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文檔簡介
路基工程施工技術培訓中國中鐵股份有限公司第GQ02工區(qū)雙遼至洮南公路建設項目ST01合同段培訓人:XXX第一章
公路的分類、組成及
施工方法、特點
第一節(jié)公路的分類與組成一、 公路的分類公路根據交通量及其使用功能、性質分為汽車專用公路和一般公路兩類五個等級:高速公路、一級公路、二級公路、三級公路和四級公路。1.汽車專用公路:是供汽車高速、安全、順暢運行的現代化公路,是連接重要政治、經濟中心以及工礦區(qū)、港口和機場的交通紐帶。分為三個等級,高速公路、一級公路、二級公路
高速公路,一般能適應按各種汽車〈包括摩托車〉折合成小客車的年平均晝夜交通量為25000輛以上,高速公路為具有特別重要的政治、經濟意義,專供汽車分道高速行駛并全部控制出人的公路。請看視頻一級汽車專用公路,一般能適應按各種汽車〈包括摩托車〉折合成小客車的年平均晝夜交通量為10000-25000輛,為連接重要政治、經濟中心,通往重點工礦區(qū)、港口、機場,專供汽車分道行駛并部分控制出入的公路。二級汽車專用公路,一般能適應按各種汽車〈包括摩托車〉折合成中型載重汽車的年平均晝夜交通量為2000-7000輛,為連接政治、經濟中心,通往重點工礦區(qū)、港口、機場等地專供汽車行駛的公路。2.一般公路:是連接各個城市、工礦區(qū)、港口、機場以及縣、鄉(xiāng)等地,保證車輛正常通行,保證交通運輸正常運行的公路。分為三個等級,二級公路、三級公路、四級公路二級公路一般能適應按各種車輛折合成中型載重汽車的年平均晝夜交通量為2000-5000輛,為連接政治、經濟中心或大礦區(qū)、港口、機場等地專供汽車行駛的公路。三級公路,一般能適應按各種車輛折合成中型載重汽車的年平均晝夜交通量為2000輛以下,為溝通縣以上城市的公路。四級公路,一般能適應按各種車輛折合成中型載重汽車的年平均晝夜交通量為200輛以下,為溝通縣、鄉(xiāng)(鎮(zhèn))、村等的公路。二、公路的組成公路一般由路基、路面、橋梁、隧道工程和交通工程設施等幾大部分組成。1.路基工程:路基是用土或石料修筑而成的線形結構物。它承受著本身的巖土自重和路面重力,以及由路面?zhèn)鬟f而來的行車荷載,是整個公路構造的重要組成部分。路基主要包括路基體、邊坡、邊溝及其它附屬設施等幾個部分,路基的的形式主要有填方路基、挖方路塹及半填半挖路基。2.路面工程:路面是用各種筑路材料或混合料分層鋪筑在公路路基上供汽車行駛的層狀構造物,其作用是保證汽車在道路上能全天候、穩(wěn)定、高速、舒適、安全和經濟地運行。路面通常由路面體、路肩、路緣石及中央分隔帶等組成,其中路面體在橫向又可分為行車道、人行道及路緣帶。請看動畫
路面體按結構層次自上而下可分為面層、基層、墊層或聯結層等。
面層所用材料主要有:水泥混凝土、瀝青混凝土、瀝青碎(礫)混合料、沙礫或碎石摻土的混合料以及塊石等。它要承受較大的行車荷載的垂直力、水平力和沖擊力的作用,同時還要承受到降水、浸蝕及氣溫等外界因素的影響。
基層所用材料主要有:各種結合料(如石灰、水泥、瀝青等)穩(wěn)定土或穩(wěn)定碎(礫)石、貧水混凝土、天然沙礫、各種碎石或礫石、片石、塊石或圓石,各種工業(yè)廢渣(如煤渣、粉煤灰、礦渣、石灰石等)和土、砂、石所組成的混合料?;鶎又饕惺苡擅鎸觽鱽淼能囕v荷載的垂直力,并擴散到下面的墊層和土基中去。
墊層材料分為兩類,一類是松散粒料,如砂、礫石、爐渣等組成的透水性墊層,另一類是用水泥或石灰穩(wěn)定土等修筑的穩(wěn)定類墊層。墊層介于土基和基層之間,它的功能是改善土基的濕度和溫度狀況,以保證面層和基層的強度、剛度和穩(wěn)定性不受土基水溫狀況變化所造成的不良影響。3.橋隧工程包括橋梁、涵洞、通道和隧道等。
交通工程設施是針對高等級公路行車速度快、通過能力大、交通事故少、服務水平高的特點而設置的,它包括安全設施、管理設施、服務設施、收費設施、供電設施、環(huán)保設施等內容。第二節(jié)公路的施工方法與特點1、施工方法公路的施工方法:公路的施工方法有人工和簡易機械化施工、水力機械化施工、爆破施工和機械化施工等幾種。人工施工:使用手工工具和簡易機械化,效益低,勞動強度大,進度慢,適用于一些路段機械無法進場,一些工程(如砌體工程)還無法開展機械化作業(yè),以及某些輔助性工作。
水力機械化施工:運用水泵、水槍等水力機械,是機械化施工的一種,可用來挖掘比較松散的土層和進行軟土地基加固的鉆孔工作,需有充足水源和電源。
爆破法施工:是開挖巖石路塹的基本方法,主要用來震松巖石、堅土、凍土,或采集石料。是公路施工特別是山區(qū)公路施工不可缺少的施工方法。
機械化施工:采用推土機、鏟運機、平地機、挖掘機、壓路機及松土機等施工機械,可以極大地提高勞動生產率,加快施工進度,提高工程質量,降低工程造價,保證施工安全,是加速公路建設,實現公路施工現代化的根本途徑。
施工方法的選擇,應根據工程性質、工程數量、施工期限以及可能獲得的人力和機械設備等條件來考慮在一批高等級公路的施工中,基本實現了機械化或半機械化施工作業(yè),因此,必須十分注意提高機械施工技術與管理水平,充分發(fā)揮機械設備的作用,提高勞動生產率,使我國公路建設事業(yè)早日全面實現施工現代化。請看動畫請看視頻二。施工的基本程序公路工程施工的基本程序主要是完成從投標→開工→施工→驗收等公路工程施工工作。三、施工特點公路是一種人工構造物,是通過設計和施工消耗大量的人工、材料和機械而完成的建筑產品。公路施工與一般工業(yè)生產和其它土建工程施工(如房屋建筑)不同,有著它本身的一些特點。
公路工程是線形建筑物,施工面狹長,流動性大,臨時工程多,施工易受到其它工程和外界的干擾,施工管理工作量大。1.公路施工系野外作業(yè),受水文、氣候、地質、地形地貌等自然條件的影響很大。2.對于高等級公路工程的施工與一般公路工程的施工相比,還具有如下特點3.填挖高度增加、深挖或高填地段多:一般都在4m-5m以上,有的路段可能達到10m以上,因此對施工的穩(wěn)定性、合理性要求較高;同時對填料的性質、含水量、壓實度等指標的要求也相應提高,取土、棄土的矛盾較突出,借土或棄土的數量增大。4.工程地質情況復雜,特殊地質條件的路基較多:對滑坡體、泥石流及稻田、水庫、軟土地基等情況,5。在工程施工中就要求采取特殊的施工工藝。.6.路線中的橋涵和通道等特殊工程多,給施工增加了困難。7.施工機械化程度高:各種新工藝、新材料、新技術得到廣泛應用。8.征地、拆遷工作量大,占用耕地多,涉及面廣,施工干擾多,施工中的橫、縱向協調工作量大,而且困難。9.配套設施多:施工技術的要求全面。如:護欄、停車場、體息區(qū)、服務區(qū)、收費站及環(huán)保設施等。公路施工因以上特點,決定了它的施工規(guī)律,只有研究并遵循這些規(guī)律,科學地組織高等級公路施工,才能圓滿地完成施工任務。第二章
公路工程施工準備
第一節(jié)技術準備與施工放樣
一、技術準備:技術準備是工程順利實施的基礎和保證。技術準備工作的好壞,直接影響到工程的進度、質量和經濟效益,因此必須高度重視。技術準備工作的內容主要包括熟悉設計文件、現場調查核對、設計交樁和技術交底。1.熟悉設計文件:
設計文件(施工圖)是組織工程施工的主要依據。2.進行現場調查核對:
核對設計是否符合實際情況,工程質量能否保證,施工能否滿足設計規(guī)定的標準是否符合施工條件及施工是可靠性,安全性。核對有無特殊的材料要求,這些材料的品種、規(guī)格、數量能否解決。核對圖紙說明有無矛盾,規(guī)定是否明確、齊全,各構造物的主要尺寸、位置、標高有無錯誤。
3.設計交樁和技術交底:
建設單位負責人召集設計、施工、監(jiān)理、科研人員參加圖紙會審會議。設計人員向施工方作圖紙交底講清設計意圖和對施工的主要要求。施工人員應對圖紙和有關問題提出質詢。最終由設計單位對圖紙會審中提出的合理化建議,按程序進行變更設計或作補充設計。二、施工放樣施工放樣就是按設計圖紙中的各種數據和控制點坐標,將公路的“中心線”、各構造物的標高及橫斷面位置準確無誤的放到實地,指導施工作業(yè)。公路工程施工放樣的主要內容有:路中心線施工放樣;豎曲線施工放樣;路基邊樁及邊坡施工放樣;路面施工放樣;小橋涵施工放樣。
1.路中心線施工放樣:路中心線施工放樣又稱為恢復中線,一般有兩種方法:用導線控制點恢復中線;用路線控制樁恢復中線。
(1)用導線控制點恢復中線:用導線控制點測設中線,實質上就是根據導線點坐標與公路中線坐標之間的關系,借以高精度的測距手段,將公路的中線放到實地,因此又可稱之為"坐標法"。
動畫:根據導線點測設公路中線點P動畫:P點在直線段上動畫:P點在圓曲線段上動畫:P點在緩和曲線段上(2)用路線控制樁恢復中線:當原勘測設計時的交點樁保存基本完好時,恢復路線中線的測量工作就比較簡單。對于個別丟失的交點樁可采用交會法恢復,然后設計文件上的有關數據可直接恢復直線上的中狀;對圓曲線和緩和曲線上的中樁也可采用偏交法或切線支距法求得。2.豎曲線施工放樣:
路線上三條相鄰的縱坡i1(+),i2(-),i3(+),在i1和i2之間設置凸形豎曲線;在i2和i3之間設置凹形曲線。根據路線相鄰坡道的縱坡設計i1和i3,計算豎曲線的坡度轉折角α,由于α角很小,計算時可作一些簡化:
α=arctani1-arctani2≈(i1-2)×180/π
豎曲線的半徑為R,豎曲線的計算元素為切線長T、曲線長L和外距E。因此,可以采用平面圓曲線計算主點測設元素同樣的公式。由于豎曲線的設計半徑R較大,而α角又較小,因此,豎曲線測設元素可采用下列近似公式計算:
T=(1/2)R(i1-i2)
L=R(i1-i2)
E=T2/2R同理可導出豎曲線中間各點按直角坐標法測設的YI(即豎曲線上的標高改正值)計算式:
YI=X2/2R上式中的YI值在凹形豎曲線中為正號,在凸形豎曲線負號3.路基邊樁放樣:
路基邊樁放樣就是在地面上將每一個橫斷面的路基邊坡線與地面的交點,用木樁標定出來。邊樁的位置由兩側邊樁至中樁的距離來確定。常用的邊樁放樣方法有圖解法與解析法兩種。(1)圖解法:就是直接在橫斷面上量取中樁至邊樁的距離,然后在實地用皮尺沿橫斷面方向將邊樁丈量并標定出來。在填挖方不大時,使用此法較多。(2)解析法:是根據路基填挖高度、邊坡率、路基寬度和橫斷面地形情況,先計算出路基中心樁至邊樁的距離;然后,在實地沿橫斷面方向按距離將邊樁放出來。平坦地段的邊樁放樣如圖:對于填方路堤,坡腳樁至中樁的D為:
D=B/2+mXH對于挖方路塹,坡頂樁至中樁的距離D為:
D=B/2+S+mXH
傾斜的邊樁放樣如圖:在傾斜地段,邊樁至中樁的距離隨著地面坡度的變化而變化。如圖:路堤坡腳樁至中樁的距離D上、D下為:D上=B/2+m(H+h上)路塹坡頂樁至中樁的距離D上、D下為:
D下=B/2+m(H-h下)4.路基邊坡樣:在放樣出邊樁后,為了保證填、挖的邊坡達到設計要求,還應把設計邊坡在實地標定出來,以方便施工。(1)用竹竿繩索放樣邊坡:如圖O為中樁,A,B為邊樁,CD=B為寬度。放樣時在C、D處豎立竹竿高度等于填土高度H之處C,、D,繩索連接,同時由C,、D,用繩索連接到A、B上。則設計邊坡就展現于實地。當路堤填土較高時可分層掛線放樣。(2)用邊坡樣板放樣邊坡:施工前按照設計邊坡坡度做好邊坡樣板,施工時,按照邊坡樣板進行放樣。如圖:用活動邊坡尺放樣邊坡,當邊坡尺水準氣泡居中時,邊坡尺的斜邊所指示的坡度正好為設計邊坡坡度,故借此可指示與檢驗路堤的填筑。同理邊坡尺也可指示與檢驗路塹的開挖。(3)用固定坡樣板放樣邊坡:在開挖路塹時,于坡頂樁外側按設計坡度設立固定樣板,施工時可隨時指示并檢驗開挖和修整情況。5.路面施工放樣:路面施工放樣主要有路槽放樣與路拱放樣。(1)路槽放樣:在鋪筑公路路面時,首先應進行路槽放樣,在已恢復的中線上進行水準測量,測出各百米樁和加樁的路基標高,用放樣已知高程點的方法使各樁頂高程等于鋪筑路面的標高。用皮尺由高程樁沿橫斷面方向向左右各量出等于路槽寬度一半的長度,定出路槽邊樁,使樁頂的高程等于鋪筑后的路面標高。在上述這些樁的旁邊挖一小坑,在坑中釘樁,使樁頂符合于考慮路槽橫向坡度后槽底的高程,以指導路槽的開挖。(2)路拱放樣:為有利于路面排水,在保證行車平穩(wěn)要求下,路面應做成中間高并想兩側傾斜的拱形,稱為路拱。路拱的形式一般為拋物線形。
Y=4fx2/b2式中:X——橫距;
Y——縱距;
B——路面寬度;
f——拱高,可按路拱坡度確定。公路路面路拱的放樣一般采用路拱板進行,在施工過程中逐段檢查,對于碎石路面不應超過1cm,對于混凝土和油渣路面不應超過2~3mm。6.小橋涵施工放樣:橋梁一般分為特大橋(大于500m)、大橋(100~500m)、中橋(30~100m)、小橋(8~30m)。對于小橋涵的施工放樣其主要內容有施工控制測量;橋梁墩、臺中心定位;橋梁墩、臺基礎放樣;高程放樣;涵洞施工放樣等幾方面內容。第二節(jié)施工組織準備與物質準備
一、組織準備與人員配備:公路工程組織準備與人員配備的主要內容包括:施工組織的編制與設計,施工機構的組建與人員的配備及各項管理制度的建立。1.施工組織的編制與設計:施工組織的編制與設計應根據核實的工程量、工地條件、工期要求及本單位的施工設備情況,制定實施性施工組織設計報監(jiān)理工程師審批。同時,根據施工組織設計的要求,組織施工隊伍,合理部署施工力量,做好后勤物資供應工作。(1)編制的原則:在施工組織的編制過程中我們要堅持作到以下幾點即保證重點、統(tǒng)籌兼顧;采用先進技術、保證施工質量;科學安排施工計劃、組織連續(xù)、均衡施工;嚴格遵守施工規(guī)范、規(guī)程和制度;因地制宜、揚長避短。(2)編制的程序:施工組織的編制要遵守一定的程序,要按照施工的客觀規(guī)律,協調和處理好各個影響因素的關系,用科學的方法進行編制。(3)施工組織設計的內容:施工組織設計的主要內容有工程情況的概述,施工技術方案的制定,施工計劃及施工總體和部分工程平面布置,土石方平衡規(guī)劃,施工現場平面布置,勞動力及機械設備、施工用水、用電的供應和解決方案,施工便道、排水防洪及生活設施的建設,施工準備工作進度表等。施工組織設計用文、圖、表三種形式表示,互相配合,互相補充。2.施工機構的組建與人員的配備:施工機構是為完成公路工程施工而設置的負責現場指揮、管理工作的組織機構。一般由項目經理部及下設各職能部門組成。管理制度:
