一建公路工程精讲1101.docx
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一建公路工程精讲1101
1B411000 路基工程
1B410000 公路工程施工技术
本部分知识框架体系
知识框架体系
1B411000 路基工程
1B411010 路基施工技术
1B411020 公路路基防护与支挡
1B411030 公路工程施工综合排水
1B411040 公路工程施工测量技术
1B411050 路基工程质量通病及防治措施
知识贮备
1.路基典型横断面
根据填挖情况的不同,典型路基的横断面形式有路堤、路堑、半填半挖三种。
路堤的类型与构造要求
路堤的常见横断面型式(见下图)
1)路堤按填高分,有:
低路堤(H<1.0m~1.5m)
高路堤(H>18m~20m)
一般路堤(H=1.5m~18m)
2)路堤按所处条件和加固类型分,有:
浸水路堤
护脚路堤
挖沟填筑路堤等
路堑
1)基本型式:
全挖式路基、台口式路基、半山洞路基。
特点
路堑开挖→破坏了原地层的天然平衡状态→边坡稳定性→地质、水文地质条件、边坡高度和坡度;
水文状况对路堑的影响较大,路堑的排水至为重要→边沟与截水沟;
路堑以下天然土基→规定的密实度,必要时应翻挖重新分层填筑或换土,或采取加铺隔离层,并设置必要的地下排水设施。
半填半挖路基
半填半挖路基(填挖结合):
一侧填筑,一侧开挖。
多适用于山区、丘陵区。
特点
半填半挖路基→减少土石方数量,保持土石方数量的横向填挖平衡→是比较经济的断面型式。
可采用一定工程措施(挡土墙、护肩等),改善受力,增加稳定性,压缩用地。
为增强新、老土基的密切结合→填筑前清除原倾斜地面或陡坡上的杂草、松动浮土和石块等,并做好排水设施。
原倾斜面陡于1︰5→台阶/阶梯形→分层填筑压实。
2.路基基本构造
路基几何尺寸由宽度、高度和边坡坡度三者构成:
路基宽度:
取决于公路技术等级;
路基高度:
取决于地形和公路纵断面设计(包括路中心线的填挖高度、路基两侧的边坡高度);
路基边坡坡度:
取决于地质、水文条件、路基高度和横断面经济性等因素。
一、标准横断面
取土坑与弃土堆
借方与弃方不可避免,若能结合不同标段进行协调处理,则不仅可以降低工程造价,还可以维护自然平衡,但须进行调配安排及合理计算运费。
平坦地区用土量少时可沿路两侧抽沟取土,结合路基排水及农田灌溉安排,但对于堤顶至坑底高差大及软弱地基区域,取土坑易远离路基坡脚,并进行坑设计。
废方能利用应尽量加以利用,实在需堆弃也应尽量不影响路基,做好相关设计,尤其应控制废方的数量。
1B411010 路基施工技术
1B411011 路基施工技术准备
一、施工准备的一般规定
设计交底→现场核对→编制施工组织设计→健全各种体系→培训和交底→修建临时工程
二、试验
土的试验项目包括天然含水率、液限、塑限、标准击实试验、CBR试验等,必要时应做颗粒分析、比重、有机质含量、易溶盐含量、冻胀和膨胀量等试验。
三、试验路段
路段长度不宜小于100m。
下列情况下,应进行试验路段施工(高、新、特)
(1)二级及二级以上公路路堤。
(2)填石路堤、土石路堤。
(3)特殊地段路堤。
(4)特殊填料路堤。
(5)拟采用新技术、新工艺、新材料的路基。
路堤试验路段施工应包括以下内容:
(1)填料试验、检测报告等;
(2)压实工艺主要参数:
机械组合;压实机械规格、松铺厚度、碾压遍数、碾压速度;最佳含水率及碾压时含水率允许偏差等;
(3)过程质量控制方法、指标;
(4)质量评价指标、标准;
