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第二章土质路基施工《土木工程施工B》课程《土木工程施工B》课程第二章土质路基施工第一节概述第二节施工要点第三节路基压实《土木工程施工B》课程第一节概述一、重要性1.弥补路线设计的缺陷，路基施工是实现理想设计方案的重要过程，路基施工是检验设计合理性的手段。2.路基与路面是一个整体。精心设计、精心施工是一个完整的过程施工时应实现的基本要求：1.路基的位置、标高、断面尺寸、材料规格及压实或砌筑等质量应符合设计文件和有关的施工技术规范的规定，以保证路基良好的使用性能。2.根据条件，选择适用的施工方法，合理的调配和使用劳力、机具与材料，做到“人尽其才，物尽其用”，以提高劳动生产率，降低建筑成本和确保工程质量。《土木工程施工B》课程3.路基施工的各项工作要紧密配合，路基工程同其它工程也要相互协调，并服从整个道路施工组织与计划的统一安排，以便按时或提前完成施工任务。4.路基施工必须贯彻安全生产的方针，制定安全技术措施，严格执行安全操作规程，做好事故的预防工作，确保施工安全。总之，为实现优质、经济、快速、安全的要求，必须重视施工技术与组织管理。二、路基施工的基本方法人工施工——使用手工工具，效率底，劳动强度大，占用大量的劳动力，进度慢，质量难于保证，适用于缺乏筑路机械的工地和工程量小而分散的零星工点以及辅助性工作。《土木工程施工B》课程简易机械化施工——使用简易机械设备(提高工效、减轻劳动强度)，可以极大提高劳动生产率，加快施工进度，确保工程质量。是保证施工质量和施工进度的重要条件。适用于缺乏筑路机械的工地和工程量小而分散的零星工点以及辅助性工作。土方：挖掘机、装载机→自卸车→铲运机→推土机→平地机→压路机。《土木工程施工B》课程综合机械化施工——为充分发挥机械(主要机械)的工作效率，根据工程性质和施工条件等因素，选配若干种机械，共同协调地完成施工任务。是路基施工现代化的重要途径。水力施工——运用水泵、水枪等水力机械，喷射强力水流，把土冲散并流到指定地点沉积。适用于挖掘比较松散的土层和填筑路堤、砂砾填筑路堤或基坑回填的密实作用(水夯法)、或者进行软土地基加固的钻孔等工作。条件是需要有充足水源和动力。爆破施工——依靠炸药的爆破力量来破碎和抛掷岩石等。用途是开挖岩石、松动冻土(或硬土)、排除淤泥、挖除树根、开采石料等。上述各种施工方法经常需要协同使用。根据工程性质、施工期限、现有条件等因素选择施工方法。《土木工程施工B》课程三、施工前准备工作1．组织准备工作2．技术准备工作：勘查现场、熟悉设计文件、编制施工组织计划（施工方案、方法、总平面布置、进度计划、关键工程）、恢复路线、施工放样、清除场地、临时工程。3．物质准备工作：材料、设备、生活后勤等。施工组织计划:包括选择施工方案、确定施工方法、布置施工现场、编制施工进度计划、拟定关键工程的技术措施等。施工测量：1.恢复路线；2.划定路界；3.路基放样；4.清理场地；5.临时工程。《土木工程施工B》课程第二节施工要点一、基本要求1．施工排水：横坡2-4%，纵坡排水。雨季表层注意及时压实、整平；地下水位较高时，采取疏导、堵截、隔离等措施；施工中路堑或边坡有地下水渗流时，应根据流量设置排水沟、集水井、渗沟等。施工前应做好截水沟、排水沟及防渗措施。2.路基挖填范围内的地表障碍物，事先应予以清除；3.路基取土与填筑，必须有条不紊，有计划有步骤地进行操作；4.路堑开挖，应在全横断面进行，自上而下一次成型，注意按设计要求准确放样，不断检查校正，边坡表面削齐拍平；《土木工程施工B》课程5.土质路堤，应视路基高度及设计要求，先着手清理或加固地基；6.土路堤分层填平压实，是确保施工质量的关键；7.路基原定设计要求及施工操作规程，是路基施工的依据及质量检验的标准，必须严格执行。8.