路基土石方施工工艺及方法.ppt

1,中铁十五局,铁路路基工程土石方施工技术,2,本节主要讲述铁路路基工程组成、性质和特点以及路基横断面。,第一节路基构造,3,铁道线路是由路基、桥梁、涵洞、隧道和轨道等组成的一个整体工程结构，它是列车运行的基础。铁路路基是铁路线路的重要组成部分。它与桥梁、隧道相连，共同组成一个线路整体。路基形式:,一、概述,4,路基形式简图,a路堤,b路堑,5,c半路堤,d半路堑,6,e半路堤半路堑,f不填不挖路基,7,铁路路基是铁路线路的重要组成部分。它与桥梁、隧道相连，共同组成一个线路整体。路基工程主要由三部分建筑物构成：路基本体路基防护和加固建筑物路基排水设备。,二、路基工程组成,8,标准路基断面,9,1、路基本体路基本体是指各种断面形式中的填挖部分，即直接铺设轨道结构并承受列车荷载的部分。例如：路堤、路堑等承重的主体建筑物。2、路基防护和加固建筑物路基防护和加固建筑物均属路基的附属建筑物。例如：挡土墙、护坡等。3、路基防排水设施排水设施也属路基的附属建筑物。例如：排除地面水的排水沟、侧沟、天沟；排除地下水的排水槽、渗水暗沟、渗水隧洞等。,10,对所有这些路基工程建筑物如何正确合理地进行施工是我们做好路基工程施工技术管理工作的前提。在这里，还应该掌握以下几个概念：,路基面路肩路肩高程路基基床地基边坡坡度路基边坡,11,1）路基面在顶面上铺设轨道的面称为路基面。2）路肩路基面上未被道碴覆盖的部分。3）路肩高程路肩高程应保证路基不致被洪水淹没，也不致在地下水最高水位时因毛细水上升至路基面而产生冻胀或翻浆冒泥等病害。因此，对路基高程有一个最小值要求,路肩最小高程,规范规定，路肩的最小高程应比设计洪水频率的水位连同波浪侵袭高和壅水现象）在内，再加0.5m富余量。,13,4）路基基床,铁路路基面以下受列车动荷载作用和受水文、气候四季变化影响的深度范围称为路基基床，分为基床表层和基床底层。,石长二线路基基床底层厚度1.9m,采用A、B组填料或细粒土改良土填筑。基床表层厚度为0.6m.采用砂类土以外的A组填料。,14,5)地基(1)路堤地基是指天然地面下的路堤基底。(2)路堑地基是指基床面以下的地层。6)路基边坡路基面与原地面间斜平面称为路基边坡。路基边坡又分为路堤边坡和路堑边坡。7)边坡坡度以边坡上两点间的垂直距离和水平距离之比1：m表示。石长二线路基设计常见边坡为1:1.5和1:1.75.,15,路堤边坡,16,路堑边坡,136+600拱形截水骨架护坡,17,三、路基工程的性质和特点,1.路基主要由松散的土(石)材料所构成。,路基或者直接以土(石)作建筑材料(例如路堤)；或者直接建造在地层上(例如路堑、支挡建筑物等)。,18,2.路基完全暴露在大自然之中。,路基处在各种复杂的、变化的自然条件之中，例如：地质、水、降雨、气候、地震等条件，因而它时刻受到这些自然条件的侵袭和破坏。又由于路基材料是土（石）松散体，所以路基本身的强度和稳定性也是常常变化的。,3.路基同时受轨道静荷载和列车动荷载的作用。,19,四、路基横断面,1、路基横断面的形式路基横断面是指垂直于线路中心线截取的断面。,路基横断面的基本形式有六种：路堤、路堑、半路堤、半路堑、半堤半堑、不填不挖,20,2、路拱,路拱的作用与形状水的危害是造成路基病害的重要原因，保证良好的排水条件是路基设计的重要原则。因此，当路堤或路堑的土质为非渗水性土时，路基面不是作成水平形状，而是作成有横向排水坡的拱状，称为路拱。,21,路基面可设成水平的条件：,岩质路基或用渗水材料(如碎石、卵石、砾石、粗砂或中砂)修筑的路基，因填料具有良好的渗水性能，降雨时短暂的湿润对强度影响不大，故路基面不需设成路拱而作成水平状即可。