第三章路基挖方施工工艺.docx

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第三章路基挖方施工工艺

第一节一般规定

第二节土方路堑开挖施工

一、开挖堑的准备工作

1、中标后重新编制实施性的施工组织设计，制定开挖方案和调运路线。

2、根据恢复的路线中桩、设计图表、施工工艺和有关规定钉出路基用地界桩和路堑堑顶、边沟、弃土场等的具体位置桩，在具路中心一定的安全距离内设立控制桩，其间距不大于50m，标明路中挖高（-xx）m。

3、绘制平面图、用地划界表及增加临时用地计划，送交有关单位，由业主办理有关征用土地手续。

4、在有关部门的协助下，改造和拆迁施工范围内的既有房屋、道路、河沟、通讯、上下水道、坟墓及其它建筑物；用地范围内的树木、灌木丛等均应在施工前移植和清除。

5、开挖前要对沿线的土质进行试验，若用作填料，按《公路土工试验规程》（JTJ051-93）试验有关项目。

6、开挖前要作好坡面的截水沟，视土质情况作适当的防渗处理，严格搞好堑顶排水。

临时排水系统应与永久性排水系统结合起来，不得排入农田和污染水源，也不能引起淤积和冲刷。

7、引走一切可能影响边坡稳定的地面水和地下水，在路堑的线路方向上保持一定的纵向坡度（单向或双向）以利排水。

8、根据施工组织设计，组织齐全、配套良好、适合本工程环境的施工机械装备，并建一支管用养修完善的施工队伍。

二、机械选择的原则

（一）、设备的适应性、可靠性

1、土方运距：

当土方的运输距离小于100m时，以选用推土机为宜，100~500m时，以铲运机为合理，＞500m时应选用自卸车运土。

2、施工条件：

机械设备要满足场地的作业条件。

3、机械组合：

主要设备和控制性的关键设备尽量配备2台以上，平时多开工作面，加快工作进度，一旦机械故障停机时，可以适当调整，不至全面停工。

4、同一流程上的各种机械在生产能力上要相匹配，每日的工作条件发生变化时，机械设备要进行及时调配和作相应调整。

5、同类机械要尽量选用同型号机械，既利于调配也便于维修和配件管理。

6、建立一个良好的机械管、用、养、修及油料和配件供应的体系是高效完成机械开挖的保证。

三、开挖作业

（一）、开挖方式

土方路堑开挖根据路堑深度和纵向长度，开挖方式可以分为横挖法、纵挖法及混合式开挖法三种（参见《公路基施工技术规范》JTJ033—95）。

1、横挖法：

对路堑的整个横断面的宽度和深度从一端或两端逐渐向前开挖的方法，适用于短而深的路堑。

土方工程数量较大时，各层应纵向拉开，做到多层多方向出土，可安排较多的劳动力和机械，以加快施工进度。

每层挖掘深度根据工作方便和施工安全而定，人力横挖法施工时，一般1.5~2.0m；机械横挖法施工时，每层台阶深度加大到3m~4m，均要留有运土通道。

横挖法采用机械化施工时，以推土机堆土配合装载机和自卸汽车运土较为有利，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：

沿路堑全宽以深度不大的纵向挖掘前进的作业方法，适用于较长路堑的路堑开挖。

施工中当路堑的长度较短时（不超过100m时），开挖深度不大于3m，地面较陡时，宜采用推土机作业，其适当运距为20~70m，最远不宜大于100m当地面横坡较平缓时，表面宜横向铲土，下层的土宜纵向推运；当路堑横向宽度较大时，宜采用两台或多台推土机横向联合作业；当路堑前傍陡峻山坡时，宜采用斜铲推土。

（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的方法。

这种方法快速有效，通道可作为机械通行、运输土方车辆的道路，便于土方挖掘和外运的流水作业。

（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，将路堑在纵向分成两段或者数段，各段再纵向开挖的方法。

