《土质路基施工》PPT课件 42页

第八章路基土质路基施工n第一节概述一、路基施工的重要性路基是路面的基础，由路堑和路堤组成。路基土石方工程量大、分布不均匀，不仅与路基工程相关的设施，如路基排水、防护与加固等相互制约，而且同公路工程的其他工程项目，如桥涵、隧道、路面及附属设施相互交错。因此，路基施工，在质量标准、技术操作、施工管理等方面具有特殊性，必须予以研究和不断改进，就整个公路工程的施工而言．路基施工往往是施工织织管理的关键。路基施工：以设计文件和施工技术规范为依据，以工程质量为中心，有组织，有计划的将路基设计文件转化为工程实体的建筑活动。n路基施工的主要内容：挖掘路堑或取土，沿路线纵横向运土，填筑路堤，压实土基，整平路基表面及修整路基边坡，修筑路基排水及防护设施等。路基施工的重要性：1）工程质量要求标准高。耐久性，强度、稳定性.2）路基施工要处理大量技术问题。施工条件，工程数量，施工难度，隐蔽工程。3）工程质量受到多种因素的不利影响。公路沿线自然条件，气候条件，施工本身的条件。n二、施工方法路基工程施工通常主要为土石方工程。主要的施工方法有人工施工、简易机械施工、机械化施工、水力机械化施工及爆破施工等。施工时应根据具体条件进行选择一种或者几种施工。1.人工施工人工施工是传统方法,使用手工工具,劳动强度大,工效低,进度慢,工程质量难以保证,但短期内还必然存在并适用某些辅助性工作。2.简易机械化施工这是以人力为主,配以机械或简易机械的一种施工方法。这种施工方法可减轻劳动强度,加快施工进度,提高劳动生产率。在我国目前条件下,小工程项目采用简易机械化施工仍不失为值得提倡的一种施工方法。3.机械化施工使用配套机械,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作业。机械化施工极大地减轻了劳动强度,提高了劳动生产率,显著地加快了施工进度,提高了工程质量,降低了工程造价,保证了施工安全,是加快公路建设、实现公路施工现代化的根本途径。n4.水力机械化施工亦是机械化施工的方法之一，它是运用水泵、水枪等水力机械，喷射强力水流，冲散土层并流运至指定地点沉积，例如采集砂料或地基加固等。水利机械适用于电源和水源充足，挖掘比较松散的土质及地下钻孔等。对于砂砾填筑路堤或基坑回填，还可起到密实作用(称为水夯法)。5.爆破法施工这是石质路堑开挖的基本方法。除石质路堑开挖以外,爆破法还可用于冻土、泥沼等特殊路基施工(称为爆破挤淤),以及清除路面、开石取料和石料加工等。高速公路、一级公路以及在特殊地区或采用新技术、新工艺、新材料进行路基施工时，应采用不同的施工方案做试验路段，从中选出路基施工的最佳方案指导全线施工。试验路段位置应选择在地质条件、断面形式均具有代表性的地段．路段长不宜小于100m。n三、施工前的准备工作路基施工的主要内容，大致可归纳为施工前的准备工作和基本工作两大部分。土质路基的基本工作，是路堑挖掘成型、土的移运、路堤填筑压实，以及与路基直接有关的各项附属工程。其工程量大、施工期长，且所需人力物力资源较大，因而必须集中精力，认真对待。施工前的准备工作，是组织施工的第一步，无准备的施工或准备不充分的施工，均会使路基施工的基本工作难以顺利进行。施工的准备工作内容较多，大致可归纳为组织准备、技术准备和物质准备三个方面。1．组织准备工作主要是建立和健全施工队伍和管理机构，明确施工任务，制定必要的规章制度，确立施工所应达到的目标等。组织准备亦是做好一切准备工作的前提。n2．技术准备工作路基开工前，施工单位应在全面熟悉设计文件和设刘“交底的基础上进行施工现场的勘查，核对与必要时修改设计文件，发现问题应及时根据有关程序提出修改意见并报请变更设计，编制施工组织计划，恢复路线，施工放样与清除施工场地，搞好临时工程的各项工作等。施工组织计划是具有全局性的大事，其中包括选择施工方案、确定施工方法、布置施工现场(施工总平面布置)，编制施工进度计划，拟订关键工程的技术措施等。