路基面的形状：视路基材料是否为渗水材料而分为有路拱和无路拱两种。路拱的形状为三角形。曲线加宽时，仅将路拱外侧坡度放缓。,22,3、路基面的宽度,1）宽度标准路基面的宽度等于道床覆盖的宽度加上两侧路肩的宽度之和。,路堤横断面,2）曲线加宽曲线地段外轨需设置超高。外轨超高是借加厚外轨一侧枕下道碴的厚度来实现的。由于道碴加厚，道床坡脚外移，因而曲线外侧路基宽度亦应随超高的不同而相应加宽，才能保证路肩所需的宽度标准。,23,4路基横断面组成,（1）常见的路基标准横断面路基横断面最基本的两种形式是路堤横断面和路堑横断面。其中：路堤横断面主要由路基顶面、边坡、护道、取土坑或排水沟组成。路堑横断面则由路基顶面、侧沟、路堑边坡、弃土堆、天沟、用地界等组成。,24,常见的断面形式有以下几种：,25,ii)当填方高度大于8米而不小于20米时，采用上陡下缓的变坡形式。一般上部8米设计边坡坡率为1:1.5,底部为1:1.75。具体需视土质及地形等因素决定，依设计图纸而定。,路堤标准横断面2,26,石长铁路二线K131+510路堑横断面,适用于黄土及黄土类土、细纱土及易风化岩石的路堑。因为这类边坡容易风化剥落，设置侧沟平台以避免侧沟堵塞、方便养护维修。石长二线路堑侧沟一般为C25钢筋混凝土矩形侧沟。,ii)设有侧沟平台的路堑断面,边坡陡，开挖面较小。,)不易风化的岩石路堑断面,31,第二节路基填筑,一、基底处理路堤基底是填料与原地面接触部分。基底的质量要求：具有足够的承载力，防止路堤的沉陷；基底面干燥、填筑的路堤与原地面结合紧密，防止路堤沿基底面滑动。基底处理措施按设计要求完成地基处理；清除树根杂草；开挖台阶；排水疏干；平整并进行相应检测验收后，方可进行填筑。,32,二.路基填料,普通填料按颗粒粒径大小可分为三大类别：巨粒土、粗粒土和细粒土。巨粒土、粗粒土填料应根据颗粒组成、颗粒形状、细粒含量、颗粒级配、抗风化能力等，按表“粒土填料分组、适用范围与处理措施表”分为A、B、C、D组。细粒土填料按设规表5.2.3分为粉土、黏性土和有机土。粉土和黏性土应采用液限含水率WL进行填料分组：当WL40时为C组；当WL40时为D组；有机土为E组。填料根据土质类型和渗水性可分为渗水土和非渗水土。A、B组填料中，细粒土含量10、渗透系数10-3cm/s的巨粒土、粗粒土（细砂除外）为渗水土，其余为非渗水土。,33,三.路基填料的一般要求（石长二线）,(1)E组是严禁采用的填料,包括有机土.(2)路堤基床以下部分一般设计选用C组填料、改良土填料、渗水土填料及A、B组填料。(3)基床底层一般设计选用石灰改良土填料或A、B组填料。基床表层一般设计选用A组填料。(4)路堤浸水部分宜选用渗水土填料。(5)使用不同填料填筑路堤时，应分层填筑，每一水平层应采用同一种填料填筑。(6)所有填料均需由试验室取样并试验合格，出具相关合格报告后方可使用。,34,35,四.压实标准,(1)路基压实指标有压实系数K、地基系数K30、相对密度Dr、孔隙率n，由松铺厚度，碾压机械，碾压遍数，压实厚度，压实工艺，填料含水率等决定，这也是技术管理工作的要点。(2)基床以下部位填料的压实度标准-不同的填料采用不同的控制指标。见表1和表2.(3)路基填筑前应选择在地质条件、断面形式均具有代表性的地段进行现场填筑压实工艺试验，确定不同压实机械、不同填料施工含水率的控制范围、松铺厚度和相应的碾压遍数、最佳的机械配套和施工组织。,36,37,38,五、路基填土压实施工工艺,（1）填土路基一般可划分为三阶段、四区段、八流程，即：三阶段：准备阶段、施工阶段、整修阶段；四区段：填土区段、整平区段、压实区段和检测区段；八流程：施工测量、地基处理、分层填土、摊铺整平、洒水晾晒、碾压密实、检测签证和路基修整。