路基工程施工.ppt

第十三章 路基工程施工,第十三章 路基工程施工,第一节 概述 第二节 路堤施工 第三节 路堑施工 第四节 特殊地区路基施工,第一节 概述,一、路基施工的基本要求:实现工期、质量及投资目标。,路基施工的基本要求,（1）路基的位置、标高、断面尺寸、材料规格及压实或砌筑质量等应符合设计文件和有关规范的规定，以保证路基具有良好的使用品质。（2）根据填挖情况等条件，选择合适的施工方案，科学地制订进度计划并付诸实施。（3）合理调配人力、机具和土石方，尽量采用当地材料和工业废料，注意节约用地，充分利用现有设施，提高劳动生产率和降低建设成本。（4）必须贯彻安全生产的方针，制定安全技术措施，加强安全教育确保安全生产。（5）还应遵守有关法规，注意工地整洁，防止污染环境，保护文物设施，做到文明施工。总之，为实现优质、快速、低耗、安全、文明得要求，必须重视施工技术与组织管理。,二、施工前的准备工作 路基施工分为准备、施工、检验三部分工作，其中施工前的准备工作是保证工程顺利实施得基础，务必认真做好。施工前得准备工作内容广泛，主要包括一般准备、施工测量、场地清理和复查试验等。1、一般准备 施工单位接到任务后，应在全面熟悉设计文件和设计交底的基础上，进行现场核对和施工调查，发现问题应及时根据有关程序提出修改意见报请变更设计；根据批准的施工图、现场的施工条件、核实的工程数量，按工期要求、施工难易程度及人员、设备和材料的准备情况，编制实施性的施工组织设计，报监理工程师或业主批准，并提出开工报告。开工前，应按照计划调集人员和物资进入现场，修建必要的临时设施。组织准备主要是建立施工队伍，健全管理机构，订立规章制度，进行人员培训，明确工作目标，责任落实到人。物资准备包括各种材料的采购、加工和储运，机具设备的购置、调运、安装、试车、校验和保修，以及生活后勤供应等。所谓临时设施，是指为施工服务的一切设施，包括生活和生产用房、交通和通讯设施、水电供应系统、施工安全设施等。,2、施工测量路基开工前必做的路线复测和路基放样，都属于施工测量工作。施工测量的精度应符合有关规定。（1）路线复测路线复测是在现场按设计图纸把决定路线位置的各桩点加以确认、恢复和核对，必要时可以增改，并对主要控制桩点还应保护和固定。其内容有：导线、中线复测，水准点、中桩水准复测，横断面检查与补测等。,（2）路基放样是根据路线中桩、设计图表、施工工艺和有关规定，在实地标出道路用地界限和路堤坡脚、路堑坡顶、边沟、截水沟、排水沟、取土坑等得具体位置，并且定出路基轮廓，作为施工的依据。其中，路基边桩可根据横断面图所示至中桩得距离，在地面上直接量的，用小木桩、铁杆或油漆标出。当地面倾斜时，可根据图13-1所示，从中桩向左右分别量出图上注明得水平距离，求得边坡线上得a和a，再用边坡样板定出边坡和地面的交点（边桩）。图13-1 山坡上的路基放样 a)路堤；b）路堑,3、场地清理场地清理是按照设计文件和有关规定进行施工场地的清理工作。路基施工范围内原有的房屋、道路、沟渠、通讯电力设施、上下水道、坟基及其他建筑物，均应协助有关部门事先拆迁或改造；对沿线受路基施工影响的危险建筑应予以适当加固；对文物古迹应妥善处理和保护。凡妨碍路基施工和影响行车安全的树木、灌木丛等，均应在施工前砍伐、移植或清除，应将路堤范围内的树根全部挖除，并将坑穴填平穷实；路堑及取土坑等，也应将树根全部挖除。路基施工前应切实做好场地排水工作，并注意维修排水设施，保证水流通畅，为施工提供方便。,4、复查试验 路基施工前，施工单位应对路基工程范围内的地质、水文、材料情况进行详细调查，并了解当地有关的施工经验，以及必要时修建试验路段，如发现原设计有不符合实际的地方，可报请修改设计。