临时工程，包括施工现场的供电、给水，修建便道、便桥，架设临时通讯设施，设置施工用房(生活和生产所必需)等，这些均为展开基本工作的必备条件。n路基恢复定线、清除路基用地范围内一切障碍物等，是施工前的技术准备工作，亦是基本工作的一个组成部分，宜协调进行。路基开工前应做好施工测量工作，其内容包括导线、中线、水准点复测，横断面检查与补测，增设水准点等。施工人员还应对路基工程范围内的地质、水文情况详细调查，通过取样、试验确定其性质和范围，并了解附近既有建筑物对特殊土的处理方法。3．物质准备工作包括各种材料与机具设备的购置、采集、加工、调运与储存，以及生活后勤供应等。为使供应工作能适应基本工作的需要，物质准备工作必须制定具体计划，其中有的计划内容，如劳动力调配、机具配置及主要材料供应计划，必须服从于保证上述施工组织计划顺利实施，而且亦常被列为施工组织计划的一个组成部分。n土质路基施工，仅是整个道路工程中的一个工程项目，以上所述的准备工作，主要对整个工程的施工而言，对于某一单项工程，如土质路基、石质路基、路基排水或防护加固，或路基工程以外的桥涵与路面等，准备工作的具体内容与要求，虽有差别，但基本项目不可缺少。n第二节施工要点一、基本要求1.必须搞好施工排水；2.路基挖填范围内的地表障碍物，事先应予以清除；3.路基取土与填筑，必须有条不紊，有计划有步骤地进行操作；4.路堑开挖，应在全横断面进行，自上而下一次成型，注意按设计要求准确放样，不断检查校正，边坡表面削齐拍平；5.土质路堤，应视路基高度及设计要求，先着手清理或加固地基；6.土路堤分层填平压实，是确保施工质量的关键；7.路基原定设计要求及施工操作规程，是路基施工的依据及质量检验的标准，必须严格执行。n路基原定设计要求及施工操作规程，是路基施工的依据及质量检验的标准，必须严格执行。遇有特殊情况，无法按原设计和规程实施，需按基建程序中规定的手续，会同有关单位协商解决。路基填方材料，应有一定的强度。经野外取土试验，符合表8—1的规定时才能使用，二级和二级以下的公路做高级路面时，应符合高速公路及一级公路的规定。表中所列强度按《公路土工试验规程》规定方法确定。n二、填挖方案填挖方案—沿路基深度或宽度的施工顺序。方案的选择依据：当地自然情况、工程量大小和分布、施工机具的性能及施工要求等条件。1．路堤填筑土质路堤(包括石质土)，按填土顺序可分为分层平铺和竖向填筑两种方案。分层平铺是基本的方案，如符合分层填平和压实的要求，则效果较好，且质量有保证，有条件时应尽量采用。竖向填筑是在特定条件下，局部路堤采用的方案。n1）水平分层填筑法水平分层填筑纵坡分层填筑n正确方案错误方案弱透水性土透水性土不同土质路堤接头透水性土弱透水性土n分层平铺，有利于压实，可以保证强度，不同用土按规定层次填筑。正确方案要点是：不同用土水平分层，以保证强度均匀；透水性差的用土，如粘性土等，一般宜填于下层，表面成双向横坡，有利于排除积水，防止水害；同一层次有不同用土时，接搭处成斜面，以保证在该层厚度范围内强度比较均匀，防止产生明显变形。不正确的方案主要是指：未水平分层，有反坡积水，夹有冻土块和粗大石块，以及有陡坡斜面等，其主要问题办在于强度不均匀和排水不利。此外，还应注意用土不含有害杂质(草木、有机物等)及未经处治的劣土(细粉土、膨胀土、盐渍土与腐植土等)。桥涵、挡土墙等结构物的回镇土，以砂性土为宜，防止不均匀沉降，并按有关操作规程回填和夯实。n改种填筑方式形成的填土过厚不易压实，须采取一些措施：采用沉降量小的砂石或开挖路堑的废石方，路堤全宽应一次填筑并选用高效能压路机压实。2）竖向填筑法在原地面纵坡较大，大于12％，运土困难的断面采用该法施工，沿纵坡分层，逐层填筑。n3）混合填筑法混合填筑是在路堤下部采用竖向填筑而上部采用水平分层填筑，这样可以使上部填土获得足够的密实度。一般在不易压实的地段采用。4）沿横断面一侧填筑的方法：加宽旧路堤时：（1）与旧路堤相同或相近的土；或透水性较佳的土（2）除草，挖台阶（3）分层夯实半填半挖陡坡路基：清基底表层松土，再挖1—2米台阶，坡脚附近宜宽一些n2.