第八章--路基施工

第八章路基施工主讲：杨帆本章学习要点：土质路基填挖方案与施工方法，路基压实的意义与机理，影响压实效果的因素，压实的原则与方法、压实标准、压实质量控制与检查；防护工程、重力式挡土墙、混凝土挡土墙的施工；爆破作用原理，炸药、起爆器材的种类和起爆方法，常用的爆破方法及特点；路基的整形检查验收；路基工程质量标准。第一节填方路堤施工一、一般规定1、路堤基底的处理（1）做好原地面临时排水工作（2）当路堤基底的原状土强度不符合要求时，应进行换填处理，挖深不小于30cm，并分层找平压实。（3）对于山坡路堤，在地面坡度陡于1︰5的稳定斜坡上填筑路堤时，为使填方部分与原地面紧密结合，基底应挖成台阶，以防堤身沿斜坡下滑。2、填料选择填筑路堤用的大量填料，一般是就近取用当地土石。为保证路堤的强度和稳定性，应选用强度高、稳定性好的土石作填料。如：碎石、砾石、卵石、粗砂等透水性好的填料，它们不易被压缩、强度高、水稳定性好，填筑时不受含水量限制，分层压实后较易达到规定的施工质量，此类材料优先使用。（1）为节省投资和少占耕地或良田，一般应利用附近路堑或附属工程的弃方作为填料；若要外借，应将取土坑设在沿线的荒山、高地或劣田上。（2）用透水性不良或不透水的土如粘土作路堤填料时，必须在最佳含水量下分层填筑并充分压实。（3）粉质粘土的水稳定性和冰冻稳定性均较差，不宜作路堤填料，在季节性冰冻在区更应慎用。（4）砾（角砾）类土、砂类土应优先选作路床填料，土质较差的细粒土可填于路堤底部。（5）泥炭、淤泥、冻土、强膨胀土及易溶盐超过允许限量的土，不得直接用于填筑路基。（6）液限大于50%及塑性指数大于26的土一般不宜用作路基填料，如非用不可时，除要求在接近最佳含水量的情况下充分压实外，还应设置完善的排水设施，也可采取改良土性的其他技术措施。（7）填石路堤的石料强度不小于15MPa；用于护坡的石料强度不小于20MPa；最大粒径不宜超过分层压实厚度的2/3。（8）桥涵台背和挡土墙墙背填料应优先选用内摩擦角值较大的砾（角砾）类土、砂类土填筑。3、填土压实（详见本章第三节）4、路基拓宽时应遵守下列要求：旧路拓宽改造需要加宽路堤时，所用填土应与原路堤用土尽量接近或为透水性好的土，并将原边坡挖成向内倾斜的台阶，分层填筑，碾压到规定的密实度。严禁将薄层新填土贴在原边坡的表面。二、填筑方案与施工方法路堤填筑必须考虑不同的土质，从原地面逐层填筑，并分层压实，每层厚度随压实方法而定。按填土顺序可分为分层平铺和竖向填筑两种方案。（一）分层填筑法：1、水平分层填筑：填筑时按横断面全宽分层向上填筑；2、纵坡分层填筑：适用于推土机或铲运机从路堑取土填筑，运距较短的路堤，依纵坡方向分层、逐层推土填筑；（二）竖向填筑法从路基一端按各横断面的全部高度，逐步推进填筑，适用于无法自下而上，分层填土的陡坡、断岩或泥沼地区；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。（三）混合填筑法：当高等级公路路线穿过深谷陡坡，尤其是要求上部的压实度标准较高时，施工时下层采用横向填筑，上层采用水平分层填筑。三、不同土质填筑路堤的规定1、不同土质混填时的方法：对于不同性质的土混合填筑时，应视土的透水能力的大小，进行分层填筑压实，并采用有利于排水和路基稳定的方式。一般应遵循以下原则：（1）以透水性较小的土填筑路堤下层时，其顶面应做成4﹪的双向横破；（2）不同性质的土应分别填筑，不得混填。每种填料层累计总厚度不宜小于0.5m；（3）凡不因潮湿及冻融而变更其体积的优良土应填在上层，强度较小的土应填在下层。不同土质混填正确方式不同土质混填错误方式2、填石路堤的填筑方法1）石方路堤分层填筑时，应事先安排好石料运输路线，按规定的施工方案先低后高，先两侧后中央卸料，并用大型推土机水平分层，摊铺平整，个别不平处用人工以细石块、石屑找平。2）人工填筑粒径大于25cm的石料时，应先铺大块石料，块石大面向下，摆放平稳，再用小石块找平，石屑塞缝，最后压实。3）填石路堤的填料如岩性相差较大，则应将不同岩性填料分层或分段填筑压实。4）当填料级配较差、粒径较大、填层较厚、石块间空隙较大时，为保证填石路堤的强度和稳定性，在水源丰富的条件下可用水沉积法填筑路基－－即将石渣、石屑、中粗砂等扫入石块间空隙中，用压力水将这些细料冲入填料层下部，如此反复数次，使石料空隙填满。5）高速公路和一级公路填石路堤路床顶面以下50cm范围内用符合路床要求的土填筑，土的最大粒径不超过10cm，分层压实。6）其它公路填石路堤路床顶面以下30cm范围内用符合路床要求的土填筑，土的粒径不超过15cm，分层压实。3、土石路堤的混填方法1）天然土石混合材料中石料强度大于20MPa时，石块最大粒径不得超过压实厚度的2/3，超过应清除；2）土石混合填筑时，不得采用倾填法施工，应分层填筑、分层压实、松铺厚度宜为30~40cm或经试验确定；3）土石混填时，当石料含量超过70﹪时，应先铺大块石料，且大面向下，放置平稳，再铺小石料、石屑嵌缝找平；4）高速公路及一级公路土石混填路床顶面以下30~50cm范围内应填筑符合要求的土并分层压实。