成員對《土力學》有了一定的接觸和了解，使以后對《土力學》的學習更加輕松。

第三篇：超限高層商業樓的結構設計分析論文

隨著社會經濟的發展，商業建筑迎來了蓬勃發展的時期。在建筑功能不斷集成的過程中，出現了一系列的結構問題：體量大、體型復雜、大跨、開洞等，因此現代商業建筑對結構設計的要求越來越高。本文將結合工程實例，總結超限高層商業建筑的結構設計方法，為此類項目的設計提供參考。

工程概況

某工程由 1 棟 6 層商業樓，4 棟超高層住宅樓，1 棟 59 層超高層辦公樓組成。本文以 6 層商業樓為例，分析總結超限高層商業建筑的結構設計方法。結合 6 層商業樓的建筑功能和結構平面布置的特點，設兩道防震縫將其分為 A、B、C 三個區，分區后僅 A 區屬超限高層，故本文主要介紹商業樓 A 區，下文所提商業樓均指商業樓 A 區。

本工程所在地區基本設防烈度為 6 度，設計基本地震加速度為0.05g,設計地震分組為第一組，建筑場地類別為Ⅱ類，場地特征周期，多遇地震為 0.35s,罕遇地震為 0.40s.商業 A 區結構單元抗震設防類別為重點設防類，應按高于本地區抗震設防烈度提高一度的要求加強其抗震措施，故商業樓框架抗震等級應為 2 級。多遇地震計算時結構阻尼比取 0.05,風振計算時結構阻尼比取 0.02.2 基礎設計

商業樓基礎設計等級為甲級，采用樁加防水板基礎。根據前期試樁檢測報告結論，采用Φ700 鉆孔灌注樁，抗壓兼抗拔樁。基礎埋深12.1m,遠大于建筑結構高度的 1/18.經復核，風荷載及水平地震作用下基底均不出現零應力區，可滿足高層建筑結構抗傾覆穩定要求。地下車庫設計

地下車庫采用框架剪力墻結構，局部增加的剪力墻，主要有兩個作用：一是為了使得地下 1 層與地上 1 層的剪切剛度比大于 2,滿足正負零作為地上單體嵌固端的要求，二是為了更好地保證室內外高差處水平力的傳遞。商業樓室內及室外相關范圍內，正負零零層采用梁板式結構，板厚 180 ~250,雙層雙向配筋，且配筋率不小于 0.25%.上部結構設計

（1）超限情況的判定

根據“住房和城鄉建設部關于印發《超限高層建筑工程抗震設防專項審查技術要點》的通知（建質〔2010〕109 號）”,對商業樓的超限情況判定如下：商業樓結構高度 29.2m,采用現澆鋼筋混凝土框架結構，屬于 A 級高度高層建筑，高度不超限。商業樓3 層以上豎向構件縮進大于 25%,屬尺寸突變（立面收進）；商業樓地上樓層存在多處樓板有效寬度小于 50%,開洞面積大于30%的情況；④商業樓3 層和4層之間質心相差達 18m,大于相應邊長的 15%,同時，考慮偏心扭轉位移比大于 1.2,小于 1.4.綜合以上分析，商業樓屬于超限高層建筑。

（2）上部結構計算分析

在小震作用下，全部結構處于彈性狀態，構件承載力和變形應該滿足規范的相關要求。根據《高層建筑混凝土結構技術規程》JGJ 3-2010 第 5.1.12 條的要求，本工程采用 SATWE 與 PMSAP 兩種不同分析軟件分別進行了整體內力及位移計算，兩種軟件的計算結果基本一致，結構體系滿足承載力、穩定性和正常使用的要求。樓層最大位層間移角小于 1/550,滿足 JGJ 32010 第 5.1.2 條，對不規則建筑應采用時程分析進行多遇地震下的補充計算。本工程所選的三條波為 TH2TG035、TH4TG035、RH4TG035,每條時程曲線計算得到的結構底部剪力均大于 CQC 法的 65%,三組時程曲線計算得到的底部剪力平均值大于 CQC 法計算得到的底部剪力的 80%,故所選三條波滿足規范要求。時程分析的結果表明，結構體系無明顯薄弱層，時程分析法包絡值較 CQC 法計算結果小，故結構的小震彈性設計由 CQC 法計算結果控制。

根據高層建筑混凝土結構技術規程 JGJ 3-2010 第 5.1.13 條的要求，對商業樓采用彈塑性靜力分析方法進行了補充計算。兩個方向罕遇地震下性能點最大層間位移角均小于 1/50,小于規范彈塑性位移角限值，因此宏觀上商業樓所用結構體系能保證大震不倒的設計要求。

在通過二階段設計實現三個水準的基本設防目標以外，針對本工程的具體情況，提出了以下抗震性能化目標：設防地震作用下，中庭連廊等薄弱處樓板內雙層雙向鋼筋不屈服；設防地震作用下，懸挑梁根部框架柱及大跨梁兩端相連框架柱斜截面抗剪按彈性設計，正截面抗彎按不屈服設計；PMSAP 樓板應力分析結果表明，中庭連廊根部、平面凹口陰角位置一般為應力集地區域，在多遇地震作用下，樓板主拉應力不大于混凝土抗拉強度標準值，樓板不會開裂，在設防地震作用下，應力集中位置樓板主拉應力略大于混凝土抗拉強度標準值，但適當加大樓板配筋，即可滿足樓板內鋼筋不屈服。

在設防地震作用下，利用 SATWE 進行彈性設計和不屈服設計，分別校核懸挑梁根部框架柱及大跨梁兩端相連框架柱的箍筋和縱筋，并與多遇地震計算結果一起進行包絡設計。計算結果表明，配筋值均在合理范圍，配筋切實可行。通過以上性能化設計措施，在對結構的經濟性影響較小的情況下，提高了結構的抗震性能，增加了建筑的安全性。

（3）上部結構設計針對偏心布置和扭轉不規則，設計時，盡量使結構抗側力構件在平面布置中對稱均勻布置，避免剛度中心與質量中心之間存在過大的偏離；加強外圍構件的剛度，增強結構的抗扭性能。計算時，考慮偶然偏心的影響，設計時適當加強受扭轉影響較大部位構件的強度、延性及配筋構造。通過調整結構布置，將考慮偶然偏心下的最大位移比嚴格控制在 1.4 以下，第一扭轉周期和第一平動周期比嚴格控制在 0.9 以下。

針對立面收進帶來的扭轉不利影響而采取的抗震措施詳第（1）條。構造上，對收進樓層（4 層）加厚至 140mm 且雙層雙向加強配筋，配筋率不小于 0.25%,但為減小大跨部分樓板自重，室內大跨度區域樓板厚 120mm,屋面大跨度區域樓板厚 130mm,收進部位上下層樓板（3 層和 5 層）厚度不小于 120mm,并雙層雙向加強配筋。根據《高層建筑混凝土結構技術規程 JGJ3-2010》的相關規定，體型收進部位上、下各兩層塔樓周邊豎向結構構件的抗震等級提高一級，框架柱在此范圍內箍筋全高加密，提高縱筋配筋率；收進部位以下兩層結構周邊豎向構件配筋加強。

針對因開洞形成樓板不連續情況，整體計算時按實際開洞情況建模，并將以上樓層定義為彈性膜，以考慮樓板不連續對結構的影響；同時，構造加厚連廊等薄弱區域樓板至 130mm 厚，并雙層雙向配筋，配筋率不小于 0.25%.結語

本文對某超限高層商業樓的結構設計進行了簡要介紹，主要的設計要點可總結如下：（1）結合建筑功能和結構布置合理設縫，規避平面布置的不規則；（2）優化布置結構抗側力構件，適當加強外圈構件的剛度，提高結構的抗扭性能；（3）采用兩種軟件進行多遇地震彈性分些，結構應滿足相應的強度和剛度要求；（4）對結構進行多遇地震下的彈性時程分析，驗證結構體系的合理性，并與振型分解反應譜法進行包絡設計；（5）補充罕遇下的靜力彈塑性分析，控制性能點層間位移角不大于規范要求；（6）根據工程的具體情況，提出合理的抗震性能化設計目標；（7）利用概念設計原理，結合規范要求，對薄弱部位進行構造加強。

參考文獻：

[1]呂西林。超限高層建筑工程抗震設計指南[M].上海：同濟大學出版社，2005.