路堑开挖土质路堑开挖，根据挖方数量大小及施工方法的不同，按掘进方向可分为纵向全宽掘进和横向通道掘进两种，同时又可在高度上分单层或双层和纵横掘进混合等(以上掘进方向，依路线纵横方向命名)。纵向全宽掘进是在路线一端或两端，沿路线纵向向前开挖，如下图所示。单层掘进的高度，即等于路堑设计深度。掘进时逐段成型向前推进，运土由相反方向送出。对于较深路堑，可采用双层掘进法，上层在前，下层随后，下层施工面上留有上层操作的出土和排水通道。a）单层；b）双层1－横剖面；2－纵剖面；3－平面n横向通道掘进，是先在路堑纵向挖出通道，然后分段同时向横向掘进。适应条件：在开挖长而深的路堑时用。分层施工：沿纵向分层－每层先掘出一条通道－开挖通道两侧。分段施工：路堑较长时，可在一侧适当位置，将路堑横向挖穿——路堑分为n段——各段再采用纵向开挖方式作业。可增加施工作业面，降低干扰，增大出料口，增大功效。优点：扩大施工面，加速进度。缺点：工作面多、运土通道有限制，施工的干扰性增大，必须周密安排。双层式纵横通道的混合掘进方案，同时沿纵横的正反方向，多施工面同时掘进。混合掘进方案的干扰性更大，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。nn三、机械化施工1、土方施工机械及其作业方式常用土方施工机械有推土机、铲运机、挖土机、平地机及各种压实机械，它们有的可单独作业，有的则需要与其他机械配合作业。nn铲运机nn平地机是公路施工专用机械，用于平整场地修整路面。平地机的主要工作装置是刮刀，它可以调整成四种作业动作，即刮刀平面回转、刮刀左右端升降、刮刀左右引伸和刮刀机外倾斜，分别做刮刀刀角铲土侧移以开挖边沟、刮刀刮土侧移以填筑路基及回填沟渠、刮刀刮土以平整路基顶面、刮刀机外倾斜以清刷路基边坡等作业。n挖掘机主要用于挖土和装土，必须配备运土机械与之共同作业，适用于工程量大而集中的土石方挖掘。路基工程中常用全圆回转履带式挖掘机，土斗分反铲和正铲两种。反斗铲挖掘机的工作面可低于其停留面以下3m-6m，常用于挖基坑、沟槽等。正斗铲的挖掘机主要用来挖掘高出挖掘机停留面的土堆。反铲挖掘机可进行沟端开挖和沟侧开挖作业。nnn2、机械的选择可用于路基施工的机械种类、规格很多，应选用先进可靠能保证施工质量和安全的机械设备n从整个施工组织管理以及指挥调度方面而言，组织机械化施工，应注意以下几点：1．建立健全施工管理体制与相应组织机构。2．对每项路基工程，应有严密的施工组织计划，并合理选择施工方案。3．在机具设备有限制的条件下，要善于抓重点，兼顾一般。4．加强技术培训、提高劳动生产率、节省能源、减少开支等指标具体化、制度化。n第三节路基压实一、路基压实的意义与机理路基压实工作是施工过程中一个重要工序,也是提高强度与稳定性的有效的经济的根本技术措施。目的：通过对路基进行认真的压实使土基获得一定的密实度，以提高其强度与稳定。二、影响压实效果的主要因素对于细粒土的路基，影响压实效果的因素有内因和外因两方面。内因指土质和湿度，外因指压实功能(如机械性能、压实时间与速度、土层厚度)及压实时的外界自然和人为的其他因素等。n1、土的含水量这是因为土中含水率较少时，土间的阻力较大，欲使土粒继续位移，需要更大的外力，当湿度过大或者过小时，相应的形变模量都会减小。n为什么不直接用模量来控制土基压实程度，而用干容重表示压实程度?控制最佳含水率ω0压实的土基，其强度和稳定性最好，如果以ωk为准，尽管相应的Ek最高，但饱水后的Es却大大降低，水稳定性极差。n结论：1)含水量是影响压实效果的决定性因素；2)在最佳含水量时，即土处于硬塑状态时，最容易获得最佳的压实效果；3)压实到最大密实度的土体水稳定性最好。2.土质对压实的影响(1)土质不同，最大干容重和最佳含水量不同。(2)分散性(液性、粘性)较高的土，其ω0值较高，γdmax值较低。注意砂土的最佳含水量无意义(3)砂性土的压实效果优于粘性土。n3.压实厚度对压实效果的影响。压实厚度对压实效果具有明显影响。