第一章 路基施工
第一节 挖方路基和填方路基施工
一、挖方路基施工
1.示意图和施工现场图
挖方路基施工示意图和现场图分别见图1-1和图1-2。
图1-1 挖方路基施工示意
1—路堑;2—排水沟
图1-2 挖方路基施工现场
2.注意事项
①对已经完成的路床尽快进行下一道工序,减少路床暴露时间。
②路基、基坑挖好以后,若不能立即进行下一工序时,可在基底以上预留15~30cm,待下一工序开始再挖至设计标高。
③在已经完成的路床四周设置围挡,防止车辆进入破坏路床。
④加强对排水沟设施的维护,防止水流冲刷路床。
3.施工做法详解
工艺流程:测量放线→路堑土方、石方开挖→弃土及利用土→边坡施工→土工试验→测量放样→路床碾压。
(1)测量放线
施工前对路中线现况地面高程进行校测,并与设计纵断面图进行核对。在道路中心桩测设后,测量横断面方向,根据道路设计横断面及现况地面高,放出路堑上、下坡角线及高程控制桩。
(2)路堑土方开挖
土方开挖不论开挖工程量和开挖深度大小,均应自上而下进行,禁止乱挖、超挖,不得掏洞取土。开挖路基时,不应直接挖至设计标高,应预留找平压实厚度。
路堑开挖主要方法如下。
①横挖法。以路堑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式称为横挖法。本法适用于短而深的路堑。
人工按横挖法挖路堑时,可在不同高度处分多个台阶挖掘,其挖掘深度视工作和安全而定,一般为1.5~2.0m,不论自两端一次横挖到路基标高或分台阶横挖,均应有单独的运土通道及临时排水设施。
机械按横挖法挖路堑且弃土(或以挖作填)运距较远时,宜用挖掘机配合自卸汽车进行。每层台阶高度可增加至3~4m,其余要求同人工挖路堑。
路堑横挖法也可用推土机进行。若弃土或以挖作填运距超过推土机的经济运距时,可用推土机推土堆积,再用装载机配合自卸汽车运土。
②纵挖法。纵挖法分为分层纵挖法、通道纵挖法、混合式开挖法和分段纵挖法。
a.分层纵挖法。沿路堑全宽以深度不大的纵向分层挖掘前进时称为分层纵挖法。本法适用于较长的路堑开挖。沿路堑分为宽度和深度不大的纵向层次挖掘。在短距离及大坡度时,用推土机作业;在较长较宽的路堑,且工作面较大时,可用铲运机、推土机、装载机、载重汽车等运土机具联合作业。
b.通道纵挖法。先沿路堑纵向挖一通道,然后将通道向两侧拓宽,上层通道拓宽至路堑边坡后,再开挖下层通道,此向纵深开挖至路基标高称为通道纵挖法。本法适用于路堑较长、较深,两端地面纵坡较小的路堑开挖。
c.混合式开挖法。将横挖法、通道纵挖法混合使用,即先顺路堑挖通道,然后沿横向坡面挖掘,以增加开挖坡面。每开挖坡面应容纳一个施工小组,或一台机械,即创造空间工作面。在较大的挖土地段,还可横向再挖沟,以装置传动设备或布置运输车辆。本法适用于路堑纵向长度和挖深都很大的路堑。
d.分段纵挖法。沿路堑纵向选择一个或几个适宜处,将较薄一侧堑壁横向挖穿,使路堑分成两段或数段,各段再纵向开挖称为分段纵挖法。本法适用于路堑过长,弃土运距过远的傍山路堑,其一侧堑壁不厚的路堑开挖。
(3)路堑石方开挖
根据工程地质勘探资料,按照岩石的类别、风化程度、节理发育程度等来确定开挖方案。对软石和强风化岩石能用机械直接开挖的应采用机械开挖;石方量小,工期允许,也可采用人工开挖;凡不能使用机械或人工直接开挖的岩石,应采用爆破法开挖。
根据施工环境、基岩岩性和工程需要,选择合理的爆破方案。爆破方案应由有专业资质的单位进行设计和施工,并需经过政府相关部门的批准后方可实施。
石质路堑开挖的施工技术规定如下。
①石方路堑开挖应沿路堑纵向从一端或两端开始分段、分幅进行,爆破开挖应从上向下,从中间向两侧分层作业。分层作业的要求与土质路堑开挖相同。