取土与弃土按设计取土坑取土，并不使工作面积水；表面层一般不同，因有草皮，腐殖土；取土源土量不足时，另来土坡弃土应少占耕地。《土木工程施工B》课程二、填挖方案1．路基填筑：沿路基深度或宽度的施工顺序，土质路基按填土顺序可分为分层平铺和竖向填筑两种方案。方案的选择依据：当地自然情况、工程量大小和分布、施工机具的性能及施工要求等条件。路基填挖的基本工作类型：1.挖取边沟和路侧取土坑(单侧或双侧)的土填筑路堤；2.挖取上侧半路堑的土填筑下侧半路堤(半填半挖路基)；以横向短距离运土为主。3.挖取集中取土坑或路堑的土运到填土处填筑路堤；4.挖取路堑的土运至弃土地点，或者把台口式路堑的土弃至路堑下侧。以纵向长或短距离运土为主。《土木工程施工B》课程方案的选择目的：1.创造有利的工作条件，使劳动力和机具生产效率得以充分发挥；2.保证有足够的工作面，便于布置为如期完工所需要的全部工人和机具并能正常工作；3.有利于提高工程质量，保证施工安全。应使各个筑做阶段都有排水出路。(一)路堤的填筑1.注意的问题1)路堤基底(地基与堤身的接触部分)的处理；2)填料选择：填料要求强度高、水稳性好、压缩性小、便于施工压实以及运距短的土、石材料；3)填土压实-保证质量的关键。《土木工程施工B》课程2.填筑规则1)不同性质的土要分层铺筑。2)各类土层的安排，应考虑路基工作条件。3)透水性较小的土填在下层时，其顶面应做成4%的双向横坡，以保证上层透水土有排水出路。4)保证水分蒸发和排除，路堤不宜被透水性差的土层封闭。5)上下两部分填料的颗粒尺寸相差较大时，其间应加设由砂石等材料铺成的反滤层，以防止细颗粒土挤入石块间的空隙中，引起路堤沉陷。6)相邻两段用不同类土填筑的路堤，应力求采用斜面连接，以免交接处产生明显的不均匀变形(差异沉陷)。《土木工程施工B》课程《土木工程施工B》课程3.基本填筑方案按填土顺序可分为分层填筑和竖向填筑。1)分层填筑-按照路堤设计横断面，自下而上逐层填筑。依据填料的性质(透水性)，从原地面逐层向上堆填并分层压实。一般要求按水平方向分层填筑。《土木工程施工B》课程2)竖向填筑法-从路堤的纵向或横向，按照全部高度逐步推进填筑。常用于路线跨越深谷或通过陡坡地段及泥沼地区，但不易压实，沉降不均匀。改进措施：(1)选用高效能压实机械(振动式或锤夯式)。(2)采用沉降量较小的砂性土或附近开挖路堑的废石方，并一次填足路堤全宽度。(3)采用混合填筑法，路堤的下部采用竖向填筑法，上部采用分层填筑法。《土木工程施工B》课程二．路堑开挖：1.注意的问题1)在整个施工过程中或竣工后都必需充分重视路堑地段的排水，设置必要而有效的排水设施；2)路堑边坡应按设计坡度，由上而下逐层开挖，并适时进行边坡修整和筑做必要的防护设施；3)有效地扩大工作面，提高生产效率；4)保证施工安全。2.基本开挖方案1)横挖法-从路堑的一端或两端，按其整个横断面逐步沿中线向前挖掘。适用条件：短而深的路堑。优点：可以获得较高的挖坡面。缺点：工作面较窄。扩大工作面方法：对于过深的路堑，分成台阶同时掘进。台阶高度视工作效率和安全要求确定。《土木工程施工B》课程2)纵挖法(包括分层纵挖和通道挖掘)：分层纵挖法-沿路堑全宽度分为深度不大的纵向层逐层挖掘。适用条件：采用铲运机(较长较宽的路堑)和推土机(在短路堑及大坡度时)施工的路段。通道纵挖法-沿路堑纵向挖一通道，然后向两侧拓宽。适用条件：长而深的路堑3)混合法-沿纵向挖出一条通道，再沿横向两侧挖出若干条辅助通道，分别沿纵横的正反方向多施工面同时挖掘。适用条件：特别长而深的路堑优点：工作面大，但要注意各个施工面的协调。《土木工程施工B》课程三、机械化施工常用的路基土方机械，有松土机、平土机、推土机、铲土机和挖掘机，此外还有压实机具及水力机械等。《土木工程施工B》课程《土木工程施工B》课程《土木工程施工B》课程《土木工程施工B》课程《土木工程施工B》课程一、路基压实的意义与机理路基压实的重要性：提高路基的强度和稳定性，提高路基承载能力，提高道路整体承载能力，减少病害，延长道路使用寿命。