第二章土质路堤填筑ppt课件.ppt

第二章土质路基施工 公路产品的特点：线性工程，体形庞大，永久性建筑，占用土地多生产的特点：施工流动性大，复杂性，施工周期长，野外作业，协作性要求高 第一节路基施工方法及施工准备一、施工的重要性1、路基：支承路面的土工构筑物。2、路基分类：横断面形式：路堤、路堑、半填半挖、零填零挖横断面组成：整体式、分离式路基填料：填土路基（用土质材料填筑）、填石路基（用粒径大于37.5mm且含量超过总质量70%的石料填筑）、土石路基（用石料含量占总质量30%~70%的土石混合材料填筑）3、路堤要求：强度高、稳定性和耐久性4、影响因素：气候、人工构造物、交通二、施工方法人工施工、简易机械施工、机械化施工、爆破施工 三、施工准备工作1、施工准备：组织准备、物资准备、技术准备（制定施工组织计划、施工测量、施工前的复查与试验、清理施工现场、铺筑试验路）2、施工注意事项按照规范、设计加强施工排水合理取土、弃土保护生态环境因地制宜，降低工程造价确保施工安全 补充：试验路段一、下列情况下，应进行试验路段施工：二级及二级以上公路路堤。填石路堤、土石路堤。特殊地段路堤。特殊填料路堤。拟采用新技术、新工艺、新材料的路基。二、试验路段应选择在地质条件、断面形式等工程特点具有代表性的地段，路段长度不宜小于100m。 三、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；最佳含水量及碾压时含水量允许偏差等；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。 第二节土质路堤填筑路堤填筑施工的工艺流程图施工准备基底处理分层填筑摊铺平整洒水晾晒碾压夯实路基整修检验签证准备阶段施工阶段基路整修 一、填料选择强度高、水稳定性好，便于施工压实（填筑时受含水率影响较小）的土、石为宜。路基填料中最稳定的填料主要有石质土、砂性土和钢渣、粉煤灰等材料，这几类材料摩擦系数大，不宜压缩，透水性好，其强度受水的影响小，是填筑路堤的最佳材料。一般填土和其它工业废渣，经压实后能够获得足够的强度和稳定性，是较好的、常用的填筑材料。使用时应注意：土中的有机质含量不可超过5%；易溶盐含量不应超标；施工时按规定厚度分层铺设、压实，并控制最佳含水量。 砂性土，既有足够的内摩擦力，又有一定的粘聚力。一般遇水干的快，不膨胀，易被压实，易构成平整坚实的表面。粉质土不宜直接填筑与路床，必须掺入较好的土体后才能用作路基填料，且在高等级公路中，只能用作路堤下层（距路槽底0.8m以下） 砂土粘结性小,易于松散,对流水冲刷和风蚀的抵抗能力很弱,压实困难。但是经充分压实的砂土路基,路基强度高，压缩变形小,稳定性好。为了加强压实和提高稳定性,可以用振动法压实,并可适量掺些粘土,改善级配组成,并应将边坡予以加固,以提高路基的稳固性。在路基填料中稳定性差的填料主要有高液限粘土、粉质土等，不宜作为公路路基用土。特殊情况下必须调节含水量并掺入适当的外加剂改良后方可使用。 《路基施工技术规范》要求：路基填料应符合下列规定：1含草皮、生活垃圾、树根、腐殖质的土严禁作为填料。2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，经检验滿足设计要求后方可使用。3液限大于50%、塑性指数大于26、含水量不适宜直接压实的细粒土，不得直接作为路堤填料；需要使用时，必须采取技术措施进行处理，经检验滿足设计要求后方可使用。4粉质土不宜直接填筑于路床，不得直接填筑于冰冻地区的路床及浸水部分的路堤。 5填料强度和粒径，应符合下表的规定。填料应用部位（路面底标高以下深度m）填料最小强度（CBR）（%）填料最大粒径（mm）高速公路一级公路二级公路三、四级公路路堤上路床（0～0.30）865100下路床（0.30～0.80）543100上路堤（0.80～1.50）433150下路堤（＞1.50）322150零填及挖方路基（0～0.30）865100（0.30～0.80）543100①表列强度按《公路土工试验规程》（JTJ051）规定的浸水96h的CBR试验方法测定。