(12)-第十章 石质路堤施工基路面工程

第10章石质路基及土石混填路基施工10.1石方路堤的填筑与压实一、石方的来源及工程性质岩石是在各种不同的地质作用下，由一种或多种矿物组成的聚合体，按其成因分为岩浆岩、沉积岩和变质岩。石方填筑路基材料是由岩石经过爆破开采加工改小制成的石质材料。岩石抵抗风化的能力反映其对自然条件变化的稳定性，在不同的施工环境、不同的工程部分，对石料性能的要求各有侧重，应选择合适的石料满足工程要求。对水下建筑、沿河路堤、海滩路堤，要求采用的石料应比重大、孔隙度小，在弱酸性或高压力的水中，其溶度低，并具有良好的耐久性。对于路基面层的石料要求其抗压强度、硬度、磨耗等要比下层的高，高速公路及一级公路路床上层50cm范围的石料应选择优质填料。二、石料规格及使用要求1．石料的种类及规格每一个岩类，按其饱水状态的极限抗压强度和磨耗度，各分为以下四个等级：1级——最坚强的岩石，抗压强度：I类岩>120MPa，II类岩和III类岩>100MPa。2级——坚强的岩石，抗压强度：I类岩100~120MPa，II类和III类岩80~100MPa。3级——中等坚强的岩石，抗压强度：I类岩80~100MPa，II类岩60~120MPa,III类岩50~80MPa。4级——中等坚强的岩石，抗压强度：II类岩30~60MPa,III类岩30~50MPa。IV类岩的卵石，其抗压强度较高2．使用要求按路用石料分级，1级、2级、3级石料为最坚强、坚强、中等坚强的岩石，其抗压强≥50MPa，4级石料为较软的岩石，其抗压强度小于50MPa，并大于等于30MPa。公路工程用于圬工构造物的石料抗压强要求在30MPa以上，用于路堤边坡作护坡的石料强度不应小于20MPa，填石路堤的石料强度不应小于15MPa。三、石方填筑路基的机械准备1．石方路基的施工机械

为使填石路堤有足够的强度和稳定性，以承受行车荷载的重复作用和各种自然因素的长期影响，除了选用合适填料，满足石料品质、抗压强度、粒径大小及使用要求外，还必须采用机械化施工作业。

石方填筑路基的主要施工机械设备为装、运、铺、压四类，配套组成一条或多条施工作业线，进行平行流水作业施工。挖装机械采用挖掘机和装载机，运输设备主要使用自卸汽车和拖拉机，就近距离运输采用推土机推运或装载机独自完成装、运、卸作业，摊铺整平使用大中型推土机，压实设备选用振动压路机、冲击压实机、起重机和夯锤。2．填石路堤机械施工的准备工作（1）测量放线护桩；（2）清除地面杂物；（3）填料检验合格；（4）工艺试验合格；（5）施工机具准备；（6）操作人员技术交底；（7）运输便道修筑完成。四、填石路堤的施工方法1．分层压实法施工填石路堤（1）填料装运，定位卸料（2）分层填筑、摊铺平整（3）洒水碾压，控制遍数（4）码砌边坡，路基成型（5）路床铺筑，路基整修2．强力夯实法施工填石路基3．竖向填筑法施工填石路基4．冲击压实法施工填石路基五、石方填筑路基的质量控制及检验标准1．填石路基的压实质量控制（1）对石料的强度和最大粒径进行要求（2）对施工方法进行要求（3）对分层的厚度进行要求（4）对压实机具的要求根据石方填筑的特点：宜选用自重12t以上，激振力为15t以上的重型振动压路机，高速公路宜用50t的振动压路机。（6）路堤地基或下承层强度（7）平整度控制（8）含水量控制2．检测标准填石路堤（包括分层填筑岩块及倾填爆破石块）的紧密程度，在规定深度范围内，以通过自重12t以上振动压路机进行压实试验，当压实层顶面稳定，不再下沉（无轮迹）时，可视为密实状态。10.2土石混合路堤施工土石混合料路基施工，应按石料含量的多少，分别按以下的要求进行施工：（1）当石料含量小于30%时，按填土路堤要求施工。