第四篇：我國瀝青路面結構設計分析

長沙理工大學張起森教授作客專家在線：我國瀝青路面結構設計分析

[b[size=5]]長沙理工大學張起森教授作客專家在線：我國瀝青路面結構設計分析[/size][/b]

[size=4] 以“我國瀝青路面結構設計分析”為主題，圍繞“我國瀝青路面破損原因，瀝青結構以及瀝青混合料設計和瀝青技術研究”等問題，同大家進行深入交流與探討

主持人：首先請張教授給大家介紹一下，近年來，隨著我國國民經濟的發展，干線公路特別是高速公路面臨著巨大的交通壓力，瀝青路面出現了裂縫、水損害等破損現象，造成瀝青路面破損的原因是多方面的，您能否從這路面設計這個方面向大家介紹一下路面破損的成因以及如何防治。

張教授：這個問題比較復雜，談一下我自己的看法，供大家參考。目前我國有高速公路通車總里程3萬多km，瀝青路面占85％左右，水泥路面占15％左右，所以高速公路大部分都是瀝青路面。我國在短短十幾年的時間，高速公路瀝青路面發展速度非常的快，但是現在路面確實還是存在一些問題，是什么原因引起的？在過去的一段時間，大家討論很多。我想從以下方面來談些自己的看法：

首先，我們國家剛開始建設高速公路的時候，基礎比較差，當時沒有規范，原規范對高速公路不適應。我們很多經驗都是來自過去的低中級路面，修建高速公路的經驗少，所以我們開始修建的路面，像90年代初，依據的是低中級路面的經驗，當然我們也引進了一些國外的東西，像京津塘高速公路我們請的是澳大利亞專家來修的，上海滬嘉高速公路是我們自己國家修的，不過只有十八km的里程，其他如沈大高速公路、廣佛高速公路，當時不叫高速公路而叫高等級公路，因為當時對高速公路有爭議，所以在起步的時候，還是有些欠缺。規范、標準和試驗檢測設備等跟不上高速公路發展，給我們前期修建的路面帶來了一些先天性的不足，比如路面厚度，一些較早修建的高速公路，對底基層的厚度重視不夠，而且對它的認識也不夠，有的水泥路面甚至取消了底基層。這些方面當時沒有一個比較明確的規定，單純從適應當時已有的設計指標看，可以滿足要求，但是路面使用后出現了許多問題。之后，我國的高速公路吸取失敗的教訓，進行了總結，后期有些改進。1997年頒布的瀝青路面規范，包括后來頒布的水泥路面規范，有些部分吸取了我們國家“七五”、“八五”公關項目的一些成果，為后面高速公路質量的提高打下了基礎。總的來講，我們國家高速公路發展很快，技術、設備儲備不夠，給我們前期修建的高速公路帶來了不足。這是一個問題。

第二、設計標準與實際情況有差距。例如荷載標準，我國的設計荷載是BZZ－100，實際上，我們國家道路上行使的超載車輛很多，像京珠高速公路，有的車達到了270kN，在廣韶高速公路，有的車輛也達到了170kN左右。顯然，這完全超過了我們的設計標準，路面肯定無法承受。所以這個超載車輛，“超載”的問題，確實是我們國家路面面臨的一個嚴重問題。這個問題我和美國一些專家討論過，美國也有一些重載車，但超載車很少，美國重載車輛一般是在30％左右，但是我們國家的重載車卻占到了60％、70％，甚至是70％或80％的比例，所以路面壓力很大。看來這個問題要解決需根據實際的荷載來進行設計或驗算。使設計的荷載標準和實際使用車輛的標準要相符。另外，在設計指標方面，也存在一些問題。比如說水泥路面是以混凝土板底彎拉應力進行控制，瀝青路面主要以表面彎沉進行控制。彎沉可以反映路面整體的承載能力，但它對結構層性能的反映就比較查。水泥路面也存在指標的問題，水泥路面是一個脆性材料，它的變形是在一個很小的變形情況下開始出現斷裂。是不是要像結構設計一樣，以剛度來控制設計。瀝青路面設計指標不完善大家討論更多，我們現在用彎沉指標來設計，往往瀝青層、基層、它的拉力問題不能控制。國外把表面的彎沉改為路基變形的控制有一定道理。我們國家過去測定的表面彎沉70％、80％都是發生在路基。但是有個問題，表面彎沉容易測定，路基彎沉很難做檢測，所以怎樣使用這個指標這也是一個問題？現在研究用多指標來控制路面結構，這應是今后路面設計的一個趨勢，包括把剪切應力、溫度收縮應力等都考慮進去。

第三、結構層材料組成的問題，包括石料的規格，石料的品質，石料的級配，這個方面現在控制得不嚴格。當然實驗我們是做了，采用什么級配，有個要求，但實際上到現場以后，這個方面的控制就比較差，再加上我們碎石供應很亂，不像國外實現了碎石商品化，要什么樣規格的碎石隨時就去買，我們國家不是這樣的情況，我國是一邊施工，一邊在沿途設置料場，給石料控制帶來很大困難。希望能夠早日的解決這個問題，從而提高石料的品質。再一個就是瀝青，瀝青供應是比較大的問題。因為我國瀝青來源很多，有進口的，有國產的，進口又有很多國外的公司，國內也有很多公司生產瀝青，所以往往一條路實際用的瀝青品種很多。像廣州的某路，它的瀝青，能夠達到我們規范軟化點要求的，只有約50％、60％左右，有些路段甚至更低，40％、50％達不到我們國家最低的要求。因為材料結構組成不合理，造成強度相差比較大，同一個路面，可能這里強度好，那里強度差。路面濕度也有變化，這里不透水，那里透水，同一個路面的問題比較多。這些事情一方面是材料本身造成的，一方面是施工造成的。

第四、從路面結構設計來講，防水排水系統設計得不完善。我們在表面排水方面做了一些工作，但是在路面結構的排水、路基的排水這個方面還是做得不夠，所以往往在路面使用過程中，出現排水結構物堵塞等，導致路面出現沉降、開裂等問題。現在我們國家對排水的問題比較重視了，但是這方面還有繼續做好的需要。

第五、施工的問題。往往我們設計一個方案，結構是什么，材料是什么等等，還有很多的指標和要求，但是路面的施工，往往跟我們的設計相差很遠。比如動穩定度，我們國家高速公路目前要求，像南方地區3000到3500，但是實際上，有些只有1000多，有些方4000、5000，甚至超過10000，變化很大，這個問題除跟材料有關系外，還跟施工有關系，施工控制不嚴。路面施工溫度可以相差三十幾度，這里可能是140，那邊可能是100左右，這樣壓實就比較困難，達不到要求。另外材料本身，施工過程中要是沒控制好，容易引起離析。我們國家要求路面使用過程中孔隙率是3％－6％，有些實際做出來不到3％，甚至不到1％，大的可能超過10％，這樣對我們路面的使用，帶來了很多的問題。孔隙小的易泛油，產生車轍；孔隙大的易透水，產生脫粒、坑洞等。另外關于路面損壞，剛才提到開裂、水損害，應該提出在南方，中部河南、河北以及陜西，車轍破壞也是個問題，有些路使用一兩年，車轍達到50、60mm，路面使用不久就要重新銑刨、罩面。