②三、四级公路铺筑沥青混凝土和水泥混凝土路面时，应采用二级公路的规定。③表中上、下路堤填料最大粒径150mm的规定不适用于填石路堤和土石路堤。 二、基底处理砍——填——除——换——压——挖（1）路基用地范围内的树木、灌木丛等均应在施工前砍伐或移植清理，砍伐的树木应移置于路基用地之外，进行妥善处理。（2）路堤修筑范围内，原地面的坑、洞、墓穴等，应在清除沉积物后，用合格填料分层回填分层压实，压实度应不小于90%。 （3）原地基为耕地或松土时，应先清除有机土、种植土、草皮等，清除深度应达到设计要求，一般不小于15cm，平整后按规定要求压实。（4）基底原状土的强度不符合要求时，应进行换填，换填深度应不小于30cm。并予以分层压实到规定要求。（5）基底应在填筑前进行压实。高速公路、一级公路、二级公路路堤基底的压实度应不小于90%，当路堤填土高度小于路床厚度（0.8m）时，基底的压实度不宜小于路床的压实度标准。 （6）路堤填筑时，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成坡度向内并大于4%、宽度大于1m的台阶。若地面横坡超过1:2.5时,外坡脚应进行特殊处理,如修护墙和护脚，需验算路堤整体沿基底及基底下软弱层滑动的稳定性。 《路基施工技术规范》要求：地基表层处理应符合下列规定1）二级及二级以上公路路堤基底的压实度应不小于90%；三、四级公路应不小于85%。路基填土高度小于路面和路床总厚度时，基底应按设计要求处理。2）原地面坑、洞、穴等，应在清除沉积物后，用合格填料分层回填分层压实，压实度符合第1项的规定。3）泉眼或露头地下水，应按设计要求，采取有效导排措施后方可填筑路堤。 4）地基为耕地、土质松散、水稻田、湖塘、软土、高液限土等时，应按设计要求进行处理，局部软弹的部分也应采取有效的处理措施。5）地下水位较高时，应按设计要求进行处理。6）陡坡地段、土石混合地基、填挖界面、高填方地基等都应按设计要求进行处理。 表土清理压实工序 三、路基填土：1.路基填土：是把选定的路基填料运送到路基上逐层填起,进行铺平并碾压密实的过程。根据路基的填土方式可分为：水平分层填筑法、纵向分层填筑法、横向填筑法和联合填筑法等。 (1)水平分层填筑法水平分层填筑填筑时按照横断面全宽分成水平层次,逐层向上填筑。如原地面不平,应由最低处分层填起,每填一层,经压实合格后再填上一层。此法施工操作方便、安全、压实质量容易保证。(2)纵向分层填筑法纵向分层填筑适用于推土机或铲运机从附近取土填筑运距较短的路堤。依纵坡方向分层、逐层推土填筑。原地面纵坡大于12%的地段可用此法施工。缺点是不易碾压密实。 (3)横向填筑法横向填筑从路基一端按各横断面的全部高度,逐步推进填筑,适用于无法自下而上,分层填土的陡坡、断岩或泥沼地区。此法不易压实,且还有沉陷不均匀的缺点。为此,应采用必要的技术措施,如选用高效能的压实机械(振动压路机)碾压;采用沉陷量较小的砂性土或废石方作填料等。(4)联合填筑法联合填筑是当公路路线穿过深谷陡坡,尤其是要求上部的压实度标准较高时,施工时下层采用横向填筑,上层采用水平分层填筑,此种方法称为联合填筑法。 不同土质混填时的方法：对于不同性质的土混合填筑时,应视土的透水能力的大小,进行分层填筑压实,并采取有利于排水和路基稳定的方式。一般应遵循以下原则：以透水性较小的土填筑路堤下层时,其面应做成4%的双向横坡。如用以填筑上层时，除干旱地区外，不应覆盖在透水性较大的土所填的下层边坡上，以保证路堤内的水分蒸发。不同性质的土应分别填筑,不得混填，以免形成水囊或滑动面。凡不因潮湿及冻融而变更其体积的优良土应填在上层,强度较小的土应填在下层。为防止相邻两段用不同土质填筑的路堤在交接处发生不均匀变形，交接处应做成斜面，并将透水性差的土填在斜面的下部。 四、路堤机械填筑（一）、推土机1、性能：切削、推运、开挖、填积、回填、平整、疏松、压实。