（2）当石料含量超过70%时，应按填石路基要求施工。（3）当石料含量小于70%，大于30%时，按土石路堤要求施工。一、土石混合料的使用要求二、土石路堤材料的工程特性1．剪切特性（1）粗颗粒含量影响。（2）压实干密度影响。（3）含水量的影响。（4）细料含量影响。2．压缩特性3．渗透性4．压实特性（1）空隙型。（2）密实型。三、土石混合路堤施工方法1．施工前的准备工作（1）熟悉设计图纸和现场复查。施工前将设计图纸和资料仔细查看，熟悉图纸，了解设计意图，然后根据设计图纸进行现场核对和复查工作，如发现设计资料不足或与现场有出入时，应做补充调查。（2）填料分析试验。路堤填筑前，对混合土填料要进行分析试验，这是十分重要的环节，一般必须做的常规试验项目有：土的液限和塑限的测定；粒径分布的测定；有机质含量的测定；含水量的测定；土的击实试验；土的强度试验（CBR）。（3）选择试验路段。试验路段应选择在地质条件、断面形式均具有代表性的地段，先对天然地面处理后，将填料推铺在基底上，从估计最小厚度开始，整层都采用这一厚度，每碾压四、六、八遍各测一次密度，直到各点都合格为止，以后每层厚增加5cm，直到充分碾压后仍不能达到密度要求为止，最后一次能达到密度要求的厚度为最大厚度。试验路段一般不短于100m，试验所用的填料和机具应与路堤正式施工时所用的填料、机具相同。10.2土石混合路堤施工（1）施工放样。路堤施工放样应注意填方边坡坡脚的正确定位，尤其是高填路堤，必须确保准确无误，严禁出现路基宽度不足的错误。因此，在放样时坡脚至坡顶都要以标桩或标线示出，并反复校核。（2）填前基底处理。路堤填筑前应对天然地面进行清理或处理，一般非软弱地基只须清理，对原地面的树木包括树根、灌木、草丛、石头、垃圾、废料、建筑结构以及其他人为、非人为的障碍物都应清除，天然地面以下10cm以内的草根也应铲除。（3）挖料与装运。填料不管来自路基挖方还是借土场，一般情况下，未被扰动的原状土（包括土石混合料）的天然含水量接近最佳含水量，施工中利用这一条件，采用开挖、装运、推铺、碾压一条线施工方法，可以节约工时，提高效率。（4）摊铺工序。（5）含水量控制。土的含水量是影响土压实的主要因素，含水量过大，则降低路堤的稳定性，土的含水量不足则需要过多的压实功，且偏干的压实土内部残留的空气体含量大，一旦侵水后路基强度下降，甚至产生不均匀沉陷。因此应保证混合土中细粒土在碾压时的最佳含水量。2．施工工序10.2土石混合路堤施工3．混合土路堤的填筑方法（1）平坦地形的路堤填筑。在平坦地形填长路堤，首先对自然地面进行清理，符合要求后，然后按前述摊铺方法进行。在每层碾压开始前，都需要检查松铺厚度、平整度和含水量，符合要求后，才能进行碾压。土石混合料中石料强度相差较大时，可用人工将硬质石料铺于填筑层下面，然后碾压平整。（2）山坡路堤的填筑。山坡路堤应由最低处分层填起，逐层压实。自然地面的坡小于1﹕5时，且基底强度符合要求，则可将填料直接在自然地面分层铺筑。当横坡大于1﹕5，原地面应挖成台阶，台阶宽度不小于1m，以保证填土土体的稳定，台阶的高度可根据压实设备压实一层的厚度而定，有台阶的填层，如一般用小型夯实机械压实，厚度在15cm左右，台阶高度则为30cm或45cm左右，逐层台阶填完后，就可按一般的填土进行。当填方地段为两个以上施工区施工时，在两段接头处都应按1﹕1坡度分层留台阶，由最后的施工区衔接。（3）水稻田地段的路堤填筑。水稻田地段施工，宜在秋后季节施工，一般先在用地范围内两侧筑埂排水，使地表疏干，然后把表层腐殖土挖去，如含水量接近最佳含水量时，即可碾压密实，在其上填筑土石混合料，分层压实。当地面不能疏干，湿土较厚时，则应换填含石量较高的土石混合料，第一层可略厚一些，然后分层摊铺，碾压密实。