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文档简介
ICS01.120
R00
团体标准
T/CHTS10001-2023
公路填石路基设计与施工技术指南
TechnicalGuidelinesforDesignandConstructionofHighway
(征求意见稿)
RockfillSubgrade
xxxx-xx-xx发布xxxx-xx-xx实施
中国公路学会发布
1总则
1.0.1为进一步规范公路填石路基设计方法与施工技术,保证工程质量,制定本指南。
1.0.2本指南适用于各等级公路新建和改扩建工程的填石路基。
1.0.3填石路基应加强地质、水文调查及填料性状的评估,确保路基的强度、稳定性
和耐久性。
1.0.4填石路基设计与施工除应符合本指南的规定外,尚应符合国家和行业现行有关
标准的规定。
-1-
2术语和符号
2.1术语
2.1.1填石路基rockfillSubgrade
由填石路堤与路床构成的路基。
2.1.2压实沉降差differentialsettlementaftercompaction
按规定的压实工艺,填石路堤压实层表面同一测点在相邻两遍碾压后的高程差值。
2.1.3石料孔隙率voidpercentageofstone
填石路堤石料颗粒之间的空隙体积占石料与空隙总体积的百分比。
2.1.4空隙灰度图grayscaleimageofvoid
以一定灰度阈值的像素点群表示填石路堤中空隙的灰度图像。
条文说明
采用专业设备采集的填石路堤表层图像,因受光线影响,图像中石料部分和空隙部分表
现出不同的明暗效果;为了对图像中的空隙特征进行识别和分析,将表层图像转换成灰度图
像,称之为空隙灰度图。图中每个像素点的数值被称为灰度值,根据其明暗程度取为0到
255之间,0代表全黑,255代表全白;对于图像中的空隙部分,其所包含像素点的灰度值
均在一定阈值范围内,通过对特定灰度阈值的像素点群进行处理,即可分析填石路堤表面图
像中空隙的相关特征。
2.2符号
R—单轴饱和抗压强度;
CBR—加州承载比;
d—填料粒径;
Pf—用于填充较大粒级石料块体之间空隙的较小粒级石料的质量百分比;
较大粒级石料的压实孔隙率;
VCAs—
平衡湿度状态下路床区顶面承载板测回弹模量验收值;
Ec—
B—回归直线的斜率;
—第测点处承载板的实测路拱倾角;
ii
-2-
—第(,,…,)测点的回弹模量,;
E0iii=12nMPa
检测路段的回弹模量算术平均值;
E0—
E代—检测路段回弹模量算术平均值的单侧置信区间置信下限或代表值。
为模量湿度影响系数。
k1—
-3-
3填料
3.0.1用于填石路堤的石料应符合强度、膨胀性等力学与物性要求,宜按粒径分档级使用。
条文说明
根据现行《公路路基施工技术规范》(JTG/T3610)对填石路堤填料的要求与地标《公
路填石路基施工技术规范》(DB22/T1961-2013)对填料的分级使用要求提出本项规定。
3.0.2用于填筑路堤的石料可根据单轴饱和抗压强度指标按表3.0.2进行分类。
表3.0.2基于强度的石料分类表
石料类型单轴饱和抗压强度(MPa)代表性岩石
未风化~微风化的:
花岗岩、正长岩、闪长岩、辉绿岩、玄武岩、安山岩、片麻岩、
硬质岩石R60
硅质板岩、石英岩、硅质胶结的砾岩、石英砂岩、硅质石灰岩等
岩浆岩类
1、中等(弱)风化的坚硬岩;
2、未风化~微风化的:
中硬岩石30R60
熔结凝灰岩、大理岩、板岩、白云岩、石灰岩、钙质砂岩、粗
晶大理岩等
1.强风化的坚硬岩;
2.中等(弱)风化的较坚硬岩;
15R30
3.未风化~微风化的;凝灰岩、千枚岩、砂质泥岩、泥灰岩、
泥质砂岩、粉砂岩、砂质页岩等
1.强风化的较坚硬岩;
软质岩石2.中等(弱)风化~强风化的较坚硬岩;
5R15
3.中等(弱)风化的较软岩;
4.未风化的泥岩、泥质页岩、绿泥石片岩、绢云母片岩等
1.全风化的各种岩石;
R52.强风化的软岩;
3.各种半成岩
注:本表源自《公路工程地质勘察规范》JTGC20-2011、《工程岩体分级标准》GB/T
50218-2014。
3.0.3对强风化石料、软质石料还应进行含水率试验、击实试验、CBR试验等;必要时进
行有机质含量、易溶盐含量、冻胀和膨胀性等试验,分析用作路基填料的可行性;每5000m3
填料或填料性质变化时应重新取样试验。
-4-
注:本条源自《公路路基设计规范》(JTGD302015)。
3.0.4硬质岩石、中硬岩石可用作路床和路堤填料,软质岩石可用作路堤填料,不得用作
路床填料;膨胀性、易溶性和盐化岩石不得用于路堤填筑。路堤的浸水部位,应采用稳定性
好、不易膨胀崩解的石料填筑。
3.0.5石料按粒径可分为五个档级,如表3.0.5所示,并应符合下列要求:
表3.0.5石料分档标准
档级超巨粒级巨粒级粗粒级中粒级细粒级
粒径范围(mm)300d500100d30040d10020d40d20
条文说明
表3.0.4源自吉林省地方标准《公路填石路基施工技术规范》DB22/T1961-2013。因工
程现场填料规模大、尺寸不一,对于个别强度高、不宜风化崩解、尺寸大、解小难度较高的
石块,可作为填方路基底层填筑。
3.0.6超巨粒级石料可用于填方高度大于5m的路堤底层填筑,其上宜采用巨粒级石料进
行路堤区填筑。粗粒级及以下石料可用于超巨粒级或巨粒级石料块体之间的空隙填充与找平。
3.0.7应按路拱分层填筑,路堤填料粒径应不大于500mm,并宜不超过层厚的2/3;当受
地形限制不具备分层填筑条件时,可采用倾填方式填筑,并采取适当的压实工艺。
注:本条款来源于《公路路基施工技术规范》(JTG/T3610)及地标《公路填石路基施
工技术规范》(DB22/T1961-2013)。
3.0.8应在路床底面以下0.4m的路堤范围内铺筑过渡层,过渡层填料最大粒径不得大于
150mm,其中小于5mm的细料含量不应小于30%,不宜大于40%,且过渡层表面无明显孔
隙、空洞。填石路堤上部采用其他材料填筑时,可视需要设置无纺土工布作为隔离层。
条文说明
该条主要引自现行《公路路基施工技术规范》(JTG/T3610)的条款,但添加了“不宜
大于40%”的要求,旨在限定细料的用量不宜过多,使过渡层偏向于骨架密实结构,给路基
提供更好的力学特性。通常,粗集料的松装间隙率在40%~45%之间(与级配、密实工艺等
因素有关),按照后文式(5.3.2)计算得到的细料含量就在30%附近,即,细料在该用量
附近时过渡层可形成骨架密实结构。考虑到施工过程中的大粒径填料的变异,为使过渡层成
为骨架密实,保证细料含量不小于30%是合理的;但如果细料用量再多,过渡层就成为悬浮
密实结构,力学性能降低,为此给出了40%的上限要求,此时对应的较大粒径的石料孔隙率
为66%,远大于通常的松装间隙率水平,表明较大粒径石料块体已彼此远离、互不接触,过
-5-
渡层进入了悬浮密实结构范畴,因此,40%的上限实际上已较为宽松,如果工程中能做到细
料含量在30%~32%之间则较为理想。
3.0.9高速公路、一级公路路床填料可采用级配良好的砂砾、碎石、碎石土、砾石土等粗
粒料,也可采用无机结合料处治细粒土。路床填料应符合表3.0.9的规定。
表3.0.9路床填料最小承载比和最大粒径要求
填料最小承载比(CBR)(%)
高速填料最大
填料应用部位(路面底面以下深度)(m)公路二级三、四级粒径
一级公路公路(mm)
公路
上路床0~0.30865100
填方路基轻、中及重交通0.3~0.80
下路床543100
特重、极重交通0.3~1.20
上路床0~0.30865100
零填及挖方路基轻、中及重交通0.3~0.80
下路床543100
特重、极重交通0.3~1.20
注:表列承载比是根据路基不同填筑部位压实标准的要求,按现行《公路土工试验规程》
(JTGE40)试验方法规定浸水96h确定的CBR。
注:本条款主要来源于《公路路基施工技术规范》(JTG/T3610)。
-6-
4设计
4.1一般规定
4.1.1填石路基设计应按照《公路工程地质勘察规范》(JTGC20)的要求进行地基勘察,
做好沿线水文、地质、路基填料勘察试验工作,查明地层岩土厚度、性质、空间分布特征,
确定地基承载力,获取设计所需的物理力学参数。
4.1.2应根据当地自然条件和工程地质条件做好填石路基断面设计、结构设计和排水设计,
保证填石路基有足够的强度和稳定性,并控制填石路基工后沉降量;对于高速公路和一级公
路的高路堤,施工过程中应根据实际情况进行动态设计。
条文说明
本条源自《公路路基设计规范》(JTGD302015)。填石路基多位于丘陵山区,基底水
文与地质条件复杂;常见斜坡地基、山前坡积土、河道沉积土等各种地基类型,受填石路基
自重影响,可能会发生沿基底的滑动、地基固结沉降变形等工程问题。因此,有必要根据地
基条件、路基填筑高度等因素对填石路基做好综合性设计,确保路基工后沉降及稳定性符合
要求。
4.1.3石料的强度、规格应与路基高度、填筑层位相适应。
注:本条源自《公路路基设计规范》(JTGD302015)及工程实际做法。
4.2填筑层厚与压实控制标准
4.2.1不同强度的石料,应分别采用不同的填筑层厚和压实控制标准。填石路堤压实质量
标准宜用孔隙率作为控制指标,并符合表4.2.1-1~表4.2.1-3的要求。
表4.2.1-1硬质石料压实质量控制标准
路面底面以下摊铺层厚最大粒径压实干密度
路基部位孔隙率(%)
深度(m)(mm)(mm)(kg/m3)