(5)优化后的施工组织方案及工艺;
(6)原始记录、过程记录;
(7)对施工设计图的修改建议等。
1B411012 原地基处理要求
1.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,可直接填筑路堤;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。
土质路堤
3.地基表层应碾压密实。
一般土质地段,高速公路、一级公路和二级公路路堤基底的压实度(重型)不应小于90%;三、四级公路不应小于85%。
低路堤应对地基表层土进行超挖、分层回填压实,其处理深度不应小于路床深度。
8.填石路堤的基底承载力应满足设计要求。
在非岩石地基上,填筑填石路堤前,应按设计要求设过渡层。
1B411013 挖方路基施工
一、土质路堑施工技术
(一)施工工艺流程
工艺流程:
测量放样——场地清理——逐层开挖——装运土、石方——路槽整修、碾压、成型——检查验收
(二)作业方法
1.横向挖掘法
(1)单层横向全宽挖掘法:
适用于挖掘浅且短的路堑。
(2)多层横向全宽挖掘法:
适用于挖掘深且短的路堑。
2.纵向挖掘法
(1)分层纵挖法:
沿路堑全宽,以深度不大的纵向分层进行挖掘,适用于较长的路堑开挖。
(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以扩大工作面,并利用该通道作为运土路线及场内排水的出路。
该层通道拓宽至路堑边坡后,再挖下层通道,如此向纵深开挖至路基标高,该法适用于较长、较深、两端地面纵坡较小的路堑开挖。
(3)分段纵挖法:
将较薄一侧堑壁横向挖穿,使路堑分成两段或数段,各段再纵向开挖。
该法适用于过长,弃土运距过远,一侧堑壁较薄的傍山路堑开挖。
3.混合式挖掘法
多层横向全宽挖掘法和通道纵挖法混合使用。
先沿路线纵向挖通道,然后沿横向坡面挖掘,以增加开挖面。
该法适用于路线纵向长度和挖深都很大的路堑开挖。
(三)机械开挖作业方式
1.推土机开挖土质路堑作业
推土机开挖土方作业方法由切土、运土、卸土、倒退、空回等过程组成一个循环,影响效率的是切土和运土两个环节。
与填筑路基相同的有下坡推土法、槽形推土法、并列推土法、接力推土法和波浪式推土法。
2.挖掘机开挖土质路堑作业
公路工程施工中以单斗挖掘机最为常见,而路堑土方开挖中又以正铲挖掘机使用最多。
正铲挖掘机挖装作业灵活,回转速度快,工作效率高,特别适用于与运输车辆配合开挖土方路堑。
正铲工作面的高度一般不应小于1.5m,否则将降低生产效率,过高则易塌方损伤机具。
二、石质路堑施工技术
(一)基本要求
(二)开挖方式
主要机械:
(一)空压机
(二)凿岩机
(三)破碎机
1B411014 路基爆破施工
一、综合爆破施工技术
爆破方法
特点
优点
小炮
钢钎炮:
孔径<70mm、深<5m
眼浅、药少、量小,人工清理,功效低
灵活、辅助炮型
深孔炮:
孔径>75mm、深≥5m
大型钻孔机钻孔
功效高,进度快,安全
洞室
药壶炮:
深2.5~3m
露天爆破;岩石在Ⅺ以下,不含水分
省工、省药
猫洞炮:
洞径为0.2~0.5m
利用岩体崩塌作用,用浅炮眼爆破高岩体,有最佳使用条件
在有裂缝的软石、坚石中,药壶不易形成时采用
钢钎炮(炮眼法)
深孔爆破:
其孔径在75mm以上,深度在5.0m以上,是机械化程度很高的一种作业方式。
钻孔采用凿岩机或穿孔机,爆破方式多采用深孔多排微差爆破,每次爆破方量可达1万m3以上。