2、适用性：适用于季节较强，工程量集中，施工条件较差的工程环境，主要用于50-100m短距离的作业。3、推土机开挖土方作业由切土、运土、卸土、倒退(或折返)、空回等过程组成一个循环。影响作业效率的主要因素是切土和运土两个环节。4、其作业方式一般有：坑槽形推土法、波浪式推土法、并列推土法、下坡推土法、接力推土法。 （二）、铲运机1、适用性取决于土质特性、运距、机器本身的性能和道路状况。铲运机的经济运距视类型不同而异，一般与斗容量的大小成正比。斗容量6m3以下的铲运机的最短运距不小于100m为宜，最长不应超过350m，经济运距为200-300m。斗容量10-30m3的自行式铲运机，最小运距不小于800m，最长运距可达1500m以上。注：铲运机在施工中应尽可能地利用地形下铲装和运输以提高生产率。一般铲装时的下坡角不应大于7-8度，如坡度过大，铲下的土不易进入斗内，效率反而降低。 2、作业方式：一次铲装法、交替铲装法(跨铲法)、波浪式铲土法、下坡铲土法 （三）、平地机平地机是一种装有以铲土刮刀为主。配备其他多种可换作业装置，进行刮平和整型连续作业的工程机械1、适用性平地机主要用途有：从路线两侧取土，填筑不高于1cm的路堤；修整路堤的横断面；旁刷边坡；开挖路槽和边沟，以及大面积平整等。此外，还可以在路基上拌和、摊铺路肩上的杂草以及冬季道路除雪等。 2、作业方式1)选择铲土角铲土角是指刮刀切削刃与地面的夹角。铲刀角的大小由作业类型确定，一般60度左右的切削角适用于平整作业。平整、切削、剥离土壤时，则需要较小的铲土角。2)选择刮刀回转角刮刀回转角w，对于切削、剥离、混合作业及硬土切削作业时，可取30-50度；对于进行最后一道刮平以及进行松软或轻质土刮整作业时，可取0-30度；在狭窄地段，短距离施工时，将刮刀回转180度，平地机可以在倒退状态下作业。3)斜行作业4)刮刀侧移5)刮刀移土作业 （四）、挖掘机1、适用于挖掘和装载土、石、砂砾和散装材料。2、特点：效率高、产量大、但移动性能较差。注：当工程量较小可选用斗容量较小，机动性强的轮胎式全液压挖掘机。 （五）、装载机装载机是一种工作效率较高的铲土运输机械，它兼有推土机和挖掘机两者的工作能力，可以进行铲掘、推运、整平、装卸和牵引等多种作业。注：1、装载机的经济合理运距：若整个采、装、运作业循环时间少于3min时，自铲自运是经济合理的。2、装载机的斗容量与汽车车厢容积的匹配：通常以2-4斗装满一车箱为宜，车厢长度要比装载斗宽大25%-75%，装载机铲斗45度倾斜卸载时，斗齿最低点的高度要比车厢侧壁高20cm至1m。 3、充分发挥装载机的效率：装载机作业循环时间，小型的不超过15s，大型的不超过20s，而且应考虑装载机行走与转弯速度。 四、路基压实：路基压实是保证路基质量的重要环节。路基压实的作用，是提高填料的密实度，减小孔隙率；增强填料颗粒之间的接触面，增大凝聚力或嵌挤力，提高内摩阻力，减少形变，为路基的工作提供良好的基础。有效地压实路基填筑土,才能保证路基工程的施工质量。 (1)路基压实的意义：土是三相体,土粒为骨架,颗粒之间的孔隙为水分和气体所占据。压实的目的在于使土粒重新组合,彼此挤紧,孔隙缩小,土的单位质量提高,形成密实整体,最终导致强度增加,稳定性提高。通过大量的试验和工程实践已证明:土基压实使土的强度大大增加；土基的塑性变形明显减小；土的透水性降低，毛细上升高度减小 (2)影响压实效果的主要因素：影响路基压实效果的因素是多方面的，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)及压实时外界自然和人为的其他因素等。 (3)含水量对压实的影响：含水量ω与密实度(以干容重γ度量)的关系：以同一种土在同一贯入击实标准下,得一驼峰曲线,表明干容重γ随含水量ω而变的规律性。在同等条件下,一定含水量之前,水起润滑作用,土粒间阻力减小，γ得以提高。γ值至最大值后,水分互挤转移,γ随之降低。