路基路面工程 第八版 课件05路基施工-完整版-16：9

《路基路面工程》

PavementEngineering国家精品课程东南大学

道路与铁道工程

国家重点学科HighwayandRailwayEngineering,NationalKeyDiscipline21:38爱课程网址/sCourse/course_2658.html中国大学MOOC网址/course/SEU-1001753401第五章路基施工SubgradeConstruction21:38主要内容(maincontents)第一节概述(Introduction)第二节路堤填筑与压实(Embankmentfillingandcompaction)第三节路堑开挖(Cuttingexcavation)第四节石质路基爆破施工(Blastingconstructioninstonesubgrade)第五节路基加固(Foundationreinforcement)第六节路基施工新技术(Newconstructiontechnology)21:38路基施工的重要性(importanceofsubgradeconstruction)施工实践是检验设计的重要过程，必须保证路基施工质量满足设计目标;路基施工是路基强度和稳定性(strengthandstability)的保证，路基施工质量不良，会引起路面不平整，并增加路面结构的养护和维修费用;在公路建设中，路基土石方工程数量很大，有的公路路基工程费用可能占全部公路投资的65%。第一节概述21:38第一节概述路基施工的基本方法(basicmethods)按技术特点分类(technicalcharacteristic)：人工及简易机械化(artificialconstructionmethod)：手工工具、劳动强度大、进度慢、工程质量难以保证综合机械化施工(syntheticmechanizedconstruction)：效率高、需要科学地严密组织施工水力机械化施工(hydro-mechanisationconstruction)：适用于电源盒水源充足、挖掘松散的土质和地下钻孔爆破法(blastingmethod)：石质路堑开挖、冻土、泥沼、清除路面、开石取料21:38施工前的准备工作(preparation)组织准备（organizationpreparation）建立施工队伍、明确施工任务；制定规章制度、确立施工目标。技术准备（technicalpreparation）现场勘察、施工组织计划、临时工程、施工测量物质准备（materialpreparation）劳动力调配、机具配置、材料供应计划第一节概述21:38基本要求（requirements)（1）严格按照设计文件和施工规范路基施工，以试验及测试结果作为检查、评定路基施工质量是否符合要求的主要依据（2）加强排水，确保路基施工质量。路基施工前应先修筑截水沟(interceptingdrain)、排水沟(drainageditch)等排水设施（3）合理取土、弃土。施工时取土与弃土应从方便路基施工、节约用地、保护耕地和农田水利设施等角度考虑（4）保护生态环境（5）因地制宜，合理利用当地材料和工业废料修筑路基，有效降低工程造价（6）安全施工路基施工前必须做好详细检查，合理安排，统一部署，选择合适的填筑材料，采用先进的施工技术和施工机械，周密的施工组织和科学地管理第二节路堤填筑与压实21:38第二节路堤填筑与压实填挖方案(fillingandexcavatingscheme)路堤填筑(embankmentfilling)路堤填筑方式(embankmentfillingmethods)21:38第二节路堤填筑与压实填挖方案(fillingandexcavatingscheme)路堤填筑

(embankmentfilling)（1）水平分层填筑(horizontalsub-levelfilling)按照路堤设计横断面，自上而下逐层填筑。依据填料的性质（透水性），从原地面逐层向上堆填并分层压实。21:38第二节路堤填筑与压实填挖方案(fillingandexcavatingscheme)路堤填筑(embankmentfilling)（2）纵向分层填筑法(verticalsub-levelfilling）：纵向分层填筑适用于推土机或者铲运机从路堑取土填筑距离较短的路堤，依纵坡方向分层、逐层推土填筑并碾压密实。21:38第二节路堤填筑与压实填挖方案(fillingandexcavatingscheme)路堤填筑(embankmentfilling)（3）横向填筑法（transversefilling）：从路堤的纵向或横向，按照全部高度逐步推进填筑。常用于路线跨越深谷或通过陡坡地段及泥沼地区，但不易压实，沉降不均匀。21:38平土机（gradingmachine）

第二节路堤填筑与压实填挖方案

(fillingandexcavatingscheme)机械化施工（mechanizedconstruction）常用的路基土方机械松土机scarifier挖掘机excavator铲运机scraper21:38第二节路堤填筑与压实机械化施工(fillingandexcavatingscheme)常用的路基土方机械21:38胶轮压路机PneumaticTiredRoller单钢振动轮压路机VibratoryDrumCompactor第二节路堤填筑与压实机械化施工(fillingandexcavatingscheme)常用的路基土方机械21:38双钢轮（振动）压路机SmoothSteel-WheelRollers第二节路堤填筑与压实机械化施工(fillingandexcavatingscheme)常用的路基土方机械21:38羊足压路机SheepsfootRollers第二节路堤填筑与压实机械化施工(fillingandexcavatingscheme)常用的路基土方机械21:38冲击压路机ImpactRollers（Compactor）