出渣方式多采用正铲或反铲挖掘机装车,翻斗自卸车外运,推土机配合清理道路和作业面,生产效率高,适合于深路堑施工。
进行深孔爆破,要先将地面修成台阶,称为梯段。
梯段的倾角最好为60~75°,高度在5~15m之间,炮孔直径为80~300mm。
在公路工程中,以用100~150mm为宜。
布孔方式有垂直、倾斜、水平三种。
h-台阶高度;L-钻孔深度;
L2-充填长度;L′-超深;WD-垂直孔底盘抵抗线;
W-倾斜孔抵抗线;c-台阶坡顶至孔口中心距;
α-台阶坡面角。
猫洞炮:
主要用于较坚硬的土壤松动或在坚石、次坚石爆破中配合钢钎炮、药壶炮爆破。
这种方法是在岩土底部开凿一直径为0.2~0.5m,深度在0.5m左右的洞穴,采用集中药包,直接放在洞穴内,进行爆破。
由于潜孔钻机的采用,掘孔已由原来用小炮扩孔挖掘,发展到直接采用钻机,使工效提高很多。
二、路基爆破施工技术
2.石质路堑爆破施工技术要点
(2)根据地形,地质及挖深选择适宜的开挖爆破方法,制订爆破方案,作出爆破施工组织设计,报有关部门审批。
(5)用推土机配合爆破,创造临空面,使最小抵抗线方向面向回填方向。
(6)炮眼按其不同深度,采用手风钻或潜孔钻钻孔,炮眼布置在整体爆破时采用“梅花型”或“方格型”,预裂爆破时采用“一字型”,洞室爆破根据设计确定药包的位置和药量。
(7)在居民区及地质不良可能引起坍塌后遗症的路段,原则上不采用大中型洞室爆破。
在石方集中的深挖路堑采用洞室爆破,防止超爆、少爆或振松边坡,留下后患。
(11)装药前要布好警戒,做好爆破器材的防水保护工作,雨期或有地下水时,可考虑采用乳化防水炸药。
(12)装药分单层、分层装药,预裂装药及洞室内集中装药。
炮眼装药后用木杆捣实,填塞黏土。
洞室装药时,将预先加好的起爆体放在药包中心位置,周围填以硝酸安全炸药,用砂黏土填塞。
(16)路基开挖至设计标高,经复测检查断面尺寸合格后,及时开挖边沟和排水沟,截水沟,经监理工程师验收合格后,按设计对边沟、边坡进行防护。
1B411015 填方路基施工
一、路基填料的选择
(一)路床填料的一般要求
压实容易,强度高,水稳定性好。
其中强度要求是按CBR值确定,应通过取土试验确定填料最小强度和最大粒径。
路床填料最大粒径应小于100mm,路床填料应均匀,其最小承载比、路床压实度均应符合规定。
(二)路堤填料的一般要求
1.路堤宜选用级配较好的砾类土、砂类土等粗粒土作为填料,填料最大粒径应小于150mm。
2.含草皮、生活垃圾、树根、腐殖质的土严禁作为填料。
3.泥炭、淤泥、冻土、强膨胀土、有机质土及易溶盐超过允许含量的土,不得直接用于填筑路基;确需使用时,必须采取技术措施进行处理,经检验满足设计要求后方可使用。
4.季节冻土地区路床及浸水部分的路堤不应直接采用粉质土填筑。
(三)填石路堤填料要求
硬质岩石、中硬岩石可用作路床、路堤填料;软质岩石可用作路堤填料,不得用于路床填料;膨胀性岩石、易溶性岩石和盐化岩石等不得用于路堤填筑。
粒径应不大于500mm,并不宜超过层厚的2/3。
填石路堤顶部最后一层填石料的铺筑层厚不得大于0.4m,填料粒径不得大于150mm,其中小于5mm的细料含量不应小于30%。
填石路堤上部采用其他材料填筑时,可视需要设置土工布作为隔离层。
路床填料粒径应小于100mm。
(四)土石路堤填料要求
同上
二、路堤施工技术
(一)土质路堤施工技术
1.土质路堤施工工艺流程
2.土质路堤的填筑技术
(1)填筑方法
土质路堤填筑常用推土机、铲运机、平地机、压路机、挖掘机、装载机等机械按以下几种方式作业:
①推土机