0.80~1.50
上路堤≤400小于层厚2/3由试验确定≤23
(1.20~1.90)
>1.50
下路堤≤600小于层厚2/3由试验确定≤25
(>1.90)
注:“路面底面以下深度”栏,括号中数值分别为特重、极重交通的上路堤、下路堤的
深度范围。
表4.2.1-2中硬石料压实质量控制标准
路面底面以下深摊铺层厚最大粒径压实干密度
路基部位孔隙率(%)
度(m)(mm)(mm)(kg/m3)
上路堤0.80~1.50≤400小于层厚2/3由试验确定≤22
-7-
(1.20~1.90)
>1.50
下路堤≤500小于层厚2/3由试验确定≤24
(>1.90)
注:“路面底面以下深度”栏,括号中数值分别为特重、极重交通的上路堤、下路堤的
深度范围。
表4.2.1-3软质石料压实质量控制标准
路面底面以下深摊铺层厚最大粒径压实干密度
路基部位孔隙率(%)
度(m)(mm)(mm)(kg/m3)
0.80~1.50
上路堤≤300小于层厚2/3由试验确定≤20
(1.20~1.90)
>1.50
下路堤≤400小于层厚2/3由试验确定≤22
(>1.90)
注:“路面底面以下深度”栏,括号中数值分别为特重、极重交通的上路堤、下路堤的
深度范围。
注:源自《公路路基设计规范》(JTGD302015)。
4.3边坡坡率
4.3.1填石路基的边坡坡率应根据石料种类、边坡高度和基底的地质条件确定。
4.3.2易风化岩石与软质岩石用作填料时,应按土质路基边坡设计。路基基底良好时,填
石路基边坡坡率不宜陡于表4.3.2规定,当路基高度超过20m时,可在边坡中部设置宽度
1~3m的平台,下部边坡坡率宜进一步放缓。
表4.3.2填石路基边坡坡率
边坡高度(m)边坡坡率
填料种类
全部高度上部高度下部高度上部坡率下部坡率
硬质岩石208121:1.11:1.3
较硬岩石208121:1.31:1.5
软质岩石208121:1.51:1.75
注:本表源自《公路路基设计规范》(JTGD302015)。
4.4边坡防护
4.4.1硬质岩石填筑路基时,边部防护可根据工程特点与施工条件选用浆砌片石、拱形骨
架或码砌等适合的形式。
条文说明
-8-
按照《公路路基设计规范》(JTGD302015)的要求,硬质岩石填筑路基时护坡采用码
砌方式进行防护。因边坡码砌需要大量方石,且对砌筑工人的技术水平要求较高,人力成本
较大,甚至人力资源欠缺,目前在多数工程中已难以实施。因此,云南、贵州、河南及山东
等省份各自提出了诸如浆砌片石、拱形骨架护坡等型式,用于硬质岩石的护坡防护。
4.4.2当采用码砌时,可采用饱水抗压强度不低于30MPa的硬质岩石或不低于C20的混
凝土预制块,石块粒径应大于300mm,码砌厚度应为1~2m;应与路基填筑同步进行施工。
条文说明
当采用码砌时,《公路路基设计规范》(JTGD302015)提出可采用饱水抗压强度不低
于30MPa的硬质岩石,但因码砌实施难度较大,贵州省根据经验提出可采用不低于C20的混
凝土预制块予以替代。
4.4.3风化岩石和软质岩石填筑路堤时,边部设计应采用包边封闭或加筋、底部设置排水
垫层、顶部设置防渗层等措施,防止填石路基产生湿化变形;同时,路床区填筑材料宜采用
无机结合料稳定细粒土或硬质岩石填料,其中5mm以下的细料比例应为20~40%,0.074mm
以下的颗粒比例不应大于10%。
条文说明
依据《公路路基设计规范》(JTGD302015)提出,并作了补充。无机结合料稳定细粒
土是公路工程中常采用的材料,便于施工,具有成熟的施工经验,因此,明确提出了该类材
料在路床区的使用。当采用硬质岩石填料时,对5mm以下的细料用量给出适当限制,有利于
材料的密实和路床区的力学性能。
4.4.4边坡绿化可采用拱形骨架、植生袋或挂网植草等方式,可结合实际工程的自然环境
条件、施工条件及整个工程的绿化设计确定适宜的方案。
条文说明
石质路基边坡的绿化难度相对较大,根据贵州、云南、河南、山东等地区实际做法,可
根据具体工程特点选用拱形骨架、植生袋或挂网植草等方式。
4.5地基处理
4.5.1软弱地基上填石路基应与软土地基处理设计综合考虑。
4.5.2当地基存在较深软弱地基、斜坡湿软地基、半填半挖路段,应进行路基整体稳定性
验算。当稳定性不足时,应采取必要的工程措施及安全监控。
-9-
4.5.3路基高度大于20m时,应进行地基沉降、地基承载力及路基稳定性验算。
注:本条源自《公路路基设计规范》(JTGD302015)。
4.5.4当基底积水或路基过水时,应在浸水路基部位采用不易风化、不易膨胀崩解、稳定
性好的硬质岩石填筑,其厚度根据浸水最大高度确定。
条文说明
填石路基经常遇到V型冲沟、河道等,受降雨汇水或山体渗水等因素影响,路基下部不