10.2土石混合路堤施工4．高填土石路堤施工高填路堤施工前，要进一步作好工程地质调查，清除地面杂物，作好排水和基底处理，使基底坚实、稳定，强度达到设计要求。设有构造物的，宜先建好构造物及其回填工程，为路堤填筑创造较大的工作面。一般在有可能的地方，修建施工便道，创造条件使压实和运输装卸机具进入施工现场，将填料运至路堤填筑处，按山坡路堤分层填筑，这是最理想的方法。如地形限制，施工初期难于修建便道时，可用索道、缆车等方式运送填料，或用其他小型机具乃至人工，或采用多次倒运填料的办法，由下往上分层填筑，用小型机具压实。如地形限制，无法修建便道时，应尽可能利用小型机具乃至人工，采用多次倒运填料至路堤填筑处的办法，由下往上分层填筑，用小型机具压实。修建低等级公路的高填路堤，在难以分层卸土时，以及陡坡地段半挖半填路基难以分层填筑时，常采用“竖向填筑法”，即从路基一端或一侧，按横断面的全部高度，分段逐步推进填筑，填土在分段的小块范围内分层夯压密实。高填路堤，尽管已检测压实度满足规定要求，但土内仍有残留空气体积，会有一些剩余沉降量，故要超填一部份，沉降后方能维持原设计标高。10.2土石混合路堤施工四、土石路堤的压实与检测10.2土石混合路堤施工1．土石路堤的压实混合土中的粗颗粒含量在30%以下时，它的工程特性基本上是属于细土，因此压实方法按细粒土方法，即一般碾压机械都可以满足压实度的要求，但须严格控制层铺厚度及填料含水量。因为细料含水量是影响强度的主要因素，碾压时应在最佳含水量±2%以内进行。粗颗粒含量在40%～70%时，正是反映混合土的基本状态，粗粒和细粒起联合作用，这时的力学性能最好，水稳性亦好，承载力较大、沉降量小。这类填料必须用振动压路机压，因振动时的冲击波强制颗粒重新排列，减少土内孔隙，使土得到充分压实。层铺厚度及碾压遍数，可按试验路段得出的数据进行。当粗粒含量大于70%时，已基本上属填石性质，可按填石工艺碾压，用重型振动压路机或25t以上的轮胎压路机压实。2．土石路堤的检测对土的压实试验方法有灌砂法、环刀法、蜡封法、水袋法或核子密度仪法等。土石路堤的压实度可采用灌砂法或水袋法检测。10.3石质路堑开挖方式与开挖机械一、石质路堑开挖的基本要求（1）保证开挖质量和施工安全；（2）符合施工工期和开挖强度的要求；（3）有利于维护岩体完整和边坡稳定性；（4）可以充分发挥施工机械的生产能力；（5）辅助工程量小。二、石质路堑开挖的方式1．爆破法开挖2．松土法开挖3．破碎法开挖以上三种开挖方法各有特点，应视施工条件合理选用。三、石方开挖工程机械10.3石质路堑开挖方式与开挖机械（1）松土器的技术性能松土器是牵引式松土机的改进和变型，它由拖拉机（推土机）、松土器和操纵机械三大部分组成。松土器用固定架连接在拖拉机上，常用的固定架有铰链式机构、平行四边形连杆结构和可调整平行四边形连杆结构三种基本形式。（2）松土器的选用多齿松土器适用于松动较破碎的岩体，单齿松土器则适用于松动较坚硬的厚层岩体。松土器型号及松土间隔应根据岩石的强度、裂隙情况、松土器

劈松试验来确定。

推器改为松土器松土器示意图1．松土器2．凿岩钻孔机械10.3石质路堑开挖方式与开挖机械1）风动凿岩机。2）液压凿岩机。3）电动凿岩机与风能凿岩机相比，电动凿岩机结构简单，能量利用率高，使用成本低，噪音和震动小，但其使用的可靠性、耐久性较差，目前应用尚不普遍。4）内燃凿岩机。a）手持式风动凿岩机；b）台车风镐；c）电动凿岩机；d)导轨式凿岩机；e)凿岩台车；f)气腿凿岩机；g)潜孔凿岩机（1）凿岩机（2）钻孔机钻孔机按碎岩方式不同，分为冲击钻机、潜孔钻机、牙轮钻机和回转钻机四种。1）冲击钻机。适用于砂砾石和硬度不大的岩石的钻空作业，生产效率低，但由于其结构较为简单，使用可靠，故使用较为普遍。