■分类
按行走装置分为履带式、轮胎式。
■适用范围
适用于50~100m短距离土或软石的挖运作业。
②铲运机
■适用于中短距离的土体挖运,不适用于潮湿的粘性土和干燥的粉砂土或陡坡路段。
③平地机
从路线两侧取土、填筑不高于1m的路堤;修整路堤横断面、修刮边坡、开挖路槽和边沟、现场拌合、摊铺路基路面材料、清理路肩杂草、冬季清雪、砂石路面养护。
④挖掘机
用于各种场合挖掘各种土体和软石。
⑤装载机
挖掘松土、铲土、装载、短距离运土。
⑥压路机
水平分层填筑:
常用方式。
纵向分层填筑:
依路线纵坡方向分层,逐层向上填筑。
常用于地面纵坡大于12%、用推土机从路堑取料、填筑距离较短的路堤。
缺点是不易碾压密实。
纵向分层填筑法
横向填筑:
从路基一端或两端按横断面全高逐步推进填筑。
由于填土过厚,不易压实,仅用于无法自下而上填筑的深谷、陡坡、断岩、泥沼等机械无法进场的路堤。
联合填筑:
路堤下层用横向填筑而上层用水平分层填筑。
适用于因地形限制或填筑堤身较高,不宜采用水平分层填筑或横向填筑法进行填筑的情况。
单机或多机作业均可,一般沿线路分段进行,每段距离以20~40m为宜,多在地势平坦,或两侧有可利用的山地土场的场合采用。
(2)机械填筑路堤作业方式
①推土机填筑路堤作业方式
推土机作业方式通常是由切土、推土、堆卸、空返等四个环节组成。
而影响作业效率的主要是切土和推土两个环节。
推土机作业效率取决于切满土的速度、距离,以及推土过程中切满刀片中的土散失量和推运速度。
②挖掘机填筑路堤作业方式
3.土质路堤压实施工技术要点(慢直低平)
(1)压实机械对土进行碾压时,一般以慢速效果最好,除羊足碾或凸块式碾外,压实速度以2~4km/h最为适宜。
羊足碾的速度可以快些,在碾压粘土时最高可达12~16km/h,还不至影响碾压质量。
(2)碾压一段终了时,宜采取纵向退行方式继续第二遍碾压,不宜采用掉头方式。
故压路机始终要以纵向进退方式进行压实作业。
(3)在整个全宽的填土上压实,宜纵向分行进行,直线段由两边向中间,曲线段宜由曲线的内侧向外侧(当曲线半径超过200m时,可以按直线段方式进行)。
两行之间的接头一般应重叠1/4~1/3轮迹;对于三轮压路机则应重叠后轮的1/2。
(4)纵向分段压好以后,进行第二段压实时,其在纵向接头处的碾压范围,宜重叠1~2m,以确保接头处平顺过渡。
4.土质路堤施工规定
(1)性质不同的填料,应水平分层、分段填筑、分层压实。
同一水平层路基的全宽应采用同一种填料,不得混合填筑。
每种填料的填筑层压实后的连续厚度不宜小于500mm。
填筑路床顶最后一层时,压实后的厚度应不小100mm。
(2)对潮湿或冻融敏感性小的填料应填筑在路基上层。
强度较小的填料应填筑在下层。
在有地下水的路段或临水路基范围内,宜填筑透水性好的填料。
(3)在透水性不好的压实层上填筑透水性较好的填料前,应在其表面设2%~4%的双向横坡,并采取相应的防水措施。
不得在由透水性较好的填料所填筑的路堤边坡上覆盖透水性不好的填料。
(4)每种填料的松铺厚度应通过试验确定。
(5)每一填筑层压实后的宽度不得小于设计宽度。
(6)路堤填筑时,应从最低处起分层填筑,逐层压实;当原地面纵坡大于12%或横坡陡于1:
5时,应按设计要求挖台阶,或设置坡度向内并大于4%、宽度大于2m的台阶。
(7)填方分几个作业段施工时,接头部位如不能交替填筑,则先填路段,应按1:
1坡度分层留台阶;如能交替填筑,则应分层相互交替搭接,搭接长度不小于2m。
(二)填石路堤施工技术
1.填石路堤施工工艺流程