施工人员应根据设计文件提供的资料，对取自挖方、取土坑、料场的路基填料进行复查和取样试验，确定其性质和适用性。若填料不足时，可自行勘查寻找。使用新材料（如工业废渣等）填筑路堤时，除应按相关规范作有关试验外，还应作对环卫有害成分的试验，同时提出报告,经批准后方可使用。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，应先做试验路段，从中找出合适的路基施工方案指导全线施工。试验路段的位置应选择在地质条件、断面型式均具有代表性的地段，其长度不宜小于100m。试验所用的材料和机具应当与将来全线施工时相同。试验路段施工中及完成以后，应加强对有关指标的检测，及时写出试验报告，并报有关部门审批。,三、路基施工的基本方法 路基施工可分为开挖、装运、铺填、压实、整修等工序。通常可以采用人工、机械、水力、爆破等基本方法进行路基工程施工。人工和简易机械化施工：主要依靠人力，使用手工工具和简易机械设备进行工程施工。机械施工：使用筑路机械建造路基，可以极大地提高劳动生产效率，加快施工进度，确保工程质量。水力施工：运用水泵、水枪等水力机械，喷射强力水流，把土冲散并汇流到指定地点沉积。爆破施工：依靠炸药的爆炸力量来压缩、破碎和抛掷岩土等。为保证路基施工质量和有利于施工组织和管理，便于选择施工方法和确定施工定额，通常是将土石按其施工难易程度分级，具体路基土石工程分级见课本P273表13-1。,第二节 路堤施工,一、填前基底处理 路堤基底是指路堤所在的原地面表面部分。为使路堤填筑后不致产生过大的沉陷变形，并使路堤与原地面结合紧密，防止路堤沿基底发生滑动，应根据基底的土质、水文、坡度和植被情况及填土高度采取相应措施。进行基底处理前应根据地面横坡度、路堤基底土质的情况以及路堤填土的杂质含有情况进行适当的调整和选择。,土密实稳定，地面横坡不陡于110且路堤填高超过0.5m 时，基底可不做处理，路堤直接填筑在天然地面上。路堤高度低于0.5m 的地段，应清除原地面的草皮杂物；地面横坡为11015时，应清除草皮杂物等再填筑；但当地面坡度较大，在1512.5之间时，应将坡面做成台阶形，一般宽度不宜小于2m，高度最小为1.0m，而且台阶顶面应做成向堤内倾斜24%的坡度。如果基底坡面超过12.5时、则应采用修护墙、护脚等措施对外坡脚进行特殊处理。,二、路堤填筑方案 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。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。采用不同的土质分层填筑路堤时应遵守相应的规则。例如：透水性较小的土填筑路基下层时，其顶面做成4%的双向横坡，以保证上层透水性土有排水出路，如图13-2所示。图13-2 不同类土的路堤断面 a）设排水横坡；b)设反虑层,又如：为了防止雨水侵蚀冲刷，可采用透水性较小的土包边，如图13-3所示，但包边的土应与中间部分一起分层压实，并设置盲沟，以利排水。图13-3 吹（填）砂或粉煤灰路堤 另外，对于旧路改建工程路基的填筑方法是：应采用分层填筑，逐层压实的方法。为使新旧路基紧密结合，加宽之前，沿旧路边坡须挖成梯形，然后分层填筑，层层夯实。阶梯宽一般为1m左右，阶高约0.5m，如图13-4所示。图13-4 旧路改建工程路基填筑方法 a)旧路加宽加高；b)旧路双面加宽；c)旧路单面加宽,三、路基压实,路基在施工过程中，土的原始天然结构被破坏，呈松散状态，为使路基具有足够的强度和稳定性，必须进行人工压实使其呈密实状态。