,39,基床底层及以下路堤填筑施工工艺流程,40,41,（2）基床表层填筑,石长二线路基基床表层填筑设计如下：路堤基床表层：采用厚0.6mA组填料，填料的颗粒粒径不得大于150mm。压实标准按设规中的标准执行，如下表,42,路堑基床表层：采用厚0.45mA组填料+0.1m厚中粗砂+经编复合土工膜+0.05m厚中粗砂填筑。弱、未风化硬质岩层路堑基床表层不换填。压实标准如下表：A组填料不得为砂类土，当缺乏A组填料时，经经济比选后可采用级配碎石或级配砂砾石。,43,基床表层填筑施工工艺流程图,44,六、路基填填筑施工控制要点,1路堤通过洼地或水塘有淤泥地段时，应将淤泥挖除换填；通过水田段，挖除换填0.5m厚度种植土，其它地段挖除换填0.3m厚度种植土。结合永久排水设施做好地表排水设施，排水沟应随挖随砌，铺砌必须及时完成，不能及时铺砌的必须设置临时排水沟。流水不能排入农田、耕地等处，并不得引起淤积和冲刷。对地基范围内的局部松软、坑穴、泉眼等，应慎重处理，不得随意堵塞。2不同性质的填料应分别填筑，不得混填，每一水平层的全宽应用同一种填料填筑，每种填料层累计总厚度不宜小于50cm。,45,3路堤应沿横断面全宽、纵向分层填筑，当原地面高低不平时，应先从最低处开始分层填筑，由两边向中部填筑。路基边坡两侧超填宽度宜为30-50cm，竣工时刷坡整平。压实宽度不小于设计宽度，保证修整路基边坡后的路堤边缘有足够的压实度。4填挖交界处(纵、横向)适当超挖回填，并做成台阶。5含水量控制：土方在摊铺平整工作之前或伴随平整作业时，根据含水量情况对填料进行洒水或晾晒，使填料在碾压前含水量保持在最佳含水量的2%内。,46,6碾压采用重型压路机进行分层碾压，必须做到横向到边，纵向到底。压实顺序应按“先两侧，后中间”进行碾压，最大碾压行驶速度不宜超过4km/h，各区段交接处，应互相重叠压实，纵向搭接长度不应小于2m,沿线路纵向行与行之间压实重叠不应小于0.4m,上下两层填筑接头应错开不小于3.0米。改良土填筑用路拌机时，应先摊铺原土料，再均匀撒布石灰，路拌机充分拌和均匀后方可进行压实。7基床以下路堤分层填筑厚度按指南规定如下：采用块石类填筑时，分层的最大压实厚度不应大于60cm；碎石类填料不应大于40cm；砂类土和改良细粒土不应大于30cm；分层填筑的最小分层厚度不宜小于10cm。,47,8按设计要求安放土工合成材料，我项目部路基填筑中使用的土工合成材料一般为25KN/m和80KN/m两种规格的土工格栅，分为满铺和沿边坡铺设3米两种设计要求。安放土工格栅时要按要求进行搭接，防止机械直接在上面行驶刮伤材料，安放后及时填筑上层路基，避免长时间暴晒在太阳下。,48,我项目部路基施工的一些影像资料,49,50,51,52,路拌改良施工,53,七.过渡段,（一）.设置过渡段的必要性列车高速运行对轨道的平顺性有很高的要求，否则高速运行就不可能实现。路基是轨道的基础，自然对路基的不平顺也必须有严格的限制。路基不平顺有两种形态：路基的动态不平顺由于桥梁、涵洞、隧道都是混凝土结构，结构弹性模量，动刚度远大于路基填土。也即轨道基础的动刚度在线路纵向存在很大的差异，从而导致列车通过交界处会对轨道产生冲击，反过来又使列车产生大的振动，造成列车运行条件恶化，车辆、轨道结构寿命降低，并使乘坐舒适度降低。这就是所谓的轨道基础的动态不平顺。,54,路基的静态不平顺由于在桥台、涵洞一般有沉降量很小的桩基础或扩大基础，隧道、挖方地段则不是在岩层中就是在土质较好的地层中，沉降量很小，即使有也能在较短的时间内完成。而路基地段，特别是软弱地基地段上的路基工后沉降量较大，而且需要较长的时间才能完成。因此在交界处会产生沉降差，它与列车运行与否没有关系，因此是静态的。