2）潜孔钻机。是一种回转式钻机，冲击器直接潜入孔底冲击钎头进行凿岩，钻具的回转由专门的回转机构驱动，具有较高的凿岩效率，使用于任何硬度的岩石钻孔作业3）牙轮钻机。是一种回转式钻机，因其采用特殊的三牙轮钻头而得名。作业时钻头一方面向孔底施加较高的轴压，一方面旋转，牙轮既绕钻头轴线公转，又绕牙轮自身轴线自转，各个齿圈上的牙齿依此对孔底各点进行冲击，完成破岩过程。具有较高的钻孔效率，适用于中硬以上岩石的钻孔作业，但由于整机质量较大，其应用受到一定的限制。4）回转钻机。是通过钻头回转来切削岩石进行钻孔作业。根据所采用钻头种类的不同，适用于不同硬度的岩石。10.3石质路堑开挖方式与开挖机械10.4石质路堑爆破原理与器材一、爆破作用的基本原理药包是指为了爆破某一岩体，在其中或表面放置一定数量的炸药，即为药包，它分为：集中药包：凡药包的形状接近球形或立方体以及高度不超过直径四倍的圆柱体和最长边不超过最短边四倍的直角六面体均属于集中药包。延长药包：凡药包的长度或高度超过上述集中药包的情况者，均属延长药包。分集药包：将一个集中药包分为两个保持一定距离集中的子药包叫分集药包。它是提高炸药有效能量利用率的一种新型装药方式。1.药包在无限介质内的作用：自药包中心按球面等量向外扩散，传递给周围介质，使介质产生各种不同程度的破坏和振动现象。这种现象随距药包中心的距离增大而逐渐消失。介质按破坏程度的不同大致可以分四个爆破作业圈。2.药包在有限介质内的爆破作用与爆破漏斗：药包在有限介质内爆炸时，在具有临空的表面上都会出现一个爆坑，一部分炸碎的土石被抛至坑外，一部分仍落在坑底。由于爆破坑形状如同漏斗，称为爆破漏斗。一、爆破作用的基本原理爆破漏斗的形状和大小，不但与药量大小，炸药性能、介质的性能等有关，同时还与临空面数量和所处边界条件有关。最小抵抗线W—药包中心至临空面的最短距离。爆破漏斗半径r—最小抵抗线与临空面交点至漏斗口边缘的距离。抛掷漏斗半径R—从药包中心沿漏斗边缘至坑口的距离。爆破作用性质通常用爆破作用指数n来表示。爆破作用指数是指爆破漏斗口半径与最小抵抗线的比值，即。当n=1时，称为标准抛掷爆破；n>1时，称为加强抛掷爆破；n<1时，称为减弱抛掷爆破。二、炸药的种类、起爆器材与起爆方法1.炸药的种类（1）炸药炸药是一种化学性质不稳定的物质，在外力的作用下（如冲击、摩擦等），易发生爆炸。爆速高达每秒几千米，爆温高达1500°C-4500°C，爆炸所产生的气体比原体积大一万倍以上，爆压超过十万个大气压，因而具有极大的破坏力。（2）炸药的种类1）起爆炸药起爆炸药是一种爆炸速度极高的烈性炸药，爆速可达2000-8000m/s，用以制造雷管。起爆炸药又可分为正起炸药和副起炸药。正起炸药对热能和机械冲击能均具有强烈的敏感性，如雷汞、叠氮铅、黑索金、泰安等；副起炸药须由正起炸药起爆，其爆速甚高，可加强雷管的起爆能量，如三硝基甲硝胺，四硝化戊四醇等。2）主要炸药①黑色炸药。②梯恩梯（TNT）炸药。③胶质炸药。④销铵炸药。⑤铵油炸药。⑥浆状炸药。⑦乳化油炸药。2.起爆器材二、炸药的种类、起爆器材与起爆方法（1）火雷管火雷管也叫普通雷管，它是用导火索引爆的。火雷管的构造由雷管壳，正副装药、加强帽三部分组成。在管壳开口的一端留有15mm长的空隙，以便插入导火索，另一端做成窝槽状。（2）电雷管电雷管是用电流点火引爆炸药的。电雷管的构造与火雷管的构造基本相同，不同的是在管壳口的一段有一个电气点火装置，通电时电流通过电桥丝，灼热的电桥丝就能将引燃剂点燃，使正起爆炸药爆炸。3.起爆方法（1）导火索及火花起爆法：根据使用要求导火索的正常燃烧速度为100-120s/m，缓燃导火索的燃速为180-210s/m（每米燃烧时间）。