利用压实机具对土基进行压实时，使三相土体中土的团块和土的颗粒重新排列，互相靠近、挤紧，使小颗粒土填充于大颗粒土的空隙中，使空气逸出，从而使土的空隙减小，单位体积的重量提高，形成密实整体，内摩擦力和粘聚力大大增加，使土基强度增加，稳定性提高。所以土基的压实工作是路基施工过程中的一个重要工序，是保证路基强度和稳定性的根本措施之一。大量试验和工程实践证明：压实后路基的塑性变形、渗透系数、毛细水作用及隔温性能等均有明显改善。,（一）影响压实效果的主要因素 对于具有塑性的土，影响压实效果的因素有内因和外因两方面，内因主要是含水量和土的性质，外因指压实功能、压实机具和压实方法等。,含水量（内因）,土质（内因）,压实厚度（外因）,在同等压实功作用下，一定含水量之前土的干密度随含水量增加而提高，在最佳含水量时，最容易获得最佳的压实效果（含水量与密实度关系见图13-5，饱水前后压实指标得对照见图13-6）,同一种土的最佳含水量随功能的增大而减小，最大干容重0则随功能的增大而提高；在相同含水量条件下，功能愈高，土基密实度（即）愈高。不同压实功能得压实效果见图13-8。,影响压实效果的主要因素,压实功能（外因）,相同条件下实测土层不同深度的密实度随深度递减，表层5cm最高。不同压实工具的有效压实深度有所不同,分散性较高得土，其w0值较高，r值较低；砂性土得压实效果，优于粘性土。土质不同对压实效果影响亦大，不同的土类最佳含水量和最大干密度得不同如图13-7。,图13-5 土基的E、与 关系示意图 图13-6 饱水前后压实指标 1-与 关系；2-与 关系 的对照变化图 1-饱水前；2-饱水后 图13-7 几种土质得压实曲线对照图 图13-8 不同压实功能的压实曲线对照 1-亚砂土；2-亚粘土；3-粘土 图中：1、2、3、4曲线的压实功能分别 为600、1150、2300、3400（kNm),（二）压实机具的选择 压实机具的类型大致分为静碾压式、夯（冲）击式和振动式三类。此外，运土工具中的汽车等也可用于路基压实。其中，静碾压中轮胎作用下土表面竖向应力的分布如图13-9所示，冲击式碾压得原理如图13-10所示。图13-9 碾轮下土表面竖向应力的分布 图13-10 冲击式压路机基本原理图 压实机具的技术性能见课本P278表13-2。,（三）路基的压实标准与施工质量检查 1压实标准 压实的目的是使土体密实，因此，密实度是土基压实的重要指标，可以用来衡量压实的质量。所谓密实度是指单位土体积内固体颗粒排列紧密的程度，即单位体积土的重量，常用不包括土体中水分重量的单位体积质量，即干密度作为密实度的指标。用以下公式计算土的干密度：式中：w土的湿密度，g/cm3；w土的含水量，%。,路基野外施工，受种种条件限制，不能达到室内标准击实试验所得到的最大干密度，因此，在检查路基的压实质量时以“压实度”指标来表示。压实度是指压实后土的干密度与该种土的最大干密度0之比，以K表示。土的最大干密度是按规定的方法在室内对要压实的土进行击实试验而确定的。土质路基压实度标准要求见表13-3。,土质路堤压实度标准（重型击实法）表133 对于铺筑中级或低级路面的三、四级公路路基，以及南方多雨地区天然土的含水量较大时，特殊干旱地区雨水较少，地下水位也较低，压实度稍有降低不致影响路基的坚固、稳定和耐久性，加之雨量少，天然土的含水量大大低于土的压实最佳含水量，要加水到最佳含水量并压实到规定压实度确有困难，因此，特殊干旱地区的压实度可降低23%。,注:括号中数据取自于城市道路土质路基压实标准(CJJ 4491)。,2施工质量检查与评定：（1）压实度检测结果评定 路基现场压实度检查方法，细粒土可采用灌砂法或环刀法；粗粒土可采用灌砂法、灌水法（水袋法）或核子密度仪测定。