相同压实条件下(土质、湿度与功能不变)，实测土层不同深度的密实度(或压实度)得知，密实度随深度递减，表层5cm最高。不同压实工具的有效压实深度有所差异，根据压实工具类型、土质及土基压实的基本要求，路基分层压实的厚度，有具体规定数值。一般情况下，夯实不宜超过20cm，12—15t光面压路机，不宜超过25cm，振动压路机或夯击机，宜以50cm为限。n4.压实功能压实功能(指压实工具的重量、碾压次数或锤落高度、作用时间等)对压实效果的影响，是除含水率外的另一重要因素。(1)同一种土的最佳含水量随压实功能的增大而减小，最大干容重则随着压实功能的增大而增大。(2)在相同条件下，功能越高，土基的密实度越高。(3)压实功能增加到一定限度以上，效果提高愈缓慢。600KN·m1150KN·m2300KN·m3400KN·mn压实工具和方法对压实的影响：(1)压实工具不同，压力传布的有效深度不同；(2)在压实过程中，压实机具的作用深度是变化的；(3)荷载作用时间对压实的影响；(4)碾压速度越高，压实效果越差。n三、机具选择与操作压实机具的选择以及合理的操作，亦是影响土基压实效果的另一些综合因素。土基压实机具的类型较多，大致分为碾压式、夯击式和振动式三大类型。碾压式：光面碾(两轮和三轮压路机)、羊足碾和气胎碾等。夯击式：人工夯、夯锤、夯板、风动夯及蛙式夯机等。振动式：振动器、振动压路机等。不同压实机具，适用于不同土质及不同土层厚度等条件。对于砂性土：振动式较好、夯击式次之、碾压式较差。对于粘性土：碾压式或夯击式较好，振动式较差甚至无效。压实方法：压实操作时宜先轻后重、先慢后快、先边缘后中间(超高路段等需要时，则宜先低后高)。压实时，相邻两次的轮迹应重叠轮宽的三分之一，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夯实。压实全程，经常检查含水率与密实度，以达到符合规定压实度的要求。n2、压实质量要求（一）土质路基1.压实度γs工地实测干重度，γ0实验室的最大干重度工程中用土的密实度来衡量压实质量。密实度指单位体积内土的固体颗粒排列的紧密程度通常用干密度表示。填挖类型路面底面计起压实度（%）≥深度范围（cm）高速、一级公路三、四级公路路堤上路床0～309694下路床30～809694上路堤80～1509493下路堤>1509390零填及路堑路床0～30－9430～8096－2.压实标准n不同层位的压实度要求：一般：上层：荷载、温度、湿度——K高些下层：自重应力大，地下水，毛细水影响大——K高些中部：各因素影响不严重——K适当低些气候因素：季节性冰冻区——K高些重冰冻区K高﹥轻冰冻区干旱区K﹤潮湿区等级高等级公路：K高些低等级公路：K低些n1.表列压实度是以交通部颁发的《公路土工试验规程》重型击实试验法为准；2.三、四级公路铺筑高级路面时，压实度采用二级路标准；3.路堤采用特殊填料或处于特殊气候地区时，压实度标准可根据试验的论证在保证路基强度要求的前提下适当降低。室外土质路基的压实度可以采用灌砂法、环刀法、蜡封法、灌水法和核子密度湿度仪等方法测定。检验标准：每2000m2检验8个点，不足200m2至少检验2个点。检验合格后方可进行下层铺铺筑。土质路基顶面压实完成后应进行弯沉测试，以检查路基的刚度是否符合设计要求。一般用标准轴载汽车测试路基顶面的回弹弯沉值，检验频率为每幅双车道50m长度测4点，左右轮隙下各1点。n室内测土质路基的压实度。目前国内常用的击实方法有两种：（1）轻型击实：适用于粒径小于5mm的细粒土，锤底直径为51mm，击锤质量为2.5kg，落距为305mm；分3层夯实，每层25击。适用于三四级公路。（2）重型击实：适用于粒径不大于40mm的土。击实筒内径为152mm，筒高116mm，击锤质量为4.5kg，落距为457mm（其他与轻型击实相同）；分5层击实，每层56击。适用于各等级公路。填石路堤，包括分层填筑和倾填爆破石块的路堤，不能用土质路基压实度来判断路基的密实程度。我国公路路基施工技术规范规定，填石路堤施工质量按压实后的石料的孔隙率作为检验标准。