即所谓的静态不平顺，几何状态的不平顺。,55,由于上述两个原因，在路桥、路涵、路隧，甚至填方与挖方交界的两侧都会存在静态与动态的不平顺，它会导致列车通过交界处会对轨道产生冲击。而且其严重性随列车运行速度的提高而加重。因此，为了减少铁路线路的不平顺，铁路路基与桥涵连接处需要设置一定长度的过渡段。以确保列车的行车安全。,56,过渡段类型主要有：路堤与桥台、路堤与涵洞、路堤与硬质岩路堑连接处所设置过渡段等。,（二）.过渡段的形式,57,(三)、路基与桥台过渡段,过渡段长L=3+2（h-0.6）（式中L为过渡段长度，单位为米；h为台后路堤高度，单位为米）。如下图,58,1-1断面图,路桥过渡段,59,路桥过渡段施工工艺流程图,说明：原则上挖方桥台不设过渡段，桥台施工开挖的基坑由桥梁专业用混凝土或级配好的A组填料(砂类土除外)回填。,60,当路基面距横向结构物顶的垂直高度1.5m时，涵洞两侧L=2+2(H-0.6)范围内设置过渡段，如图2-a所示。当路基面至横向构筑物顶的垂直高度1.5m时，涵洞两侧L=2+2*h2范围内设置过渡段，则如图2-b所示。当横向构筑物轴线与线路中线斜交时，应使过渡段的设置与线路中心垂直，避免横向的刚度差异。,（四）路涵过渡段,61,图2-a,62,图2-b,63,路涵过渡段施工工艺流程图,A,64,在基床表层以下挖台阶，在填方侧设置过渡段，如图5所示，同时应注意排水系统的衔接。,（五）路堤与硬质岩石路堑连接处过渡段,65,路堤与路堑过渡段施工流程图,66,67,桥涵缺口填筑前应选择试验段做摊铺压实工艺性试验，确定主要工艺参数，并报监理单位确认。填料严格按设计要求并提前试验检测。合格方可使用。本项目明确要求A组填料。桥涵过渡段施工前需确保结构物留下的对拉孔堵塞封闭严密、结构物表面与回填料之间按设计要求施做完成。桥台和路肩挡墙背后及涵洞缺口的填筑，应待其构造圬工达到设计强度，其地基工程经验收合格后方能施工。如急待填筑，则应采取早强混凝土或砌筑片石等技术措施。对拱涵缺口若悬河填筑前，还须认真地检查拱脚与边墙顶端之间的缝隙，并用高强砂浆补填密实。,（六）、过渡段施工注意事项,68,4.桥台和路肩挡墙背后及涵洞缺口特殊填筑范围内宜采用人力夯填或小型机具与人力配合夯填；填料摊铺厚度按设计要求并不得大于20cm。如使用其缺口特殊填筑范围以外的施工机械时，则应保持距构造物边缘1.0m，以利操作安全。5.路桥过渡段路堤应与桥台锥体和相邻路堤同时施工。并将过渡段与连接路堤的碾压面按大致相同的水平分层高度同步填筑、均匀压实。涵洞两侧过渡段必须对称填筑，并与相邻路堤同步施工，涵洞顶部填土，必须填至厚度大于1m后，才能用大型机械填筑。过渡段坡脚两侧，路堤底部的纵横向排水措施应符合设计要求。,69,第三节路堑开挖,路堑的基本结构包括：路堑基床底层、路堑基床表层、路堑排水系统（路堑侧沟、路堑堑顶天沟、吊沟等）、路堑边坡。,70,一、路堑开挖工地布置及准备工作路堑开挖施工应按施工时的地形、地质、气象、水文等实际情况、岩层产状、路堑长度及施工季节，并结合土石方调配选用合理的开挖方法。路堑开挖采用“横向分层、纵向分段，两端同步、阶梯掘进”的方式施工，运碴通道与掘进工作面应妥善安排，做到运碴、排水、挖掘互不干扰，以确保开挖顺利进行。,71,路堑开挖施工前应做好以下准备工作：现场复查施工组织设计的可行性，核实、调整土石方调运计划；对施工现场按有关规定进行清理，应作好现场伐树除根等清理工作，如果移挖作填时，还需将表层土壤单独掘弃。检查坡顶、坡面；对危险面、裂缝和其他不稳定情况必须妥善处理；依据贯通测量的成果，加密测量桩橛，放设路堑开挖坡顶轮廓桩；施作堑顶截、排水系统。