应用核子密度仪时，须经对比试验检验，确认其可靠性。施工时各压实层均应进行压实度检测，检测频率为每2000m2检验8点，不足200m2至少检验2点。检验合格后方可进行下一层土的填压。若检验不合格，则应查明原因，进行补压，直至符合要求为止。压实度以13km长的路段为检验评定单元，按要求的检测频率及方法进行现场压实度抽样检查，求算每一测点的压实度Ki。,检验评定段的压实度代表值K（算术平均值的下置信界限）为：式中：检验评定段内各测点压实度的平均值；t分布表中随测点数和保证率（或置信度）而变的系数；S检测值的均方差；n检测点数；Ko压实度标准值。KKo，且单点压实度Ki全部大于等于规定值减2个百分点时，评定路段的压实度合格率为100%；当KKo，且单点压实度全部大于等于规定极值时，按测定值不低于规定值减2个百分点的测点数计算合格率。KKo或某一单点压实度Ki小于规定极值时，该评定路段压实度为不合格，相应分项工程评为不合格。,（2）弯沉检测土质路基顶面压实完成后应进行弯沉测试，以检查路基的刚度是否符合设计要求。一般用标准轴载汽车测试路基顶面的回弹弯沉值，检验频率为每幅双车道50m长度测4点，左右轮隙下各1点。若设计文件提供的刚度指标为回弹模量，则要将回弹模量按经验方法换算成设计要求的回弹弯沉值。换算公式如下所示。在实际工程中，一般是以BZZ100标准轴载试验车实测弯沉li，利用如下的经验公式计算：式中：l0以BZZ100标准轴载试验车实测弯沉值（0.01mm）；E0土基回弹模量，MPa。,四、填石及土石混填路堤的施工（一）填石路堤 1填料要求：采用不易风化的开山石料填筑。施工时要注意其强度和风化程度是否符合要求。用于填石路堤的石料在粒径上也有要求。2填筑方法：有倾填（含抛填）和逐层填筑、分层压实两种。倾填又可分为石块从岩面爆破后直接散落在准备填筑的路堤内和用推土机将爆破后推置在半路堑上的石块以及用自卸汽车从远处运来的爆破石块推入路堤两种情况。分层填筑方式施工又可分为机械作业和人工作业两种方法。,3施工注意事项：（1）如填料的岩性相差较大，特别是岩石强度相差较大时，应将不同岩性的填料分层或分段填筑。（2）检验强风化石料或软质岩石CBR值，防止被碾压或夯压成碎屑、碎粒。（3）填石路堤路床顶部至路床底部3050cm(高速公路及一级公路为50cm，其它公路为30cm)范围内应用符合路床要求的土填筑，并分层压实，这可提高路床面的平整度，使其均匀受力并有利于与路面底层的连接。（4）填石路堤倾填前，路堤边坡坡脚应用粒径大于30cm的硬质石料码砌。,4填石路堤压实 填石路堤其密实程度的判定方法目前国内外尚无统的规定。国外填石路堤曾采用在振动压路机的驾驶台上装置的压实计反映的计数值来判定是否达到要求的紧密程度，但无定量值的规定，且只限于设有此种装置的压路机。我国现行公路工程质量检验评定标准（JTG F802004）规定：采用振动压路机分层碾压，压至填筑层顶面石块稳定，18t以上压路机振压两遍无明显标高差异，压实层顶面稳定，不再下沉（无轮迹）时，可判为密实状态。,（二）土石混填路堤 1填料要求 当土石混合料中石料强度大于20MPa时，其粒径不得超过压实层厚度的23；当土石混合料中所含石块为软质岩或极软岩（强度小于15MPa）时，易为压路机压碎，不存在不均匀压实问题，故其粒径可与压实层厚度相同，但不宜超过层厚，超过的应打碎。2填筑方法 土石路堤应采用分层填筑、分层压实的方法施工。当土石混合料中石料含量超过70时，宜采用人工铺填，即先铺填大块石料，且大面向下，放置平稳，再铺小块石料、石渣或石屑嵌缝找平，然后碾压。