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较适用，中间段还应有弃土场、土方挖方中有多余的挖方。

3、混合式开挖法

将横挖法与通道纵挖法混合使用，适用于路堑纵向长度和深度都很大时，先将路堑纵向挖通后，然后沿横向坡面挖掘，以增加开挖坡面，每一个坡面设一个机械工班组进行作业。

四、路床压实要求

（一）路堑路床的处理

1、当路床表层土为符合路基填料的土时，对其表层进行翻松碾压试验，测定其经碾压达到压实标准后的沉降量，再将路床翻松一定深度，然后整平压实，确保路基表层30cm厚层达到压实的技术标准。

其顶面的预留高程值要通过碾压确定。

2、当路床的表层下为有机土，难以晾干的压实的土、CBR值小于表3-2-1规定的土或不宜作路基填料的土，均应换填满足路基填料要求的土。

换填深度应满足设计要求，一般为0.8~1.0m，并分层回填压实。

路基填方材料最小强度和最大粒径表表3-2-1

项目分类

（路面底面以下深度）

填料最小强度（CBR）（%）

填料最大粒径（cm）

高速公路及一级公路

二级及二级以下公路

路

堤

上路床（0~30mm）

8.0

6.0

下路床（30~80mm）

5.0

4.0

上路堤（80~150）

4.0

3.0

下路堤（＞150）

3.0

2.0

零填及路堑路床（0~30mm）

8.0

6.0

3、若属软土地基、含水丰富的土层及其它特殊土层按特殊地区路基施工处理方法完成。

（二）路堑压实要求

1、路堑路床进行压实，基压实度应不低于表3-2-2标准。

土质路堤压实度标准表3-2-2

填挖类型

路面底面计起深度范围（cm）

压实度（%）

高速公路、一级公路

其它

路堤

上路床

0~30

≥95

≥93

下路床

30~80

≥95

≥93

上路堤

80~150

≥93

≥90

下路堤

＞150

≥90

零填及路堑路床

0~30

≥95

≥93

注：

（1）表列压实度以部颁《公路土工试验规程》重型击实试验法为准；

（2）特殊干旱地区的压实度标准可降低2%~3%；

2、检验频率每2000m2检测8点，不足200m2时至少检测2点。

必须每点符合表3-2-2要求。

3、土质路堑路床顶面还应进行弯沉检验，压实度和弯沉值均应满足设计要求。

4、土质路堑路床的施工标高，应考虑因压实而发生的下沉量，其值由试验确定。

第三节石方路堑开挖施工

一、石方路堑开挖的开挖方式

（一）爆破法开挖开挖方式分薄层开挖、分层开挖、全断面一次开挖和特高梯段开挖。

（二）直接应用机械开挖使用带有松土器的重型推土机破碎深度约0.6~1.0m。

适用于施工场地宽阔、大方量的软岩石方工程。

（三）静态破碎法在炮孔内装入破碎剂，利用药剂自身产生的膨胀力，缓缓地作用孔壁，经过数小时至24h达到300~500Mpa的压力，使介质开裂。

对大型的或复杂的工程，主要使用破碎剂时，还要考虑使用机械挖除或控制爆破配合才能提高工作效率。

二、机械选择

石方开挖主要使用钻孔机械和土方机械，土方机械见其它有关章节，凿岩机适应于钻小直径的炮孔，穿孔机适于较大直径的大孔。

常用凿岩机的性能及应用范围表3-3-1。

常用凿岩穿孔机主要特性及应用范围表3-3-1

类别

组别

型别

型号举例

钻孔尺寸

岩石坚固系数f

钻孔方向

架持方式

质量

（kg）

应用条件

孔径（㎜）

孔深（m）

凿岩机

风动

手持式

01-30，

Y-24

34～42

4.0

6～15

水平，倾斜，向下

手持，风动支架

20～28

开挖量小，层薄，工作场面窄小，以及解炮等使用

气腿式

YT23，

YT24，

YT26

34～42

5.0

8～18

水平，倾斜，向下

气腿，

台车

23～30

向上式

YSP45，

01-45

35～45

4～6

8～18

与水平面上斜60O～900

气腿

44～45

