浅谈公路土方路基施工方法-土木工程毕业论文

'XXXXXXXX学院毕业论文（设计）2013届土木工程专业题目浅谈公路土方路基施工方法姓名XXXXXX学号XXXXXXXXXX指导教师XXXXXX职称XXXXXXXXX站别XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX2015年X月XX日 内容提要路基是路面的基础，它与路面共同承受行车荷载的作用，一般路面的损害大多都是由路基的不均匀沉降和路基的压实质量引起的，所以路基的施工质量直接关系到路面的质量和使用寿命，而土方路基是路基工程中常见且工程量较大的部分，在整个工程中占有重要的地位。本文主要论述土方路基的施工方法和技巧，土方路基施工主要是挖掘路堑和填筑路堤，不稳定土土方路基处理以及清理场地、施工中的排水，边沟、边坡的修筑、经济车辆数的确定等工作。通过对本课题的研究和论述为土方路基施工提供施工技术和施工方法（仅供参考）。关键词场地清理；路堑开挖；路堤回填；路基碾压；施工处理目录 1引言12施工准备12.1组织准备12.2物质准备12.3技术准备13施工要求23.1工作范围设定23.2场地清理23.3去除表土23.4指定保留区域23.5清理去除材料的处理34土方施工34.1工作范围34.1.1标高和坐标34.1.2水流的处理44.1.3余土使用和处理挖方44.1.4排水沟44.1.5沟槽开挖44.1.6路堑、路基的边坡修筑54.1.7填筑原有沟渠54.1.8路基开挖5 4.2路堑施工方法54.2.1横挖法54.2.2纵挖法54.2.3混合法64.3路堤施工方法64.3.1路基填料64.3.2施工测量及放样74.3.3合理布土74.3.4摊铺74.3.5平地机整平75路基碾压85.1碾压方法85.2含水量对路基压实度的影响96不稳定土土方路基的处理及施工方法96.1过湿土路基施工96.1.1掺加生石灰粉施工96.1.2掺加消石灰施工106.1.3添加固结粉施工106.1.4利用路基成型段翻拌凉晒二次倒运施工106.1.5过湿土处理注意事项106.2软土路基施工11 6.2.1软土路基的填筑116.2.2软土路基施工要求126.3冻土路基施工126.3.1冻土的分类126.3.2冻土处理方法137经济车辆数的确定方法137.1一般方法137.1.1挖掘机械容积比的选择137.1.2汽车载重量的利用程度147.1.3与一台挖掘机配套的自卸汽车辆数147.2排队论法147.3根据劳动定额估算法158结语16参考文献17致谢18 1引言路基的强度和稳定性是保证路面稳定的基本条件。没有坚固、稳定的路基就没有稳定的路面。提高路基的强度和稳定性，可以减少路面的厚度，提高路面的品质、延长路面的使用寿命、降低工程造价。路基的强度和稳定性，不仅要通过好的设计予以保证，而且要通过施工得以实现。本文主要论述土方路基施工的方法和技巧，土方路基施工主要是挖掘路堑和填筑路堤，土方的运输、概算以及清理场地、施工中的排水，边沟，边坡的修筑等工作。通过对本课题的研究和论述为土方路基施工提供施工技术和施工方法。2施工准备2.1组织准备主要是建立和健全施工队伍和管理机构，针对施工任务的情况，制定必要的规章制度，明确分工，落实责任。2.2物质准备包括各种材料与机械设备的购置、调配、运输、加工和储存，临时道路及工程用房的修建，水、电、通讯以及必要的生活设施的建设等。2.3技术准备施工前必须全面熟悉工程文件和图纸，核实工程的数量、工地地点、工期要求及施工人员，材料设备情况，编制施工组织设计，报监理工程师批准等。18 3施工要求3.1工作范围设定监理工程师将设定工作范围，并指定各种树木、灌木、植物和其它东西的存留。承包商应保留所有指定留下的各项内容。3.2场地清理清理、去除残渣、房屋迁移，所有没有指定留下的各种表面物体、树木、枯木、树桩、根、根株、丛林、其它草木、垃圾和其它突出的障碍物等将清理并挖掘残根，包括需要保存的处理。