当土石混合料中石料含量小于70时，可用推土机将土石混合料铺填，每层铺填厚度应根据压实机械类型相规格确定，小宜超过40cm。用机械铺填时应注意避免硬质石块，特别是集中在一起的尺寸大的硬质石块。,3施工注意事项（1）压实后渗水性差异较大的土石混合填料应分层或分段填筑，不宜纵向分幅填筑。如确需纵向分幅填筑，应将压实后渗水性良好的土石混合料填筑于路堤两侧。（2）土石混合填料岩性或土石混合比相差较大时，应分层或分段填筑。如分层成分段填筑有因难，则应将硬质石块的混合料铺于填筑层的下面，且石块不得过分集中或重叠，上面再铺软石质料混合料，然后整平碾压。（3）在土石路堤的路床顶面以下3050cm填筑符合路床要求的土并分层压实，可使在路床高程范围之内强度均匀一致，并有利于加强路面结构与土石路堤之间的结合。,4土石路堤压实 土石路堤的压实，应根据混合料中巨粒土的含量多少确定。当混合料中巨粒土（特别是粒径大于200mm的颗粒）含量多于70时，其压实作业接近了填石路堤，应按填石路堤的方法和要求进行。当混合料中巨粒土的含量低于50时，其压实作业接近于填土路堤，应按前述填土路堤的方法和要求进行。压实度可采用灌砂法或水袋法检测。其标准干容重应根据每一种填料的不同，含石量的最大干密度做出标准干密度曲线，然后根据试坑挖取试样的含石量，从标准干密度曲线上查出对应的标准干密度。当采用灌砂法或水袋法检验有困难时，可根据填石路堤的方法进行检验，即通过12t以上振动压路机压实试验，当压实层顶面稳定。不再下沉（无轮迹）时，可判定为密实状态。,第三节 路堑施工,挖方路堑施工是路基工程中的一个重点，在山岭重丘区往往是控制工程进度的关键。由于路堑开挖后破坏了原地层的平衡状态，其稳定性主要取决于地质与水文条件，以及边坡深度和边坡坡度。一般情况下，地质条件较差主要表现为：岩层倾向边坡、岩层软弱极易风化、岩石破碎成碎块土状；水文状况不利主要表现为：地层含有地下水或渗水层，暴雨集中或地面排水不畅等。在这些地段，如果开挖较深路堑，则边坡稳定性差，路基的后遗病害较多，诸如滑坡、崩坍、落石、路基翻浆等。因此，在施工中要认真对待。路堑成巷道式，受排水、通风、日照影响，病害多于路堤，且行车视距较差、行车条件和道路景观均有所降低，施工亦困难。水文状况对路堑的影响较大，地质条件愈差，水的破坏作用愈明显，因此，路堑的排水极为重要。路堑必须设置边沟，以排除边坡和路基表面的降水。排水边沟应选择合适的纵坡，对于较长的路堑地段，边沟的纵坡不宜太小，以免造成淤积；也不宜太大，以免造成冲刷。,一、土方路堑的开挖（一）土方路堑开挖方法 土质路堑开挖，根据挖方数量大小及施工方法的不同，按掘进方向可分为横挖法和纵挖法两种，同时又可在高度上分单层或双层和纵混合横掘进等。1横挖法 以路堑整个横断面的宽度和深度，从路线一端或两端逐渐向前开挖的方式称为横挖法，如图13-11所示 图13-11 横挖法 a)全断面掘进;b)分台阶掘进,2纵挖法 纵挖法有分层纵挖法、通道纵挖法和分段纵挖法，如图13-12所示。图13-12 纵挖法（图中数字为挖掘顺序）a)分层挖掘;b)通道挖掘;c)分段挖掘,3混合式开挖法 即将横挖法与通道纵挖法混合使用，如图13-13所示。图13-13 混合开挖法（箭头表示运土与排水方向，数字表示工作面号数）,（二）施工中应注意的问题 1一般土方开挖：开挖前应对沿线土质进行检测试验。土质路堑地段的边坡稳定极为重要。2排水设施的开挖及设置：水是造成路堑各种病害的主要原因，在路堑开挖前应作好排水沟渠的开挖。施工期间可修建一些临时排水设施，并将临时排水设施与永久性排水设施相结合。水流不得排入农田、耕地、污染自然水源，也不得引起淤积或冲刷。