第八章-土质路基施工

第八章路基土质路基施工第一节概述一、路基施工的重要性路基是路面的基础，由路堑和路堤组成。路基土石方工程量大、分布不均匀，不仅与路基工程相关的设施，如路基排水、防护与加固等相互制约，而且同公路工程的其他工程项目，如桥涵、隧道、路面及附属设施相互交错。因此，路基施工，在质量标准、技术操作、施工管理等方面具有特殊性，必须予以研究和不断改进，就整个公路工程的施工而言．路基施工往往是施工织织管理的关键。路基施工：以设计文件和施工技术规范为依据，以工程质量为中心，有组织，有计划的将路基设计文件转化为工程实体的建筑活动。路基施工的主要内容：挖掘路堑或取土，沿路线纵横向运土，填筑路堤，压实土基，整平路基表面及修整路基边坡，修筑路基排水及防护设施等。路基施工的重要性：1）工程质量要求标准高。耐久性，强度、稳定性.2）路基施工要处理大量技术问题。施工条件，工程数量，施工难度，隐蔽工程。3）工程质量受到多种因素的不利影响。公路沿线自然条件，气候条件，施工本身的条件。二、施工方法路基工程施工通常主要为土石方工程。主要的施工方法有人工施工、简易机械施工、机械化施工、水力机械化施工及爆破施工等。施工时应根据具体条件进行选择一种或者几种施工。1.人工施工人工施工是传统方法,使用手工工具,劳动强度大,工效低,进度慢,工程质量难以保证,但短期内还必然存在并适用某些辅助性工作。2.简易机械化施工这是以人力为主,配以机械或简易机械的一种施工方法。这种施工方法可减轻劳动强度,加快施工进度,提高劳动生产率。在我国目前条件下,小工程项目采用简易机械化施工仍不失为值得提倡的一种施工方法。3.机械化施工使用配套机械,对主机配以辅机,相互协调,共同形成主要工序的综合机械化作业。机械化施工极大地减轻了劳动强度,提高了劳动生产率,显著地加快了施工进度,提高了工程质量,降低了工程造价,保证了施工安全,是加快公路建设、实现公路施工现代化的根本途径。4.水力机械化施工亦是机械化施工的方法之一，它是运用水泵、水枪等水力机械，喷射强力水流，冲散土层并流运至指定地点沉积，例如采集砂料或地基加固等。水利机械适用于电源和水源充足，挖掘比较松散的土质及地下钻孔等。对于砂砾填筑路堤或基坑回填，还可起到密实作用(称为水夯法)。5.爆破法施工这是石质路堑开挖的基本方法。除石质路堑开挖以外,爆破法还可用于冻土、泥沼等特殊路基施工(称为爆破挤淤),以及清除路面、开石取料和石料加工等。高速公路、一级公路以及在特殊地区或采用新技术、新工艺、新材料进行路基施工时，应采用不同的施工方案做试验路段，从中选出路基施工的最佳方案指导全线施工。试验路段位置应选择在地质条件、断面形式均具有代表性的地段．路段长不宜小于100m。三、施工前的准备工作路基施工的主要内容，大致可归纳为施工前的准备工作和基本工作两大部分。土质路基的基本工作，是路堑挖掘成型、土的移运、路堤填筑压实，以及与路基直接有关的各项附属工程。其工程量大、施工期长，且所需人力物力资源较大，因而必须集中精力，认真对待。施工前的准备工作，是组织施工的第一步，无准备的施工或准备不充分的施工，均会使路基施工的基本工作难以顺利进行。施工的准备工作内容较多，大致可归纳为组织准备、技术准备和物质准备三个方面。1．组织准备工作主要是建立和健全施工队伍和管理机构，明确施工任务，制定必要的规章制度，确立施工所应达到的目标等。组织准备亦是做好一切准备工作的前提。2．技术准备工作路基开工前，施工单位应在全面熟悉设计文件和设刘“交底的基础上进行施工现场的勘查，核对与必要时修改设计文件，发现问题应及时根据有关程序提出修改意见并报请变更设计，编制施工组织计划，恢复路线，施工放样与清除施工场地，搞好临时工程的各项工作等。施工组织计划是具有全局性的大事，其中包括选择施工方案、确定施工方法、布置施工现场(施工总平面布置)，编制施工进度计划，拟订关键工程的技术措施等。