2.填筑方法
(1)竖向填筑法(倾填法):
主要用于二级及二级以下,且铺设低级路面的公路,也可用在陡峻山坡施工特别困难或大量以爆破方式挖开填筑的路段;以及无法自下而上分层填筑的陡坡、断岩、泥沼地区和水中作业的填石路堤。
该方法施工路基压实、稳定问题较多。
(2)分层压实法(碾压法):
是普遍采用并能保证填石路堤质量的方法。
高速公路、一级公路和铺设高级路面的其他等级公路的填石路堤采用此方法。
填石路堤将填方路段划分为四级施工台阶、四个作业区段进行分层施工。
四级施工台阶是:
在路基面以下0.5m为第一级台阶,0.5~1.5m为第二级台阶,1.5~3.0m为第三级台阶,3.0m以下为第四级台阶。
(3)冲击压实法:
它具有分层法连续性的优点,又具有强力夯实法压实厚度深的优点。
缺点是在周围有建筑物时,使用受到限制。
(4)强力夯实法:
该方法机械设备简单,击实效果显著,施工中不需铺撒细粒料,施工速度快,有效解决了大块石填筑地基厚层施工的夯实难题。
对强夯施工后的表层松动层,采用振动碾压法进行压实。
填石路堤强力夯实法施工要点:
①强夯法与碾压法相比,只是夯实与压实的工艺不同,而填料粒径控制、铺填厚度控制都要进行,强夯法控制夯击击数,碾压法控制压实遍数,机械装运摊铺平整作业完全一样,强夯法须进行夯坑回填。
②分层厚度
分层厚度5.0m左右,高度20m以内的填石路堤分四层进行,其中底层稍厚,但不超过5.5m,面层稍薄,一般为4.0m。
③各层夯点间距布置
各层夯点采用错位布置,纵向上第一层和第三层在道路中线上布置夯点,并向两侧展布;第二层和第四层在距中心线两侧2.25m处布置夯点,夯点间距4.5m×4.5m。
④强夯石质填料的粒径控制一般为40cm以内,最大粒径不超过60cm;在有结构物如涵洞、挡墙等附近作业时,涵背、墙背6m范围填石以碾压法施工,强夯施工一定要远离涵墙、挡土墙外6m作业,以保证结构物安全;测量仪器架设在距离夯点30m远处。
3.压实质量标准
4.填石路堤施工要求
(1)路堤施工前,修筑试验路段,确定满足孔隙率标准的施工参数;
(2)路床施工前,修筑试验路段,确定最大压实干密度的施工参数;
(3)路床底面以下1.0m范围内分层填筑压实;
(5)边坡码砌;
(7)填石路堤顶面与细粒土之间设过渡层。
(三)土石路堤施工技术
1.填筑方法
土石路堤不得采用倾填方法,只能采用分层填筑,分层压实。
宜用推土机铺填,松铺厚度控制在40cm以内,接近路堤设计标高时,需改用土方填筑。
2.土石路堤施工要求
(1)压实机械宜选用自重不小于18t的振动压路机。
(2)施工前,应根据土石混合材料的类别分别进行试验路段施工,确定能达到最大压实干密度的松铺厚度、压实机械型号及组合、压实速度及压实遍数、沉降差等参数。
(5)压实后透水性差异大的土石混合材料,应分层或分段填筑,不宜纵向分幅填筑;如确需纵向分幅填筑,应将压实后渗水良好的土石混合材料填筑于路堤两侧。
(7)填料由土石混合材料变化为其他填料时,土石混合材料最后一层的压实厚度应小于300mm,该层填料最大粒径宜小于150mm,压实后,该层表面应无孔洞。
(8)中硬、硬质石料的土石路堤,应进行边坡码砌,码砌边坡的石料强度、尺寸及码砌厚度应符合设计要求。
边坡码砌与路堤填筑宜基本同步进行。
软质石料土石路堤的边坡按土质路堤边坡处理。
(四)高路堤施工技术
路基填土边坡高度大于20m的路堤称为高路堤。
高路堤填料宜优先采用强度高、水稳性好的材料,或采用轻质材料。
受水淹、浸的部分,应采用水稳性和透水性均好的材料。