（2）电力起爆法：电雷管是用点火器，通过电爆导线起爆的。点火点即为产生电流的电源，如干电池组，蓄电池、手摇起爆机（小型发电机）等。（3）传爆线及传爆线起爆法：传爆线着火较困难，使用时须在药室外的一段传爆线上捆扎一个8号雷管来起爆，传爆网路与药包的连接方式有并联、串联、并簇联等。10.5石质路堑综合爆破方法与安全技术管理一、综合爆破方法及爆破开挖程序1.主要的综合爆破方法（1）炮眼法（钢钎炮）（2）药壶法（葫芦炮）（3）猫洞炮（蛇穴炮）（4）深孔爆破（5）微差爆破（毫秒爆破）（6）光面爆破和预裂爆破（7）洞室炮1）抛掷爆破2）斜坡地形半路堑的抛坍爆破3）多面临空地形爆破4）定向爆破5）松动爆破2.爆破法施工程序（1）爆破法开挖石方的程序（2）爆破工程施工法简图二、爆破安全技术在爆破中潜在着许多不安全的因素，为了保证爆破作业能安全地进行，除了在作业时要遵守爆破安全规程中各项有关规定以外，还必须懂得和掌握有关的爆破安全技术。例如采用电雷管起爆时如何防止外来电流引起电雷管的早爆；在大规模爆破时如何防止地震波、空气冲击波、噪音、飞石和有毒气体对邻近建筑物的破坏和人畜的杀伤等等。只有懂得了这些不安全因素产生的原因和应采取的预防措施，才能做到防患于未然。外来电流包括：（1）由电爆引起的闪电和静电。（2）由于电气设备绝缘不好和接地不当而引起的大地杂散电流。（3）由发射机发射的高频射频电流。（4）由交变电磁场引起的感应电流。（5）由尘暴、雪暴以及用压气输送炸药颗粒所引起的静电。（6）由不同金属和导电体的接触或分离时所产生的动电电流。1.外来电流的危害与预防预防外来电流危害的措施：（1）在雷雨季节进行露天爆破时宜采用非电起爆系统，不要采用电力起爆系统。（2）在露天爆区不得不采用电力起爆系统时，应在区内设立避雷针系统。（3）如正在装药联线时出现了雷电，应立即停止作业，将全体人员撤离到安全地点。（4）在雷电来临之前，宜将一切通往爆区的导体（如电线和金属管道）暂时切断，以防止电流流入爆区。（5）应缩短爆破作业时间，争取在雷电来临之前起爆。（6）对杂散电流的预防，应在进行大规模爆破时，采取局部停电或全部停电或采用抗杂散电流的电雷管或采用非电起爆系统。（7）现场操作人员不宜穿化纤、毛与化纤混纺的衣服，特别是不要将毛衣与化纤重叠穿着。（8）对射频电的预防，如果爆区附近有无线电发射机或发射台时，必须调查发射机的类型、功率和离爆区的位置，确定合理的安全距离。（9）金属炮棍、金属套管和任何导电的物体都不应当进入装有电雷管的炮孔内。二、爆破安全技术2.爆破振动的预防为了减小爆破振动对爆区周围筑物的影响，可以采取以下一些措施：（1）大力推广多段微差起爆，分段越多，爆破振动越小。（2）合理选取微差起爆的间隔时间，保证爆破后的岩石能得到充分松动，消除夹制爆破的条件。（3）合理选取爆破参数和单位炸药消耗量。（4）为了防止爆破振动破坏露天的边坡，应推广预裂爆破。（5）在露天深孔爆破中，防止采用过大的超深爆破，过大的超深会增加爆破的振动。二、爆破安全技术3.爆炸空气冲击波的预防（1）合理确定爆破参数，避免采用过大的最小抵抗线，防止产生冲天炮；（2）选择合理的微差起爆方案和微差间隔时间，保证岩石能充分松动，消除夹制爆破条件：（3）保证堵塞质量和采用反向起爆，防止高压气体从炮孔中冲出，产生强烈的空气冲击波。（4）对露天爆破来说，除了采取上述措施以外还应大力推广导爆管起爆或电雷管起爆，尽量不采用高能导爆索起爆。（5）在破碎大块时尽量不要采用裸露药包爆破。（6）合理规定放炮的时间，最好不要在早晨、傍晚或雾天放炮。4.飞石和有毒气体二、爆破安全技术

工业炸药不良的爆炸反应会生成一定量的一氧化碳和氧化氮。此外，在含