可避免地会出现积水现象。对于此种路基类型,应防止填料湿化崩解,而采取岩石稳定性较
好的填料予以填筑。
4.5.5稳定的斜坡上,地面横坡缓于1:5时,清除地表草皮、腐殖土后,可直接填筑路基;
地面横坡为1:5~1:2.5时,原地面应挖台阶,台阶宽度不应小于2m。当基岩面上的覆盖层
较薄时,宜先清除覆盖层再挖台阶;当覆盖层较厚且稳定时,可予保留。
注:本条源自《公路路基设计规范》(JTGD302015)。
4.5.6地面横坡陡于1:2.5地段的陡坡路基,必须检算路基整体沿基底及基底下软弱层滑
动的稳定性,采取改善基底条件或设置支挡结构物等防滑措施。
注:本条源自《公路路基设计规范》(JTGD302015)。
4.5.7半填半挖段路基的填方区必要时可进行增强补压;挖方区为土质或软质岩石时,应
对挖方区路床范围不符合要求的土质或软质岩石进行超挖换填或改良处治。
注:本条源自《公路路基设计规范》(JTGD302015)。
4.5.8填筑前应对原地表风化层清除干净,填筑时应分层、分级填筑碾压。
4.5.9根据地下水出露情况和岩土性质,应设置完善的地下排水系统,除应在边沟下设置
纵向渗沟外,尚应在填挖结合部设置渗沟、排水垫层等。
注:本节源自《公路路基设计规范》(JTGD302015)。
4.6高路堤与陡坡路堤
4.6.1高路堤与陡坡路堤纵横断面形式和坡率应根据地形与地质条件、路基边坡高度、填
料性质等,结合经济与环保因素,经沉降计算及稳定分析确定;断面形式宜采用台阶式。
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注:本条源自《公路路基设计规范》(JTGD302015)。
4.6.2高路堤与陡坡路堤设计应进行路基稳定性计算分析。
4.6.3高路堤与陡坡路堤稳定性分析的物理力学参数应根据填料来源、场地情况及分析工
况的需要,选择有代表性的岩样、土样进行室内试验确定。试验方法参照现行《公路路基设
计规范》(JTGD30)执行。
条文说明
对于地质条件及路基填料较为复杂的工况,传统设计方法较难准确计算路基的变形与稳
定性。目前,数值模拟方法可建立符合工程实际特点的有限元、有限差分或离散元模型,根
据需要选择强度折减法、极限分析法、极限平衡法等计算原理,并可考虑地基固结、水的渗
流、地震、交通动载等多因素影响,较好的对填石路基沉降变形及稳定性开展计算分析。同
时,应在开展实际工程计算前进行基本工况分析,并与经典分析理论结果进行比较,以验证
计算结果的可靠性。
4.6.4路基沿斜坡地基或软层带滑动的定性分析可采用不平衡推力法。对于地质条件及路
基填料较为复杂的工况,可采用数值模拟方法进行边坡稳定性分析,并论证结果的可靠性。
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5施工
5.1一般规定
5.1.1应按照现行《公路路基施工技术规范》(JTG/T3610)和设计文件要求,做好填料
分类及施工组织设计等准备工作。
5.1.2填石路堤应注重填料级配,宜根据石料分档档级采用间断级配,并应通过试验段确
定合理的碾压工艺和压实沉降差控制标准。
条文说明
填石路堤的填筑质量由压实沉降差和石料孔隙率来反映。由于级配是影响石料孔隙率的
重要因素之一,因此该条款强调注重石料的级配问题,否则即使压实沉降差满足了要求,但
石料孔隙率也可能不达标。间断级配的填料可获得较小的石料孔隙率水平,易于满足孔隙率
标准要求。特别是中粒级以上的石料,间断级配会显著减小较大粒级石料的孔隙率,进而可
用较少的细料填充空隙,获得较小孔隙率的填石路堤。
由于填料与级配的变异性可能难以控制,在通过试验段确定碾压工艺和压实沉降差控制
标准时,应选用代表性石料和级配,并在施工过程中根据情况的变化,在进行分析后对压实
工艺进行适当微调。
5.1.3振动压路机自重应不小于20t。
条文说明
现行《公路路基施工技术规范》(JTG/T3610)要求的压路机吨位为18t以上,但对工
程单位的广泛调研表明,目前绝大多数施工企业都具备20t以上的振动压路机,又鉴于填石
路基压实相对困难的特点,用较重的振动压路机压实效果自然会更好。
5.1.4高路堤与陡坡路堤应加强沉降控制与施工监测,必要时可进行增强补压、铺设加筋
材料等措施,并宜预留不少于6个月或一个雨季的沉降期,减少工后沉降。施工监测周期应
为公路建成营运后不少于一年。
注:本条款来源于《公路路基施工技术规范》(JTG/T3610)及地标《公路填石路基施
工技术规范》(DB22/T1961-2013)。
5.2地表处理
-12-
5.2.1地基表层碾压处理压实度控制标准应符合现行《公路路基施工技术规范》(JTG/T
3610)的要求。低路基应对地基表层进行超挖、分层回填压实,其处理深度应不小于路床厚