施工計劃管理制度:是施工管理工作的中心環(huán)節(jié),包括編制計劃、實施計劃、檢查和調整計劃等環(huán)節(jié)。
工程技術管理制度:是對施工技術進行一系列組織、指揮、調節(jié)和控制等活動的總稱。其主要內容包括:施工工藝管理、工程質量管理、施工技術措施計劃、技術革新和技術改造、安全生產技術措施、技術管理文件等。各級技術負責人要根據組織機構和施工任務的情況,進行技術交底,明確各自的技術責任,建立一套完整的工程質量自檢體系。
工程成本管理制度:是施工企業(yè)為降低工程成本而進行的各項管理工作的總稱。建立工程成本管理制度,加強對工程成本的管理,不斷降低工程造價,具有十分重要的意義。
施工安全管理制度:加強施工安全、勞動保護對工程的質量、成本、工期有重要的意義,是企業(yè)管理的一向基本原則。在公路工程施工中我們要實行施工安全責任制,加強安全技術工作,作好安全教育、檢查及事故處理工作。二、建立工地實驗室:公路工程施工過程中,必須進行各種材料試驗,以便選用合格的材料,用于公路工程施工,只有這樣才能保證公路工程結構物的強度和耐久性,保證各種材料及公路工程的施工質量。因此,建立良好的工地實驗室是施工單位必須做的一向十分重要的工作。
工地實驗室的主要工作內容及人員配備:工地實驗室是為施工現場提供直接服務、進行工程自檢的實驗室,主要任務是配合路基、路面施工,對工地所用的原材料、加工材料、結構性材料的物理力學性能,以及施工結構物的技術指標、參數、施工質量進行檢測。工地實驗室的人員組成一般可根據規(guī)模的大小,配備4-8名試驗人員,其中實驗室主任或負責人一名,試驗員3-7人。三、物質及施工現場準備:公路工程施工的物質準備主要是指施工中對施工材料,施工工藝、設備及其他小型機具、配件等的準備。施工現場準備是指臨建及臨時便道的搭建、施工中的用水、用電及安全設施的解決以及施工實驗段的確定。施工的物質及施工現場準備是公路工程施工中一項非常重要的工作。1.施工材料:是指公路工程所需的砂石料、石灰、水泥、工業(yè)廢渣、瀝青及沿線結構物所需的鋼材、木材等材料。包括:材料的選擇及料場的確定,材料的運輸及儲存等。對于各種原材料的選定,首先要進行料場調查、取樣、實驗,材料的各種指標必須滿足《規(guī)范》、《標準》及相關設計文件的要求,對不滿足要求的材料堅決不準進場。已選定的材料進場后,還要定期、定量進行抽檢,驗證出廠合格單,驗證材料的各種技術指標,從而保證合格的材料用于公路工程的施工。2.施工工藝及設備:針對不同的工程制定相應的施工工藝,對保證工程的施工質量、保證工程的順利實施具有特殊的意義。同時各種施工機械的準備與維修,施工中的用水用電及安全、生活設施的解決,也是能否保證工程順利實施,能否取得工程經濟效益的的重要因素。3.臨時交通便道:工程正式施工前,必須解決好場內場外的交通運輸問題,要搭建臨時交通便道:交通便道是以滿足交通運輸為主,其填筑材料的選擇、寬度、厚度、及交通形式的選擇要因地制宜,根據現場的地形、地物,根據施工的具體要求確定。盡量作到縮短距離,盡量利用原有的基礎進行改建并不建或少建臨時橋梁。4.施工實驗段:試驗階段公路以及在特殊地區(qū)采用新技術、新工藝、新材料進行路基施工時,應采用不同的施工工藝和施工方案做試驗路段,從中選出路基施工的最佳方案指導全線施工。試驗路段的位置應選在地質條件、斷面形式均具有代表性的地段,長度大于100m。第三章
路基土石方工程施工第一節(jié)填方路基施工
基底處理與填筑材料的選擇:1.基底的處理:基底處理是保證路堤穩(wěn)定、堅固極為重要的措施。在路堤填筑前進行基底處理,能使路堤填土與原地表土密切結合,增加承載力,避免路堤沿基底發(fā)生滑動,防止因草皮、樹根腐爛而引起的路堤沉陷,保證路堤填筑的質量,保證路堤具有足夠的強度和穩(wěn)定性。對于一般的基底處理,應按下列規(guī)定執(zhí)行:(1)基底土密實,且地面橫坡不陡于1:10時,經碾壓符合要求后,可直接在地面上修筑路堤,但在不填不挖或路堤高度小于1m的地段,應采用先人工后機械方法清除樹根、草皮等雜物。(2)地面橫坡陡于1:5時,原地面應挖成臺階,臺階寬度不小于2m,高度不小于1m。若地面橫坡超過1:2.5時,外坡腳應進行特殊處理,如修護墻和護腳。(3)基底土為腐植土,必須用人工或機械將其表層土清除換填,厚度視具體情況而定,一般不小于30cm為宜。并予以分層壓實,壓實度符合規(guī)范要求。(4)路堤修筑范圍內,原地面的坑、洞、基穴等,應用原地的土或砂性土回填,并按規(guī)定進行壓實。(5)路基受到地下水影響時,應予以攔截或排除,引地下水至路堤基礎范圍之外。當路基經過水田、池塘或洼地時,應根據具體情況排水疏干、挖除淤泥、打砂樁、拋填片石、砂礫石或石灰(水泥)處理土等措施,以保持基底穩(wěn)固。
表土清理壓實工序2.填筑材料的選擇:在選擇路基的填筑材料時,由于各類用土具有不同的工程性質,應根據不同的土類分別采取不同的工程技術措施。并盡可能的選用穩(wěn)定性良好且具有一定強度的土石作為填料?!豆仿坊┕ぜ夹g規(guī)范》規(guī)定:
(1)路堤填料不得使用淤泥、沼澤土、凍土、有機土、含草皮土、生活垃圾、樹根和含有腐朽物質的土。采用鹽漬土、黃土、膨脹土填筑路堤時,應遵照有關規(guī)定執(zhí)行。
(2)液限大于50,塑性指數大于26的土,以及含水量超過規(guī)定的土,不得直接作為路堤填料;需要應用時,必須采取滿足設計要求的技術處理,經檢查合格后方可使用。
(3)鋼渣、粉煤灰等材料,可用作路堤填料,其他工業(yè)廢渣在使用前應進行有害物質的含量試驗,避免有害物質超標,污染環(huán)境。
(4)搗碎后的種植土,可用于路堤邊坡表層。各級公路的路基填方材料的最小強度和最大粒徑一般應符合下表的要求。
注:表列強度按《公路土工試驗規(guī)程》,對試樣浸水96h的CBR試驗方法測定。黃土、膨脹土及鹽潰士的填料強度,分別按各自的規(guī)定辦理。路基填料中最穩(wěn)定的填料主要有石質土、砂性土和鋼渣、粉煤灰等材料,這幾類材料摩擦系數大,不宜壓縮,透水性好,其強度受水的影響很小,是填筑路堤的最佳材料。一般填土和其它工業(yè)廢渣,經壓實后能夠獲得足夠的強度和穩(wěn)定性,是較好的、常用的填筑材料。使用時應注意:土中的有機質含量不可超過5%;易溶鹽含量不應超標;施工時按規(guī)定厚度分層鋪設、壓實,并控制最佳含水量。沙土粘結性小,易于松散,對流水沖刷和風蝕的抵抗能力很弱,壓實困難。但是經充分壓實的沙土路基,則壓縮變形小,穩(wěn)定性好。為了加強壓實和提高穩(wěn)定性,可以用振動法壓實,并可適量摻些粘土,以改善級配組成,并應將邊坡予以加固,以提高路基的穩(wěn)固性。在路基填料中穩(wěn)定性差的填料主要有高液限粘土、粉質土等,不宜作為公路路基用土。特殊情況下必須調節(jié)含水量并摻入適當的外加劑改良后方可使用。路基填土與碾壓:
1.路基填土:是把選定的路基填料運送到路基上逐層填起,進行鋪平并碾壓密實的過程。路基的填土方式可分為:水平分層填筑法、縱向分層填筑法、橫向填筑法和混合填筑法等。(1)水平分層填筑法水平分層填筑填筑時按照橫斷面全寬分成水平層次,逐層向上填筑。如原地面不平,應由最低處分層填起,每填一層,經壓實合格后再填上一層。此法施工操作方便、安全、壓實質量容易保證。(2)縱向分層填筑法縱向分層填筑適用于推土機或鏟運機從路笙取土填筑運距較短的路堤。依縱坡方向分層、逐層推土填筑。原地面縱坡小于20ρ的地段可用此法施工。(3)橫向填筑法橫向填筑從路基一端按各橫斷面的全部高度,逐步推進填筑,適用于無法自下而上,分層填土的陡坡、斷巖或泥沼地區(qū)。此法不易壓實,且還有沉陷不均勻的缺點。為此,應采用必要的技術措施,如選用高效能的壓實機械(振動壓路機)碾壓;采用沉陷量較小的砂性土或廢石方作填料等。(4)混合填筑法混合填筑是當公路路線穿過深谷陡坡,尤其是要求上部的壓實度標準較高時,施工時下層采用橫向填筑,上層采用水平分層填筑,此種方法稱為混合填筑法。沿橫斷面一側填筑的方法:
舊路拓寬改造需加寬路堤時,所用填土應與原路堤用土盡量接近或為透水性好的土,并將原邊坡挖成向內傾斜的臺階,分層填筑,碾壓到規(guī)定的密實度。嚴禁將薄層新填土貼在原邊坡的表面。高速公路和一級公路,橫坡陡峻地段的半填半挖路基,必須在山坡上從填方坡腳向下挖成向內傾斜的臺階,臺階寬度不應小于lmo其中沿橫斷面挖方的一側,在行車范圍之內的寬度不足一個行車道寬度時,應挖夠一個行車道寬度,其上路床深度范圍之內的原地面土應予以挖除換填,并按上路床填方的要求施工。不同土質混填時的方法:對于不同性質的土混合填筑時,應視土的透水能力的大小,進行分層填筑壓實,并采取有利于排水和路基穩(wěn)定的方式。一般應遵循以下原:以透水性較小的土填筑路堤下層時,其面應做成4%的雙向橫坡。如用以填筑上層時,除干旱地區(qū)外,不應覆蓋在透水性較大的土所填的下層邊坡上。不同性質的土應分別填筑,不得混填。每種填料層累計總厚度不宜小于0.5m。凡不因潮濕及凍融而變更其體積的優(yōu)良土應填在上層,強度較小的土應填在下層。為防止相鄰兩段用不同土質填筑的路堤在交接處發(fā)生不均勻變形,交接處應做成斜面,并將透水性差的土填在斜面的下部。請看動畫:動畫:推土機縱向填筑路堤
動畫:推土機橫向填筑路堤
2.路基壓實:路基壓實是保證路基質量的重要環(huán)節(jié)。路基壓實的作用,是提高填料的密實度,減小孔隙率;增強填料顆粒之間的接觸面,增大凝聚力或嵌擠力,提高內摩阻力,減少形變,為路基的工作提供良好的基礎。有效地壓實路基填筑土,才能保證路基工程的施工質量。(1)路基壓實的意義:土是三相體,土粒為骨架,顆粒之間的孔隙為水分和氣體所占據。壓實的目的在于使土粒重新組合,彼此擠緊,孔隙縮小,土的單位質量提高,形成密實整體,最終導致強度增加,穩(wěn)定性提高。通過大量的試驗和工程實踐已證明:土基壓實后,路基的塑性變形、滲透系數、毛細水作用及隔溫性能等,均有明顯改善。(2)影響壓實效果的主要因素:影響路基壓實效果的因素是多方面的,有內困和外因兩方面。內因指土質和濕度,外因指壓實功能(如機械性能、壓實時間與速度、土層厚度)及壓實時外界自然和人為的其他因素等。土基的E、γ與ω關系示意圖(3)含水量對壓實的影響:含水量ω與密實度(以干容重γ度量)的關系:以同一種土在同一貫入擊實標準下,得上圖中曲線1的駝峰曲線,表明干容重γ隨含水量ω而變的規(guī)律性。在同等條件下,一定含水量之前,γ隨ω增加而提高,主要原因在于水起潤滑作用,土粒間阻力減小,施加外力后,孔隙減小,土粒易于被擠緊,γ得以提高。γ值至最大值后,ω再繼續(xù)增大,土??紫侗凰终紦?而水一般不為外力所壓縮,水分互擠轉移,因而ω增大,γ隨之降低。通常在一定壓實條件下干容重的最大值,稱為最大干容重γ(駝峰曲線的最高點),相應的含水量稱為最佳含水量ω0。由此可見,壓實時,若能控制土的最佳含水量ω0則壓實效果為最高,耗費的壓實功能為最經濟。含水量ω與土的水穩(wěn)定性的關系:如果以形變模量Ey代替γ,它與ω亦具有類似的駝峰型曲線關系,而且最高點的EK及其相應的ωK值,與γ0及ω0均有區(qū)別。曲線2表明,土體含水量未達到最佳值ω0之前,強度已達最高值EK,這是因為土中含水量較少時,土粒間的阻力較大,欲使土粒繼續(xù)壓縮位移,需要更大的外力,所以表現為EK最高。而土中含水量在ωK值前后的減少或增加,相應的Ey隨之有所降低。且降低速率較快,穩(wěn)定性相對較差。換言之,控制最佳含水量ω0。壓實的土基,其強度和穩(wěn)定性最好。如果以ωK為準,盡管相應的EK最高,但飽水后的Ey卻大大降低,表明水穩(wěn)性極差。從這里也可看出選用ω0及相應的ω0作為控制土基壓實指標的機理所在。(4)土質對壓實效果的影響:
土質對壓實效果的影響很大,一般規(guī)律是不同的土質,有著不同的最佳含水量的及最大干容重γ0。幾種土質的壓實曲線對照圖(5)壓實厚度對壓實效果的影響:
相同壓實條件下(土質、含水量與壓實功能不變)實測土層不同深度的密實度(γ或壓實度)可得知,密實度隨深度遞減,表層5cm最高。不同壓實工具的有效壓實深度有所差異,根據壓實工具類型、土質及土基壓實的基本要求,路基分層壓實的厚度有具體的規(guī)定數值。一般情下,夯實不宜超過20cm,12~15t光面壓路機,不宜超過25cm,振動壓路機或窮擊機,宜以50㎝為限。實際施工時的壓實厚度應通過現場試驗確定合適的攤鋪厚度。圖是鋼筒式壓路機碾壓土時沿垂直方向的壓力分布,當深度大于2A時,傳至的壓力已經很小,不起壓實作用。由此可知,隨深度增加壓力逐漸減小。所以正確控制碾壓厚度,對于提高壓實機械生產效率和填筑路基質量十分重要。(6)壓實功能對壓實的影響:壓實功能(指壓實工具的質量、碾壓次數、或錘落高度、作用時間等)對壓實效果的影晌,是除含水量之外的另一個重要因素。壓實功能對最佳含水量、密實度的影響
通過數條曲線的對比表明:同一種土的最佳含水量ω0隨壓實功能的增大而減小,最大干容重γ0則隨壓實功能的增大而提高;在相同含水量條件下,壓實功能愈高,土基密實度(即γ)愈高。據此規(guī)律,工程實踐中可以增加壓實功能(選用重碾,增加次數或延長作用時間等),以提高路基強度或降低最佳含水量。但必須指出,用增加壓實功能的辦法,賴以提高土基強度的效果,有一定限度。壓實功能增到一定限度以上,效果提高愈為緩慢,在經濟效益和施工組織上,不盡合理,甚至壓實功能過大,一是會破壞土基結構,二是相對應含水量減少而帶來的水穩(wěn)定性差,其壓實效果適得其反。相比之下,嚴格控制最佳含水量,要比增實功能收效大得多。
(7)壓實機具的選擇與操作:壓實機具的選擇以及合理的操作,則是影響土基壓實效果的另一綜合因素。土基壓實機具的類型較多,大致分為碾壓式、夯實式和振動式三大類型。碾壓式(又稱靜碾壓式),包括光面碾(普通的兩輪和三輪壓路機)、羊足碾和氣胎碾等幾種。夯擊式中除人使用的石破、大夯外,機動設備中有夯錘、夯板、風動夯及蛙式夯機等。振動式中有振動器、振動壓路機等。不同壓實機具,適用于不同土質及不同土層厚度等條件,這些都是壓實機具的主要依據,正常條件下,對于砂性土的壓實效果,振動式較好,夯擊式次之,碾壓式較差。對于粘性土,則宜選用碾壓式或夯擊式,振動式較差甚至無效。不同壓實機具,在最佳含水量條件下,適應于一定的最佳壓實厚度以及通常的壓實遍數。