車轍在南方出現比較多，顯然車轍問題跟重載、超載關系更大，另外同溫度也有關系，像南方的氣溫，在廣東，夏季路面最高的溫度達到七十幾度，而氣溫四十度左右，高了三十多度。高溫把路面軟化了，再加上很重的車上去，肯定要產生車轍。另外材料設計方面對這個問題考慮得還不夠。如河北、山東瀝青標號為70；廣東、廣西標號也是70。瀝青標號這樣全國一致是不合理的。在廣東這樣的高溫地區，使用更硬的瀝青，例如50號是完全必要的。這方面問題值得我們研究。

第六、對路面結構層構成的要求上還不是很明確，比如面層3層，現在大部分是4、6、8cm或4、5、6cm，面層十幾cm，而面層、中層、下層究竟它的功能是什么呢？它們的合理厚度應為多少，對它們的要求又是什么？現在是不明確的。我國現在還沒有公布的瀝青路面修訂規范稿，開始注意了這個問題。根據路面功能設計的概念，上面層主要是要穩定、要抗疲勞、要防水、要抗滑、要粗糙。中層主要是抗車轍，車轍是個主要的問題。到了下層，主要是疲勞的問題，當然這個概念跟我們的上層下層概念有點不同，但是在我國如果把下層理解成是基層的話，我們的基層現在是半剛性基層，恰恰抗疲勞能力是比較差的，很容易開裂。基層一開裂就形成反射裂紋，反射到路面上就容易使面層開裂，開裂以后造成了很多的問題，比如滲水等。過去我們對反射裂紋花了很多功夫取研究，但一直解決得不太好，對路面結構層的功能問題要進一步研究，弄清楚以后，對不同層次的要求指標要明確，這樣才能把面層設計好。輪胎與路面的接觸部分是很復雜的，接觸應力對面層影響很大，過去我們對面層的材料比較重視，比如改性瀝青、石料要求的規格也比較好，施工方面也比較重視，所以這一層相對來講，承受車輛作用應力相對其他層次，顯得要好一些。故目前路面主要問題并不是表現在上層，是在中下層。當然我們不是不重視面層，面層當然要抗滑，要不透水，要穩定，要抗疲勞，對采用的材料要求更高更加嚴格。但是我們對中、下層的要求也應明確，根據我們近來做的工作，我們建議：在南方要求上面層動穩定度要3500；中面層要3000；下層要800－1000，大長坡和彎道路段不小于1000。老的規范對上面層的要求是800。對下層的材料就沒有明確要求。總之，要弄清各結構層的功能和作用，才能夠對材料的要求進行控制。

第七、現在還有些新的問題要研究。瀝青路面現在有一種叫top－down裂縫，即表面向下的開裂問題。現在研究的大部分是裂紋由上向下發展，反射裂紋是怎樣發展等問題。但實際上，調查表明很多裂紋是從上面往下面擴展的。這種裂紋實際上對路面損害比較大，因為一開裂就在表面，表面開裂水就往下走，再加上溫度應力，裂紋慢慢擴展，水就流下去，很快會污染到基層了。這個問題過去我們研究很少，在上個世紀八十年代，日本一些專家在論文里面提到過，世界上很多國家都做過調查，像英國的TRRL，他們在八十年代從現場勘測也發現這個問題。另外還有一個問題就是鋼輪碾壓產生的開裂。日本在八十年代做過研究，日本和加拿大有個叫做寒冷地區的路面修建技術合作項目，他們做過這個研究，鋼輪碾壓后，路面會產生很多的裂紋，用放大鏡就可以看得見。在溫度應力作用下這種應力易發展，所以對于這種裂紋我們今后要重視。現在對瀝青路面存在的開裂、車轍、水損害等破損現象，經過最近幾年的研究，已采取了一些措施，水損害相對要好了些。目前南方主要是車轍，北方開裂。南方有些地方因路基下沉，路基不穩定等等，也產生開裂的問題。但是這些基本不是疲勞引起的裂紋。再一個就是溫度、溫差的問題引起的開裂。我國路面真正目前達到疲勞設計要求的很少，路面早期損壞的主要的原因不是這個。我們講超載，應力很大，其應力可能達到抗拉強度的0.7、0.8左右，很容易開裂。

要解決這個問題從路基來講，要保證路基的穩定性，一些軟土地區、鹽漬地區的高速公路，往往達不到沉降的要求。一個月5mm，它往往達不到，為了施工的進度，就在沉降未完成的路基做路面，所以往往總承載能力沒有達到要求，今后還要進行沉降。從進度跟施工質量要求方面來講，今后應該怎樣去協調，在保證質量的情況下再來談進度，路面基本的情況才能保證。

從路面來講，一個是結構，一是材料，要求要更嚴格。施工方面，如果我們路面施工比較精細，減少或盡量避免離析的發生，路面損害就會更少。有些省份引進了二次分料器，資金投入并不大，但效果很好。從車轍問題講還是要解決瀝青的問題，瀝青對車轍的貢獻大概有30％到40%，瀝青要求粘結力和軟化點達不到要求的話，它的情況會很嚴重，特別是高溫情況下，這個問題就會更嚴重了。所以車轍問題要從結構，從材料組成設計方面等等方面考慮。在八十年代，我國城市道路規范中加入了抗剪指標，但是公路就一直沒有加進去，主要是材料的抗剪強度問題，當時因為我們要知道抗剪強度，就要做三軸實驗，三軸儀比較少，試驗本身也比較復雜。另外一個方面，結構層的抗剪切能力要進行檢測，比較難。所以對于抗剪指標問題就一直擱置下來了，我們對材料抗剪方面的要求，要重視起來，這樣的話從各個方面來講就比較完善了。還有一個問題就是超載，現在明明知道這條路不是我們設計的這個承載重量，實際上它跑的是一倍，甚至二倍的荷載，對這個情況怎么辦？我們國家一下子要解決超載現象，可能還有困難。這個情況可以從設計方面來采取一些措施，如規定要驗算荷載，以超載200甚至300的標準來驗收，達不到，厚度滿足不了要求，我們對路面進行加厚。當然這樣投資會大一點，但從全壽命周期來綜合考慮投資問題，這樣做是合算的。

主持人：您剛剛提到半剛性基層路面結構，我國高速公路普通采用這種路面結構，您能否向大家介紹一下半剛性基層瀝青路面結構的優缺點？半剛性基層在養護、修復中存在什么樣的困難？

張教授：半剛性基層路面在我們國家無論是一般公路、還是高速公路，起到很大的作用，這個是應該進行肯定的。我國3萬多km高速公路的瀝青路面包括水泥路面，基層90％以上都是半剛性基層。半剛性基層在我國公路的建設發展中起了很大的作用。半剛性基層也存在一些問題，但我想要還是先講優點：半剛性基層強度比較高，相對柔性基層來講強度高、剛度高，作為承重結構，它是比較合適的。承載、擴散荷載，傳到路基，在沒開裂之前這方面性能比較好。但是半剛性基層有一個問題，就是抗拉能力相對比較小，另外它的變形能力不太好，它是比較脆的材料。它的剛度比較大，在濕度變化溫度變化中所受溫度應力比較大，所以在溫度荷載，交通荷載，濕度變化的作用下，它容易產生裂縫，開裂以后半剛性基層性質開始變化。這些裂紋很容易形成反射，特別是后期裂紋比較多的情況下，裂紋很容易反射上去，比較短的時間就反射到上面，很多實際工程證明了這個問題。我們曾經做過光彈實驗，“七五”攻關研究瀝青面層最小厚度應該是多少，也就是要從反射裂紋的角度來考慮，反射裂紋反射上去要保證一定的使用時間，表面路面厚度應該是多少。我們通過光彈實驗和一些力學分析確定了路面最薄厚度12cm。當然那是根據七五那個時候的交通荷載等實際情況，從技術方面我們做光彈實驗，還是有點根據的。但是現在我們的交通量，在重載、超載的情況下，12cm應該會薄了一點，現在這種交通量、這種荷載下，可能不能保證我們的使用壽命。為了防止反射裂紋，實際上我們“七五”還做了一些研究，例如如采用級配碎石、土工布和應力吸收層作為中間過渡層等一些措施，到最近，差不多20年的時間，仍還在摸索。研究反射裂紋，如何來延緩它，完全防止是不可能的，怎樣延長它的擴展時間，使它的裂紋反射到面上的時間比較長，保持表面比較長的時間不會開裂，在這方面做了很多的工作，也取得了一些成果，但是這個問題到現在還沒有完全解決。