第二节路堤填筑与压实路基压实（subgradecompaction）（1）路堤的压实（significanceofcompaction）分层压实致密的路基能防止水分干湿作用引起的自然沉陷和行车荷载反复作用产生的压密变形（deformation），从而确保路面的使用品质和使用寿命（servicequalityandservicelife）。（2）路堑的压实（cuttingcompaction）路堑虽然其路基顶面工作区内土体存在超固结（over-consolidation）情况，但一般天然土体的密实程度（compactiondensity）都不能满足路基设计要求，特别是在纵横向存在不均匀，因此，有必要挖开后再分层填筑压实，使其达到一定的均匀密实要求。路堑主要是开挖方法（土质路堑和石质路堑），然后进行必要的压实和防护。21:38

试验设备（equipment）击实筒V=2177cm3；击实锤w=4.5kg

试验条件（condition）土样分层n=3层；落高d=45cm；击数N=98/层

击实能量（compactionenergy）

试验方法

对ω为定值的土；分三层压实；测定击实后的ω、ρ，算定ρd

注意：仅适用于细粒土（fine-grainedsoil）；对粗粒土（coarse-grainedsoil），可用较大尺寸的击实仪第二节路堤填筑与压实（3）公路室内击实试验(laboratorycompactiontest）

21:38公路土工试验规程JTG3430-2020第二节路堤填筑与压实（4）室内击实国家标准

（nationalstandard）《土工试验方法标准》（国家标准）轻型:d<5mm;V=947cm3,m=2.5kg，

落高30.5cm，分3层,每层25击重型:d<40mm;V=2177cm3,m=4.5kg,

落高45.7cm

，分3层,每层98击。（5）路基土的压实度概念（compactiondensity）：

路基土达到的干密度值（drydensity）与标准击实法得到的最大干密度的比值的百分数表示。

（6）要求压实的土层：路堤填土部分、零填及挖方路基。21:38GBT50123-2019土工试验方法标准第二节路堤填筑与压实（6）要求压实的土层-材料要求21:38特点：①具有峰值②位于饱和曲线之下

粘性土K很小，压实过程中含水量几乎不变，不可能击实到饱和状态。0481216202428含水量w(%)2.01.81.61.4干密度

d(g/cm3)饱和曲线

dmax=1.86wop=12.1最大干密度maximumdrydensity最佳含水量optimumwatercontent第二节路堤填筑与压实

(embankmentfillingandcompaction)（7）室内击实曲线（compactioncurve）21:38a.击实功能compactionworkb.土的级配(soilgradation)、

含水量(watercontent)

c.击实方式(compactionmethod)：夯实、辗压、振动；辗压对粘土比较合适

E第二节路堤填筑与压实（8）影响因素（factors）讨论21:381）低于最佳含水量时容易提高密实度，从而增强抗变形能力和强度，高于最佳含水量时则难以获得高的密实度；2）压实土遇水浸湿含水量增长的程度与压实时的含水量及土质有关，压实时低于最佳含水量ω0时压实土的膨胀量比略高者为大，因此在接近或略大于最佳含水量时压实的土，其吸水量与膨胀量最小，最稳定；3）压实土浸湿后的抗变形能力：在ω0时压实的土可望得到最高的浸湿后的抗变形能力，同时，增加压实功、提高密度可以得到较高的浸湿后的抗变形能力。第二节路堤填筑与压实（9）压实土的特性(compactioncharacteristicsofsoil)21:38第二节路堤填筑与压实（10）压实度标准(compactionstandard):21:38（11）压实机械(compactor）机械选择的选择(compactorselection）碾压式（rollercompaction）夯击式（tampingroller）振动式（vibration）对砂性土的压实效果，振动式较好，夯击式次之，碾压式较差对粘性土，选用碾压式或夯击式，振动式较差第二节路堤填筑与压实21:38第二节路堤填筑与压实（11）压实机械(compactor）压实机械操作(selectionandoperationofequipment）主要要求：实践证明：在机具类型、土层厚度及行程遍数已经选定的条件下，压实操作时宜先轻后重、先慢后快、先边缘后中间。压实时相邻两次的轮迹应重叠轮宽的1/3，保持压实均匀，不漏压，对于压不到的边角，应辅以人力或小型机具压实;经常检查含水量和密实度，以达到符合规定压实度要求21:38第三节路堑开挖