临时工程，包括施工现场的供电、给水，修建便道、便桥，架设临时通讯设施，设置施工用房(生活和生产所必需)等，这些均为展开基本工作的必备条件。路基恢复定线、清除路基用地范围内一切障碍物等，是施工前的技术准备工作，亦是基本工作的一个组成部分，宜协调进行。路基开工前应做好施工测量工作，其内容包括导线、中线、水准点复测，横断面检查与补测，增设水准点等。施工人员还应对路基工程范围内的地质、水文情况详细调查，通过取样、试验确定其性质和范围，并了解附近既有建筑物对特殊土的处理方法。3．物质准备工作包括各种材料与机具设备的购置、采集、加工、调运与储存，以及生活后勤供应等。为使供应工作能适应基本工作的需要，物质准备工作必须制定具体计划，其中有的计划内容，如劳动力调配、机具配置及主要材料供应计划，必须服从于保证上述施工组织计划顺利实施，而且亦常被列为施工组织计划的一个组成部分。土质路基施工，仅是整个道路工程中的一个工程项目，以上所述的准备工作，主要对整个工程的施工而言，对于某一单项工程，如土质路基、石质路基、路基排水或防护加固，或路基工程以外的桥涵与路面等，准备工作的具体内容与要求，虽有差别，但基本项目不可缺少。第二节施工要点一、基本要求1.必须搞好施工排水；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；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。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。遇有特殊情况，无法按原设计和规程实施，需按基建程序中规定的手续，会同有关单位协商解决。路基填方材料，应有一定的强度。经野外取土试验，符合表8—1的规定时才能使用，二级和二级以下的公路做高级路面时，应符合高速公路及一级公路的规定。表中所列强度按《公路土工试验规程》规定方法确定。二、填挖方案填挖方案—沿路基深度或宽度的施工顺序。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。1．路堤填筑土质路堤(包括石质土)，按填土顺序可分为分层平铺和竖向填筑两种方案。分层平铺是基本的方案，如符合分层填平和压实的要求，则效果较好，且质量有保证，有条件时应尽量采用。竖向填筑是在特定条件下，局部路堤采用的方案。1）水平分层填筑法水平分层填筑纵坡分层填筑正确方案错误方案弱透水性土透水性土不同土质路堤接头透水性土弱透水性土分层平铺，有利于压实，可以保证强度，不同用土按规定层次填筑。正确方案要点是：不同用土水平分层，以保证强度均匀；透水性差的用土，如粘性土等，一般宜填于下层，表面成双向横坡，有利于排除积水，防止水害；同一层次有不同用土时，接搭处成斜面，以保证在该层厚度范围内强度比较均匀，防止产生明显变形。不正确的方案主要是指：未水平分层，有反坡积水，夹有冻土块和粗大石块，以及有陡坡斜面等，其主要问题办在于强度不均匀和排水不利。此外，还应注意用土不含有害杂质(草木、有机物等)及未经处治的劣土(细粉土、膨胀土、盐渍土与腐植土等)。桥涵、挡土墙等结构物的回镇土，以砂性土为宜，防止不均匀沉降，并按有关操作规程回填和夯实。改种填筑方式形成的填土过厚不易压实，须采取一些措施：采用沉降量小的砂石或开挖路堑的废石方，路堤全宽应一次填筑并选用高效能压路机压实。2）竖向填筑法在原地面纵坡较大，大于12％，运土困难的断面采用该法施工，沿纵坡分层，逐层填筑。3）混合填筑法混合填筑是在路堤下部采用竖向填筑而上部采用水平分层填筑，这样可以使上部填土获得足够的密实度。一般在不易压实的地段采用。4）沿横断面一侧填筑的方法：加宽旧路堤时：（1）与旧路堤相同或相近的土；或透水性较佳的土（2）除草，挖台阶（3）分层夯实半填半挖陡坡路基：清基底表层松土，再挖1—2米台阶，坡脚附近宜宽一些2.