3边坡开挖：路堑挖土边坡施工的基本要求，基本上与填土边坡类似，除了边坡坡度符合设计规范外，也应做好放样、布设标准边坡等工作。4弃土处理：在开挖路堑弃土地段之前，应提出弃土的施工方案报有关单位批准后实施（该方案包括弃土方式、调运方案、弃土位置、弃土形式、坡脚加固处理方案、排水系统的布置及计划安排等）。,二、岩石路堑开挖 开挖石方应根据岩石的类别、风化程度和节理发育程度等确定开挖方式，分机械开挖、人工开挖、爆破法开挖。（一）机械施工作业 利用大型、整体式松土器，耙松岩土后由铲运机械装运。其特点是：作业过程比较简单，具有较高的作业效率。（二）爆破施工作业 爆破施工作业是石方路基施工最有效的方法。1爆破作用原理 2炸药、起爆器材及起爆方法 3药包量的计算原理 4爆破法施工程序及要点 5中小型爆破 6综合爆破方法 7大爆破设计与施工 8石质路堑边坡清刷及路床检验,第四节 特殊地区路基施工,一、软土、沼泽地区的路基施工 1、原地面处理：软土、沼泽地基应根据实际情况采取相应的加固措施，有时各种措施配合使用，效果更佳。2、路堤填筑：排除地表水，保持基底干燥；软土、沼泽地区下层路堤，应采用渗水材料填筑；在路、桥衔接部位，路基与锥坡填土应同步填筑；软基填筑路堤，分层及接茬宜做成错台形状，台宽不宜少于2m。3、施工注意事项：软土地段路基应提前安排施工；修筑路面结构之前，路基沉降应基本趋于稳定，地基因结度应达到设计规定值；软土段填筑路提要做好必要的沉降和稳定监测，并严格控制施工填料和加载速度。,二、其他特殊地区的路基施工（一）盐渍土地区路基施工 1盐渍土的分类：盐土，碱土，胶碱土 2盐渍土路基施工（1）填料要求：含盐量是填料选择的主要依据，用作路堤填料得盐渍土，其容许含盐量必须符合教材表13-4的要求。（2）基底处理：视含盐量、含水量及地下水位而定（3）路基压实及含水量控制：为了防止盐分的转移和保证路基的稳定，盐渍土路基的压实度应尽可能地提高一些。耍求达到重型压实标淮。（4）路基排水与隔水层设置：盐渍土地区路基排水至关重要。如排水不畅，势必会因积水使土质发生不利的变化，造成路基病害。因此，在施工中应及时合理地布置好地表排水系统，防止路基及其附近范围积水。（5）路基边坡与路肩的处理：对于强盐渍土，无论其路基结构如何，边坡及路肩都必须进行加固。（6）施工季节的选择及施工程序安排：在盐渍土地区筑路，应尽可能地考虑当地盐渍土的水盐状态特点，力求在土的含水量接近于最佳含水量、不发生冻结时期，或非积水季节进行施工。,（二）黄土地区路基施工 1黄土的特性 黄土是一种特殊的粘性土，黄土的结构是以粗粉粒为主体骨架的结构；遇水膨胀，干燥后又收缩；经多次反复后，容易形成裂缝及剥落；可分为两类。一类为湿陷性黄土，另一类为非湿陷性黄土。2黄土地区路堤填筑（1）基底处理（2）路堤填筑 3路堑的施工 4路基排水及陷穴处理，黄土陷穴处理方法及适用条件见课本P301表13-5，其中的各种处理方法，也可综合采用。,黄土陷穴处理方法及适用条件 表135,（三）膨胀土地区路基施工 1膨胀土的特性 膨胀土是指粘粒成份主要由强亲水性矿物组成，并具有显著胀缩性的粘性土。膨胀土地基的变形除了土的膨胀与收缩特性这个内在内素外，压力与含水量的变化则是两个非常重要的外在因素，特别是含水量的变化还与当地的气候条件、场地地形复杂程度以及覆盖等密切相关。2膨胀土路基施工（1）路堤填筑：施工前，应按规定做试验段，为路堤的正式施工提供数据资料及经验（2）路堑开挖（3）路基碾压（4）施工注意事项：加强现场排水；各道工序要紧密衔接，连续施工，分段完成；边坡按设计修整后，应立即浆砌护墙、护坡,