通常在一定压实条件下干容重的最大值,称为最大干容重γ(驼峰曲线的最高点),相应的含水量称为最佳含水量ω0。 由此可见,压实时,若能控制土的最佳含水量ω0则压实效果为最高,耗费的压实功能为最经济。含水量干容重ω0ρ0 土质对压实效果的影响在同一压实功能作用下，含粗粒越多土，其最大干密度越大，而最佳含水量越小。对不同土的击实实验结果表明：a、土的类别不同，它的最大密实度和最佳含水量不同；b、分散性较高的土，它的Wo的绝对值较高，但δo的绝对值较小。C、亚沙土和亚粘土的压实性能较好，而粘性土的压实性能较差。 (4)压实厚度对压实效果的影响：相同压实条件下(土质、含水量与压实功能不变)实测土层不同深度的密实度(γ或压实度)可得知,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的规定数值。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50㎝为限。实际施工时的压实厚度应通过现场试验确定合适的摊铺厚度。 (5)压实功能对压实的影响：压实功能(指压实工具的质量、碾压次数、或锤落高度、作用时间等)对压实效果的影晌,是除含水量之外的另一个重要因素。 (6)压实机具的选择与操作：土基压实机具的类型较多,大致分为碾压式、夯实式和振动式三大类型。碾压式(又称静碾压式),包括光面碾(普通的两轮和三轮压路机)、羊足碾和气胎碾等几种。夯击式中除人使用的石夯、大夯外,机动设备中有夯锤、夯板、风动夯及蛙式夯机等。振动式中有振动器、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,这些都是压实机具的主要依据,正常条件下,对于砂性土的压实效果,振动式较好,夯击式次之,碾压式较差。对于粘性土,则宜选用碾压式或夯击式,振动式较差甚至无效。 1、用静力光轮压路机碾压路基静力光轮压路机只适用于碾压较薄的填土路基。因为滚轮与土壤的接触面积较大，单位压力小，压实能力由表面向下逐渐减少，使得上层密度大于下层密度，路基的整体密实性差。使用静力光轮压路机碾压时，宜采用“薄填、慢驶、多次”的方法，即：填土层厚度较薄(25-30cm左右)，碾压速度先慢后快，先轻碾后重碾。实验表明，使用静力光轮压路机碾压时，土壤的密实度随填土厚度的增加而下降，随碾轮重量和碾压次数的增加而增加；但当碾压次数超过8次后，其密实度增加很少甚至不再增加，因此应注意选择经济合理的压实次数，一般不超过8次。 2、用轮胎式压路机碾压路基轮胎式压路机适用于压实各种土壤，对压实较为潮湿的粘性土最有效，其碾压有效深度可达30cm以上。轮胎压路机的最大特点是，可以根据土质情况改变轮胎的内压力，将作用于土壤的最大应力控制在土壤的极限强度内；另一个特点是，充气轮胎具有变形性，使土壤压实深度保持在一定的深度范围之内；第三个特点是，轮胎与土壤接触面积大，压力分布均匀，土料承压时间长，压实密度好。 3、用振动压路机压实路基①碾压岩石填方路基时，应根据岩石填方的厚度选用不同吨位的振动压路机，同时还应注意压路机的行驶速度。通常，压实效果与碾压遍数成正比，与行驶速度成反比；实验表明，行驶速度为3-6km/h时压实效果最佳。②碾压砂和砾石等非粘土路基时，可采用高频率、低振幅的振动压路机。碾压速度在3-6km/h范围内变化，碾压次数约2-3遍。若铺层过厚可降低碾压速度。③碾压无塑性粉土路基时，铺层厚度可达0.7-1.0m，可采用10-15t的重型压路机。 ④碾压含有一定数量粘土的粉质土路基，可采用较低或中等静线压力振动压路机。⑤碾压粘土路基时，应采用大吨位振动压路机；碾压高强度粘土路基时，必须采用养足碾振动压路机；碾压粘性土路基时，应采用高振幅、低频率的压实方法，碾压速度为3-4km/h。 压实技术要点：（1）压实机械对土进行碾压时，一般以慢速效果最好。一般2~4km/h。（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，以免因机械调头时搓挤土，使压实的土被翻松。