半剛性基層的路面，基層修建的時候會產生很多干縮、溫縮裂紋，這些裂紋反射上去，造成了路面損害，這是目前對半剛性基層瀝青路面大家認為它不足的地方。半剛性基層瀝青路面還有一個問題，就是半剛性基層上的瀝青路面厚度不能太薄。因為半剛性基層到了后期強度比較大，特別是到夏天的時候，產生上面軟下面硬倒裝結構，象搟面一樣，很容易產生推移。所以我們過去修的像二、三級路面往往產生波浪變形。這個是半剛性基層瀝青路面使用的過程中存在的一些問題。

半剛性基層瀝青路面在使用的過程中，針對它的開裂，我們采取了一些措施，比如增加粗集料含量、切縫等。但是大家認為這個問題還沒有完全解決。我國的半剛性路面，還有一個問題就是基層軟化、甚至唧泥等問題比較明顯。這是我們國家的一些經驗，另外國際上，像英國，歐洲、美國，他們做了一些實驗，也用過半剛性基層，也發現了它的一些問題。現在歐美一般基層不采用半剛性，它把半剛性作為底基層，放在下面，基層采用瀝青穩定基層，這樣比較合理一些。半剛性基層在施工過程中也發現了一些問題，比如透層油滲透比較困難，還有半剛性基層表面容易產生灰塵，產生灰塵以后如果施工的時候清理不干凈，就影響了粘層與半剛性基層的粘接。另外路面開裂以后，水下去就容易損壞。半剛性基層產生問題以后，必須要把它全部挖掉才能修復，這樣就有些困難。現在我們的講半剛性基層，我的觀點是我們國家要因地制宜來考慮這個問題。如果條件合適，有些地方還是可以用半剛性基層，不是一概否認這個觀點。但是半剛性基層一統天下也是不對的，所以開展柔性基層的研究是完全必要的。

主持人：您在柔性基層瀝青路面結構設計方面研究很深，請您給大家介紹一下與半剛性基層瀝青路面相比，它有什么優缺點？

張教授：談到柔性基層和半剛性基層相比，柔性基層包括的瀝青穩定碎石、瀝青混凝土還有級配碎石做的基層。但柔性基層跟半剛性基層來比，因為它是比較柔的，所以它的溫度變化產生應力影響方面的情況要比半剛性基層相對要好一點。同時濕度變化影響也要小寫，所以它一般不會出現反射裂縫問題。其次，從它的結構層受力來講，柔性基層對面層的設計要好一點，半剛性基層的后期強度要好，瀝青面層相對比較軟，剛度小一點的，所以造成下面硬、上面軟，容易產生車轍，對面層是不利。但是柔性基層模量是按照一定比例下來，模量變異性不大，一般不會有這個問題。這也是柔性基層的一個優點。再次，從層間結合情況來講，柔性基層與瀝青面層結合一般不存在問題，所以對瀝青受力方面是比較有利的。另外，柔性基層抗疲勞能力要好一些。

柔性基層跟半剛性基層不一樣，由于比較柔不會有反射裂縫問題，另外如把半剛性基層作底基層，中間做一個碎石基層，上面做面層，也可以緩沖反射裂紋的產生。碎石主要是抗壓，它不不能受拉，他的強度與側壓力和下墊層強度有關。現在我們研究級配碎石怎么用？碎石直接放在路基上或者放在半剛性基層上，哪種結構比較合適？這個問題要研究，工程師要總結這個問題。我們國家瀝青層如做得比較厚，瀝青材料的價格可能是個問題。我認為級配碎石放在上面，下面半剛性底基層主要解決承重問題，承重問題解決了，瀝青層厚度就減薄，不能靠整個瀝青層來承載。柔性基層我們現在研究得比較少，做過一些實驗，比如大粒徑碎石做基層，在河南焦作了一段試驗路上進行比較研究過。大粒徑碎石做基層抗壓、抗疲勞的能力還是可以的。大粒徑基層在山東、江蘇也做過很多的實驗。我國目前3層的面層結構，如果下面層改做大粒徑碎石基層，半剛性基層做底基層。整個瀝青層的厚度也不會太厚。另外反射的問題可以通過大粒徑碎石來緩沖。如果完全照現在功能設計的概念，完全以瀝青層來承擔應力，路面使用壽命可以達到40－50年，在這幾十年里，不要動下面的層次，只要銑刨到表面層即可。韓國做了全厚式瀝青路面研究，要42cm左右才能保證路面使用40－50年。42cm對于我們國家來講造價上有一定困難。我們可能不能完全照這個來做，現在研究長壽命問題，怎樣結合我們國家的實際情況，提出一個合適的結構組合？不一定要40年，我們若能保證20年、30年就很好了，經濟上國家也承受得了，這里還是有很多工作要做。

我不是否定半剛性基層，有些場合、有些情況半剛性基層還是可以用的，應該用的，當然我們有些情況還是需要用柔性基層，使我國的路面結構不至于那么單一，如果半剛性基層包打天下，厚度也差不多，面層是4、6、8，基層是20、30、40，全國氣侯變化那么大，交通情況、環境、地質條件變化那么大，路面到最后全部都差不多，這種情況肯定是有問題的。還有排水問題，現在我們基層可以做排水基層，解決排水的問題，采用柔性基層，可以做成排水的，上面的水下來了，從路肩可以排出去。這也是考慮柔性基層的一個優點。

主持人：您能否介紹一下我國瀝青混合料組成設計的情況，目前Superpave技術在我國的應用和發展情況是怎樣的？

張教授：瀝青混合料組成是比較重要的問題，我們規范的混合料類型、從結構上可以看出其發展問題。我國先是采用AC，后兩年采用AK，后面又采用SAC。AC用了以后，它的抗滑不夠，比較光，高速公路抗滑達不到要求。AC從級配來講，細料比較多，粗料比較少，所以最后造成混合料比較細，比較光容易冒油，也容易產生車轍。后面增加粗料，減少細料，所以就采用了AK抗滑面層。抗滑問題解決了，但是出現了孔隙率大，出現了早期的水損害，最早在河北一條高速公路上出現。當時在孔隙率這方面并沒有太重視，當時只考慮粗、抗滑這方面去了，透水的問題也沒有很注意。后來各個單位感覺到有問題了，又把粗料減少，細料增加，走中間路線。級配調整了，有的地方叫做AK1型或AK什么型等等，在前面加一些其他的符號，它不好把AK這個名字改掉，因為它改掉以后，審查有問題。所以在前面加一個符號，表示與AK的規范不同，級配不同。后來沙慶林沙院士就提出SAC，他還專門出了一本書。SAC針對AC、AK存在的問題：AC粗料少，AK粗料多，所以等于是粗料減少一點，細料增加一點，保證空隙率基本在我們要求的范圍內，抗滑方面能夠滿足要求，構造深度也達到了要求，還有其它指標方面也合適，這樣就提出了一個比較中性化的建議。從真正的混合料結構來講，實際上AC是密實懸浮結構；到AK實際上我們是增加了骨架，但是孔隙多了，細料填得不夠，沒把孔隙填起來，AK是密實骨架孔隙結構，到SAC骨架密實結構，現在是骨架為主，細料的孔填起來，密實還有一個孔隙的要求，3－7％的要求。我們講比較理想的是骨架間斷密實結構。包括我們現在Superpave技術，實際上也是骨架密實結構。它主要靠纖維、瀝青、礦粉即瀝青馬蹄脂，填充骨架嵌擠形成的孔隙。骨架嵌擠結構比較穩定，又不至于漏水，同時它比較粗糙，抗滑能力滿足了。骨架嵌擠結構空隙多一點，光瀝青還不行，還要靠纖維，把瀝青礦粉穩定在那里，否則它要漏下來，不加纖維，性能就達不到要求，所以我們國家慢慢發展骨架嵌擠密實結構，當然這個是間斷的不是連續的，使骨架組成的空隙大部分填充起來，又不至于透水，這是瀝青混合料在我們國家發展的一個情況。當然這個結構要保證其結構穩定，除靠級配外，還要靠骨料的強度和瀝青的粘度。骨料太軟了，瀝青太稀，結構就不穩定。