(cuttingexcavation)土质路堑（soilcutting）路堑开挖是将路基范围内设计标高之上的天然土体挖除，并运到填方地段或其他指定地点的施工活动（1）横向全宽掘进法（transversemining）

21:38第三节路堑开挖土质路堑（soilcutting）（2）纵向通道掘进法

（longitudinalmining)

沿路堑纵向挖掘工作通道，再逐渐向两侧横挖。本法便于安排土方运输和展开工作断面，当开挖深度较大时，可将高度分成几个层次安排多组台班在不同层次和前后错开的作业面上开挖，适用于开挖量大、较长的路堑。21:38第三节路堑开挖石方路堑(stonecutting)爆破法(blastingmethod)、松土法(cultivationmethod)、破碎法(crushingmethod)21:38施工要点(constructionpoints)开挖准备(preparation）开挖的基本要求（basicrequirements）开挖方案（excavationscheme）控制边坡平顺性（smoothness）、稳定性（stability）的关键技术第三节路堑开挖21:38第四节石质路基爆破施工

(blastingconstructioninstonesubgrade)破的基本概念(basicconcept)1、药包(explosivecartridge)：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。

2、临空面(airface)：爆破介质与空气的交界面。

3、最小抵抗线(burden):爆破点到临空面最小距离21:38第四节石质路基爆破施工爆破的基本概念(basicconcept)4、爆破作业圈(circlesofblastingoperation)

1）压缩圈2）抛掷圈3）松动圈4）振动圈

5、爆破漏斗要素(blastingcrater)爆破作用圈示意图平坦地形爆破漏斗示意图21:38第四节石质路基爆破施工炸药(explosive)、起爆器材(primerdetonator)和起爆方法(detonatingmethod)炸药的性能:爆炸威力和粉碎力药包量：根据具体条件和爆破目的确定21:38第四节石质路基爆破施工炸药(explosive)、起爆器材(primerdetonator)和起爆方法(detonatingmethod)

起爆器材21:38凿岩工程(rockproject)

钻孔是实施爆破的第一步，在很大程度上影响着爆破施工的进度和经济效益，同时也是确定炮孔深度、炮孔直径和炮孔方向3个爆破参数的关键。浅眼(shorthole)：深度小于5米，直径在50mm以下的炮孔深孔(deephole)：深度5米以上，直径大于50mm的炮孔。钻凿浅孔常用凿岩机；钻凿深孔常用导轨式凿岩机（接杆）、潜孔钻机、钻车和牙轮钻机。第四节石质路基爆破施工21:38第四节石质路基爆破施工爆破工程(blastingengineering)21:38第四节石质路基爆破施工清方工程(cleaningproject)

一般为推土机、挖掘机、前装机、装载机、自卸卡车等。其中推土机和自卸卡车属于通用设备。装载机(loader)21:38地基加固方法(methodsoffoundationreinforcement)换填土层法碾压夯实法排水固结法挤密法化学加固法管桩加固法第五节地基加固(Foundationreinforcement)21:38注浆加固土原理和方法

(principleandmethodofgroutingreinforcement)渗透注浆(permeationgrouting)注浆材料在外力作用下可渗入大搜岩土体的裂隙或空隙中。浆液均匀地扩散到图土颗粒间的空隙内，将土颗粒胶结起来，可增强土体强度和防渗能力。压密注浆(compactiongrouting)通过钻孔挤向土体，在注浆处形成球形浆泡，浆液挤走周围的土，起置换作用劈裂注浆(fracturinggrouting)在钻孔附近形成网状浆脉，通过浆脉挤压土体，利用浆脉骨架作用加固土体。第五节地基加固(Foundationreinforcement)21:38注浆设计(groutingdesign)注浆量的确定(groutingquantity)

计算注浆量时应考虑：注浆类型、岩土的孔隙率和裂隙率、浆液充填程度等因素。渗透注浆的好坏取决于渗透半径内体积土的孔隙充填程度，充填率越高，注浆的效果越好。劈裂注浆的注浆量与注浆范围内浆脉的多少有关，浆脉越多，注浆量也越多，注浆效果也越好。压密注浆的浆量和浆泡的直径有关。压密范围越大，要求的浆泡直径也越大。裂隙岩体注浆的注浆量与吸水率有关。第五节地基加固21:38第五节地基加固注浆设计(groutingdesign)注浆压力(groutingpressure)的确定

