路基路面第八章.ppt

第八章土质路基施工 8 1概述 一 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 因此 路基的施工往往是整个工程项目施工组织管理的关键 3路基是路面的基础 路基的强度和稳定性直接影响到路面的强度与稳定性 质量不合标准将会给路面及路基自身留下隐患 一旦产生病害不仅损害道路使用品质 导致妨碍交通及经济损失 而且往往后患无穷 难以根治 二 路基施工的基本方法 人工及简易机械化施工方式 人力施工是传统方法 主要依靠人力 使用手工工具和简易机械化 适用 缺乏筑路机械的工地和工程量小而分散的零星工程点以及某些辅助性工作 特点 使用手工工具 劳动强度大 功效低 进度慢 工程质量亦难以保证 但短期内还必然存在 并适用于地方道路和某些辅助性工作 即使实现机械化施工 亦还有必要保留 为了加快施工进度 提高劳动生产率 对于劳动强度大和技术要求高的工序 应尽量配以机械和简易机械 爆破施工爆破 就是利用炸药爆破瞬间产生的热量和高压 来破碎和抛掷岩石 爆破施工是开挖岩石路堑的基本方法 除岩石路堑开挖之外还可用于冻土 硬土 泥沼等特殊路基施工 以及清除路面 开石取料与石料加工 机械化施工和综合机械化施工公路工程机械化施工 指通过合理的选用施工机械 科学地组织施工以完成工程作业的全过程 常用机械有推土机 铲运机 平地机 挖掘机 压路机及松土机等 实践证明 单机作业的效率 比人工及简易机械化施工要高得多 但需要大量的人力与之配合 由于机械和人力的效率悬殊过大 难以协调配合 单机效率受到限制 势必造成停机待料 机械的生产率很低 如果对主机配以辅机 相互协调 共同形成主要工序的综合机械化施工 功效才能大大提高 水力机械化施工 亦是机械化施工的方法之一 定义 运用水泵 水枪等水力机械 喷射强力水流 冲散土层并流送至指定地点沉积 适用 电源和水源充足 挖掘比较松散的土质及地下钻孔等 三 路基施工的一般程序和内容 一 施工前的准备工作1 组织准备 2 技术准备 熟悉与校核设计文件一般应注意如下几个方面 对设计计算的假定和采用的处理方法是否符合实际情况 施工是否有足够的稳定性 对保证安全施工有无影响 核对设计是否符合施工条件 如需采用特殊施工方法和特定技术措施时 技术上和设备条件上有无困难 结合生产工艺和使用上的特点核对有哪些技术要求 施工能否满足设计规定的质量标准 核对有无特殊的材料要求 这些材料的品种 规格 数量能否解决 核对图纸说明有无矛盾 规定是否明确 是否齐全 核对图纸主要尺寸 位置 标高有无错误 核对土建与设备安装有无矛盾 施工时如何交叉衔接 通过熟悉图纸确定与施工有关的准备工作项目 通过熟悉图纸明确场外制备工程项目 现场技术交底 施工测量 恢复路线 划定路界 路基放样 清理场地 房屋及其它构造物的拆除 清除树木和灌木丛 施工场地排水 临时工程 工地临时供电施工用电 施工设施用电 主体工程施工用电 其他临时设施用电生活用电 照明用电 工地临时供水 施工用水 生活用水 消防用水水源选择有 江水 湖水 水库蓄水等地面水 泉水 井水等地下水及现有供水管道 选择时应考虑以下因素 水量充足 可靠 取水 输水等设施安全经济 施工与运输管理及维护方便 施工用水与生活饮用水应符合水质标准 临时交通道路与通信设施 施工设施用房 试验准备工作 预制场地的准备 编制施工组织设计施工组织设计编制的依据 招标文件 设计文件 以及有关的技术规范和质量标准 施工组织设计的内容 包括施工方法和工艺 施工进度计划 施工场地布置方案 施工质量控制规程 劳动力安排计划 机械设备配备 