Superpave技術是美國SHARP研究的一個成果，它是1993年發布的，1993正式發布以后，應該講在世界各國引起了比較大的反響。Superpave我感到它有些情況可能還要進一步研究。Superpave實際上有三個水平，即按LEVEL1、LEVEL2、LEVEL3，現在我們用的是LEVEL1，LEVEL2、LEVEL3包括美國都還沒有實際應用，還處于研究階段。LEVEL1實際上是一個體積設計法，各個組成部分，礦料多少、瀝青多少、礦粉多少，跟我們現在的設計基本上是一樣的概念，它是體積組成的參數設計。它要設一種比較合理的混合料。Superpave提出了兩個東西比較引人注意，一個是級配線上設定了幾個控制點，幾個控制點必須要通過。另外有一個禁區，級配曲線不能進到禁區里頭去，進到禁區里頭的話，混合料性能比較差，且有“駝峰”的性質。控制點和禁區，各國有不同的看法，另外走禁區的下面還是上面，這也是一個問題，有的認為走下面好，有的認為走上面好，所以對禁區的問題，現在還有爭論。至少他們提出了這個問題，后來他們在足尺試驗中也發現了一些問題。另外一點，混合料試件成型采用“旋轉壓實”法，與輪胎軟化作用接近。

Superpave混合料的檢驗指標與馬歇爾也不一樣，Superpave以路用性能指標確定瀝青用料，即用疲勞開裂，車轍、低溫抗裂來控制。另外還有一個叫做水敏感性實驗，這個實驗規定它的孔隙率為7％，因為他們作了很多的調查，壓路機壓過以后，大部分在7％左右。這與現有馬歇爾試驗法不一樣的。

現在我們用的Superpave有一個限制，LEVEL1交通量限制在1800萬次80kN標準軸載。我跟沙慶林院士討論過這個問題。Superpave的設計要適應輕交通的情況，如果是重交通，要做LEVEL2、LEVEL3的檢驗。我們國家從交通情況來講，一般要超過它的這個規定，這是存在的問題。用于LEVEL2、LEVEL3的設備，我們引進了些，江蘇交科院等也買了一部分設備，但未開展廣泛的工作。國內有些單位可能沒有很好的注意這個問題，直接將Superpave設計用在高速公路，設計的路面出現了一些問題。現在還有一個問題，就是用馬歇爾實驗法進行Superpave的設計，山東做了比較系統的工作，他們認為可以。但是這個方面的問題，我們認為還要做一些更深入研究。主持人：改性瀝青在中國公路建設市場的應用時間很短，但發展勢頭非常迅猛，您怎么看待這種發展？有人認為大量使用改性瀝青可以提高路面使用質量，延長公路使用壽命，促進整個公路事業的發展，您是怎么看待這個問題？

張教授：我認為改性瀝青要解決的問題，從粘結力方面，沒有多少改變，這個做過很多的實驗，主要解決軟化點問題。普通瀝青軟化點大概是50左右，我們國家南方路面溫度可達60、70度，就肯定要提高軟化點。

另外還有一個好處就是對彈性恢復有改善，改性瀝青做出來的混合料不但性能得到提高，彈性恢復比我們普通瀝青混合料好。

在我國南方，氣溫比較高，降雨比較多、比較濕潤的地方、比較熱的地方，高速公路重載也比較多的，交通量比較大的路面，用改性瀝青我認為還是有必要。現在有些路，使用改性瀝青以后，跟不使用改性瀝青做了一些比較，說明用改性瀝青還是有好處的，比如京珠南高速公路，它最近要大修，它有幾段，基本沒有車轍，它用的就是改性瀝青，同樣的氣侯條件、交通條件，有的路段有40、50mm車轍，甚至更深。這個說明改性瀝青在這里還是起到了一定的作用。長沙到臨湘的高速公路我們用的是雙層改性瀝青，上層下層全用，并修了12mSMA試驗路，經過3年左右使用，特別是前2年的高溫，路面基本上沒有車轍。這條路2005年獲得了詹天佑獎。當時討論方案的時候，有些同志反對，認為沒有必要，但是當時我們堅持，像京珠南高速公路重、超載比較嚴重的情況，用改性瀝青還是比較好的。改性瀝青多花一點錢，但是從全壽命費用來考慮，考慮養護費用、運輸費用等其他的費用的話，還是合算的。

主持人：您在瀝青減薄技術方面頗有研究，您能否給大家介紹一下我國瀝青減薄技術的發展情況？以及與國外發達國家相比有什么優勢和不足之處？

張教授：要看怎么看這個問題，我想不能籠統的說瀝青減薄問題，現在看來，我們國家的瀝青面層，它最早的4+5+6cm，后來是4+6+8cm，瀝青面層從造價上講要提高一些，建設費用要提高，但是從保證路面使用品質來講，可能厚一點的面層，從今后的減少養護等費用來講，可能還是劃算的。不能籠統地講瀝青路面厚度的問題，廣深高速公路路面32cm，用了十多年，前年我們學校參加做了一次維修，僅表面上冼刨了，車轍基本沒有，冼刨以后重新鋪40mm的SMA。與我們國家比較薄的路對比，修2、3年就大、中修，肯定值得借鑒。我們不一定搞30幾cm，但是瀝青的厚度，從經濟技術幾個方面綜合來考慮，應該可以找到一個比較合適的厚度。現在我們采用4+5+6cm或4+6+8cm的面層厚度，應該說根據不足。

提到瀝青減薄，有些叫超薄面層，最早在法國，做了1.5cm，一般2.5－5cm叫薄瀝青面層，它不是整個路面結構，只是上面的一層，就是磨耗層，所以大部分是用來養護、維修的，當然現在存在一個問題，就是瀝青路面結構，磨耗層要多少mm才合適？現在是4cm。當然這個磨耗層要維修，是不是可以罩面？現在養護用1、2cm的稀漿封層還有同步碎石。目前主要是水泥路面的維修問題，水泥路面上的瀝青罩面層，我們國家現在做的大多是10－12cm，主要是保證瀝青層的穩定問題，不至于發生推擠、剪切。印尼開發了一種超柔性瀝青superflex，這是嚴重綜合改性瀝青。今年8月份我們到印尼去考察了一下，它做的路面是2－4cm，最長的用了8年9年。在雅加達市中心到港口的一條高速公路上，交通量在20萬輛/天，也有超載車輛，但是沒有我們國家這么嚴重，重載車輛為20%－30%，路面使用情況良好。最近我們買了150噸印尼這種超柔性瀝青，將在廣東的肇慶的舊水泥路面和半剛性基層上做試驗路，我們做了3、4、5cm。目前準備工作都做好了，帶天氣好即可施工。如果水泥路面上瀝青路面能做到3cm、4cm，用8、9年，就非常好了。現在很多的水泥路面，包括早期修的一般道路和高速公路、水泥路面上，跑了幾年以后，磨的比較光，這些都存在需要罩面的問題。另外是隧道，隧道用水泥路面，修得比較光滑，容易發生交通事故，他們現在想這個問題怎么解決。瀝青做厚了，凈空有問題，能夠做薄一點的話，既能夠解決抗滑問題，又不影響車輛通行。再一個是橋面，我們很多的水泥橋面，橋的重量問題。