四、桥涵及其他构造物处的填筑（略）五、高填路堤：超高回填第二节路堑开挖路堑开挖是将路基范围内设计标高这上的天然土体挖除并运到填方地段或其他指定地点的施工活动。开挖路堑破坏土体原来的平衡状态，开挖时保证挖方边坡的稳定性是一个十分重要的问题。一、一般规定开挖原则：因地制宜、加快施工速度、保证施工质量和施工安全。综合考虑工程量大小、路堑深度和长度、开挖作业面大小、地形与地质情况、土石方调配方案、机械设备等因素，制定切实可行的开挖方式。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。二、开挖方案与施工方法根据路堑深度和长度，开挖时可分为：▲横挖法；▲纵挖法；▲混合式开挖法。1、全断面横挖法横挖法是从路堑的一端或两端在横断面全宽范围内向前开挖。主要适用于短而浅的路堑。路堑深度不大时，一次挖到设计标高的开挖方式称为单层横挖法；若路堑较深，为增加作业面，以便容纳较多的施工机械，形成多向出土以加快工程进度，而在不同高度上分成几个台阶同时形容的方式称为多层横挖法。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。2、纵向挖掘法纵挖法：是开挖时沿路堑纵向将开挖深度范围内的土体分面厚度不大的土层依次开挖。分为：分层纵挖法、通道开挖法、分段纵挖法分层纵挖法路堑宽度和深度不大的情况，在路堑给断面全宽范围内综合信息同分层开挖；通道开挖法适宜于路堑较长、较宽、较深而两端地面坡度较小的情况。开挖时先沿纵向分层，每层先挖出一条通道，然后开挖通道两旁，通道作为机械运行和出土的线路。分段纵挖法适用于横向有较薄处的长路堑。3、混合式开挖法混合式开挖法是将横挖法和纵挖法混合使用。开挖时先沿纵向开挖通道，然后从通道开始没横向坡面挖掘，每一开挖坡面能容纳一个施工作业组或一台机械。在挖方量较大地段，还可沿横向再挖通道以安装运土转运装置或布置运土车辆。适用于路堑纵向长度和深夜都很大的地段。优点：工作面大，但要注意各个施工面的协调。第三节路基压实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。一、路基压实的意义与机理1、路基压实的意义（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。2、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性。3、路基压实机理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。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含水量与干密度的关系：在一定的压实条件下，土料的含水量不同，所能达到的干密度也不同，在一定的压实条件下，土料的含水量不同，所能达到的干密度也不同，与其中最大干密度相应的含水量即为最优含水量。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。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；4）含水率过大的土进行碾压时，经常发生“弹簧”现象而不能压实。（2）土质对压实效果的影响(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，ρd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。2、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。（2）压实工具和方法对压实的影响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。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。（3）压实厚度对压实效果的影响实际施工时的压实厚度应通过现场试验确定合适的松铺厚度。具体内容请看“压实原则与方法”小节。三、路基压实标准（一）土质路基压实标准压实度：工地上压实达到的干密度ρ与室内标准击实试验所得的该路基土的最大干密度ρ0之比。（公式见书）土基压实标准：重型击实标准和轻型击实标准。我国采用重型击实标准。土基压实度检测：灌砂法、环刀法、灌水法、核子密度湿度仪法确定工地实测干密度。（二）填石路堤压实标准填石路堤的压实质量标准采用空隙率作为控制指标。不同强度的石料，应分别采用不同的填筑厚度和压实控制标准。四、压实原则与方法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(单位压力大小)有很大关系。1)随着密实度的增加，所需消耗的压实功也增大；2)同一密实度，单位压力大的路碾所消耗的压实功低于单位压力小的，3)消耗相同的压实功能，使用单位压力大的路碾可以收到较高的压实效果。从消耗功能的观点看，单位压力大的机具较经济。然而，选择时还应考虑松土层的极限强度，压应力不能超过土的极限强度，否则反会引起破坏。因而，压实方法：先轻