以及关键工程的技术措施等 3 物质准备 二 修建小型人工构造物 三 路基土石方工程 四 路基工程的竣工检查与验收 第二节施工要点 一 基本要求 施工排水 横坡2 4 纵坡排水 雨季由应注意加强临时排水 1 雨季表层注意及时压实 整平 2 地下水位较高时 采取疏导 堵截 隔离等措施 3 施工中路堑或边坡有地下水渗流时 应根据流量设置排水沟 集水沟 渗沟等 4 施工前应做好截水沟 排水沟及防渗措施 取土与弃土1 按设计取土坑取土 并不使工作面积水 2 原地面表层土一般不用 应清除草皮 腐殖土 3 取土源土量不足时 另寻土源 但要注意土质要求 4 按设计弃土 少占耕地 防止破坏当地环境造成水土流失 填筑作业1 填筑作业应按计划有条不紊地进行 不同填料不可任意混填 2 填料必须符合设计要求及规范规定 3 大部分土体的天然含水量接近最佳含水量 取土与填筑作业应紧凑 如土体含水量不合适 不得直接填筑 4 填料摊铺 碾压必须遵循设计要求 达到规范标准 5 合理安排施工作业 防止未压实土体被暴晒或雨淋 路堑开挖1 根据路堑深浅 开挖作业可全断面开挖或分层开挖 2 路堑边坡不得超挖 3 注意边坡稳定4 路床必须碾压至规定压实度 必要时翻松后分层回填 5 合理安排施工作业 防止雨水或其他地表水浸泡路堑 6 有效扩大工作面 7 废方的处理 二 路堤填筑施工 一 基底处理和填料选择1 基底的处理1 密实土质基底基底土密实稳定 地面横坡不陡于1 10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1 10 1 5时 应清除草皮杂物等再填筑 地面横坡陡于1 5时 在清除草皮杂物后 还应将坡面挖成台阶 台阶宽度不小于1m 高度为0 2m 0 3m 2 耕地或松土基底基底为耕地或松土时 应先将原地面压实后再填筑 若松土厚度较大 应翻挖至紧密土层 将土块打碎 然后分层回填找平 压实 对路线经过水田 池塘或洼地时 应根据具体情况采取排水疏干 挖除淤泥 换土 打砂桩 抛填砂砾石等处理措施 将基底加固后再进行填筑 3 倾斜岩石基底对于覆盖层不厚的岩石基底 当地面横坡为1 5 1 2 5时 需挖除覆盖层 并将基岩挖成台阶或进行凿毛 当地面横坡陡于1 2 5时 应进行个别设计 如设置石砌护脚或护墙 2 填料选择 应尽量选择当地透水性好 摩阻系数大 强度高 水稳性好的碎石土 卵石土 砾石土 中砂 粗砂等填筑材料 它们不易压缩 强度高且受水的影响小 填筑路堤时可不受含水量限制 应分层填筑压实 亚砂土 亚粘土等 压实后具有足够的强度 可用来填筑路堤 但需要注意土中的有机质和易融盐不应超出规定指标 用弱透水性及不透水的土填筑路堤时 需使其含水量接近最佳含水量时进行分层填筑和压实 粉性土的水稳定性差 不宜用作路堤填料 其毛细水上升高度大 在季节性冰冻地区容易引起冻胀和翻浆 更应引起注意 路堤填料不得使用淤泥 沼泽土 冻土 有机土 含草皮土 生活垃圾 树根和含有腐朽物质的土 采用盐渍土 黄土 膨胀土填筑路堤时 应针对地质和水文环境 经试验后选用 液限大于50 及塑性指数大于26的土 透水性很差 具有较大的可塑性 粘结性和膨胀性 毛细现象显著 故一般不作为路基填料 淤泥 沼泽土 腐殖土 盐渍土 膨胀土等特殊土一般也不能作为路基填料 工业废渣是较好的填料 高炉矿渣和钢渣使用前至少应放置一年以上 必要时应予破碎 粉煤灰属于轻质筑路材料 当在软弱地基或滑坡体上修筑路堤时使用 对于路堤的稳定性是较为有利的 其他工业废渣在使用前应进行有害物质的含量试验 避免有害物质超标 污染环境 捣碎后的种植土 可用于路堤边坡表层 浸水路堤 