第八章 土质路基施工(详)

2020/7/101第八章土质路基施工8.1概述路基施工——按照设计图纸和要求，以最经济的方式，及时建成符合质量标准的路基结构物。路基施工就是把路线和路基设计的方案转变为实物。路基施工的主要内容：施工前准备工作和基本工作。施工前准备工作是保证施工顺利进行的重要前提，必须给予足够的重视并认真做好。施工准备工作包括组织准备、物资准备和技术准备等。2020/7/102基本工作包括路基和小型人工构造物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。小型人工构造物包括:小桥、涵洞、挡土墙等。2020/7/1038.1.1路基施工的重要性①路基工程涉及范围广，影响因素多，灵活性亦较大，尤其是岩土内部的具体变化，在设计阶段难以尽善，有待施工过程中进一步完善；②路基土石方工程数量大，分布不均匀，不仅与自身的其他工程设施相互制约，而且与公路工程中的其他项目，如桥涵、隧道、路面及附属设施相互交叉。2020/7/104③路基是路面的基础。8.1.2路基施工的基本方法人工及简易机械化、综合机械化、水力机械化和爆破等几种。8.1.3路基施工的一般程序与内容(1)施工前的准备工作①组织准备工作②技术准备工作③物质准备工作2020/7/105(2)施工的基本工作路基和小型人工构造物的施工两部分。8.2土质路基施工8.2.1路堤的填筑(1)路堤填筑应注意的问题①路堤基底的处理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。2020/7/106(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)。2020/7/107(3)路堤填筑基本方案1)分层填筑法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。2020/7/108图8-1路堤填筑方案a)正确方案；b)错误方案2020/7/109图8-2不同土质路堤接头2020/7/1010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。图8-3竖向填筑法2020/7/1011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。2020/7/1012图8-4混合填筑法3)混合填筑法8.2.2路堑开挖2020/7/1013(1)路堑开挖应注意的问题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)路堑开挖基本方案1)横向全宽挖掘法2)纵向挖掘法3)混合法2020/7/10141)横向全宽挖掘法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。2020/7/1015图8-5横向全宽挖掘法a)一层横向全宽挖掘法；b)多层横向全宽挖掘法1—第一台阶运土道；2—临时排水沟2020/7/1016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2020/7/1017图8-6纵向挖掘法a)分层纵挖法(图中数字为挖掘顺序)；b)通道纵挖法(图中数字为拓宽顺序)；c)分段纵挖法2020/7/1018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。2020/7/1019图8-7混合挖掘法2020/7/10208.2.3机械化施工(1)常用土方施工机械及选择松土机、平土机、推土机、铲运机和挖掘机还有各种压实机具及水力机械。(2)机械化施工应注意的问题必须特别重视并切实加强施工组织计划与管理，使各种机械都能得到合理利用，最大限度地提高主要机械的生产率和利用率。2020/7/10212020/7/10222020/7/10232020/7/10242020/7/10258.3路基压实8.3.1路基压实的意义和目的路基的压实工作，是路基施工过程中的一个重要工序，是提高路基强度与稳定性的根本技术措施之一。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。2020/7/1026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。2020/7/10278.3.2路基压实机理路基土是由土粒、水分和空气组成的三相体系。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。2020/7/1028图8-8强度与压实度的关系曲线1、2、3、4的含水量分别为：0.98w0、1.0w0、1.02w0、1.12w02020/7/10292020/7/10308.3.3影响路基压实的因素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。2020/7/10312020/7/10322020/7/10332020/7/10342020/7/10352020/7/10362020/7/1037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(单位压力大小)有很大关系。2020/7/1038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，采用先轻后重，重轻结合的方式，有时可望收到较好的效果。2020/7/10392．压实土层的最佳深度1)极限深度：压实机具作用在土层上时，其压力传递的深度有一定限度，深于此限度的上，受压而变形的量很小，此深度称作极限深度。根据理论分析和试验测定，它约为施压面直径的3.0~3.5倍。2)对厚度小于极限深度的上层进行多次压实后，可发现在上层上部一定厚度范围内密实度沿深度大致均匀地分布。对这一部分土层厚度称作为有效深度。3)土基是分层压实的。在确定每层厚度时，应考虑机具的极限深度。同时，更应考虑如何选择一合适的层厚，使整个土层达到要求的密实度，而所耗费的压实功能又最少。这种压实层厚称作最佳厚度。2020/7/10403.压实次数压实机具重复作用下，土层压实变形的累积过程服从对数规律。也即，初次作用的压实变形大，随后压实变形随作用次数的增加而迅速降低。一般，可采用“薄层少压”的办法，也即减薄层厚，仅用少数几遍就达到要求压实度。这种方法可收到很经济的效果。4．压实土层的湿度1)在最佳含水量时压实土基，可以用最低的压实功能消耗达到最佳的压实效果。因此，压实时控制土层湿度为最佳值是很重要的。2)最佳含水量是个相对值，是土质、压实机具和压实功的函数。2020/7/10413)试验室所得到的最佳值，只是相应于标准压实法这种压实方法和压实功能的。因而，在施工时应按所选定的压实方法，通过实地试验确定相应的最佳含水量。4)施工时，土的天然湿度不可能总是拾好等于最佳值。这时，必须采取措施，或者改变土的天然湿度，或者改变压实方法，使压实工作能经济有效地进行。5)干早地区，土的天然湿度往往低于最佳值，而铺筑时土层中的水分又极易蒸发。6)潮湿地区，土的天然湿度往往超过最佳含水量。7)实际进行压实时，的湿度允许比最佳值大或小1%~2%。2020/7/1042(2)压实度确定压实度的确定，要考虑土基的受力状态，路基路面设计要求，施工条件、公路所在地区的气候等因素。(3)压实度检测土质路基的压实度试验方法可采用灌砂法、环刀法、灌水法(水袋法)或核子密度湿度仪法。8.3.4土基压实标准(1)压实度2020/7/10432020/7/10442020/7/1045