度。
5.2.2原地面坑、洞、穴等,应在清除沉积物后,用合格填料分层回填压实,压实度符合
现行《公路路基施工技术规范》(JTG/T3610)中5.2.1的规定。对可能存在空洞隐患的,
应结合具体情况采取相应的处置措施。
5.3施工工艺
5.3.1填石路基宜按照图5.3.1的工艺流程进行施工组织。
图5.3.1施工流程图
条文说明
基于对多家施工单位填石路基施工流程的总结提出。
5.3.2运输、摊铺与整平要求如下:
1填石路基施工宜采用大功率设备。
2卸料与摊铺应同步进行,卸料时应遵循分层、先低后高、先路基两侧后中间的原则。
-13-
3根据试验路段确定的松铺厚度与每车的运量估计摊铺面积,布设方格网,采用后退式
卸料法卸料,推土机摊铺整平。
4采用推土机并配以人工进行整平,对局部凸起的较大石块应进行破碎或清除,对粗石
料较多的离析处应补填较小碎石或石屑等细料,保证表面平整。
5填石路堤填筑前宜根据石料粒径大小与分布情况,估算较大粒级石料的孔隙率,按照
式(5.3.2)确定用于填充的较小粒级的石料用量。
VCAs
Pf100(5.3.2)
100VCAs
式中:Pf—用于填充较大粒级石料块体之间空隙的较小粒级石料的质量百分比,%;
—较大粒级石料的压实孔隙率,由较大粒级石料的压实松装密度和表观密度计
VCAs
算得到,%。
条文说明
孔隙率是反映填筑质量的指标之一。同样是在沉降差满足要求的前提下,具有较小孔隙
率的填石路堤,其长期稳定性和耐久性无疑会更好;因此,如果能从理论上估算出较细粒径
石料的适宜用量,以该用量填充大粒径石料块体之间的空隙,那么大小石料之间既能形成良
好嵌挤,又能达成密实填充,并使整体填石路堤具有最小的孔隙率。这个适宜用量的估算就
显得十分重要。
文献《未加沥青矿料VMAa物理模型构建与应用》(《中国公路学报》2016年第8期)
针对骨架密实结构的矿料,通过数学推导,建立了细料填充粗集料间隙的最佳用量计算公式:
1
P=(5-1)
f1VCA1
1ca
fa1vfaVCA
、
式中,Pf—骨架密实状态时填充粗集料颗粒间隙的细料用量;VCAca—分别为确定级
配的合成粗集料的松装间隙率与毛体积相对密度;vfa、fa—分别为确定级配的合成细料松
装间隙率与毛体积相对密度。
式(5-1)虽然针对未加沥青的矿料建立的,但完全适用于填石路堤。因公式含有较多
,、
的材料参数,使用不便,为此可作简化,即认为vfaVCA并将VCA改写为VCAsfaca
时,便得到式(5.3.2)。
6当填料中含有20%~30%的细粒土时,应控制施工含水率,含水率可通过室内重型细
-14-
粒土击实试验测定的最佳含水率、细粒土所占的比例及石料的吸水率估算确定。
条文说明
根据现行行业规范给出的填石路堤的定义,填料中允许有不超过30%的细粒土。当填料
中含有20%~30%的细粒土时,土的含水率会显著影响压实效果。因此,提出控制含水率的
要求与确定方法。
5.3.3压实工艺应符合下列规定:
1一般压实工艺为:振动压路机先静压1遍,然后强振4~5遍及以上,最后再静压1
遍,行驶速度应控制在2km/h~4km/h,振动频率为30Hz~35Hz;具体碾压工艺(压实机械
组合、振动频率与振幅、行驶速度与压实遍数等)应通过试验段确定。
条文说明
基于对山东、河南、云南和贵州等省份的典型山区高速公路填石路基的施工经验总结与
相关文献调研,推荐了一般压实工艺。当然,具体工程的压实工艺需要通过试验路段验证及
优化后确定。
2有条件时可采用基于全球定位系统(GPS)及视频技术的压路机行驶轨迹监控系统,
对压实过程进行实时连续监控,防止漏压与欠压。
条文说明
本着鼓励积极稳妥地采用新技术与有利于保证质量的原则,结合目前一些业主单位的管
理需求,增加了该条款。
3填高大于15m或位于填挖交界处的填石路基,宜每填高2m~4m用冲击碾进行补强
碾压,冲击式压路机宜选用静压实能不低于25kJ,冲击碾压遍数应根据冲击碾压后的沉降
量标准确定;或每填高6m强夯一层,夯击能量不宜小于1200kJ,夯击遍数应根据夯击后的
沉降量标准确定。具体工艺参数与沉降量标准应通过现场试验路段确定。
条文说明
本条款中的参数是基于山东、云南、贵州、河南等省份的填石路基设计及施工的成熟经
验提出的,经过了工程验证。
4冲击碾压和强夯应考虑对附近构造物的影响,强夯不宜小于20m,冲击碾压的水平安
全距离可参照表5.3.3控制,如构造物附近存在河沟等有明显隔振效果的地形条件时,可适
当缩短安全距离;当不满足振动安全要求时,应调整冲击或夯击能、增加碾压或夯实次数,
或采取隔振沟等防护措施。
-15-
表5.3.3冲击碾压水平安全距离
构造物类型冲压水平安全距离(m)构造物类型冲压水平安全距离(m)