工作场面允许时采用

导轨式

YG40，

YGP35，

YGZ90

40～80

15～40

8～18

任意方向

台车，

支架

30～100

开挖量小，层薄，工作面小，以及解炮等使用

液压

导轨式

YYG-80

14～18

任意方向

台车

开挖量小，层薄，工作面小，以及解炮等使用

电动

手持气腿式

YDX40A，

YTD25

35～45

4～5

6～15

水平，倾斜，向下

手持，气腿，水腿

25～31

内燃

手持式

YN30A，

YN25

10～14

水平，向下

手持

23～28

电钻

手持导轨式

YTD30，

YTD25

35～45

＜10

水平，倾斜，向下

螺旋推进器

25～92

台式

轮胎式

履带式

CZ301，

CT-400A

50～70

75～150

20～30

6～18

8～12

水平，倾斜，向下

轮胎

800

4500

工作面许可使用

CL-1

水平，倾斜，向下

履带

4500

穿孔机

潜孔式

露天式

CLQ-8O

85～130

8～12

00～900

风动履带

4500

工作面大，开挖厚度大，方量多在开挖技术规范许可时，可以应用

YQ-100

100～150

8～16

00～900

600～900

风动履带

7000～1500

YQ-150

YQ-170

170

8～16

600～900

履带自行

15000

回转钻

履带式

KZ-120，

YCZ76

95～150

＜12

700～900

履带自行

5000～11000

牙轮钻

履带式

KHY-200

190～214

16.5

8～12

750～900

液压气动控制

41000

料场开采

KY-250C

225～250

6～18

900

84000

三、路基石方爆破施工

（一）浅孔爆破：

浅孔爆破是指炮孔孔径小于50mm，炮孔深度小于5m的爆破。

使用手持式或气腿式轻型凿岩机，或人工炮孔打眼获得炮孔。

装药量小，围岩破坏范围小，可以有效地控制爆破岩石的移动方向和块度。

主要用于：

清刷石方边坡。

5m内深孔预裂，光面爆破及石方深孔控制爆破钻空平台的平整和清理。

1、露天小台阶爆破。

装药长度不超过眼深的2/3，留出足够的堵塞长度。

4m以上孔深可采用药壶爆破工艺以提高效率。

2、爆破设计

（1）爆眼深度

L=CH

式中：

L——炮眼深度（m）

H——爆破岩石的厚度，阶梯高度（m）（见图3-3-1）

C——系数，坚石用1.0～1.15，次坚石用0.85～0.95，软石为0.7～0.9

（2）最小抵抗线长度W

W=Kwd

式中：

W——由炮眼到临空面的最小距离（m）

d——钻孔最大直孔（cm）

Kw——系数，一般取15～30。

坚硬岩石用小值，中等硬岩用大值。

（3）炮眼间距：

a=KW（m）

式中：

K系数，采用火雷管起爆为1.2～2.0，采用电雷管起爆为1.0～2.0

（4）炮孔排距：

b=（0.85～1.1）W（m）

（5）单孔装药量计算

Q=qWaH（kg）

式中

q——单位炸药消耗量kg/m3

依工号岩石硝铵炸药计，一般为（0.3～0.7）kg/m3之间。

石质松软，台阶陡直采用小值，但单孔药量的容积不能大于2/3孔深，否则换用高威力炸药和缩小孔间距。

3、二次破碎

孔深一般应保有不少于40㎝填塞长度。

若岩石太大，又需防止爆破飞石过远，可

采用加深孔深，缩小间距和孔内分段间隔小药量装药一次电起爆，或间隔装药、导爆索配合电雷管一次起爆的控制爆破方法施工，以减小块石和防止飞石。

药量：

Q=q弧V

式中：

q弧——单位炸药消耗量，一般为0.1～0.2kg/m3

V——弧石体积，m3

（二）裸露爆破

裸露爆破是把药包放在物体表面，在药包上覆盖草皮或稀泥然后进行爆破，主要用于破碎弧石或大岩石的二次爆破。

爆破所需药量：

