路基路面教案(8章 土质路基施工)

'内科大建工学院道路与交通工程系《路基路面工程》教案邓学钧（第三版）教材第八章土质路基施工§8-1概述一、路基施工的重要性1、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、有计划的将设计图纸转化为工程实体的活动。2、路基施工的重要性：突出表现为对工程质量的高标准要求1）强度高、稳定性和耐久性良好的路基—支承、寿命、造价2）路基工程质量低劣—隐患、品质寿命、破坏、中断交通3）路基自身存在的问题—尤其严重，后患无穷，难以根治3、路基施工的重要性：在于工程质量受多种不利因素的影响野外作业—气候条件，雨季无法施工；交通条件—不便，物资、设备、施工队伍调遣困难；特殊地质不良路段、隐蔽工程多的路段—复杂二、路基施工的基本方法—土石方工程1、人工施工：传统方法，工人用手工工具作业劳动强度大、工效低、进度慢；质量难保证；辅助和补充简易机械施工：人工基础上配以简易机械工效有限；用于工程量小、工期要求不严的情况。不适于高、一级2、机械化施工：合理选用施工机械，将其科学的组织成有机整体，优质高效的进行路基施工的方法。综合机械化施工：选用专业机械按路基施工要求对施工的各工序进行既分工又联合的作用，最大限度发挥各机械效能。3、水力施工：水枪、水泵等水力装置；冲松土层、堆填土方、钻孔；水夯。4、爆破法：利用炸药爆炸的巨大能量炸松土石或将其移到预定位置。主要用于石质路堑开挖；特殊情况也用于土质路堑开挖或清除淤泥，开石取料。三、施工前的准备工作1、施工准备1）组织准备：明确任务，制定规章制度，确定工序目标2）技术准备：制定施工组织计划—方案、方法、布置现场、编制进度等施工测量—导线、中线、水准点复测；检查与补测横断面等导线：由选定的控制点组成连续折线，折线转折点称导线点，折线边称导线边。7 内科大建工学院道路与交通工程系《路基路面工程》教案邓学钧（第三版）教材水准点：用水准测量方法建立的高程控制点。开工前全面恢复路中线，固定路线交点、平曲线主点等控制桩核对设计单位水准点与国家水准点是否闭合核对路基纵断面，适当补测；标出用地界桩、路堤坡脚及路堑坡顶、边沟及附属设施的具体位置；尽量保护测量标志。施工前的复查与试验对取自挖方、借土场、料场的路堤填料复查和取土试验清理施工现场路基范围的建筑物、道路、沟渠、电力设施等拆除或迁建铺筑试验路高速、一级、特殊区公路或采用新技术、新工艺、新材料的路基，在正式施工前铺筑试验路分析，选最佳方案指导大面积施工3）物质准备人工、材料、机具及生活后勤供应等。兵马未动，粮草先行2、施工注意事项严格按照图纸和规范进行；加强排水，确保路基施工质量；合理取土、弃土；合理利用当地材料，降低造价；安全施工保护生态环境、不破坏植被；保护水土流失；杂物不随便丢弃§8-2施工要点一、基本要求1、首先做好原地面临时排水工作开挖临时排水沟槽、降低地下水位；施工作业面不宜太大，以利于组织快速施工；控制土的湿度是确保路堤填筑质量的关键，一般条件下的天然含水量接近最佳值，必要时应考虑人工洒水或晾干措施2、基底处理路基挖填范围内的地表障碍物拆除；路堤基底原状土软弱要换填并压实；自然横坡陡，原地面挖台阶并夯实；矮路堤压实换填，且清除草皮，做好伐树、除根、表层土壤处理工作。