桥涵台背及挡土墙应选用渗水性良好的填料 路基填方材料最小强度和最大粒径表 二 基本填筑方法主要有分层填筑法 竖向填筑法和混合填筑法三种 分层填筑法按照路堤设计横断面 从原地面自下而上逐层填筑并分层压实 每层的厚度可按压实机具的有效压实深度和要求的压实度确定 可分为水平分层填筑法和纵向分层填筑法两种 水平分层填筑法是将路堤划分为若干水平层次 从最低层开始逐层向上填筑 每填一层 经压实达到压实度要求后 再进行下一层填筑 纵向分层填筑法是将填土依纵坡方向分层 逐层向上填筑 较适于利用推土机从路堑取土填筑距离较短的路堤 填方侧可按要求开挖土质台阶 以提高路堤稳定性 竖向填筑法竖向填筑法是指从路堤的一端或两端按横断面全部高度 逐步推进填筑 当原地面纵向或横向坡度较大 12 地面高差大 难以采用水平分层填筑的路段施工时 可采用竖向填筑法 竖向填筑法由于填土过厚而不易压实 施工时需采取下列技术措施 1 选用振压式或夯击式压路机压实 2 选用沉降量较小及颗粒均匀的砂石等填料填筑 3 暂不修建较高级路面 容许路基短期内自然沉落 混合填筑法在填筑时路基下层用竖向填筑而上部用水平分层填筑 这样可使上部填土通过分层压实获得足够的压实度 在一定程度上也克服了竖向填筑法的缺点 适用于因地形限制或填筑堤身过高 不宜采用水平分层或竖向填筑自始至终进行填筑的情况 三 不同性质填料的填筑方法不同土质和特殊部位路堤1 不同土质填料填筑路堤的规定 不同性质的填料要分别分层填筑 不得混填 以免内部形成水囊或滑动面 影响路堤的稳定 路堤上部受车辆荷载影响大 故一般将不因潮湿及冻结而改变其体积的优良土类填在路堤上层 强度较低的土填在下层 以透水性较差的土填筑路堤上层时 不应覆盖封闭其下层透水性较大的填料 以保证水分的蒸发排除 如果两者粒径相差悬殊 应在层间加铺过渡垫层 以免上层的细颗粒散落到下层内 以透水性较差的土填筑路堤下层时 其表面应作成4 的双向横坡 以保证来自上层透水性填土的水分及时排出 以免积水 在路线纵向同层次用不同土质填筑的相接处 为防止发生不均匀变形 在交接处做成斜面 将透水性差的土安排在斜面的下部 填方相邻作业段交界处若非同时填筑 则先填地段应按1 1坡度分层留好台阶 若同时填筑 则应分层相互交迭衔接 搭头长度不得少于2m 不正确的方案 1 未水平分层2 有反坡积水3 夹有冻土块和粗大石块4 以及有陡坡斜面等其主要问题亦在于强度不均匀和排水不利 2 填石路堤 填石路堤的石料强度不应小于15MPa 用于护坡的不应小于20MPa 填石路堤石料最大粒径不宜超过层厚的2 3 高速 一级公路和铺设高级路面的其他等级公路的填石路堤均应分层填筑 分层压实 二级及二级以下且铺设低级路面的公路在陡峻山坡段施工特别困难或大量爆破以挖作填时 可采用倾填方式将石料填筑于路堤下部 但倾填路堤在路床底面以下不小于1 0m范围内仍应分层填筑压实 高速及一级公路分层松铺厚度不宜大于0 5m 其他公路不宜大于1 0m 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 逐层填筑时 应按水平分层 先低后高 先两侧后中央卸料 并用大型推土机摊平 个别不平处应配合人工用细石块 石屑找平 人工铺填料径25cm以上石料时 应先铺填大块石料 大面向下 小面向上 摆平放稳 再用小石块找平 石屑塞缝 最后压实 人工铺填块径25cm以下石料时 可直接分层摊铺 分层碾压 填料岩性相差较大 则应将不同岩性的填料分层或分段填筑 高速公路及一级公路填石路堤路床顶面以下50cm范围内应填筑符合路床要求的土并分层压实 填料最大粒径不得大于10cm 