Q=qV

式中：

q——单位耗药量kg/m3，其值处决于岩石的性质和炸药特性。

通常取1.3～2.0kg/m3。

V——岩石体积

通常裸露药包采用筒装炸药。

为了安全，每次爆破炸药量不得大于20kg。

并用下式确定空气冲击波对在掩体内作业人员安全距离：

Rk=253√Q（m）

式中：

Q——一次爆破的炸药量，kg；秒延期时，Q按各延期段中最大药量计算，毫秒延期爆破时，Q按一次爆破的总炸药量计算。

考虑可能引起的飞石，安全操作规程内定最小安全距离为400m。

（三）蛇穴爆破

蛇穴爆破是将集中药包直接放入直径为0.2～0.5m。

深度在2～6m的水平或略有倾斜的炮洞中的一种炮型。

炮孔用人工冲钎的方法或潜孔钻机钻孔，适用于硬土，胶结良好的古河床、水渍层，软石和节理发育的次坚石、坚石，可利用裂隙修成导洞或药室。

图3-3-2

1、孔间距计算

a=（1.0～1.3）W

式中：

W——相邻两药包计算抵抗线的平均值；

1.0～1.3——系数，可根据岩石硬度，节理发育程度及地面坡度（α）的大小而定，一般采用1.0～1.2，当α＞70O时，可采用1.2～1.3，

当梯段高度超过水平孔W值的2.5倍时，需设置上下层药包，并应上下交错，如地

质条件许可，药壶炮与蛇穴炮综合使用，见图3-3-2。

2、单孔装药量计算

Q=KW3f（α）d

式中：

K——为单位岩石标准耗药量，kg/m3查表3-3-1取得

单位炸药消耗量、压缩系数和A值

土岩类别

单位炸药消耗量

K值（kg/m3）

压缩系数

（μ）

各种n值下的A值

0.75

1.0

1.25

1.50

1.75

2.0

粘土

1.1～1.35

1.1～1.4

1.25～1.4

1.4～1.6

250

150

0.415

0.362

0.283

0.235

0.474

0.413

0.323

0.268

0.550

0.479

0.375

0.311

0.635

0.549

0.433

0.360

0.725

0.632

0.494

0.411

0.820

0.715

0.558

0.464

坚硬土

松软岩石

中等坚硬岩石

坚硬岩石

1.5

1.6

1.7

1.8

1.9

2.0

2.1

2.2以上

0.21

0.215

0.219

0.224

0.227

0.231

0.236

0.239

0.24

0.246

0.250

0.265

0.260

0.264

0.269

0.273

0.279

0.284

0.290

0.296

0.302

0.306

0.312

0.332

0.322

0.328

0.335

0.342

0.348

0.354

0.361

0.385

0.368

0.375

0.363

0.390

0.398

0.404

0.412

0.418

0.406

0.424

0.433

0.411

0.450

0.457

0.466

0.472

W——最小抵抗线，m；

d——堵塞系数，可近似用d=3/L计算，L为眼深；

α——山坡角度；当α＜30O时，f（α）=1-α2/7000，当α≥30O时，f（α）=26/α

当被炸松的岩体不能坍塌出路基时：

Q=0.35KW3d

式中符号同上述。

3、装药回填注意事项：

（1）药室底部需达到一定的容积，以保证药量集中，最大装填范围不宜超过1/3孔深，以保证回填堵塞质量，增加炸药利用率。

（2）在高台阶地段（8～12m），可采用上下排同时起爆或毫秒差及同排跳段起爆方法获取最佳爆破效果。

（四）药壶炮爆破

药壶炮爆破是炮孔底部，用小药量多次爆扩，使底部一定范围内的岩石在炸药能量不断作用下连续产生粉碎性破坏，被粉碎的石渣石屑与爆轰气体顺着炮孔方向同时排出，使孔底形成一定的容药腔（俗称“扩壶”或“烘”），成为药壶后再进行最终装药爆破的方法。