3、填料选择7 内科大建工学院道路与交通工程系《路基路面工程》教案邓学钧（第三版）教材优先选用：碎石、砾石、卵石、粗砂等透水性好的材料其次选用：透水不良或不透水的土，如粘土，在ω0下充分压实慎重选用：粉质土，尤其在季节冰冻区二、填挖方案1、路堤填筑1）水平填筑：基本方案，尽量采用。将路堤划分为若干水平层次，逐层向上填筑。每填一层，经压实达到压实度要求后，再进行下一层填筑。当用不同土质填筑时，应符合下列要求：p233图8-1下层填土透水性小，表面作成双向横坡，排除透水上层土中水上层透水性差，不应覆盖封闭下层，以保证路堤水分蒸发不得将透水性不同的土混杂填筑，以免形成水囊或滑动面合理安排土质层次，优良土填在上层，强度较低土填下层沿公路纵向用不同土填筑时，相接处作成斜面，防不均匀变形，将透水性差的土安排在斜面下方2）竖向填筑：在特定条件下，局部路堤采用的方案p233图8-2适用：原地面纵向坡度＞12%；路线跨越深谷、池塘；局部地面坡度较陡的地段；地面高差大，无法水平填筑时施工：沿路线纵向倾填，形成倾斜土层—碾压密实，路堤全宽一次成型，如此逐层向前推进。3）混合式填筑下层用竖向填筑而上部用水平分层填筑，这样可使上部填土获得足够的稳定性。尽量采用。2、路堑开挖路堑开挖是将路基范围内设计标高之上的天然土体挖除并运到填方地段或其他指定地点的施工活动。1）纵向全宽掘进：在路线一端或两端，沿路线纵向在横断面全宽范围内向前开挖。适用短而浅的路堑。单层掘进法—路堑深度不大，一次挖到设计标高的开挖方式p234图8-3a双层掘进法—路堑较深，施工紧迫时，在不同高度分成几个台阶同时开挖的方式。上层在前，下层随后并留有上层排土通道p234图8-3b2）横向通道掘进：先在路堑纵向挖出通道，分段同时向横向掘进，适用长而深的路堑。P234图8-47 内科大建工学院道路与交通工程系《路基路面工程》教案邓学钧（第三版）教材优点：扩大施工面，加速施工进度缺点：工作面多，但运土通道有限制，施工干扰大，须周密安排。（1）分层施工：开挖时先沿纵向分层，每层先挖出一条通道，然后开挖通道两旁，通道作为机械运行和出土线路（2）分段施工：路堑较长时，可在一侧适当位置将路堑横向挖穿，把路堑分为几段，各段再采用纵向开挖的方式作业。可增大施工作业面，减小干扰并增加出料口，大大提高工效。P234图8-4c3）混合掘进：双层式纵横通道混合使用。干扰性大，一般仅限于人工施工。§8-3路基压实一、意义与机理1、意义：提高路基的强度、稳定性；使路基塑性变形、渗透系数、毛细水作用及隔温性能明显改善2、机理：孔隙缩小、土粒挤紧，形成密实整体。二、影响压实效果的主要因素内因—土质和含水量；外因—压实功能和压实厚度（一）土的含水量1、最佳含水量ω0---分析试验曲线1（驼峰曲线）：ω＜ω0，水起润滑作用，阻力↓，孔隙↓，干容重γ↑ω＞ω0，孔隙被水占据，水不能被压缩，干容重γ↓在一定压实条件下，干容重的最大值称最大干容重γ0，相应的含水量称最佳含水量。控制土的湿度为最佳含水量时压实效果最高，耗费的压实功能最经济。2、形变模量与含水量的关系曲线2分析曲线2：当ωk＜ω0时，模量Ey已达到最高值Ek，因为土中含水量较少时，阻力较大，欲使土粒继续位移，需要更大的外力，表现为Ek最高。3、为何用干容重作为压实强度指标，而不用模量？--分析曲线饱水后，γ与E都有所降低在ω0时，两者的降低值均最小即在ω0时压实的土基，其强度和稳定性最好。若以ωk为准，尽管Ek最高，但饱水后的E值却大大降低，水稳定性极差。实际工程中用干容重作为压实度的衡量指标，而不是模量值。