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. 实践经验证明：土基压实时、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(超高路段等需要时,则从内侧至外侧宜先低后高。压实时,相邻两次的轮迹应重迭轮宽的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夯实。压实全过程中,经常检查含水量和密实度,以达到符合规定压实度的要求。 (7)土基压实标准：土基野外施工,受种种条件限制,不能达到室内标准击实试验所得的最大干容重γ0应予以适当降低。令工地实测干容重为γ,它与室内标准击实试验得到的γ0值之比的相对值,称为压实度K。压实度K是现行规范规定的路基压实标准。最大干密度γ0是通过标准击实试验所确定的。压实度K=工地上实际压实达到的密实度γ／最大密实度γ0 土质路基压实度应符合下表的规定①表列压实度以《公路土工试验规程》(JTJ051）重型击实试验法为准。②三、四级公路铺筑水泥混凝土路面或沥青混凝土路面时，其压实度应采用二级公路的规定值。③路堤采用特殊填料或处于特殊气候地区时，压实度标准根据试验路在保证路基强度要求的前提下可适当降低。④特别干旱地区的压实度标准可降低2%～3%。填挖类型路床顶面以下深度(m）压实度(%）路床顶面以下深度(m）高速公路一级公路二级公路三、四级公路路堤上路床0～0.30≥96≥95≥94下路床0.30～0.80≥96≥95≥94上路堤0.80～1.50≥94≥94≥93下路堤＞1.50≥93≥92≥90零填及挖方路基0～0.30≥96≥95≥940.30～0.80≥96≥95—— 压实度检测应符合以下规定1）用灌砂法（细粒土、中粒土）、灌水(水袋）法、环刀法（细粒土及无机结合料稳定细粒土）、核子密度湿度等方法测定。2）施工过程中，每一压实层均应检验压实度，检测频率为每1000m2至少检验2点，不足1000m2时检验2点，必要时可根据需要增加检验点。 (8)碾压工序的控制：为了有效地压实路基填筑土,必须对碾压工序作以下的控制：路基要求的压实度根据填挖类型和公路等级及路堤填筑的高度而定。通常根据表中的规定,用标准击实试验,求出最大干密度和相应的最佳含水量,计算出施工要求的最小干密度。各种压实机具碾压不同土类的适宜厚度和所需压实遍数与填土的实际含水量(最佳含水量±2%以内)及所要求的压实度大小有关,应根据要求的压实度,在做试验段时加以确定。高等级公路路基填土压实宜采用振动压路机或35~50t轮胎压路机进行。采用振动压路机碾压时,第一遍应静压,第二遍开始用振动压实。 压实过程中严格控制填土的含水量。含水量过大时,应将土翻晒至要求的含水量再碾压；含水量过小时,需均匀晒水后再进行碾压。通常,天然土的含水量接近最佳含水量时,在填土后应随即压实。 （9）路堤填筑质量通病及防治措施压实质量问题——压实度不足压实遍数不合理；压路机质量偏小。填土松铺厚度过大。碾压不均匀，局部有漏压现象。含水量大于最佳含水量，特别是超过最佳含水量两个百分点，造成弹簧现象。没有对上一层表面浮土或松软层进行处治。土场土质种类多，出现异类土壤混填；尤其是透水性差的土壤包裹透水性好的土壤，形成了水囊，造成弹簧现象。填土颗粒过大 治理措施：清除碾压层下软弱层，换填良性土壤后重新碾压。对产生“弹簧”的部位，可将其过湿土翻晒，拌合均匀后重新碾压，或挖除换填含水量适宜的良性土壤后重新碾压。对产生“弹簧”且急于赶工的路段，可掺生石灰粉翻拌，待其含水量适宜后重新碾压。 五、边坡施工与路基修整一、边坡施工(一)注意事项：放样做好坡度式样随时测量：控制标高留有余量：以方便进一步修正（二）边坡施工压实1、边坡机械压实：从下往上用振动压路机卷振压实2、适当加大宽度和高度，然后分层填土、压实，多余部分铲除清理。二、路基整修1、路基表面整修：人工配合机械2、路基边坡整修：从上而下整修