其他公路填石路堤路床顶面以下30cm范围内宜填筑符合路床要求的土压实 填料最大粒径不应大于15cm 3 土石混合物路堤 天然土石混合材料中所含石料强度大于20MPa时 石块的最大粒度不得超过压实层厚的2 3 超过的应清除 当所含石料为软质岩 强度小于15MPa 时 石料最大粒径不得超过压实层厚 超过的应打碎 土石路堤不得采用倾填方法 均应分层填筑 分层压实每层铺填厚度应根据压实机械类型和规格确定 不宜超过40cm 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 如确有需要 应将压实后渗水良好的土石混合料填筑于路堤两侧 当混合填料来自不同路段 其混合比相差较大时 应分层或分段填筑 如难以做到 应将含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 上面再铺含软质石料混合料 然后整平碾压 土石混合填料中 当石料含量超过70 时 应先铺填大块石料 且大面向下 放置平稳 再铺小块石料 石渣或石屑嵌缝找平 然且碾压 当石料含量小于70 时 土石可混合铺填 但应避免硬质石块 特别是尺寸大的硬质石块 集中 高速及一级公路土石路堤的路床顶面以下30 50cm范围内填筑符合路床要求的土并分层压实 填料最大粒径不大于10cm 其他公路填筑砂类土厚度为30cm 最大粒径不大于15cm 4 桥涵及其他构造物处的填筑 桥涵及其他构造物处填料 应采用砂类或渗水性土 适时分层回填压实 桥涵填土的范围 台背填土顺路线方向长度 顶部为距翼墙尾端不小于台高加2m 底部距基础内缘不小于2m 拱桥台背填土长度不应小于台高的3 4倍 涵洞填土长度每侧不应小于2倍孔径长度 桥台背后填土宜与锥坡填土同时进行 涵洞缺口填土 应在两侧对称均匀分层回填压实 如使用机械回填 则涵台胸腔部分及检查井周围用小型压实机械压实填好后 方可用机械进行大面积回填 涵顶填土压实厚度大于50cm时 方可通过重型机械和汽车 挡墙填料宜选用砂石土或砂类土 墙趾部分的基坑 应及时回填压实 并做成向外倾斜的横坡 填土过程中 应防止水的浸害 回填结束后 顶部应及时封闭 回填土应分层填筑并严格控制含水量 分层松铺厚度宜小于20cm 当采用小型夯具时 一级以上的公路松铺厚度不宜大于15cm 并应充分压 夯 实 三 路堑开挖施工1 横挖法横挖法是在路线一端或两端 按断面全宽沿路线纵向向前开挖 根据其掘进深度的不同又可分为单层横挖法和多层横挖法 主要适用于较短的路堑 挖出的土方一般是向两侧运送 适用于机械化施工 以推土机堆土配合装载机和自卸车运土较为有利 边坡修整和施工排水沟由人力与平地机修刮完成 2 纵挖法1 分层纵挖法是在路堑纵断面沿路堑全宽以深度不大的纵向分层挖掘前进 适宜于路堑宽度和深度均不大的情况 2 通道纵挖法 沿路堑纵向挖掘一通道 然后将通道向两侧拓宽 上层通道拓宽至路堑边坡后 再开挖下层通道 按此方向直至开挖到挖方路基顶面标高 适宜于路堑较长 较宽和较深 两端地面坡度较小的情况使用 3 分段纵挖法沿路堑纵向选择一个或几个适宜处 将较薄一侧路堑横向挖穿 将路堑在纵方向上按桩号分成两段或数段 各段再纵向开挖 这种挖掘方法可增加施工作业面 减少作业面之间的干扰 可大大提高工效 适用于路堑过长 弃土运距过远的傍山路堑 或一侧的堑壁不厚的路堑开挖 同时还应满足其中间段有经批准的弃土场 土方调配计划有多余的挖方废弃的条件 3 混合开挖法开挖时先沿路堑纵向开挖通道 然后从通道开始沿横向坡面挖掘 以增加开挖坡面 