（二）土质对压实的影响7 内科大建工学院道路与交通工程系《路基路面工程》教案邓学钧（第三版）教材一般规律：土质不同，γ0和ω0不同；颗粒越细，ω0越大，而γ0越小，砂性土的压实效果优于粘性土。机理：土粒越细，比表面积越大，结合水膜越多；另外粘土中一般都含有亲水性较高的胶体物质。（三）压实厚度相同压实条件下，密实度随深度递减，表层5cm最高；不同压实机具，其有效压实深度不同。夯实：≤20cm12-15t光面压路机：≤25cm震动压路机或夯击机：≤50cm实际施工时的压实厚度应由现场试验确定合适的摊铺厚度。（四）压实功能分析试验曲线得到如下规律：同种土，ω0随压实功↑而↓；γ0随压实功↑而↑含水量相同，压实功↑，γ0↑工程中可增大压实功来提高路基强度或降低最佳含水量，但有一定限度。压实功过大，效果提高缓慢，经济效益和施工组织上也不太合理；甚至破坏土体结构，效果适得其反。若土含水量不足，增大压实功可以收效；若土含水量过大，再增大压实功必然出现“弹簧”现象，压实效果很差，造成返工浪费。所以，控制最佳含水量是首要关键，在此前提下采取分层填土，控制有效土层厚度，必要时适当增大压实功能，乃压实基本要领。三、机具选择与操作（一）压实机具的种类：碾压式、夯击式、振动式1、碾压式光面碾：压实有效深度小，宜压实较薄土层或表层羊足碾：单位压力增加，有效深度增加，但上部翻松，最终用光面碾。不适用砂、砂砾、粘性大的土气胎碾（轮胎碾）：压应力分布均匀，承压面积大，应力作用时间长，效果好。2、夯击式人工：石锇、木夯，压实效果取决于质量、落距机动：夯锤、夯板、风动夯只能用于局部地区，效率低3、振动式：振动器、振动压路机、振动平板夯4、运土工具汽车拖拉机也用于路基压实土方机械（二）机具选择（p238表8-4、表8-5）7 内科大建工学院道路与交通工程系《路基路面工程》教案邓学钧（第三版）教材正常条件下砂性土—振动式较好，夯击式次之，碾压式较差粘性土—宜用碾压、夯击式，振动式较差甚至无效（三）控制外力压实时的单位压力，不应超过土的强度极限。P239表8-6不同土的强度极限，与压实机具的重量、相互接触面积、施荷速度及作用时间等因素有关。（四）操作规程先轻后重、先慢后快、先边缘后中间相邻两次的轮迹应重叠轮宽的1/3，不漏压，压不到的边角辅以人力或小型机具夯实压实全过程要经常检查含水量和密实度，以符合要求。四、土基压实标准1、压实度：工地实测干容重与室内标准击实试验所得最大干容重的百分比，即野外测定γ的试验：灌砂法、环刀法（细粒土）、灌水法室内测定γ0的试验：重型击实试验（相当12-15t压路机碾压效果）：适用各等级公路。轻型击实试验（相当6-8t压路机碾压效果）：适用铺筑中、低级路面的三、四级公路。2、不同层位应有不同的压实度要求一般上层：行车荷载、温度、湿度K高些下层：自重应力增大，地下水、毛细作用K高些中部：各因素影响不严重K低些气候季节性冰冻区：K高些重冰冻区K要高于轻冰冻区干旱地区K应该低于潮湿地区等级高等级：K高些一般公路：K低些3、填石路堤不用土质路基压实度标准K判定。国内外无统一规定我国：《城市道路路基工程施工及验收规范》：12～15t压路机轮迹深不超过5mm《公路路基施工技术规范》：碾压后轮迹深＝0作为密实状态判定国外：压路机驾驶台上装的压实计的数值判定。无定量值的规定7 内科大建工学院道路与交通工程系《路基路面工程》教案邓学钧（第三版）教材7'