其炮眼深度较深，为5～7m，它适应均匀致密的硬土，中硬较稳定的岩石中，石方量较大，开挖深度较小。

具有省药，爆能利用高等优点，但操作复杂，目前不多用。

1、扩药壶工艺

要求扩大的药壶体积应满足设计药量的要求，但不能过大，也不能过小，且在扩壶过程中还得防止爆塌炮孔，为关键工序。

1）扩壶药量和次数

用药量由少到多，第一次装药量一般在50～100g，以后袋子依次：

第二次用药：

1：

第三次用药：

1：

2：

第四次用药：

1：

2：

4：

总药量估算经验公式：

Q＇=Q/P

式中：

Q＇——扩大药壶需要的总药量，㎏

Q——设计要求的药壶装药量，㎏

P——岩石的炸胀指数，按岩石的等级取值：

Ⅷ级以上P=1～5

Ⅴ～ⅦP=5～10

Ⅳ～ⅥP=10～25

2）扩壶工艺

1扩壶时用电雷管或非电雷管起爆，一般不用导爆壶将炮孔炸坏。

2扩壶时一般可用少量砂或干砂堵塞，也可不堵塞，但炸药能量损失大，降低扩壶效果。

3两次爆破之间要有一定的间隔时间，再进行下一次爆破前要测量壶内温度，确保降到40ْC以下后才能装药。

亦可滴入少量盐水增加降温速度。

4扩壶时，人员的安全距离要大于50m，深度大于100m。

2、药壶体积的测算与计算

用二根等长的绳索分别系在一根铁棍的两端，先将铁棍竖着放入，再提绳索，使铁棍趋入水平，根据绳索的长度确定铁棍的位置，由此确定壶的内径，分别用不同的铁棍多次测量后取均值，按圆柱体计算。

3、爆破参数计算：

用药量：

抛掷爆破：

Q=q标.W3.f（n）

松动爆破：

Q=q松.a.f.H.W

式中:

Q——药壶装药量，㎏。

q标——标准抛掷爆破单位用药量，㎏/m3，查表3-3-2（6-2-76）。

q松——松动爆破单位用药量，㎏/m3。

W——最小抵抗线，m

a——药包间距，m

H——台阶高度，m

各种岩石炸药单位耗药量表3-3-2

岩石f值

0．8～2

3～4

q（㎏/m3）

0．4

0．43

0．46

0．5

0．53

0．56

0．6

0．64

0．67

0．7

抛掷爆破中：

a=0.5W（1+n）

b=（0.87～1）a

式中b——台药包间距，m

n——爆破的作用指数

松动爆破中：

取a=W，b=1.5W（多排群炮的排距）

用药量：

Q=q松.W3

（五）深孔松动爆破

深孔是孔径大于75mm，孔深超过5m的爆孔，深孔样段爆破指向自由面，以一排或数排垂直或倾斜炮孔进行的爆破。

按开挖形式分，有挖槽深孔爆破和梯段深孔爆破，前者爆破只有向上一个临空面，多用于挖槽路堑开挖中，后者有两个临空面，爆破效果较好，适合机械化开挖运，是石方开挖施工中较好的爆破形式。