U型桥面和涵洞距桥台翼端墙或涵洞通道导线点、水准点、电
10
通道5线杆
其余类型桥台10地下管线5
重力式挡墙距墙背内侧2互通式立交桥梁10
扶璧(悬壁)式
距扶(立)壁内侧2.5建筑物30
挡墙
条文说明
本条款中的参数是基于山东、云南、贵州、河南等省份的填石路基设计及积累的工程经
验确定的;表5.3.3参照地标《黄河中下游流域粉质土路基冲击碾压施工技术规范》
(DB37/T3359-2018)编制。
5.4试验路段铺筑
5.4.1试验路段宜选择地质条件、断面形式、填料等有代表性的地段,长度宜不小于200m。
5.4.2应通过试验路段确定填石路堤施工方案、施工工艺及施工参数等,包括以下内容:
1机械设备组合;
2填料粒径、级配、含水率、松铺厚度、松铺系数等施工参数;
3压路机吨位、碾压方式、行驶速度、碾压遍数等工艺参数;
4增强补压施工机械及工艺;
5质量检测方法及控制标准;
6安全保证措施、环保措施等。
5.4.3当填料中的石料比例或填料料源发生明显变化时,宜做相应情况的试验路段。
注:本条款主要基于现行《公路路基施工技术规范》(JTG/T3610)编写。
5.5冬期雨期施工
5.5.1冬期施工要求如下:
1昼夜平均温度在-3℃以下且连续10d以上,或者昼夜平均温度虽在-3℃以上但冻土没
有完全融化时,均应按冬期施工要求进行。
2风化岩石和软质岩石填筑路堤时,冬期路堤施工应采取措施及时排除雨雪水;长时间
停止填筑时,应整平填筑层和边坡并进行覆盖,以防春融期雪水进入路堤造成破坏,恢复施
工时应将表层冰雪清除并补压。
3土体冻结前应完成基底表层清理,填筑前应将基底范围内的积雪和冰块清除干净。
-16-
4当路堤填筑标高距路床底面1m时,碾压密实后应停止填筑,在顶面进行覆盖封闭,
待冬季过后继续施工。
5.5.2雨期施工要求如下:
1施工期间应设置防排水系统,及时引排地表水。
2制订雨期施工安全预案,做好防洪抢险的准备工作。
3路堤每一层压实面应设2%~4%的排水横坡。
4雨期施工前应完成基底处理,并将填筑作业面填筑到最高积水位0.5m以上。
注:上述两个条款主要基于现行《公路路基施工技术规范》(JTG/T3610)编写。
-17-
6质量控制
6.1一般规定
6.1.1施工过程中应加强对填料与压实层质量的控制,并加强对竣工路基的刚度特性检测
与评定。
条文说明
填石路堤的填料往往较为复杂且多变,压实相对困难,加强填料的质量控制与施工管理
对保证工程质量至关重要;填石路基是一个填料易变异的多层受力体,仅满足每一压实层的
压实标准还不能反映其力学性能状况,加强竣工路基的刚度特性检测与控制,可保障路基路
面结构具有良好的力学性能与整体稳定性。
6.1.2现场取样检测不应带有主观倾向性,应按随机取样的方法确定测点或断面。
条文说明
实际工程中存在着主观确定测点或断面的情况,据此得到的结论会失真,为使检测的试
验数据具有统计学属性,得出科学的结论,特别强调按照随机取样的方法选择测点或断面。
6.1.3施工过程中每一压实层,应采用试验路段确定的工艺流程、工艺参数控制,压实质
量宜采用沉降差指标进行检测,同时需对石料的级配进行控制,保持不同粒级石料混合均匀,
避免明显离析。
采用沉降差指标进行压实质量控制是施工过程中常用的简便检测方法,已为工程所熟悉;
石料发生明显离析、孔隙率较大时,经过多次碾压的路堤的沉降差也是可以满足要求的,但
显然,石料离析导致较大的孔隙率对路堤的长期稳定性而言是不利的。
6.1.4竣工路基的刚度特性,可用落锤式弯沉仪(FWD)、自动弯沉仪、贝克曼梁对弯
沉或承载板法测回弹模量进行检测与评定。
条文说明
除了对压实度进行检测与控制外,对达到设计标高的路基刚度特性进行检测与评定是必
需做的一项工作。现行部颁行业标准和规范一直是通过对弯沉的检控来评定路基刚度性能的,
本指南遵从并保留这一做法;但考虑到是路基回弹模量而非回弹弯沉为进行路面结构设计时
选用的一个来自路基的设计参数,因此,直接对路基回弹模量进行检控来得更加合理;况且,
在对回弹弯沉进行评定时,一个十分关键的问题是如何准确地确定验收弯沉值—这直接关系
到得出什么样的评定结论。而验收弯沉值的确定,一方面,现行《公路沥青路面设计规范》
(JTG/D50)给出了理论计算方法;另一方面,现行《公路路面基层施工技术细则》(JTG/F20
—2015)保留了过去用经验公式确定的方法。这两种方法不仅计算原理不同,而且确定的验
-18-
收回弹弯沉值差别也较大。这给实际工程应用带来一定困惑。因此,本指南也给出了以承载
板测回弹模量直接对路基刚度特性进行检控的思想,可避免上述问题;同时,过往工程中通
过对承载板测回弹模量的检测与评定能实现对路基刚度特性的有效掌控这一做法,也给本指
南的这个思路提供了经验性支持。
6.2施工过程质量控制