②边坡上的松石、危石必须清除干净。清除危石应由有经验的熟练工人作业,作业必须系牢安全带。
③清坡、修整应从开挖面向下分级进行,每开挖2~3m,就应对新开挖的边坡进行清坡及修整,修整后的边坡不应陡于设计边坡。
④对坚硬岩石凸出或凹进设计边坡线20cm,对软质岩石凸出或凹进设计边坡线10cm,均应进行处理。突出部分凿除,凹进部分小坑宜采用喷射混凝土填平,大坑应采用浆砌块石填补。
⑤开挖后的路床基岩面标高与设计标高之差应符合验收标准的要求,如过高,应凿平;过低,应用开挖的石屑或灰土碎石填平并碾压密实。高于设计高程的石方路床,宜采用密集小型排炮爆破修整。
⑥路床下有裂隙水时,应开设渗沟将渗水引至路堑两侧的排水边沟或渗沟内。路床下渗沟的底宽宜为10cm左右,纵坡宜大于6‰,渗沟内应填筑碎石,并与路床同时碾压到规定的要求。
(4)弃土及利用土
弃土应及时清运,不得乱堆乱放。
在地面横坡缓于1∶1.5的地段,弃土可设于路堑两侧。弃土堆内侧坡脚与堑顶间距离对于干燥土不应小于3m;对于软湿土不应小于路堑深度加5m。弃土堆边坡不陡于1∶1.5,顶面向外设不小于2%的横坡,弃土堆高度不宜大于3m。
在地面横坡陡于1∶5的路段,弃土堆不应设置在路堑顶面的山坡上方,但截水沟的弃土可用于路堑与截水沟间筑路台,应拍打密实,台顶设2%的倾向截水沟的横坡。
在山坡上侧的弃土应连续,并在弃土堆上侧设置截水沟;山坡下侧的弃土每隔50~100m设不小于1m宽的缺口排水,弃土堆坡脚应进行防护加固。
利用土方应按下列规定执行:表层有机质土应清除,所使用的土方必须根据规范要求,进行土工试验。
(5)边坡施工
应配合挖土及时进行挖方边坡的修整与加固。机械开挖路堑时,边坡施工应配以挖掘机或人工分层修刮平整。
当地质条件较好,且无地下水,深度在5m以内的路基,其边坡的最陡坡度应符合设计要求。路堑边坡为易塌方土壤,原设计不能保持边坡稳定时,应办理设计变更,并经建设单位(监理工程师)批准。
在施工过程中应根据边坡不稳定的具体原因和不稳定的程度采取以下措施加固。 坡面变形不大的边坡(坡面土易冲刷等),可采用植物防护(种草皮)或工程防护(干砌护坡、浆砌片石护坡)。
当边坡失稳严重(产生中型以上滑坡等)时,应采取支挡结构防护。
边坡上地下渗水的处理:探明地下水渗出的位置、面积、流量,按设计要求修建边坡渗沟,将地下水引向排水系统。
4.施工总结
①人、机配合土方作业,必须设专人指挥。机械作业时,配合作业人员严禁处在机械作业和走行范围内。配合人员在机械走行范围内作业时,机械必须停止作业。
②机械开挖作业时,必须避开构筑物和管线,在距管道边范围内应采用人工开挖;在距直埋缆线2m范围内,必须采用人工开挖。
③挖土中遇文物、爆炸物、不明物及设计图纸中未标注的地下管线、构筑物时,必须立即停止施工,保护现场,向上级报告。与有关管理单位联系,研究处理措施,经妥善处理,确认安全并形成文件后,方可恢复施工。
④对于附近建(构)筑物等条件所限,路堑坡度不能按设计要求挖掘时,应根据建 (构)筑物、工程地质、水文地质、开挖深度等情况,向相关单位提出对建(构)筑物采取加固措施的建议,并办理有关手续,保障建(构)筑物和施工安全。
⑤路堑边坡设混凝土灌注桩、地下连续墙等挡土墙结构时,应待挡土墙结构强度达设计要求后,方可开挖路堑土方。
⑥在路堑底部边坡附近设临时道路时,临时道路边线与边坡线的距离应依路堑边坡坡度、地质条件、路堑高度而定,且不宜小于2m。
⑦运输挖掘机械应根据运输的机械质量、结构形式、运输环境等选择相应的平板拖车,采取相应的安全技术措施。
二、填方路基施工
1.示意图和施工现场图
填方路基施工示意图和现场图分别见图1-3和图1-4。
图1-3 填方路基施工示意