适用于深挖路堑施工。

由本方法应用大中型凿岩机进行爆破施工，必须可先改造地形，修筑进场便道。

先将地面修成台阶，称为梯段，梯段倾角最好为60ْ～75ْ，高度5～15m之间。

1、台阶要素，钻孔形式与布孔方式

1抵抗线长度W

W=HDŋd/150

式中H——阶梯高度，m

D——硬度系度，D=0.45～0.56

d——炮孔直径,mm

ŋ——高度影响系数，见表3-3-3

高度影响系数表3-3-3

H（m）

ŋ值

1.0

0.85

0.74

0.67

0.60

0.56

0.52

0.47

0.42

2炮眼深度L，m

L=（1.0～1.15）H

3孔距a，m

a=（0.7～1.4）W

4孔距b，m

方格布置炮孔b=a

三角布置炮孔b=0.87a

5装药量Q（㎏）

Q=0.33KHWa

式中：

k——单位耗药量（㎏/m3），k值见表3-3-4

单位耗药量K值表表3-3-4

岩石名称

岩石等级

（N）

坚实系数

（f）

岩石密度

ρ（kg/m3）

标准抛掷单位耗药量

K（kg/m3）

砂

Ⅰ

0．5～0．6

1500

1.8～2.0

密实的或潮湿的砂

—

0．6～0．8

1600

1.4～1.5

重亚粘土、砂质粘土

Ⅲ

0．8～1．0

17501600

1.2～1.35

坚实粘土

Ⅳ

1．0～1．5

2000

1.2～1.5

黄土

ⅣⅤ

1．0～2．0

18001600

1.1～1.5

白垩土

Ⅴ

1．5～2．0

15502600

0.9～1.1

石膏（硬石膏）

Ⅴ～Ⅵ

2．0～4．0

22002900

1.2～1.5

蛋白石（硅藻土）

Ⅴ～Ⅵ

2．0～4．0

2200

1.2～1.5

泥灰岩

Ⅴ～Ⅵ

2．0～4．0

19002300

1.2～1.5

裂纹喷出岩（凝灰岩）

Ⅵ

2．0～4．0

1100

1.5～1.8

重质浮石

Ⅵ

2．0～4．0

1100

1.5～1.8

贝壳——石灰岩

Ⅵ～Ⅶ

4．0～6.0

1200

1.8～2.1

钙质砾岩

Ⅵ～Ⅶ

4．0～6.0

22002800

1.35～1.65

砾岩

Ⅵ～Ⅶ

4．0～6.0

2500

1.35～1.65

粘土质砂岩

Ⅵ～Ⅷ

6.0～8.0

2200

1.35～1.65

泥质页岩、石灰岩

Ⅵ～Ⅷ

6.0～8.0

2300

1.35～1.65

泥灰岩

Ⅵ～Ⅷ

6.0～8.0

2500

1.35～1.65

白云岩

Ⅷ～Ⅹ

8.0～12.0

27002900

1.5～1.95

石灰岩

Ⅷ～Ⅹ

8.0～12.0

2700

1.5～1.95

镁质岩

Ⅷ～Ⅹ

8.0～12.0

3000

1.5～1.95

质砂岩

Ⅷ～Ⅹ

8.0～12.0

2600

1.5～1.95

石灰岩

Ⅷ～Ⅻ

8.0～16.0

29003100

1.5～2.4

砂岩

Ⅷ～Ⅻ

8.0～16.0

2700

1.5～2.4

花岗岩

Ⅸ～Ⅻ

10.0～15.0

280031003300

1.8～2.55

玄武岩

Ⅷ～ⅩⅣ

14.0～20.0

270031003300

2.1～2.7

安山岩

Ⅷ～ⅩⅣ

14.0～20.0

27003100

2.1～2.7

石英岩

ⅩⅣ

18.0～20.0

28003300

1.8～2.1

斑岩

ⅩⅣ～ⅩⅤ

18.0～25.0

280027003300

2.1～2.55

除查表外，可用经验公式计算K值

K=0.1N+b

式中：

N——岩石等级，（16级分级法）

b——系数，当N≤7时，b=0.7，当N>7时，b=0.6

6填塞长度

L=（20～30）d

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