6.2.1填石路堤施工过程中每一压实层,应采用试验路段确定的压实能级、压实工艺流程、
工艺参数及压实遍数等控制,压实质量可采用沉降差指标进行检测;当较细填料为石料时,
宜进行沉降差和适当频率的石料孔隙率检测,实行联合控制。
条文说明
该条款前半句引自现行《公路路基施工技术规范》(JTG/T3610—2019)。按照该规范
给出的定义,填石路堤为用粒径大于40mm且含量超过70%的石料填筑的路堤。该定义未对
粒径小于40mm的较细填料材质做特别要求;因此,不管较细填料是石料还是土质,用沉降
差控制压实质量可作为一种基本的通用方法。
当较细填料为小粒径石料时,则可测算石料孔隙率。用沉降差与孔隙率来联合控制施工
过程中每一压实层的压实质量无疑是一种更为严格的要求,这样可避免沉降差满要求而孔隙
率过大的情况发生;但现场石料孔隙率试验操作毕竟较为繁琐,测试效率低,过多的检测可
能影响施工进度,因此对其检测频率可不作要求。当较细填料为土质且石料与土质用量比例
确定时,为了使土质填料对石料块体之间的空隙进行充分密实的填充,需对较大粒径的石料
孔隙率提出定量要求,尽管这在理论上可以做到,但实际工程中不便于实测(特别是较大粒
径石料时),因此,对较细填料为土质的情况,还是通过沉降差来控制压实质量。
6.2.2有条件时可通过空隙灰度图像,按照一定的抽检频率对石料孔隙率进行快速检测与
分析,作为施工过程压实质量控制的一种辅助手段。
条文说明
通过挖坑检测填料密度计算石料孔隙率的方法效率较低,为此提出了空隙灰度图像识别
技术,作为孔隙率检测的快速手段。填石路堤纵向压实图像采集频率应至少为每50m选择1
个横断面,每个横断面上应至少取3个点进行压实状况图像采集和识别检测;图像采集应采
用专业设备,图像格式宜包含JPEG、TIFF、RAW、BMP、GIF、PNG等,图像分辨率宜高于640
×480;采集过程中应保证环境光线良好。
6.2.3由空隙灰度图方法分析填石路堤的石料孔隙率时,需基于具体工程的实测数据建立
有效回归方程进行。
条文说明
-19-
压实图像仅能反映填石路堤浅表层而非一定深度范围内的空隙情况,尽管通过成熟的图
像处理技术容易确定路堤表层孔隙率和空隙特征分布,但不能将其作为填石路堤石料孔隙率
的结果。在工程应用中,通过现场实测数据处理并提取填石路堤表层孔隙率和空隙分布特征,
利用线性回归、深度学习等方式建立回归方程,构建填石路堤表层孔隙率与内部孔隙率之间
的定量关系,从而准确预测填石路堤内部孔隙率,实现对填石路堤压实质量的辅助控制。
6.2.4施工过程中,每填筑3m高度宜检测路基中线及宽度。
6.3施工质量验收
6.3.1成型质量应符合下列要求:
1大粒径填料应不松动,空隙处应使用细料填充、嵌压稳定,路堤表面无明显孔洞。
2填石路基边坡防护应密实稳定、坡面平顺。
3应按照现行《公路工程质量检验评定标准》(JTGF80/1)要求进行项目实测,填石
路基成型质量应符合表6.3.1的规定。
表6.3.1填石路基成型检测与质量标准
规定值或允许偏差
项次检查项目高速、一级公检查方法和频率
其他公路
路
沉降差≤试验路段确定的
沉降差法:精密水准仪,每50m测1个断
1压实质量沉降差控制值,且孔隙率满
面,每个断面测5点。
足设计要求
2弯沉(0.01㎜)≤设计验收弯沉值依据JTGF80/1附录J进行。
3纵断高程(㎜)+10,-20+10,-30水准仪:中线位置每200m测2点
全站仪:每200m测2点,弯道加HY、YH
4中线偏位(㎜)≤50≤100
两点
5宽度(㎜)满足设计要求尺量:每200m测4处
6平整度(㎜)≤20≤303m直尺:每200m测2处×5尺
7横坡(%)±0.3±0.5水准仪:每200m测2个断面
8边坡坡度、平顺度满足设计要求尺量:每200m测4点
6.3.2以便携式FWD、贝克曼梁进行回弹弯沉检测与评定时,应通过具体工程的实测数
据建立回弹弯沉与车载式FWD测试结果之间的有效回归方程,合理确定相应的验收回弹弯
沉值。
条文说明
现行设计规范采用车载式FWD作为验收的标准测试手段,其验收值可由沥青路面设计规
范给出的计算公式得到。与车载式FWD相比,便携式FWD具有测试简便高效、成本更低的优
点,且诸多文献也研究了其应用的可行性,因而本指南将其作为动态弯沉盆的测试手段之一,
-20-
但便携式FWD测试时对路基施加的冲击荷载较小、影响的路基范围和产生的动态回弹变形较
小,因此,其测试值不应直接用来评定路基的刚度特性,需转化为车载式FWD的结果,这个
转化需基于实测对比数据建立的有效回归方程来实现,即,在正式使用便携式FWD之前,首
先随机选择足够多的测点(譬如不少于15组对比数据),获取两种FWD的测试结果进行回
归分析,建立有效回归方程。