图1-4 填方路基施工现场
2.注意事项
①挖土作业前,主管人员必须对作业人员进行安全技术交底。
②填方破坏原排水系统时,应在填方前修筑新的排水系统,保持通畅。
③ 土方宜使用封闭式车辆运输,装土后应清除车辆外露面的遗土、杂物。
3.施工做法详解
工艺流程:测量放线→路基基底处理及填前碾压→分层填筑→推平与翻拌晾晒→压实→压实后检测。
(1)测量放线
施工前对路中线现况地面高程进行校测,并与设计纵断面图进行核对。在道路中心桩测设后,依据设计图纸测设填方路基边线,依据道路桩号施测道路高程控制桩。
(2)路基基底处理及填前碾压
填方前应将原地面积水排干,淤泥、杂物等挖除,并将原地面大致找平。场地清理与拆除完成后,进行填前碾压,使基底达到规定的压实度标准。
(3)分层填筑
①填土应分层进行。下层填土验收合格后,方可进行上层填筑。路基填土宽度每侧应比设计要求宽,且保留必要的工作宽度。
②填方宜尽量采用同类土填筑,如采用两种透水性不同的土填筑时,应将透水性较大的土层置于透水性较小的土层之下,边坡不得用透水性较小的土封闭,以免填方形成水囊。
③路基填筑中宜做成双向横坡,一般土质填筑横坡宜为2%~3%,透水性小的土类填筑横坡宜为4%。
④在路基宽度内,每层虚铺厚度应视压实机具的功能确定。人工夯实虚铺厚度应小于20cm。
⑤高度大于12m的填土,应根据专项设计进行,并按设计要求,对土种预先进行试验检查。
⑥在山坡上修筑路基时,应先把山坡整修成台阶形状,由最低一层开始分层填筑、压实,将所有台阶填完后,再分层填筑至设计高程。
⑦在已筑好路基段内修建涵管,或在填筑路基预留缺口区域内修筑涵管,其回填土应制定措施,使涵管区域内填土的沉降与两侧相邻路基的填土沉降一致。
⑧涵管沟槽的回填土应符合下列要求:回填土应保证涵管结构安全,外部防水层及保护层不受破坏;涵管两侧应同时回填,两侧填土高差不得大于30cm,填土应自涵管两端起均匀的分层填筑,每层填土虚铺厚度不得大于25cm;预制涵管的现浇混凝土基础强度及预制件装配接缝的水泥砂浆强度大于5MPa时,即可回填土;砖砌涵管应在预制盖板安装后,砌体砂浆强度达到5MPa后进行回填,现浇钢管混凝土涵管,其侧壁回填土宜在拆模后混凝土强度达到设计强度标准值70%;进行顶部应在达到设计强度后进行;土壤最佳含水率应由试验决定。
⑨人工填土。用手推车送土,人工用铁锹、耙等工具进行填土,由场地最低部分开始,由一端向另一端自下而上分层铺填。每层虚铺土厚度,用人工木夯夯实时,砂质土不大于30cm;黏性土为20cm;用打夯机械夯实时,不大于30cm。深浅坑相连时,应先填深坑,找平后与浅坑全面分层填夯。如必须分段填筑,交接处填成阶梯形,最后填成高于自然地面5cm。人工夯填土一般用60~80kg重的木夯,由4~8人拉绳,两人扶夯,举高不小于0.5m,一夯压半夯,按次序进行。大面积人工回填多用打夯机夯实。两机平行时,其间距不得小于3m,在同一夯行路线上,前后间距不得小于10m。
⑩推土机填土。推土机填土需自下而上分层铺填,一般每层虚铺厚度不宜大于 30cm。大坡度推填土,亦应分层推平,不得居高临下,不分层次,一次推填。推土机运土回填,可先在路线上的某中间点逐步分段集中成一个大堆,再分为若干次运送至卸土地点,分段距离为10~15m,以减少运土的漏失量。当土方推至填方部位时,可提起一次铲刀,成堆卸土,并向前行驶0.5~1.0m,利用推土机后退时将土刮平。用推土机来回行驶进行碾压,履带应重叠一半。
⑪铲运机铺填土。铲运机铺土,铺填土区段的长度不宜小于20m,宽度不宜小于 8m,每次铺土厚度不大于30~50cm(视所用压实机械的要求而定),每层铺土后,利用空车返回时将地表面刮平。填土程序一般尽量采取横向或纵向分层卸土,以利于行驶时初步压实。