高路堤应采用分层填筑、分层压实的方法施工,每层填筑厚度根据所采用的填料决定。
如果填料来源不同,性质相差较大时,不应分段或纵向分幅填筑。
施工中应按设计要求预留路堤高度与宽度,并进行动态监控。
施工过程中宜进行沉降观测,按照设计要求控制填筑速率。
高填方路堤宜优先安排施工。
(五)粉煤灰路堤施工技术
粉煤灰路堤可用于高速公路。
凡是电厂排放的硅铝型低铝粉煤灰都可作为路堤填料。
由于是轻质材料,粉煤灰的使用可减轻土体结构自重,减少软土路堤沉降,提高土体抗剪强度。
粉煤灰路堤一般由路堤主体部分、护坡和封顶层以及隔离层、排水系统等组成,其施工步骤与土质路堤施工方法相类似,仅增加了包边土和设置边坡盲沟等工序。
1B411016 路基季节性施工
一、路基雨期施工技术(排水、防水)
(一)雨期施工地段的选择
1.一般应选择丘陵和山岭地区的砂类土、碎砾石和岩石地段和路堑的弃方地段。
2.重黏土、膨胀土及盐渍土地段不宜在雨期施工;平原地区排水困难,不宜安排雨期施工。
(三)雨期填筑路堤
2.在填筑路堤前,应在填方坡脚以外挖掘排水沟,保持场地不积水。
3.应选用透水性好的碎(卵)石土、砂砾、石方碎渣和砂类土作为填料。
4.路堤应分层填筑。
每一层的表面,应做成2%~4%的排水横坡。
当天填筑的土层应当天或雨前完成压实。
5.雨期填筑路堤需借土时,取土坑距离填方坡脚不宜小于3m。
平原区路基纵向取土时,取土坑深度一般不宜大于1m。
透水、排水、安全(宽3深1)
(四)雨期开挖路堑
1.土质路堑开挖前,在路堑边坡坡顶2m以外开挖截水沟并接通出水口。
2.开挖土质路堑宜分层开挖,每挖一层均应设置排水纵横坡。
挖方边坡不宜一次挖到设计标高,应沿坡面留30cm厚,待雨期过后整修到设计坡度。
以挖作填的挖方应随挖随运随填。
3.土质路堑挖至设计标高以上30~50cm时应停止开挖,并在两侧挖排水沟。
待雨期过后再挖到路床设计标高后再压实。
5.雨期开挖岩石路堑,炮眼应尽量水平设置。
边坡应按设计坡度自上而下层层刷坡。
分层、保护层、安全(防水)
二、路基冬期施工技术
在反复冻融地区,昼夜平均温度在-3℃以下,连续10天以上时,进行路基施工称为路基冬期施工。
当昼夜平均温度虽然上升到-3℃以上,但冻土未完全融化时,亦应按冬期施工。
(一)路基工程可冬期进行的项目(挖)
1.泥沼地带。
2.流动土质、流沙地段的路堑。
3.河滩地段开挖基坑修建防护工程。
4.岩石地段的路堑或半填半挖地段,可进行开挖作业。
挖(河流水低,软硬兼施)
(二)路基工程不宜冬期施工的项目
1.高速公路、一级公路的土路基和地质不良地区的二级以下公路路堤。
2.铲除原地面的草皮、挖掘填方地段的台阶。
3.整修路基边坡。
4.在河滩低洼地带将被水淹的填土路堤。
高、填
(四)冬期填筑路堤
1.选用未冻结的透水性良好的土。
2.冬期填筑路堤,应按横断面全宽平填,每层松厚应按正常施工减少20%~30%,且最大松铺厚度不得超过30cm。
3.当路堤高距路床底面1m时,应碾压密实后停止填筑。
4.挖填方交界处,填土低于1m的路堤都不应在冬期填筑。
5.取土坑内侧到填方坡脚的距离应不得小于正常施工护坡道的1.5倍。
6.冬期填筑的路堤,每层每侧超填并压实。
待冬期后修整边坡削去多余部分并拍打密实或加固。
透水好、厚度小、留1米,远坡脚。
(五)冬期施工开挖路堑表层冻土的方法
1.爆破冻土法:
冰冻深度大于1m
2.机械破冻法:
冰冻深度小于1m
3.人工破冻法
(六)冬期开挖路堑
1.当冻土层被开挖到未冻土后,应连续作业,分层开