贝克曼梁测得回弹弯沉属于静态弯沉,与车载式FWD的动态回弹弯沉明显不同,因此也
需要做类似便携式FWD的准备工作,建立有效回归方程。
验收回弹弯沉值的确定还需考虑湿度影响系数。
6.3.3用自动弯沉仪进行总弯沉测定时,应通过具体工程的实测数据建立总弯沉与车载式
FWD测试结果之间的有效回归方程,合理确定验收总弯沉值。
条文说明
除了规定可用FWD和贝克曼梁对路基的回弹弯沉进行测定外,现行《公路工程质量检验
评定标准》(JTGF80-1-2017)还规定了可用自动弯沉仪对总弯沉进行测量,由于总弯沉与
回弹弯沉不是一码事,在用自动弯沉仪对总弯沉进行规模化测量前需建立总弯沉与车载式
FWD之间的有效回归方程,据此计算确定验收总弯沉值,验收弯沉值的确定还需考虑湿度影
响系数。
6.3.4按照现行《公路路基路面现场测试规程》(JTG3450)中的承载板法对路基的回弹
模量进行检测,并据此实现对路基刚度特性的评定。应符合下列要求:
1检测评定路段的长度为1~3km,单个车道平均检测点数不少于5个。
条文说明
现场用刚性承载板测路基回弹模量的试验过程较为繁琐,耗时较长,较大的检测频率会
带来较大的工作量,因此规定了单个车道平均检测点数不少于5个的要求。
2若测点处路基难以进行整平,或整平操作给路基带来较大损伤时,则承载板可直接放
置在测点处,但需确保承载板底面与测点表面紧密接触,必要时撒布少量细砂填补细小的凹
坑,并测得测点处路拱倾角。
条文说明
为了排水的需求,路基在施工过程中保持着路拱倾斜面,但根据回弹模量的计算原理,
测点应处于水平状态,因此需要整平,并保证承载板与路床之间紧密接触;但考虑到填石路
基路床区的材料可能是无机结合料处治土或碎石土,与土方路基测点易于整平的情况相比,
对这些材料的测点进行整平相对不易,而且,实际检测中也存在着对测点未加整平便直接将
-21-
承载板放置于路基的情况,鉴于此,本指南允许该种做法,但要求测量测点处路拱倾角以供
计算回弹模量使用。
3测点回弹模量的计算宜按式(6.3.4-1)进行:
πD(12)1
0()
E0i6.3.4-1
4Bcosi
式中:—第(,,…,)测点的回弹模量,;
E0iii=12nMPa
—回归直线斜率,0.01mm/MPa,即,在横坐标为分级荷载、纵坐标为竖直方向
Bpj
计算回弹变形的坐标系中,通过对诸多呈线性分布的散点(,)(,,…,
LjpjLjj=12
N,N为最多的分级加载次数)进行线性回归分析得到;
—第测点处承载板的实测路拱倾角;
ii
—泊松比;
0
D—承载板的直径,为0.3m。
条文说明
关于回弹模量的计算,现行《公路路基路面现场测试规程》(JTG3450)中给出了明确
的计算公式,公式中涉及回弹变形的代入问题,而这又与坐标原点的修正有关,但规程给出
的修正方法会导致技术人员发生一定的主观随意性,由此能造成利用同样的测量数据,不同
的人却可能得出不同回弹模量计算结果的情况。鉴于此,文献《承载板测土基回弹模量关键
技术分析与新计算方法》(《中国公路学报》2014年第一期)就坐标原点等问题进行了深
入分析,给出了测点回弹模量的新计算公式,新公式的优点在于无需再额外考虑坐标原点的
修正问题,计算简便高效,结果唯一,即只要对原坐标系中的散点进行线性拟合,将回归直
线斜率代入新公式即可得到正确的结果。
基于上述文献,考虑到路拱存在的情况,做类似的理论分析即可得到式(6.3.4-1)。
当然,测算表明,路拱横坡为2.5%时,修正系数()为1.0003,即使超高横坡为
1/cosi
8%,其修正系数也仅为1.0032,因此,通常的路拱水平下,认为可满足工程精度
1/cosi1
要求,式(6.3.4-1)中的cosi就可以拿掉,但为了精准表达以体现路拱的存在,式中保
留了cosi项。
4检测路段回弹模量代表值按式(3)计算:
S
()
E代=E0t(n1)6.3.4-2
n
n
式中:—检测路段的回弹模量算术平均值,,;
E0E0E0iMPa
i1
-22-
—检测路段回弹模量算术平均值的单侧置信区间置信下限或代表值,;
E代MPa
t(n1)—t分布表中与自由度(测点数)、置信水平有关的系数;高速公路、一
级路,取0.05,其他等级公路为0.10;
S—回弹模量样本的标准差,MPa。
5回弹模量的代表值应满足式(4)的要求。
()
E代k1Ec6.3.4-3
式中:—平衡湿度状态下路床区顶面承载板测回弹模量验收值,;
EcMPa
—模量湿度影响系数,根据当地经验确定。
k1
6平衡湿度状态下路床区顶面承载板测回弹模量验收值可根据当地经验确定;当无经验
时,通过具体工程的实测数据,建立承载板测
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