⑫自卸汽车填土。用自卸汽车运来的填土,卸下常是成堆的,需用推土机推开摊平,使其每层的铺土厚度不大于30~50cm (根据选用的压实机械确定),由于汽车不能在虚土上行驶,因而卸土推平和压实工作采取分段交叉进行,并可利用汽车行驶作部分压实工作。
⑬石方填筑路基应先码砌边部,然后逐层水平填筑石料,确保边坡稳定。路基范围内管线、构筑物四周的沟槽宜回填土料。
(4)推平与翻拌晾晒
用推土机将土大致推平,松铺厚度经检测合格后,进行含水量检测。若含水量过大,采用五铧犁、圆盘耙进行翻拌晾晒。填料含水量不足时,采用洒水车洒水再用拌和设备拌和均匀。
(5)压实
①压实应按先轻后重碾压。
②回填土每层的压实遍数,应按压实度、压实工具、虚铺厚度和含水量,经现场试验确定,每层土壤压实前均应找平。
③采用重型压实机械压实或有较重车辆在回填土上行驶时,管道顶部以上应有一定厚度的压实回填土,其最小厚度应按压实机械的规格、车重和管道的设计承载力,通过计算确定。
④碾压应自路基边缘向中央进行,压路机轮每次宜重叠15~20cm,约碾压5~8遍,至表面无显著轮迹,且达到要求压实度为止。
⑤应将路基填土向两侧各加宽必要的附加宽度,碾压成活后修整到设计宽度。路基边缘处不易碾压时,应用人工或振动振荡夯实机等夯实。
⑥压实应在回填土含水量接近最佳含水率时进行压实。碾压应均匀一致,施工过程中,应保持土壤的含水量,并经常检测土壤含水率,按规定检查压实度,做好试验记录。
(6)检测
碾压后采用环刀法或灌砂法检测压实度,如不满足设计、施工规范要求,继续碾压。
4.施工总结
①人机配合土方作业,必须设专人指挥。机械作业时,配合作业人员严禁处在机械作业和走行范围内。配合人员在机械走行范围内作业时,机械必须停止作业。
②路基下有管线时,应先根据管线的承载能力情况对其采取必要的加固措施后按照规范规定的压实标准进行施工。
③填土路基为土边坡时,每侧填土宽度应在设计宽度的基础上留够机械安全作业宽度。碾压高填土方时,应自路基边缘向中央进行。
三、路基排水施工
1.示意图和施工现场图
路基排水施工示意图和现场图分别见图1-5和图1-6。
图1-5 路基排水施工示意
图1-6 路基排水施工现场
2.注意事项
①路基边沟、侧沟、天沟等地表排水设施应与天然沟渠和相邻的桥涵、隧道、车站等排水设施及路基面排水、坡面排水、电缆沟槽两侧排水衔接,组成完整的排水系统。路基施工前应核对全线排水系统的设计是否完备和妥善。
②调查线路范围上50m、下游30m范围内,黄土陷穴的分布,并对陷穴进行处理。
③路基工程施工前,对影响路基稳定的地下水,应予以截断、疏干、降低水位,并引排到路基范围以外。在路基施工期,不得任意破坏地表植被和堵塞水路;各类排水设施应及时维修和清理,保持排水畅通、有效。
④路基排水工程应及时实施,防止在施工期间因地表水及地下水的侵入而造成路基松软和坡面坍塌。
3.施工做法详解
工艺流程:施工准备→沟槽开挖→2∶8灰土垫层施工→沟底铺砌→沟帮砌筑→勾缝→沟顶抹面→竣工。
(1)集水井
集水井是将路基表面水汇集并排入侧沟或坡面排水槽,采用C20混凝土浇筑。施工前熟悉施工图纸,施工前技术人员应统计各个路基段的集水井的数量、形式、位置。
集水井基础采用人工开挖,施工前按照测量出的桩位及控制轴线放出检查井的开挖尺寸。开挖过程中控制好检查井的尺寸和竖直度,施工中不允许出现超挖,对于超挖的部分采用与检查井井身同标号的混凝土回填。
井口周围要做好防排水工作,以免雨水或施工废水流入基坑内。开挖到设计标高时应检查集水井的基底标高是否符合设计要求,并采用锤球和直尺检查检查井的竖直度和尺寸。