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传送设备或布置运土车辆 适用于路堑纵向长度和深度都很大的地段 混合式开挖方案的干扰性更大 一般仅限于人工施工 对于深路堑 如果挖方工程数量大及工期受到限制时可考虑采用 a 通道纵挖法 b 混合开挖法 四 填挖交界处的处理 1 提高对填方部分压实标准 尽量减小填挖间的沉降差异 2 当挖方区为土质时 应优先采用透水性好的材料填筑填方区 同时对挖方区路床0 8m范围内超挖回填或换填压实 也可在填挖交界处路床范围铺设土工格栅 挖方区为岩石时 宜于在填方区使用填石路堤 3 纵向填挖交界处应设置优良路基填料的过渡段 第三节路基压实 一 路基压实的意义与机理大量试验和工程实践还证明 土基压实后 强度增加 稳定性提高 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 路基压实不够引起的早期损坏现象 1 路基不均匀固结沉陷导致路面局部沉陷 2 路基不均匀固结沉陷导致路面产生纵向开裂 3 地基处理不好和压实不够导致路面产生纵向裂缝 4 构造物两头路基沉陷 导致 桥头跳车 5 路面出现结构性破坏 2 压实机理在压实机具的短时间载或振动荷载作用下 土体颗粒安生重新排列组合 使单位体积内固体颗粒增加 孔隙率减少的过程叫做压实 路基土是由土颗粒 水分 空气组成的三相体系 要改变土的特性 得从改变组成着手 压实路基就是利用机械的方法 来改变土的结构 以达到提高土的强度和稳定性的目的 二 影响压实效果的主要因素1 含水量对压实的影响 对密实度的影响 最佳含水量w0 最大密实度 0对强度的影响 含水量wk 最大强度Emax对水稳定性的影响 饱水后 土体密实度和强度均降低 但在w0降低幅度最小 2 土质对压实的影响不同土质 w0 0不同 粘性较高的土 w0较高 0较低 亚砂土和亚粘土的压实性能较粘性土好 砂土的颗粒粗 呈松散状态 水分极易散失 最佳含水量的概念对它没有多大的实际意义 3 压实功能的影响同一种土的w0随压实功能的增大而减小 0随压实功能的增加而增大 在相同含水量条件下 压实功能越大 土的密实度越大 当压实功能增加到一定程度后 土的密实度增加不明显 甚至会破坏土基结构 压实功能是指压实工具的重力 碾压次数或落锤高度 作用时间等 图中1 4曲线的功能分别为600 1150 2300 3400 kN m 4 压实厚度压实厚度对压实效果具有明显影响 在相同压实条件下 土质 湿度与压实功能 土体的密实程度随深度递减 不同压实工具的有效压实深度有所不同 应根据压实工具的类型 土质及土基压实的要求具体确定土基压实厚度 一般情况下 压实厚度不宜超过20cm 松铺厚度每层不宜超过30cm 三 压实施工1 压实机具的种类碾压式 指静力压路机 包括光面碾 羊足碾和气胎碾等几种 振动式中有振动器 振动压路机等 振动压路机是利用机械高频率的振动对土层起压实作用 夯击式中除人工使用的石硪 木夯外 机动设备中有夯锤 夯板 风动夯及蛙式夯机等 一般用于压路机难于碾压到的局部或狭窄地段的压实 如台背回填等 2 压实机具选择对压实的影响反映在以下几方面 压实机具不同 压力分布的有效深度也不同 夯击式机具的压力传布最深 振动式次之 碾压式最浅 但是 一种机具的作用深度在碾压过程中并不是固定不变的 随着碾压次数的增加 上部土层逐渐密实 土的强度相应提高 其作用深度亦逐渐减小 对于砂性土的压实效果 振动式较好 夯击式次之 碾压式较差 对于粘性土 宜选用碾压式或夯击式 振动式较差甚至无效 压实机具质量较小时 荷载作用时间越长 土的密实度越高 密实度的增长随作用时