5、6cm瀝青層不敢做，重量可能有問題。所以瀝青層減薄比較適合于橋面、隧道、一般的水泥路面罩面等方面。我今年看過一些文章，同濟大學孫立軍教授做過厚面層與薄面層的比較研究，他認為從養護等綜合費用來講，厚面層效益還是比較好的。[/size]

第五篇：荷載與結構設計方法論文

淺談建筑施工現場火災爆炸事故

及預防措施

余進

（長江大學工程技術學院城市建設系土木工程61203）

摘要：在建筑施工現場發生的各類生產安全事故中，火災事故所占的比例雖然不大，但如果防范措施不到位，處理不當，極易造成施工人員群死群傷和重大的經濟損失，并產生惡劣的社會影響。另一方面，這幾年隨著基建規模的不斷擴大，各地建筑施工火災事故的發生也日益頻繁。因此，加強施工現場火災事故的防范也越來越重要。隨著社會經濟的飛速發展，城鄉居民生活水平不斷提高、生活條件不斷改善，相應配套的公共、居住、生產等標志性建筑越來越多，建筑工地也隨之增加，新材料、新結構、新技術也廣泛的應用與現代建筑中，建筑施工現場出現了大量的火災隱患，如不加以監督整改，一旦發生火災，不僅會燒毀未建成建筑物和其周圍建筑物，而且會造成重大人員傷亡。因此，加強施工現場的消防安全工作，勢在必行。

關鍵詞：施工現場 火災 爆炸 先天性火災 焊割 煙頭點 敷設 著火三角形

0 序言

隨著我國現代化城市建設的快速發展，建筑施工工地成為當前城 市中最常見的作業場所。建筑工地是一個多工種，立體交叉作業的施工場地。施工現場存在火災隱患多、出入人員雜亂人為潛在火險因素多的特點。極易發生建筑工地火災，給國家財產和人民生產安全造成巨大損失。因此，認真研究火災發生機理，最大限度地減小傷亡事故，是每位消防工作者和安全工作者面臨的課題。通過分析對施工現場火災事故的各種因素及邏輯關系做出全面闡述，并根據施工現場火災事故的發生，發展過程，找出行之有效的防治措施，防止該類事故的發生。為施工現場的消防管理和監督提供理論依據，并且為該類事故的安全評價提供科學、可靠的參考依據。建筑施工現場火災事故的類型

1.1 焊割火災事故

在焊割火災事故中，危害性最嚴重的是容器焊割爆燃事故，往往導致作業人員當場死亡，嚴重的甚至引起整個廠房或生產系統爆炸，造成災難性后果。如油罐、液化石油氣罐、天然氣管道等的焊割作業，如果防范措施不到位，可能造成部分容器與作業場所周圍存在的爆炸性混合物濃度過高，一旦遇明火，將引起爆燃。

2000年5月，浙江溫嶺市某公司在對一已嚴重腐蝕的油罐進行動火檢修，由于未對油罐進行置換和清洗，油罐內的殘油和空氣形成爆炸性的混合氣體，在焊接過程中焊接火花引發油罐爆炸，造成6人死亡，2人受傷。在焊割作業前未認真檢查作業周邊環境，清除易燃品，又未制定有效的防范措施，焊接作業時產生的焊渣引燃易燃物，造成火災事故。

1999年，浙江寧波市某工地，作業人員在l 0層外墻處用電焊切割螺栓，被割下的螺栓和焊渣落在6層外架上，引燃毛竹腳手片，而工地又未按規定配備監護人員和滅火設施，致使火勢蔓延，最終造成外腳手架全部燒毀，造成直接經濟損失20余萬元，拖延工期近兩個月。

1.2電氣火災事故

建筑施工現場，場地大線路分散，施工機具、照明設備較多，且大多設置在室外，容易發生受潮、老化。一旦出現漏電短路或負荷過大等電氣故障時，就有可能引起火災，并造成無可挽回的損失。

2004年4月，浙江寧波市某工地作業人員在下班時未及時清理木工車間的木屑，且未切斷圓盤鋸的開關電源，由于開關受潮短路引燃木屑，導致火災事故發生。

1.3其他火災事故

對明火及防火重點部位管理不嚴，隨意拋擲煙頭、火柴梗引燃可燃物或電熱器具烤著可燃物造成火災事故，這類事故主要發生在食堂、宿舍、倉庫和木工制作場地等部位。

2003年，浙江寧波市某工地，由于食堂工作人員用火不慎，引燃彩鋼板活動房墻體內的泡沫填充材料，造成l 6間活動房及屋內生活用品全部燒毀，幸而是上班時間，未造成人員傷亡。建筑施工現場存在的火災隱患 2.1 施工現場臨時建筑物布局不合理 2.1.1 建筑物密集且耐火等級低

由于施工現場局限性強，人員多，現場內的辦公室、員工休息室、職工宿舍、倉庫等建筑相互毗鄰或者成“一”字型排列，并且這些建筑大都為臨時性，而且都是三、四級耐火等級簡易結構的建筑物；還有一些職工宿舍與重要倉庫和危險品庫房相毗連，甚至臨時建筑物相互間隔只是用三合板等材料簡易隔開；也有的職工宿舍只有一個安全出口，一旦失火，勢必造成嚴重后果。

2.1.2 易燃、可燃材料多，火災蔓延速度快

一些建筑企業雇傭外來民工，吃住在工地，生活中使用的物品多數為可燃的，無形中大幅度增加了施工現場的火災荷載，尤其是因施工需要，有的施工現場仍然采用木制等可燃性的腳手架和易燃材料的安全防護物，特別是裝修現場既堆放有大量的可燃性裝修材料，又存放有油漆等易燃易爆危險物品，一旦發生火災，勢必造成猛烈燃燒，迅速蔓延。

2.1.3 建筑施工現場的消防安全條件較差

一些建筑工地沒有配備必要的消防器材，隨意堆放建筑材料，堵塞了消防車道，還有的在明火作業區堆放易燃、可燃材料，以及危險物品庫房混用。

2.1.4 先天性火災隱患

有的建筑物未經消防部門審批，擅自施工，有的雖然經過消防審批但施工單位按著建設單位的意圖擅自改變局部的平面設計，還有一 些單位裝修時遮擋消防設施，減少安全出口、疏散出口和疏散走道設計時凈寬度和數量，從而留下了先天性火災隱患。

2.2 施工現場職工消防安全意識談薄

部分施工單位負責人的消防安全意識淡薄，消防安全素質較差，不知道自身的消防安全職責。在進行施工現場檢查時，大部分施工負責人認為一切都是建設單位的事，根本與自己無關，消防部門不應該管，主觀上舍不得投入資金，購置必備的消防器材。同時施工單位雇傭臨時民工流動性大，沒有經過嚴格的管理和消防安全知識培訓，消防安全意識淡薄，不了解、不掌握基本的消防知識，不會利用滅火器撲救初期火災，不會報警、不會組織人員疏散，尤其是施工時間短、作業分散的民工，很難落實消防安全管理工作。

2.3 施工現場消防安全管理不到位

雖然大部分施工工地消防安全管理制度健全，但也只是掛在墻上，沒有真正落到實處，而個別的工地連消防安全制度也沒有，更談不上消防安全管理了，施工負責人只重視施工進度和施工質量，忽視消防安全管理，突出表現在：