绑扎安装检查井的钢筋,钢筋底部采用安装混凝土预制垫块来控制钢筋位置。浇筑集水井的基础混凝土,浇筑时要注意基础的混凝土顶面标高。在基础混凝土初凝后,混凝土面上用锤球定出检查井的中心位置及控制轴线,用墨线标出井身位置。按照放样出的位置安装模板,并加固牢靠。
浇筑井身混凝土前要注意预埋直径为0.15m的镀锌钢管或耐压PVC软式透水管。采用对路基切槽预埋管道,管道安装完成以后切槽采用混凝土封闭。
集水井盖采用集中预制,井盖上设置多个3cm×10cm的泄水孔。在集水井身混凝土强度达到设计强度后安装集水井盖板。
(2)地面排水沟
地面排水沟分为:路堤坡脚外的排水沟、侧沟、平台截水沟、天沟排水沟及坡面排水槽等。
地面排水沟在施工时要选好排水沟的排水方向,施工材料应满足设计要求;路堤坡脚外的排水沟、侧沟在路基完成后施工;平台截水沟与护坡同时施工,施工应注意在急流槽位置与吊沟连接。坡面排水槽与坡面防护同时施工,排水槽每隔15m设置一道。
排水工程严格按照设计图纸施工。砂浆采用拌合机拌和,做到砌体砂浆饱满,石料尺寸选配合理,强度满足要求,石料颜色一致,勾缝采用凹缝,墙面平整、美观。挖方段的天沟,以及路基填筑的临时排水工程,尽量在雨季到来之前完成。
浆砌天沟采用挤浆法施工。天沟的位置、尺寸要求符合设计要求,出水口牢固,以防被雨水冲塌并且与其他排水设施平顺衔接。若工程区域主要是湿陷性黄土,则需对沟底进行严格的加固和防渗漏处理。
排水沟的线形平直、圆顺,排水沟的位置、坡度、长度符合设计要求。如因纵坡过大致使水流速大于沟底、沟壁的容许冲刷流速时,对边沟采取加固措施。
4.施工总结
①排水工程严格按照设计图纸施工。砂浆采用拌合机拌和,做到砌体砂浆饱满,石料尺寸选配合理,强度满足要求,石料颜色一致,勾缝采用凹缝,墙面平整、美观。挖方段的天沟,以及路基填筑的临时排水工程,尽量在雨季到来之前完成。
②对湿陷性黄土路基特别注重做好防排水,注重做好系统性的永久防排水和施工期间临时防排水,重点做好基底、水沟槽底、路基边坡防排水。
③各种水沟施工尽量避开雨季,防止地表水下渗。基槽采用人工配合小型机具开挖,达到要求深度后,进行基底检验,验槽合格后分层夯填灰土垫层,做到路基成型一段,排水系统跟进一段,形成合理的防排水体系。
四、道路压实施工
1.施工现场图
道路压实施工现场图见图1-7。
图1-7 道路压实现场施工
2.注意事项
有大型运载车辆的标段,应合理安排施工路线,充分利用大型车辆对路基的压实作用。大型车辆轴载大,对路基具有压实作用,但长时间在同一路段行驶,会导致过度碾压,形成车辙,反而对路基有害。因此,施工时应尽量让车辆在路基全幅宽度内分开行驶。
3.施工做法详解
工艺流程:选择施工机械→进行压实→施工后自检。
①取代表性土样做重型击实试验,确定土的最佳含水量和最大干密度,并绘制干密度与含水率的关系曲线。
②根据土的干密度和含水率关系曲线控制土的含水量。
③确定铺层厚度和压实遍数。一般可根据压路机械的功能及土质情况确定铺层厚度。
④砂性土需碾压次数少,黏性土需碾压次数多。
⑤土壤的性质不同,有效的压路机械也不同。正常情况下,碾压砂性土采用振动压路机效果最好,夯击式压路机次之,光轮压路机最差;碾压黏性土采用捣实式和夯击式最好。各种压路机都有其特点,可以根据土质情况合理选用。对于高速公路路基填土压实宜采用振动压路机或35~50t轮胎压路机。
4.施工总结
碾压前,检查土的含水率是否合适,如果不合适,不要急于碾压,而是要采取处理措施,过湿就摊铺晾晒,过干则洒水润湿。开始时宜用慢速,最大速度不宜超过4km/h;碾压时直线段由两边向中间,小半径曲线段由内侧向外侧,纵向进退式进行;横向接头对振动压路机一般重叠0.4~0.5m,对三轮压路机一般重叠后轮宽的1/2。