注浆压力控制的好坏是注浆成败的关键。在不考虑边界条件下，提高注浆压力，渗透注浆可以把土层颗粒孔隙中空气和水等全部排走。劈裂注浆脉压提高后，土颗粒更加密实和固结。但是压力超过边界条件允许的范围，就会引起地面、基础、结构物的变形和破坏。压力应控制在边界条件允许的最大注浆压力内。21:38第五节地基加固注浆设计(groutingdesign)注浆孔径的确定(groutingaperture)浆液的扩散半径与浆液的流变特性、胶凝时间、注浆压力、注浆时间等因素有关。在注浆范围和注浆半径确定后，就可以确定孔间距。对于加固注浆，一般采用等距布孔，梅花型布置。孔间距一般为0.8(扩散半径)，排间距为孔距的0.87倍。在砂性土层渗透注浆孔距取0.8～1.2m；在粘性土层，劈裂注浆孔间距取1.0～2.0m。21:38注浆施工工艺(constructionprocess)第五节地基加固

①注水试验(waterinjectiontest)：每孔注浆前均需先压注清水，其目的一是冲洗岩层裂隙面，清洁注浆通道，以提高注桨效果；二是根据吃水情况，分析确定注浆泵工作状况和浆液参数调控范围。

②制输浆(pulping)：采用机械制浆，进行两次过滤后再人工扫入吸浆桶。注浆泵排浆端采用Φ10mm或Φ19mm高压胶管输送。

③压注(compressivecast)：注意观察注浆孔周围情况，发现跑浆应及时处理。各孔浆液的浓度控制原则均为先稀后浓。

④系统清洗(cleaning)：注浆完毕后应立即将两路吸浆管放入清水桶内改吸清水，对泵腔和管路进行清洗。

⑤注浆系统保养(maintenance)：制浆机、注浆泵等主要设备应每班维修并加油。21:38注浆施工工艺(constructionprocess)第五节地基加固21:38施工质量检验(checksforconstructionquality)标准贯入试验(standardpenetrationtest)测得注浆前后土的强度（密实度）的变化情况射线检测(radiographicinspection)把射线源放入加固体中，观测注浆前后地基密度的变化弹性波法(elasticwaveexploration）波速比较，确定注浆后弹性模量提高的效果第五节地基加固21:38第六节路基变形分析与监测核心内容沉降分析变形监测第六节【1、沉降分析】路基变形（示意图）：

包括两个方向的变形：竖向位移和水平位移。路基沉降指的是施工期或运营期内，路基某基准点，在自重应力、施工与交通荷载作用下，伴随自然环境和时间因素的影响，因软弱地基或路基填方的压缩变形而产生的高程差。不均匀沉降则是指路基顶面上不同位置的沉降有差异的现象。21:38软基上高速公路沉降模式第六节【1、沉降分析】软土地基的修建公路可能遇到的问题工后沉降量过大不均匀沉降大在车辆荷载作用下地基易产生累计的塑性变形。21:38第六节【1、沉降分析】需要沉降分析及施工期变形观测的工况包括：①高填路堤；②软土地基上的填方路基；③重要高速公路路段；④其他特殊工况，

如：路基拓宽工程、

桥头位置等21:38第六节【1、沉降分析】沉降量总沉降S是瞬时沉降Sd、主固结沉降Sc及次固结沉降Ss之和S=Sd+Sc+Ss路基沉降分析时，可选用主固结沉降Sc为主要计算指标，通过固结系数ms修正获得总沉降S：S=msSc

控制要求（允许的工后沉降）21:38第六节【2、变形监测】路基变形监测目的发现路基在施工和运营期间可能发生的沉降和稳定性问题，及时预警，以采取积极的主动干预措施，保障路基工程的安全。监测方法水准仪；基于GIS的卫星实时变形观测系统；基于光纤的分布式数据采集系统；基于物联网的数据传输系统预警技术工程类比法和计算分析法节尾21:38填石路堤（rock-fillembankment）填石路堤是指用挖方路段的石方弃渣或其它来源的石料填筑的路堤。它的填料性质、压实标准及边坡的防护等与土质路堤有很大差异。第七节路基施工新技术(newconstructiontechnology)21:38第七节路基施工新技术填石路堤（rock-fillembankment）填料的选择（selectionoffilling）

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填石路堤的石料