2.3.1 用電量大、電氣線路敷設不規范

隨著機械化水平的提高，施工現場機械化操作和用電量大幅度增加，違章安裝電氣設備、私拉亂接電氣線路現象較為嚴重，也用的直接將配電裝置安裝在可燃木制構件上。

2.3.2 普遍存在違章使用明火的現象

施工期間，經常使用電焊、氣焊和用明火來熬瀝青，進行電焊、氣焊的工作人員無證上崗，操作時不采取必要的安全措施，甚至在火災危險場地沒有事先辦理動用明火審批手續，特別是一些改擴建以及建筑內部裝飾裝修工程，沒有嚴格的消防安全管理，甚至邊營業邊施工，不計后果。

2.3.3 施工單位忽略煙頭點火源管理

施工現場辦公室；民工宿舍；建筑材料堆場；可燃、易燃物較多，并且雇傭的臨時民工、外來人員吸煙的隨意性強，一旦將煙頭丟棄在火災危險等地方，時間一長，極易造成火災。

2.3.4 忽視易燃易爆化學物品的管理

施工單位經常使用氧氣、乙炔；同時民工食堂大部分臨時采用液化石油氣作燃料，一旦使用管理方法不當，造成易燃易爆化學物品泄漏，遇到明火，極易造成群死群傷火災事故。

2.3.5 忽視意外火災

這種火災是由于不能預見或忽視管理引起的，主要是管理不到位，發生民工私仇、泄憤等放火案件火災。

施工現場存在的火災隱患，給國家和人民群眾的生命財產安全帶來極大威脅，為預防施工現場火災事故的發生，筆者認為應采取以下有效措施。建筑施工現場火災危險源的識別

根據經典的著火三角形原理，燃燒的發生必需具備可燃物，助燃物，和點火源三要素，在施工現場火災中助燃物即為空氣可以不考慮。由此可以看出，施工現場火災事故的發生必須具備可燃物和點火源兩個條件。同時燃燒的產生并不意味著一定發生火災，只有在燃燒失去控制的情況下，火災才發生。因此火勢的蔓延也是施工現場火災事故所考慮的一個重要方面。

3.1 引發起火的易燃、易爆，可燃物

建筑工地存放著大量的屋面墻面保溫材料、建筑裝修材料、油氈紙、草墊子、油漆等可燃材料及汽油、柴油、油漆等易燃、可燃液體。同時建筑工地中的作業棚、倉庫、宿舍、辦公室，廚房等設施，絕大多數都是用可燃材料搭設而成的臨時建筑，耐火等級低。另外，施工時遺留的廢刨花、鋸末、油氈紙頭也都是易燃、可燃物。

3.2 觸發起火的點火源

施工現場明火作業特別多，在工程施工高峰期間，電焊、氣焊、熬制瀝青、噴燈、煤爐，以及在冬季施工中，水、砂子、河石等均要用火加熱，還有工人宿舍、休息室內的取暖、食堂的用火用電等。施工現場臨時電氣線路多，缺乏系統正規的設計，電氣線路縱橫交錯。同時由于管理不力，電氣線路老化現象較多，容易發生漏電短路，超負荷用電等火災隱患。施工現場人為起火因素多。由于建筑施工的工藝特點，各工序之間都相互交叉、流水作業，建筑工人常處于分散、流動狀態，亂動機械，亂扔煙頭現象時有發生。

3.3 火勢蔓延因素

建筑工地內低耐火等級的臨時建筑多，而且往往相互連接，缺乏應有的防火距離，所以一旦起火，尤其遇到風天，蔓延非常迅速。一 般工地往往只有臨時消防水源，在某些重要臨時設施附近放置幾個手提式滅火器，不可能設置比較完善的施工現場消防設施，并且施工人員的消防常識大多比較匱乏，所以很難及時地將發生的火災遏制在初起階段。防范措施的制定和采取

4.1 建立健全和落實消防安全責任制

施工現場必須建立健全消防安全責任制，并成立領導小組。施工企業、工程項目部和施工班組要層層簽定消防安全責任書，覆行各自消防安全管理職責。項目部應根據工程的規模配置1名以上的兼職消防員，有條件的工地，可以建立一支經過培訓的義務消防隊伍。項目部還必須建立防火制度、動火審批制度、消防安全檢查制度、危險品登記保管制度、職工消防安全教育制度等，并認真貫徹落實。

4.2 認真編制和執行消防專項安全方案

項目部要根據工程的情況，確定防火重點部位和重點環節，制定相應的措施和火災事故應急預案，編制消防專項安全方案，繪制消防設施平面布置圖，并將該圖與工地的“五牌一圖”放在一起。在消防設施平面布置圖中，應當明確消防設施的位置、類型和數量，還應標明疏散通道。在進入施工前，還應制訂防火、防爆安全計劃，劃分防火責任區，并落實到各班組。項目部在進行安全教育和安全技術交底時，應當將消防專項安全方案的內容和消防制度也作為培訓和交底的內容，傳達到每一個施工人員。4.3 嚴格火源管理

項目部應加強現場火源的管理，嚴格動火審批制度。在食堂、倉庫、材料堆場、木工制作場地等重點部位應設立明顯的《嚴禁煙火》等防火、防爆標志；易燃、易爆物品應專人負責管理，并建立臺帳資料；氧氣瓶、乙炔發生器等受壓易爆器具，要按規定放置在安全場所，嚴加保管，嚴禁曝曬和碰撞；氧、氣焊場所應遠離料庫、宿舍；施工現場應禁止在具有火災、爆炸危險的場所動用明火，因特殊情況需動用明火作業的，應根據動火級別按規定辦理審批手續．并應在動火證上注明動火的地點、時間、動火人、現場監護人、批準人和防火措施等內容；施工現場還應設置固定的吸煙室，杜絕游煙現象。

4.4 消防設施的配備和保養

項目部在對滅火器配置的設計計算時，應先確定配置場昕的危險等級、火災種類以及要保護面積所需的總滅火級別，然后根據各設置點的具體要求、準備選用的滅火器種類、滅火器規格來確定配置數量，根據配置場所的固定消防設施情況進行修正。根據要求，建筑物每層樓梯口、腳手架每排上下通道處應配置不少于一個滅火器；當建筑施工高度超過3 0m時．應配備足夠的消防水源和自救的用水量，立管內徑約在2″（約合50mm）以上，每層設置消防水源接口，并有足夠揚程的高壓水泵保證水壓；在食堂和餐廳，應根據面積大小分別配備一個以上的滅火器：在倉庫、生活區、辦公區、木工制作場地、模板堆場等重點部位也必須配置足夠的滅火器。

目前施工現場大多選用干粉滅火器，干粉滅火器根據其昕采用的 滅火劑種類不同分為A B C和B C兩種。其中A B C類采用的是磷酸銨鹽，因其對固體可燃物具有粘附作用，所以可用來撲救包括含碳固體可燃物(即A類火災)所有類型火災。B C類干粉采用的是碳酸氫鈉，因其對固體可燃物不具備粘附作用而不適宜于撲救A類火災。而目前工地中配置的干粉滅器幾乎都是屬于B C類，包括模板堆場、木工制作場地等存在A類火災隱患的重要場所。這樣一旦發生A類火災，勢必造成不應有的損失。因此，工地在確定滅火器種類時，必須根據不同的作業條件和環境，合理配置。

除了正確配置滅火設施外，還應指定經過培訓的專人進行定期檢查和保養。如干粉滅火器，應定期檢查壓力顯示表，指針是否指在綠色區域。如指針已在紅色區域，則說明內部壓力已泄漏無法使用．應趕快送維修部門檢修：每半年還應檢查干粉是否結塊，儲氣瓶內二氧化碳氣體是否泄漏。