意义：1.压实可充分发挥填土的强度；2.减少路基在行车荷载与自然因素作用下产生的变形；3.增加土基的不透水性、强度与稳定性；4.减薄路面厚度，对提高道路使用性能，延长其使用寿命有巨大作用。第三节路基压实《土木工程施工B》课程二、土基压实原理土结构的组成特点：水、空气、颗粒三相组成。土的三相组成构成土的各种物理力学特性(渗透性、粘滞性、弹性、塑性和力学强度等)。压实-采用人工或机械对土施以夯压能量(夯、碾、振动等方式)使土颗粒重新排列变密，在短时间内改变土的结构，以提高土的强度和稳定性。特点：利用外部作用能量，在短时间内，排出气体，减小孔隙固结-在长时间外力作用下，排出水分，减小孔隙。《土木工程施工B》课程二、影响压实效果的主要因素1.内因：土质和湿度1)含水量对压实影响(1)含水量与干容重的关系在一定功能条件下，控制土的湿度为最佳值时，压实效果最佳、最经济。(2)含水量与形变模量的关系对于控制路基压实效果指标不同，路基土的湿度不同。在同等条件下，一定含水量之前，ץ随w增加而提高，主要原因在于水起润滑作用，土颗粒间阻力减小，施加外力后，孔隙减小，土粒易于被压实，ץ得以提高。ץ值至最大后，w在继续增大，土粒孔隙被水分占据，而水一般不被外力所压缩，因而w增大，ץ随之降低。《土木工程施工B》课程(3)以Ey和γd控制的土样的稳定性特点：以干密度及对应的含水量作为控制压实的指标(压实度)。《土木工程施工B》课程最佳最水量：与最大干密度所对应的含水量，某一种土的ץmax和w0不是固定不变的，随压实功能而改变。最佳含水量w0由室内击实试验确定，绘制w～ץ关系如图。结论：1)含水量是影响压实效果的决定性因素；2)在最佳含水量时，即土处于硬塑状态时，最容易获得最佳的压实效果；3)压实到最大密实度的土体水稳定性最好。《土木工程施工B》课程2.土质不同土的击实曲线如右图由右图可以看出，土质不同，ץmax与w0也不同。(1)土质不同，最大干容重和最佳含水量不同。(2)分散性(液性、粘性)较高的土，其ω0值较高，γdmax值较低。注意砂土的最佳含水量无意义(3)砂性土的压实效果优于粘性土。对于砂土砾没有最佳含水量的意义，对于细粒土，比表面积大，w0较高。《土木工程施工B》课程不同压实功能的压实曲线对照图WץwkW0Ek2.外因：压实功能(机械性能、压实时间与速度、土层厚度)及压实时的外界自然和人为的其它因素等。1)压实功能(1)同一种土的最佳含水量随压实功能的增大而减小，最大干容重则随着压实功能的增大而增大。(2)在相同条件下，功能越高，土基的密实度越高。(3)压实功能增加到一定限度以上，效果提高愈缓慢。《土木工程施工B》课程三、机具选择与操作(1)压实工具不同，压力传布的有效深度不同；（2)在压实过程中，压实机具的作用深度是变化的；（3)荷载作用时间对压实的影响；(4)碾压速度越高，压实效果越差。《土木工程施工B》课程四、机具选择与操作压实机具大致有碾压式、夯击式和振动式。碾压式：光面碾(两轮和三轮压路机)、羊足碾和气胎碾等。夯击式：人工夯、夯锤、夯板、风动夯及蛙式夯机等。振动式：振动器、振动压路机等。不同压实机具，适用于不同土质及不同土层厚度等条件。对于砂性土：振动式较好、夯击式次之、碾压式较差。对于粘性土：碾压式或夯击式较好，振动式较差甚至无效。压实方法：先轻后重、先慢后快、先边缘后中间(超高路段，先低后高)。《土木工程施工B》课程《土木工程施工B》课程五、压实方法的确定确定压实方法的内容包括：选择合适的压实机具类型、确定压实土层的厚度、湿度和压实作用的重复次数等。1.压实机具类型的选择选择压实机具时，应首先考虑这些的因素：压实效果；压实土层的有效压实深度；压实的均匀性。对于同一种机具类型，压实效果的好坏同机具的重量(