,72,二、路堑的开挖方法：全断面开挖适用于平缓山地或平地下切的短而浅的一般土石路堑，一般情况下中心开挖高度小于5m，用挖装机械配合自卸运输车进行施工。横向台阶开挖适用于横坡不大于110的情况下的一般土石路堑施工。较深路堑宜分层开挖，一般情况下每层高度不大于5m。用挖装机械配合自卸车进行施工。,73,逐层顺坡开挖适用于土质路堑，用铲运、推土机械施工。采用铲运、推土机械方法施工时，一般情况下装土区和卸土区之间的距离不大于1公里。纵向台阶开挖适用于土、石质傍山路堑。施工时应根据土石方调配要求，采用适当的钻爆、运输机具施工；有条件时可利用土石自重排出土石。既有线旁或边坡较高时，应分级开挖，且应有可靠的安全防护措施；路堑较长时，可适当开设马口。边坡高度大于20m的软弱、松散岩质路堑，宜采取分级开挖、分级支挡、分级防护和坡脚预加固措施。,74,三、路堑开挖施工工艺流程土质与软质岩、强风化硬质岩路堑可以直接用挖掘机械进行开挖施工。施工工艺流程如P73；硬质岩路堑无法使用挖掘机械开挖时，应按设计要求，制定专项爆破方案进行施工。分为梯段爆破和光面爆破，施工工艺流程如P74P76。,施工准备,清理覆盖层,横向、纵向混合开挖,机械挖运石方,机械挖运土方,坡面防护,修整边坡,整理路拱,砌筑边沟,石方光面钻爆,75,土质与软质岩、强风化硬质岩路堑开挖施工工艺流程图,76,硬质岩路堑开挖施工工艺流程图,77,梯段控制爆破施工工艺流程图,78,光面控制爆破施工工艺流程图,79,四、路堑开挖工艺要点和技术措施,1开挖前应先检查坡顶、坡面，并对危石、裂缝或其它不稳定情况妥善处理。2开挖应从上而下进行，严禁掏底开挖。3对岩石的走向、倾斜不利于边坡稳定及施工安全的地段，应按设计要求开挖，并采取减弱施工振动的措施；在设有支挡结构的地段，应采取短开挖或马口开挖、并设临时支护等措施。,80,4每层纵向开挖坡度不小于4%。每层开挖前先在两侧设低于开挖面标高的临时排水沟，开挖面设中心至两侧24%的横坡，保证开挖路基面不积水。5开挖过程中经常检查边坡位置，防止边坡部位超挖和欠挖；挖掘机开挖至靠近边坡和边坡平台位置时，边坡和平台顶预留不小于20cm保护土层，平台顶表面做成向外侧4%的排水坡，使平台不积水。6防护紧跟开挖，随挖随护。刷坡修整随时检查堑坡坡度，避免二次刷坡造成不必要的浪费。坡面坑穴、凹槽中的杂物清理后，嵌补平整。,81,7开挖及爆破应按岩性、产状、边坡高度选择适当方法，严格控制药量。爆破后应达到边坡和堑顶山体稳定，基床和边坡平顺、不破碎、不松动；凹凸不平处应用混凝土或浆砌片石补齐。8硬质岩路堑应根据岩体结构、结构面产状、岩性等，并结合施工影响范围内既有建筑物的安全性要求等，采用光面、预裂爆破等控制爆破技术。9边坡高度大于20m的软弱松散岩质路堑，当岩层风化破碎、节理发育时，应根据边坡工程地质条件，结合机械化施工的工艺特点，宜采用分层开挖、分层稳定和坡脚预加固技术。路堑开挖后的边坡不得长时间暴露，路堑开挖到设计标高时，应进行检测。,82,10、边坡开挖应符合下列要求：1）标出边桩连接线，经常检查边坡开挖坡度；2）坡面应平顺，无明显凹凸，无危面、浮土、碴堆、杂物；3）需设防护的边坡，应按设计及时防护，当不能紧跟开挖防护时，应预留一定厚度的保护层。11、在岩石路堑的侧沟平台上应按设计预留信号、电力电缆槽。开挖时不得损坏边坡坡脚，必须保证侧沟和侧沟平台完整；如有损坏，应用混凝土或浆砌片石补齐。,83,12、路堑开挖遇有下列情况时，应及时向设计单位反馈：1）设计边坡、基床的土石种类或岩层构造与实际明显不符时；2）因自然灾害危及堑底或边坡稳定时；3）采用新的或特殊的施工方法，需改变边坡坡度时；4）需增没或改变支挡、防护结构及排水设施时。,84,第四节、施工质量控制,1多看图纸及其他设计文件，