實踐經驗證明:土基壓實時、在機具類型,土層厚度及行程遍數已經選定的條件下,壓實操作時宜先輕后重、先慢后快,先邊緣后中間(超高路段等需要時,則從內側至外側宜先低后高。壓實時,相鄰兩次的輪跡應重迭輪寬的1/3,保持壓實均勻,不漏壓,對于壓不到的邊角,應輔以人力或小型機具窮實。壓實全過程中,經常檢查含水量和密實度,以達到符合規(guī)定壓實度的要求。(8)土基壓實標準:土基野外施工,受種種條件限制,不能達到室內標準擊實試驗所得的最大干容重γ0應予以適當降低。令工地實測干容重為γ,它與室內標準擊實試驗得到的γ0值之比的相對值,稱為壓實度K。壓實度K是現行規(guī)范規(guī)定的路基壓實標準。最大干密度γ0是通過標準擊實試驗所確定的。(9)碾壓工序的控制:
為了有效地壓實路基填筑土,必須對碾壓工序作以下的控制:路基要求的壓實度根據填挖類型和公路等級及路堤填筑的高度而定。通常根據表中的規(guī)定,用標準擊實試驗,求出最大干密度和相應的最佳含水量,計算出施工要求的最小干密度。各種壓實機具碾壓不同土類的適宜厚度和所需壓實遍數與填土的實際含水量(最佳含水量±2%以內)及所要求的壓實度大小有關,應根據要求的壓實度,在做試驗段時加以確定。高等級公路路基填土壓實宜采用振動壓路機或35~50t輪胎壓路機進行。采用振動壓路機碾壓時,第一遍應靜壓,第二遍開始用振動壓實。壓實過程中嚴格控制填土的含水量。含水量過大時,應將土翻曬至要求的含水量再碾壓;含水量過小時,需均勻曬水后再進行碾壓。通常,天然土的含水量接近最佳含水量時,在填土后應隨即壓實。動畫:路基工程施工
邊坡與路基休整:
1.路基邊坡施工:路基邊坡施工是路基施工作業(yè)中的重要環(huán)節(jié),路基邊坡施工應符合公路工程技術標準的規(guī)定。在施工中應注意:
(1)放樣:根據線路中樁和設計表,通過放樣,定出邊坡的位置和坡度,確定路基輪廓,要求放樣準確可靠。
(2)作好坡度式樣:按照規(guī)定,首先在適當位置作出邊坡式樣,作為全面施工參照。
(3)隨時測量:對高路堤或深路塹,每做異端距離就要抄平放線一次,發(fā)現問題,及時糾正,變坡點處,更要注意測量檢查。
(4)留有余量:路基修筑時,邊坡部位要留有一定的余量,以便進一步修正后,達到設計要求的標準。路基邊坡坡度在1:1.8左右時,坡面要拉線先放粗坡,用3t以上的振動壓路機(拖式)從填土坡腳開始往上卷振壓實(注意從上往下放下過程中不能振動,否則,坡面上的填料將被振落)。另一種方法是填土時適當加大寬度和高度,分層填土、壓實,多余部分利用平地機或人工等其它方法鏟除休整即可。路基邊坡施工時,要采取必要措施預防雨水及路基表面的積水沖刷邊坡,每層路基填土前可在路基邊坡上緣采取培土并在一定距離預設出水口、急流槽等方法,將路基范圍內的水排放到固定位置,避免雨水漫坡,形成沖溝。2.路基整修:
路基土石方工程基本完工后,施工單位應會同監(jiān)理人員,按設計文件要求檢查路基中線、高程、寬度、邊坡坡度和截(排)水系統(tǒng)。并根據檢查結果編制整修計劃,進行路基整修。
(1)路基表面整修:土質路基表面的整修,可用機械配合人工切土或補土,并配合壓路機械碾壓,不得有松散、軟彈、翻漿及表面不平整現象。石質路基表面應用石屑嵌縫緊密、平整、不得有坑槽和松石。
(2)路基邊坡整修:整修邊坡時,應自上而下進行邊坡整修。填方路基邊坡受雨水沖刷形成沖溝或坍塌缺口時,應自上而下,分層挖臺階加寬補填夯實,再按設計坡面削坡,彎道內側路肩邊緣,應修建路肩攔水帶,在整修路堤邊坡表面過程中,還應將其兩側的超寬切除。如遇邊坡缺土時,亦分層補填夯實。四、橋涵臺背填土:1.橋、涵路基處產生路基沉陷的原因:
橋、涵臺背處由于沉陷而導致跳車是高等級公路中常見的一種病害,其原因主要有:
(1)路基本身的壓縮沉降
(2)地基沉降要解決橋、涵處填料下沉問題,就必須采取正確的施工措施和適宜的施工方法。2.臺背填土的施工與控制:
設置橫向泄水管或盲溝:臺、背路基填筑前。在原地基土拱上設置泄水管或盲溝。在基底上,先對基底作必要的處理,然后填筑3%~4%的夯實粘土土拱,再在土拱上挖一條雙向的地溝(寬40~60cm;深30~50cm)然后在臺背后全寬范圍內滿鋪一層隔水材料,在地溝內四周鋪設設有小孔的硬塑料泄水管(管徑一般不小于10cm,其上小孔孔徑為5mm,布成絹花形,間距控制在10cm以內)。泄水管的出口應伸出路基外,然后在硬塑料管四周填筑透水性好、粒徑較大的砂石材料,再分層填筑臺后透水性材料,直到路基頂面。橫向盲溝的設置與上相同,取消泄水管,以滲水系數較大的透水性材料填筑地溝(如大粒徑碎石)。用土工布包裹盲溝出口處,并對其做必要的處理。3.臺背填筑材料的選擇與施工:為保證臺背處路基的穩(wěn)定,其填土除設計文件規(guī)定外,一般應選用內摩擦角較大的透水性材料,如巖渣、碎石,就能很好的減小路基的壓縮沉降,另一方面也利于臺背縫隙中滲入的雨水沿盲溝或泄水管順利的排出路堤外。臺背后填筑透水性材料,應滿足一定的長度、寬度和高度要求,在通常情況下,臺背填料順路線方向頂部為距翼墻尾端不小于臺高加2m,底部距基礎內緣控制長度不小于2m,拱橋臺背填土長度不小于臺高的3~4倍,涵洞填土長度每側不應小于2倍孔徑長度。透水性材料的填筑高度,從路堤頂面起向下計算,在冰凍地區(qū)一般不小于2.5m,無冰凍地區(qū)填至高水位處。臺背與路基接壤處,為保證連接質量。一般路基留一斜坡,斜坡坡度不大于1:1(也可用臺階形式連接)。4.臺背填筑施工注意事項:
(1)控制填料質量,填料的細料含量不宜過大;
(2)填筑前,應在土拱上設置泄水管或盲溝;
(3)臺背填筑透水性材料前,橋、涵的臺前防護工程及橋梁上部結構均應完成;
(4)應嚴格按有關施工規(guī)范施工,控制每層填筑厚度(一般不超過20cm,當采用小型夯具時,一級以上公路松鋪厚度不超過15cm)。碾壓遍數(一般不少于10遍),并對每層填筑質量實施檢測,透水性材料以干容重或空隙率控制施工質量。四、填石及高填方路堤施工:
1.填石路堤:在山丘地區(qū),路基石方占有相當大的比例,石質陸地是一種最常見、最普遍的路基形式。因此,研究石質路堤的施工,具有重要的意義。2.填料要求:
填石路堤的石料來源主要是路塹和隧道爆破后的石料,施工時其強度和風化程度是否符合要求石料強是指飽水試件的極限抗壓強度,填石路堤要求其強度值不小于15MPa(用于護坡不應低于20MPa)。填石路堤石料的最大粒徑不宜超過層厚的2/3。每層的松鋪厚度:高等級公路不宜大于0.5m,填料的最大粒徑不得大于10cm;其他公路不宜大于1.0m,填料的最大粒徑不得大于15cm。對于土石混填路堤,土石混合料中石料強度大于2OMPa時,石塊最大尺寸不得超過壓實層厚的2/3,否則應予剔除。當石料強度小于15MPa時,石塊最大尺寸不得超過壓實層厚,超過的應打碎。3.填石路堤的填筑方法:
(1)填石路堤的填筑施工方式傾填(含拋填)和逐層填筑、分層壓實兩種。高等級公路和鋪設高級路面的其他等級公路的填石路堤均應分層填筑,分層壓實。鋪設低級路面的一般公路在陡峻山坡段施工特別困難或大量爆破以挖作填時,可采用傾填方式將石料填筑于路堤下部。傾填時,路堤邊坡坡腳應用直徑大于30cm的硬質石料碼砌。碼砌的厚度:填石路堤高度小于或等于6m時應不小于1m,高度大于6m時,應不小于2m或按設計規(guī)定。