4.5 加強對消防重點環節的防范 4.5.1 焊割作業

在進行焊割作業前，除按規定辦理動火審批手續．并根據要求對作業環境進行檢查，采取相應的防護措施外，還必須對作業人員進行針對性的安全技術交底和班前教育。在焊接作業時，應先對焊炬的射引性能、是否漏氣等進行安全檢驗，符合要求后再點火；點火時，應先開乙炔，點燃后再開氧氣并調節火焰；熄火時，應先關乙炔后關氧氣，防止火焰倒襲和產生煙灰；如發生回火現象，應急速關閉乙炔．再立即關閉氧氣，倒襲的火焰在焊炬內會很快熄滅，然后再開氧氣，吹 出殘留在焊炬內的煙灰一切割作業時，割炬使用的安全要求，與焊炬基本相同，但應注意在切割開始前，應清理工作表面的漆皮、鐵屑和油污等，防止銹皮等雜物爆濺傷人：在正常工作停止時，則應先關氧氣調節手輪，再關乙炔和預熱氧氣手輪。

4.5.2 油漆、木工作業

油漆、木材均為易燃物品，因此油漆和木工作業也是防火的重點環節。項目部應在油漆、木工作業部位設置防火標志：該處的施工機械、照明設備和配電線路均應符合防火、防爆要求，并應通風良好。在作業時，嚴禁動用明火，并應嚴格控制室內溫度、粉塵濃度(木工作業)和有毒、可燃蒸氣濃度(油漆作業)。

4.5.3 電氣設備的防火

施工現場的電氣設備應做到防雨、防潮，并根據安裝部位的特點采取相應的措施。一是要正確選用電氣設備，在具有爆炸危險的場所應按規范要求選擇防爆電氣設備，在食堂、試塊養護室等潮濕場所應采用防潮燈具。二是應選擇合理的安裝位置，保持必要的安全距離，如照明燈具表面高溫部位應當遠離可燃物，碘鎢燈、高壓汞燈不應直接安裝在可燃構件上，碘鎢燈及功率大的白熾燈的燈頭線應采用耐高溫線穿套管保護等等；三是應按規范要求對電氣設備的金屬外殼等部位，做可靠的接零或接地保護，防止漏電導致火災危險；四是要加強日常維護保養，保證電氣設備的電壓、電流、溫升等參數不超過允許值，電氣設備保持足夠的絕緣能力，電氣連接良好，確保電氣設備的正常運行。消防部門要規范執法、依法監督、嚴把審批關，避免留下先天性火災隱患

公安消防部門在依法實施消防監督檢查過程中發現的未經審批而擅自施工的單位要限期補辦有關手續，嚴格依照法定程序，依據國家的法律、法規、規章以及技術標準進行有效的科學監督管理，最終達到消除火災隱患目的。合理規劃施工現場的消防安全布局，最大限度地減少火災隱患

6.1 要針對施工現場平面布置的實際，合理劃分各作業區，特別是明火作業區、易燃、可燃材料堆場、危險物品庫房等區域，設立明顯的標志，將火災危險性大的區域布置在施工現場常年主導風向的下風側或側風向。

6.2 盡量采用難燃性建筑材料，減低施工現場的火災荷載。6.3 民工宿舍附近要配置一定數量的消防器材，大型建筑工地應設置消防水池以及必要的消防通訊、報警裝置。施工單位要認真貫徹落實《機關、團體、企業、事業單位消防安全管理規定》，實行嚴格的消防安全管理

7.1 確定法定代表人或者非法人單位的安全負責人，對施工現場的消防安全工作全面負責，成立義務消防安全組織，負責日常防火巡查 工作和對突發事件的處理，同時指定專人負責停工前后的安全巡視檢查，重點巡查有無遺留煙頭、電氣點火源、明火等火種。

7.2 對雇傭的臨時民工必須經過消防安全教育，使其熟知基本的消防常識，會報火警、會使用滅火器材、會撲救初期火災，特別是要加強對電焊、氣焊作業人員的消防安全培訓，使之持證上崗。7.3 加強施工現場的用火管理。要嚴格落實危險場地動用明火審批制度，氧氣、乙炔瓶兩者不能混放，焊接作業時要派一監護人，配齊必要的消防器材，并在焊接點附近采用非燃材料板遮擋的同時清理干凈其周圍可燃物，防止焊珠四處噴濺。

7.4 在民工宿舍、員工休息室、危險物品庫房等火災危險處設立醒目的嚴禁吸煙等消防安全標志，必要時設置吸煙室或指定安全的吸煙地點。

7.5 加強施工現場的用電管理。施工單位確定一名經過消防安全培訓合格的電工正確合理地安裝及維修電氣設備，經常檢查電氣線路、電氣設備的運行情況，重點檢查線路接頭是否良好、有無保險裝置、是否存在短路發熱、絕緣損壞等現象。火災事故應急措施

8.1 施工現場萬一發生火災事故，火災發現人應立即示警和通知項目現場負責人，并立即使用施工現場配備的消防器材撲滅初起之火，項目現場負責人接到報警后，要立即組織項目義務消防隊進行滅火，并安排人員疏散，轉移貴重財物到安全地方，撥119電話報警、接警，同時通知公司領導和保衛部。

8.2 在滅火時要根據燃燒物質、燃燒特點、火場的具體情況，正確使用消防器材。

8.2.1 施工現場發生火災，絕大多數都是由于燒焊作業或遺留火種引燃竹木等固體可燃物而引起的。對于這類火災，可用冷卻滅火方法，將水或泡沫滅火劑或干粉滅火劑(ABC型)直接噴射在燃燒著的物體上，使燃燒物的溫度降低至燃點以下或與空氣隔絕，使燃燒中斷，達到滅火的效果。

8.2.2 如遇電器設備火災，應立即關閉電源，用窒息滅火法。用不導電的滅火劑，如二氧化碳滅火器、干粉滅火器(ABC型或BC型均可，下同)等，直接噴射在燃燒著的電器設備上，阻止與空氣接觸，中斷燃燒，達到滅火效果。

8.2.3 如遇油類火災，同樣可用窒息滅火方法，用泡沫滅火器、二氧化碳滅火器、干粉滅火器等，直接噴射在燃燒著的物體上，阻止與空氣接觸，中斷燃燒，達到滅火的效果。嚴禁用水撲救。

8.2.4 如遇貴重儀器設備、檔案、文件著火，可用窒息滅火方法，用二氧化碳等氣體滅火器直接噴射在燃燒物上，或用毛氈、衣服、干麻袋等覆蓋，中斷燃燒，達到滅火的效果，嚴禁用水、泡沫滅火器、干粉滅火器等進行撲救。

8.3 撲救火災爆炸事故，應遵循如下原則：

從上向下、從外向內，從上風處向下風處。

8.4 當事故現場火災危及到和身燒傷，即緊急把傷者隔離火源，并 把火撲滅，輕度燒傷可即包扎處理。中、重度燒傷者馬上送醫院治療，并進行醫學觀察。

9結論

9.1 加強施工現場易燃、易爆、可燃材料的管理，及時清理作業遺留的可燃廢渣，并遠離火源，電源。在含有易燃物品作業場地嚴禁吸煙和動用明火。

9.2 加強對明火作業、電氣焊割等過程的管理。

9.3 加強對電氣線路和電氣設備的規范安裝和日常檢查管理。9.4配備完善的消防設施和消防器材。

9.5 加強對施工隊伍管理和消防安全培訓，提高員工的消防安全意識和消防技能。

致謝

本論文得以順利完成，我衷心感謝楊金招老師，您為人隨和熱情，治學嚴謹細心。在我遇到問題的時候，總能及時而又耐心地指導我，幫助我，鼓勵我，撫慰我焦急的情緒。

從論文選題到收集資料，從寫稿到修改期間經歷了喜悅、煩躁、痛苦和彷徨，在寫作論文的過程中心情是如此復雜。如今，伴隨著這篇論文的最終成稿，復雜的心情煙消云散，自己甚至還有一點成就感。我知道，這些都我無不飽含著楊老師的心血和汗水。再次感謝您深刻而細致地指導，幫助我開拓研究思路，理清寫作方向，最終使我的論 文得以順利完成。

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