路堑开挖土质路堑开挖，根据挖方数量大小及施工方法的不同，按掘进方向可分为纵向全宽掘进和横向通道掘进两种，同时又可在高度上分单层或双层和纵横掘进混合等(以上掘进方向，依路线纵横方向命名)。纵向全宽掘进是在路线一端或两端，沿路线纵向向前开挖，如下图所示。单层掘进的高度，即等于路堑设计深度。掘进时逐段成型向前推进，运土由相反方向送出。对于较深路堑，可采用双层掘进法，上层在前，下层随后，下层施工面上留有上层操作的出土和排水通道。a）单层；b）双层1－横剖面；2－纵剖面；3－平面横向通道掘进，是先在路堑纵向挖出通道，然后分段同时向横向掘进。适应条件：在开挖长而深的路堑时用。分层施工：沿纵向分层－每层先掘出一条通道－开挖通道两侧。分段施工：路堑较长时，可在一侧适当位置，将路堑横向挖穿——路堑分为n段——各段再采用纵向开挖方式作业。可增加施工作业面，降低干扰，增大出料口，增大功效。优点：扩大施工面，加速进度。缺点：工作面多、运土通道有限制，施工的干扰性增大，必须周密安排。双层式纵横通道的混合掘进方案，同时沿纵横的正反方向，多施工面同时掘进。混合掘进方案的干扰性更大，一般仅限于人工施工，对于深路堑，如果挖方工程数量大及工期受到限制时可考虑采用。三、机械化施工1、土方施工机械及其作业方式常用土方施工机械有推土机、铲运机、挖土机、平地机及各种压实机械，它们有的可单独作业，有的则需要与其他机械配合作业。铲运机平地机是公路施工专用机械，用于平整场地修整路面。平地机的主要工作装置是刮刀，它可以调整成四种作业动作，即刮刀平面回转、刮刀左右端升降、刮刀左右引伸和刮刀机外倾斜，分别做刮刀刀角铲土侧移以开挖边沟、刮刀刮土侧移以填筑路基及回填沟渠、刮刀刮土以平整路基顶面、刮刀机外倾斜以清刷路基边坡等作业。挖掘机主要用于挖土和装土，必须配备运土机械与之共同作业，适用于工程量大而集中的土石方挖掘。路基工程中常用全圆回转履带式挖掘机，土斗分反铲和正铲两种。反斗铲挖掘机的工作面可低于其停留面以下3m-6m，常用于挖基坑、沟槽等。正斗铲的挖掘机主要用来挖掘高出挖掘机停留面的土堆。反铲挖掘机可进行沟端开挖和沟侧开挖作业。2、机械的选择可用于路基施工的机械种类、规格很多，应选用先进可靠能保证施工质量和安全的机械设备从整个施工组织管理以及指挥调度方面而言，组织机械化施工，应注意以下几点：1．建立健全施工管理体制与相应组织机构。2．对每项路基工程，应有严密的施工组织计划，并合理选择施工方案。3．在机具设备有限制的条件下，要善于抓重点，兼顾一般。4．加强技术培训、提高劳动生产率、节省能源、减少开支等指标具体化、制度化。第三节路基压实一、路基压实的意义与机理路基压实工作是施工过程中一个重要工序,也是提高强度与稳定性的有效的经济的根本技术措施。目的：通过对路基进行认真的压实使土基获得一定的密实度，以提高其强度与稳定。二、影响压实效果的主要因素对于细粒土的路基，影响压实效果的因素有内因和外因两方面。内因指土质和湿度，外因指压实功能(如机械性能、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他因素等。1、土的含水量000001,dmax最佳含水量——分析试验曲线，水起润滑作用，阻力减小，空隙减小，干重度增加。，空隙水被占据，水不被压缩，干重度下降。在一定压实条件下，干密度最大值称为对应的即为02.2kKEY形变模量与含水量的关系曲线当时，模量E这是因为土中含水率较少时，土间的阻力较大，欲使土粒继续位移，需要更大的外力，当湿度过大或者过小时，相应的形变模量都会减小。为什么不直接用模量来控制土基压实程度，而用干容重表示压实程度?控制最佳含水率ω0压实的土基，其强度和稳定性最好，如果以ωk为准，尽管相应的Ek最高，但饱水后的Es却大大降低，水稳定性极差。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。2