(2)土石路堤必須分層填筑,分層壓實。每層鋪填厚度應根據壓實機械類型和規(guī)格確定,但不宜超過40cm。
(3)混合料中石料的含量多少將影響壓實效果。因此,當石料含量大于70%時,應先鋪大塊石料,且大而向下放平穩(wěn),然后鋪小塊石料、石屑等嵌縫找平,再碾壓密實。當石料含量小于70%時,土石可混合鋪填,但應消除硬質石塊集中的現象。
(4)土石混合料填筑高等級公路時,其路床頂面以下30~50cm范圍內仍應填筑符合路床要求的士并分層壓實,填料最大粒徑不大于10cm。其他公路在路床頂面以下填筑30cm的砂類土最大粒徑不大于15cm。4.填石路堤壓實方法:(1)填石路堤在壓實前,應先用大型推土機推鋪平整,個別不平處,應用人工配合,用細石屑找平。(2)填石路堤所要求的密實度所需的碾壓遍數(或窮壓遍數)應經過試驗確定。(3)土石混填路堤的壓實要根據混合料中巨粒土含量的多少來確定。(4)堤的壓實方法進行壓實,當巨粒土含量較大時,應按填石路堤的壓實方法壓實。(5)不論何種路堤,碾壓都必須確保均勻密實。5.壓實標準:填石路堤不能用土質路基的壓實度來判定路基的密實程度,其判定方法目前國內外尚無統(tǒng)一規(guī)定。國外填石路堤曾采用在振動壓路機的駕駛臺上裝設的壓實計反映的計數值,來判定是否達到要求的緊密程度,但無定量值的規(guī)定,且只限于此種裝置的壓路機。我國現行《公路路基技術規(guī)范》(JTJ033)規(guī)定的壓實標準為:在規(guī)定深度范圍內,以12t以上振動壓路機壓實,當壓實層頂面穩(wěn)定,不再下沉(無輪跡)時,可判為達到密實狀態(tài)。6.高填方路堤:水稻田或常年積水地帶,用細粒土填筑路堤高度在6m以上,其它地帶填土或填石路堤高度在20m以上時,稱為高填方路堤。高填方路堤在施工前,應對原地面進行清理,如地基土的強度不符和設計要求,則應進行處理或加固。若基底為斜坡時,應按規(guī)定挖好橫向臺階。高填方路堤應采用分層填筑、分層壓實的方法施工。在填筑時一定要按路堤高度和邊坡度將該層的路堤寬度(包括加寬量)填足,不得缺填,如填到上面才發(fā)現路堤填的寬度不夠時,邊坡補填,則松土不易與原邊坡土結合緊密,而且不好壓實。填筑高填方路堤時,每層填筑厚度,應根據所采用的填料確定。如填料來源不同,其性質差異較大時,應分層填筑,不應分段或縱向分幅填筑。處于水淹路段的高填方路堤,除承受一般和自重外,其淹沒部分還要承受水的浮力及滲透動水壓力的作用。當水位驟然下降時,土體內部的水向邊坡流出,滲透動水壓力可能破壞路堤邊坡穩(wěn)定性。故路堤浸水部分應采用水穩(wěn)性較高及滲水性好的填料。其邊坡比不宜小于1:2??梢员苊膺吰率Х€(wěn)。第二節(jié)挖方路基施工
一、土方路塹開挖:
1.開挖方式:土方路塹開挖前,應作好現場伐樹除根等清理工作,如果移挖作填時,還需將表層土壤單獨掘棄。路塹的開挖根據路塹深度和縱向長度及現場的施工條件,可分為全斷面橫挖法、縱挖法、混合式開挖法三種。(1)全斷面橫挖法:
是對路塹整個橫斷面的寬度和深度從一端或兩端逐漸向前開挖的方式稱為全斷面橫挖法。全斷面橫挖法可分為一層橫向全寬挖掘法和多層橫向全寬挖掘法兩種方式。一層橫向全寬挖掘法適用于開挖深度小且較短的路塹。多層橫向全寬挖掘法適用于開挖深而短的路路塹3)縱挖法:是沿道路的縱向進行挖掘??v挖法分層縱挖法,通道縱挖法及分段縱挖法三種方式。
分層縱挖法:沿路塹全寬以深度不大的縱向分層挖掘前進的作業(yè)方式稱為分層縱挖法。分層縱挖法適用于較長的路塹開挖。當路塹長度不超過100m,開挖深度不大于3m,地面較陡時,宜采用推土機作業(yè),當地面橫坡較緩時,表面宜橫向鏟土,下層的土宜縱向推運;當路塹橫向寬度較大時,宜采用兩臺或多臺推土機橫向聯合作業(yè);當路塹前傍陡峻山坡時,宜采用斜鏟推土。
通道縱挖法:沿路塹縱向挖掘一通道,然后將通道向兩側拓寬。上層通道拓寬至路塹邊坡后,再開挖下層通道,按此方向土方挖掘和外運的流水作業(yè)。直至開挖到挖方路基頂面標高,稱為通道縱挖法。通道可作為機械通行、運輸土方車輛的道路
分段縱挖法:沿路塹縱向選擇一個或幾個適宜處,將較薄一側路笠橫向挖穿,將路塹在縱方向上按樁號分成兩段或數段,各段再縱向開挖成為分段縱挖法。分段縱挖法適用于路路塹過長,棄土運距過遠的傍山路塹,或一側的整壁不厚的路笙開挖,同時還應滿足其中間段有棄土場、土方調配計劃有多余的挖方廢棄的條件。
(4)混合式開挖法:將橫挖法與通道縱挖法混合使用稱為混合式開挖法。適用于路塹縱向長度和挖深都很大時,先將路塹縱向挖通后,然后沿橫向坡面挖掘,以增加開挖坡面。每個坡面應設一個機械班組作業(yè)。
2.機械化施工:
挖方路基的施工根據不同的施工條件,應采用不同的施工機械作業(yè)。動畫:挖掘機開挖路塹
動畫:推土機、裝載機聯合作業(yè)
3.施工中應注意的問題:
(1)土方開挖要求:路基開挖前應對沿線土質進行檢測試驗。適用于種植草皮和其它用途的表土應儲存于指定地點;對開挖出的適用材料,應用于路基填筑,可減少挖方棄土和棄土堆面積,亦可蝠減少填方借土和取土坑面積。但各類材料不應混雜,混雜材料均勻性差,難于保證路基的壓實質量。對不適用的材料可作外棄處理。土質路塹地段的邊坡穩(wěn)定極為重要。開挖時,不論開挖工程量和開挖深度大小,均應自上而下進行,不得亂挖超挖。一方面,要注意施工方法,如采用不加控制的爆破法施工,易造成路塹邊坡失穩(wěn),易于塌方;掏洞取土易造成土坍塌傷人,因而嚴禁掏洞取土。在不影響邊坡穩(wěn)定的情況下采用爆破施工時,也應經過設計審批。另一方面,要注意施工順序。防止因開挖順序不當而引起邊坡失穩(wěn)崩塌,應按原有自然坡面自上而下挖至坡腳,不可逆順序施工,否則,極易引起滑坡體滑坍。挖方路基施工標高,應考慮壓實的下沉值。絕不能將路基的施工標高與路基的設計標高(路線縱斷面圖上設計標高)混同,造成超挖或少挖,產生浪費或返工。
(2)排水設施的開挖:水是造成路重各種病害的主要原因,所以在路整開挖前應作好截水溝,并根據土質情況做好防滲工作。施工期間應修建臨時排水設施。臨時排水設施應與永久性排水設施相結合,水流不得排人農田、耕地、污染自然水源,也不得引起淤積或沖刷。對排水溝渠開挖的具體要求如下:排水溝渠的位置、斷面尺寸應符合設計圖紙的規(guī)定。截水溝不應在地面坑洼處通過,必須通過時,應按路堤填筑要求將洼處填平壓實,然后開挖,并防止不均勻沉陷和變形。平曲線外邊溝溝底縱坡,應與曲線前后的溝底相銜接。曲線內側不得有積水或外溢現象發(fā)生。路塹和路堤交接處的邊溝應緩緩引向路堤兩側的天然溝或排水溝,不得沖刷路堤,路基坡腳附近不得積水。排水溝渠應從下游出口向上游開挖。同時,應保證排水設施溝基穩(wěn)固,嚴禁將排水溝挖筑在未加處理的棄土上消形整齊,溝坡、溝底平順,溝內無浮土雜物;溝水排泄不得對路基產生危害;截水溝的棄土應用于路塹與截水溝間筑土臺,并分層壓(窮)實,臺頂設2%傾向截水溝的橫坡,土臺邊緣坡腳距路笙頂的距離不應小于設計規(guī)定。(3)邊坡開挖:
路塹挖土邊坡施工的基本要求,基本上與填土邊坡類似,除了邊坡坡度符合設計規(guī)范外,也應做好放樣、布設標準邊坡等工作,但是,與填方邊坡相比又有自己的一些特點。路堤邊坡由于是填土而成,其工程性質差異不大,而路笙邊坡由自然狀態(tài)土、石開挖而形成,隨線路經過地帶不同而有較大的變化,工程性質有時差別很大,施工作業(yè)難易程度也就有一定的區(qū)別。對于砂類土邊坡,施工時,挖出的斜坡應留有足夠的余量,然后打樁、定線,進行坡面整修。具體做法是,先用機械開挖,留有20~30cm的余量,以后可人工修整或用平地機修整,也可用小型反鏟挖掘機作業(yè)。如果采用挖掘機修整邊坡,對操作人員要求應有較高的技術水平,否則,很容易造成超挖或欠挖。對于礫類土邊坡,由于影響礫類土挖方邊坡的因素,主要是土體結合的緊密程度,故其坡度要結合土壤、地質水文等條件確定。對于地質不良擬設擋墻等防護設施的路塹邊坡,應采用分段挖掘,分段修筑防護設施的方法,以保證安全和邊坡的穩(wěn)定。(3)棄土處理:
在施工過程中,棄土隨便亂堆會影響現有公路和施工便道的車輛行駛,堵塞農田水利設施,造成水流污染、淤塞或擠壓橋孔或涵管口,增加水流速度,改變水流方向,沖刷河岸,所有這些都是不允許的。所以要求在開挖路塹棄土地段前,提出棄土的施工方案報有關單位批準后實施方案改變時,應報批準單位復查。棄土堆的邊坡不應陡于1:5,頂面向外應設不小于2%的橫坡,其高度不宜大于3m。路塹旁的棄土堆,其內側坡腳與路塹頂之間的距離,對于干燥硬土不應小于3m;對于軟濕土,不應小于路塹深度加5m。在山坡上側的棄土堆應連續(xù)而不中斷,并在棄土堆前設截水溝;山坡下側的棄土堆應每隔50~100m設不小于1m的缺口排水,棄土堆坡腳應進行防護加固。巖溶地區(qū)的漏斗處多已成為地面水排泄通道,暗河口則成為地下水的出口通道,如將棄土堆棄在這些地方,會造成地面水和地下水無法排走,形成水災,影響路基安全。若在貼近墩、臺處棄土,將會造成橋墩、臺承受偏壓,橋墩、臺的安全會受到影響。所以,應嚴禁在巖溶漏斗處、暗河口處、貼近橋墩、臺處棄土。二、石方路塹開挖:1.石方路塹的開挖通常采用爆破法,有條件時宜采用松土法,局部情況可采用破碎法開挖。施工時,采用的爆破方法,要根據石方的集中程度、地質、地形條件及路基斷面形狀等具體條件而定。主要方法有鋼舒炮、深孔爆破、葫蘆炮、光面爆破與預裂爆破和拋坍爆破。(1)鋼舒炮:鋼纖炮通常指直徑和深度分別小于7cm和5cm的爆破方法。一般最多裝藥量為眼深的1/3~1/2,爆破的石方量一般不超過10m3。因為爆破次數多,鉆眼工作量大,生產效率低,而常用于工程分散、石方量小以及修整邊坡、開挖邊溝、炸孤石等。炮眼位置應選擇在臨空面多的地方,炮眼方向應與巖石的節(jié)理和裂縫相垂直,當只有一面臨空時,炮眼應與臨空面斜交呈30°~60°。2)深孔爆破:深孔爆破為圓柱形炮眼,其孔徑大于75㎜,深度在5m以上,炮眼需用大型潛孔鑿巖機或穿孔機進行打眼。此法的爆破效果較高,一次爆破量較大,對路基邊坡的影響比大型爆破要小,安全性較高,爆破效果易于控制,但爆破后仍有10%~25%大石頭,需要第二次小爆破,以深孔爆破時,應先將地面修成臺階形的梯段,傾角為60°~75°,高度為5~15m,孔徑在100~150㎜。超段長度h為梯段高度的10%~15%。多排藥包時,靠臨空面的前排應先用即發(fā)電雷管起爆,后排藥包用延期電雷管稍后起爆。需要兩個以上藥包同時起爆時,必須采用電力起爆或傳爆線起爆的方式。(4)葫蘆炮:葫蘆炮又稱藥壺炮或轟膛炮,其炮眼徑口約為35~40㎜,在深2.5~3.0m以上的炮眼底部,用一次或多次烘膛,使炮眼底部擴大成藥壺形(又稱葫蘆形),將炸藥集中裝入"藥壺"中進行爆破。由于炮眼底部容積增大,裝藥多,爆炸能量集中,爆炸效果好,在公路施工中經常使用。葫蘆炮宜用于VII~ⅠⅩ級巖石,中心挖深4~6m,階梯高度在7m以下;炮眼可打成直眼、斜眼或平眼。炮位要布置在有較大和較多臨空面、地面橫坡大的地段。若臨空面少,自然坡面較緩,可先用小炮改造地形,再用葫蘆炮爆破。為避免超爆,藥包應距設計邊坡有一定距離。(5)光面爆破:
是在開挖限界的周邊,適當排列一定間隔的炮孔,在有側向臨空面的情況下,用控制抵抗線和藥量的方法進行爆破,使之形成一個光滑平整的邊坡。(6)預裂爆破:
是在開挖限界處按適當間隔排列炮孔,在沒有側向臨空面和最小抵抗線的情況下,作控制藥量的方法,預先炸出一條裂縫,使擬爆體與山體分開,作為隔震減震帶,起保護和減弱開挖限界以外山體或建筑物的地震破壞作用。.
進行光面或預裂爆破時,應嚴格保持炮孔在同一平面內,炮孔間距α和抵抗線W之比應小于0.8。裝藥量應控制適當,并采用合理的藥包結構,通常使炮孔直徑大于藥卷直徑1~2倍,或采用間隔藥包、間隔鉆孔裝藥。預裂炮的起爆時間在主炮之前,光面炮在主炮之后,其間隔時間可取25~50ms。同一排孔必須同時起爆,最好用傳爆線起爆,否則會影響爆破質量。動畫:拋坍爆破
2.松土法:為了有利于開挖邊坡的穩(wěn)定和保護既有建筑物的安全,大馬力推土機不斷普及,用松土法開挖巖石被越來越廣泛地采用。三、深挖路塹的施工:路塹邊坡高度等于或大于2Om時稱為深挖路塹。深挖路塹因為它的邊坡較高,易于坍塌,且工程數量大,常是影響全線按期完工的重點工程。因此,在施工前,必須,收集了解土石界限、工程等級、巖層風化厚度及破碎程度等巖層工程特征。并進行工程地質補探工作,解決原設計文件中工程地質資料缺乏或嚴重不足的問題。(1)土質高路塹:
土質單邊坡路塹可采用多層橫向全寬挖掘,雙邊坡則通常采用分層縱挖法和通道縱挖法,若路塹縱向長度較大、一側邊坡的土壁厚度和高度不大時,可采用分段縱挖法。施工機械可采用推土機或鏟運機。當棄土運距較遠超過鏟運機的經濟運距時,可采用挖掘機配合自卸汽車作業(yè)或采用推土機、裝載機配合自卸汽車作業(yè)。
土質深挖路塹施工中應注意的是:不能采用不加控制的爆破法施工和掏洞取土法施工。不加控制的爆破法施工會造成路塹邊坡失穩(wěn),易于明方,掏洞取土易造成土擁塌傷人。特別應注意在靠邊坡3m以內禁止采用爆破法,即使是土質緊密,為加快施工進度在距邊坡3m以外準備采用爆破法施工時,也應進行縝密設計,以免炸藥量過多,爆破時將邊坡上的土炸松,使邊坡不能穩(wěn)定,造成后患。視頻:路基施工
(2)石質高路塹:
石質高路塹宜采用中小爆破法施工,只有當路線穿過獨山丘,開挖后邊坡不高于6m,且根據巖石產狀和風化程度,確認開挖后邊坡穩(wěn)定,才可考慮大爆破方案。雙邊坡石質深挖路塹的施工較單邊坡的困難一些。首先需用縱向挖掘法在橫斷面中部每層開辟一條較寬的縱向通道,以便爆破后的石料運走,同時成為兩側未炸石方的臨空面,然后橫斷面兩側按單邊坡石質路塹的施工方法作業(yè)。第三節(jié)軟濕地基及特殊路基施工
一、換填土層法:換填土層法,即采用相應的處理方法,將基底下一定深度范圍內的軟土層挖去或擠去,換以強度較大的砂、碎(礫石)、灰土或素土,以及其他性能穩(wěn)定、無侵蝕性的土類,并予以壓實。1.開挖換土法:當采用挖掘機械,鏟除軟土層厚后換填好土,分層壓實的方法稱為開挖換土法。根據換土范圍大小可分為全部挖除換土法和局部挖除換土法。前者把軟土層全部鏟除換以好土,適用于軟土層厚度小于2m的地基;后者適用于軟弱層較厚,特別是上部軟土層較下部軟土層強度低得多,有可能發(fā)生滑動破壞或沉降量過大等情況的地基。
其施工要點:(1)選擇良好的填料:應選擇強度較大、性能穩(wěn)定的填料。當軟土地基中地下水位較高時,應選擇具有良好排水性能的砂、砂礫等粗粒料作為填料,以便處于地下水位以下的地基仍能保持有足夠的承載力。(2)開挖邊坡的坡度:應根據開挖深度與土的抗剪強度確定合理的邊坡坡度。開挖時用水泵排水,防止邊坡坍塌破壞,增加不必要的挖方量。若有不需要壓實的良好的填料時,以不排水為宜。填料應及時運進,隨挖隨填,防止挖方邊坡坍塌。動畫:開挖換土法施工
2.強制換土法:
該法是指把好土直接鋪撒在軟土地基表層,靠土的自重將軟土擠向周圍,從而換上好土的施工方法,也叫擠出換土法。這種方法對于薄軟土層特別有效,對于厚軟土層,視工程種類及加固目的,有時也仍然是一種有效、經濟的方法。
施工時,應從路中線逐漸向兩側填筑。當軟士的擠出受阻時,應及時除去路堤兩側隆起的土,同時在路堤上面加載超壓。應當注意:對于寬路堤,由于軟土厚度不一致,若在路堤下面殘留部分軟土,完工后會產生不利的不均勻沉降。3.爆破換土法:
爆破換土法是把炸藥裝入軟土層,通過爆破作用將軟土擠出的方法。這種方法對周圍影響很大,只限于爆破對周圍構造物或設施沒有不良影響的地區(qū)使用。并且一般要通過幾次爆破使路堤逐漸下沉,兩側擠出隆起的軟土要及時挖除,保證爆破效果不致降低。二、擠密法:擠密法以增大密實度為目的。對軟土地基加固處理方法可分為三類:一是在地基表面預施靜載壓力,加速地基(包括路基)完成沉降,達到趨于穩(wěn)定,這類方法有反壓護道法和堆土預壓法。二是在地基表面預施沖擊動壓力,同樣達到完成沉降變形,增大地基土密實度,這類方法稱重錘窮實法。三是深入地基內鉆擠成樁孔,灌以固化劑與軟土混合,組成復合地基,此類方法稱深層拌和法。1.反壓護道法和堆土預壓法:
反壓護道法主要指路堤在施工中達不到要求的滑動破壞安全系數時,反壓主路堤兩側,以期達到路堤穩(wěn)定的一種處理方法。堆土預壓法是指在正式施工前或施工工期內允許的前提下,在軟土地基表面預先堆土加壓,加速地基的下沉和軟土固結,通過擠密增大土體密實度,提高土的抗剪強度。反壓護道的施工:反壓護道的施工一般按下圖所示的順序進行:先填筑包括反壓護道在內的砂墊層I和路堤Ⅱ,接著填路堤III。在施工過程中必須注意:(1)避免一次性高堆填,應分層填筑、分層碾壓至規(guī)定的密實度。(2)每層鋪筑要有一定的向外傾斜坡度,以利排水。(3)反壓護道的填筑速度不得慢于主路堤。(4)主路堤在施工中或完工后,如能確定反壓護道下面的地基強度已增長到要求的值,則可將反壓護道的超載部分挖除,并用這些材料填筑主路堤。2.重錘夯實法:
重錘夯實法,一般是以錘底直徑為1~1.5m,質量為1.5t或稍重的重錘,從落高為2.5~4.5m處落下,夯實地基。重錘夯實法加固地基,可提高地基表層土的強度,降低地表的濕陷性并減少表層土強度的不均勻性。重錘夯實法適用于地下水位0.8m以下稍濕的一般粘性土、砂土、濕陷性黃土、雜填土等。3.深層拌和法:
在地基的成孔樁中,將石灰或水泥等固化劑與土基軟土攪拌、混合處理的方法稱為拌和法。它可分為表層土拌和法和深層(深度超過20m)拌和法。動畫:深層拌和法
在施工前,要確定固化劑的種類,(水泥、石灰、水泥漿及其他復合材料);根據設計強度的要求,選取施工地段有代表性的土進行固化劑配合比試驗,確定施工時固化劑的摻配量;檢查施工機械運轉是否正常,特別是固化劑的排送量,以保證固化劑配比正確。動畫:DLM施工法
動畫:噴射粉體攪拌法
三、化學加固法:利用化學溶液或膠結劑,采用壓力灌注或攪拌混合等措施,使土顆粒膠結起來,達到對軟土地基加固的目的,稱為化學加固法,又稱膠結法?;瘜W加固法所采用的化學溶液主要有:以水玻璃溶液為主的漿液;以丙烯氨為主的漿液;以紙漿溶液為主的漿液以及水泥漿液。目前以水泥漿液使用較多。化學加固法的施工工藝主要有高壓噴射注漿法和深層攪拌法兩種。1.高壓噴射注漿法:
所謂高壓噴射注漿,就是利用鉆機把帶有噴嘴的注漿管鉆進至土層的預定位置后,以高壓設備使?jié){液或水成為20Mpa左右的高壓流從噴嘴中噴射出來,沖擊破壞土體。使土粒在噴射流的沖擊力、離心力和重力等作用下,與漿液攪拌混合,并按一定的漿土比例和質量大小有規(guī)律重新排列。漿液凝固后,便在土中形成一個固結體。高壓噴射注漿法的施工工藝流程圖:2.深層攪拌法:
深層攪拌法是利用水泥、石灰等材料作為固化劑,通過深層攪拌機將軟土和固化劑強制攪拌,利用固化劑和軟土之間的一系列物理—化學反應,使軟土凝結成具有整體性、水穩(wěn)性和一定強度的優(yōu)質地基。四、排水固結法:飽和軟土在荷載作用下,排水固結,抗剪強度可得到提高,以達到加固的目的。此法常用于加固濕軟地基,包括天然沉積層和人工沖填的土層,如沼澤土、淤泥及淤泥質土、水力沖積土等。排水固結法中目前常用的施工方法有砂墊層法、砂井排水法和塑料板排水法。1.砂墊層法:
砂墊層是指作為濕軟土層地基固結所需要的上部排水層,同時又是路堤內土體含水增多的排水層。砂墊層的作用是加速軟弱土層的排水固結,從而可提高承載力,減少沉降量,同時可防止凍脹,消除膨脹土的脹縮作用,也可處理暗穴。
砂墊層厚度,一般在0.5~1.0m之間,太厚施工困難,太薄效果較差。砂料以中粗砂為宜,要求級配良好,顆粒的不均勻系數不大于5,含泥量不超過3%~5%。2.砂井排水法:
砂井排水法是在濕軟地基中人為地設置垂直排水砂井,縮短排水距離,減少固結時間,以達到提高地基抗剪強度的一種方法。砂井的布置要根據對地基的固結率和固結度的要求,確定砂井的直徑、間距、深度,并布置砂溝或砂墊層。一般情況下砂井直徑多為8~10m,間距大約是井徑的6~8倍。施工深度應通過穩(wěn)定性分析來確定,一般為15~20m。砂井排水法的施工:在砂井施工前先在地表均勻地鋪設一層約0.5~1.2m的砂墊層。砂井的布置可分為梅花形和正方形兩種。砂井位置確定后要做好標記。施打砂井施打方法有打入式、射水式、螺鉆式和袋裝式。1)打入式:振動
錘式通常用履帶式吊機或特制鋼架,砂井直徑約30~50cm,施打間距1.5~3.0m。
(2)射水式:砂井的優(yōu)點是對地基擾動小,沒有處理排泥的問題。(3)螺鉆式:鉆成砂井的直徑較大,為40~100cm,深度可為15m,但施工速度較慢。(4)袋裝式:該法用透水性良好的網狀織物做的袋子裝砂,沉入井內。這種袋子受荷后能隨地基變形,避免了砂樁因斷樁而不能排水的缺點。
袋裝砂井的施工工藝流程為:平整原地面一→攤鋪下層砂墊層一→機具定位一→打入套管一→沉入砂袋一→拔出套管一→機具移位一→埋砂袋頭一→攤鋪上層砂墊層。3.塑料板排水法:
塑料排水法板是帶有孔道的板狀物體。具有單孔過水斷面大、排水暢通、質量輕、強度高、耐久性好等特點,是一種較理想豎向排水體,目前在國內得到廣泛應用。
塑料板排水法的施工工藝為:平整原地面→攤鋪下層砂墊層→機具就位→塑料排水板穿靴→插入套管→拔出套管→割斷塑料排水板→機具移位→攤鋪上層砂。施工方法常采用有心軸的插入法。心軸有圓形、多邊形等多種形式,通常采用下圖形狀,用鋼制成,中間留有可使塑板材通過的孔洞。五、其它特殊地區(qū)的路基施工:1.水稻田及多雨潮濕地區(qū)施工:水稻田地區(qū)路堤施工,包括排水、原地面處理、路堤填筑、邊坡及排水系統(tǒng)處理等。(1)排水疏干:
施工前應沿公路用地兩側筑埂,在埂內
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