3.3去除表土在道路路基区域或是由工程师指定的地方，承包商应根据工程师的要求去除表土和对之进行处理。一般来说，表土的挖出只包括泥土，这种泥土能使植物继续生长。在工程完工时这些区域都将归还给业主，状态应和以前一样，任何由承包商直接或间接造成的损坏都应由承包商自费修复完好。对任何指定区域的表土的去除应达到工程师要求的深度，并且表土应和其它挖掘材料分开存放。如果表土被用来修筑路堤斜坡，或由工程师指定或图纸所示区域时，表土的剥离工作将被视为包括表土的存放和需要时的去除，以及将表土置放和撒布在工程师指定的区域上。在撒布之后，表土应平整成平滑表面，不得有杂草、树根、草皮和大石头。3.4指定保留区域保护指定保留区域，在工程师指定的区域内，承包商将负责对现存的灌木丛、树木和长草区的保护和日常维护。18 3.5清理去除材料的处理首先，所有清除的材料都是业主的财产，并以业主认为合适的方法来使用和处置。承包商有权使用非销售木材（或在得到政府有关部门的书面批准后可销售木材）进行与合同有关的工作，但条件是确实符合政府代理或有关部门的要求。可销售木材应在公路界限内或靠近处按要求整齐存放，并按有关部门的要求进行修整和堆垛。除了将要用的木材，所有其它木材、树梢、木桩、树根、原木和其它清理和挖掘出来的废物都应由承包商提供的地点进行处置。道路和相邻区域都应保持一个整齐的形象。在公路界限内或附近不得积存有瓦砾。4土方施工4.1工作范围道路土方工程包括路堑挖掘土方和路堤填筑土方。弃置土方等所有工作，包括修建水道、边沟、停车场和引道的所有工程。还包括图纸所示或工程师设立的线段、坡度和断面，清除不稳定土，清除滑坡等所有必要工程。4.1.1标高和坐标工程师给承包商提供切线和坡度线的交叉点位置。图纸将标明水平和垂直曲线的特性，在需要的地方标出超高率。承包商要根据以上资料准备断面图，报工程师批准。在进行施工前承包商应在施工区域定线。如工程师有意见可做修改，这种修改在定线前或后都可以，工程师将向承包商发出详细的说明，承包商将按说明修改定线以待进一步批准。18 4.1.2水流的处理水流的处理在工程师要求的地方或工作保护及施工需要时，承包商要提供必要的除水、排水或隔离水流的设施。承包商要提供在雨季前必须的可发挥适当排水作用的临时性或永久性排水边沟。4.1.3余土使用和处理挖方在挖土过程中所有剩余的稳定土，除另有说明外，都要用最有效的方法形成路堤。多余的土方或工程师书面声明的不稳定土都要由承包商处理到公路地界之外。4.1.4排水沟在施工中承包商必须建水渠、边沟或截水沟。如图所示或在工程师指令的地方建这些沟渠，不管是临时性的或是永久性的，为了避免在施工期间路堤、路基、基层或基础被水浸泡，承包商要保证在路堤和沥青结构完成前排水设施足够和有效。承包商应不断的维修排水沟渠，以保证在整个施工期间和保修期内排水设施能有效工作。由于未提供有效的排水设施造成水毁工程，承包商应自费修复。承包商在施工时应首先修筑排水边沟，在施工中由于动迁影响没有办法修边沟排水，也应该在路堤外适当位置设置临时积水井将水排出，这样才能保持路堤干燥避免形成翻浆路堤。并要随时维修，在施工结束时进行全面休整以达到验收状态。在要施工的区域内的农田灌溉至少要在施工前2个月停止。所有表水都要排除并修筑临时或永久性边沟以保证该区域保持干燥。4.1.5沟槽开挖18 在图纸上标示的地方或在工程师要求的地方，承包商应按要求开挖沟槽。在没有工程师批准的情况下不能开挖。此工作视为普通开挖。4.1.6路堑、路基的边坡修筑按工程师的要求必须从边坡上把浮土或浮石清除。4.1.7填筑原有沟渠在必须将原有沟渠改道的区域内，要清除所有的有机物和松软的沉积物。用合格的稳定土予以回填。4.1.8路基开挖开挖宽度=设计路基宽度+（实测高程左-设计高程）×坡比+（实测高程右-设计高程）×坡比。计算出开挖宽度即可用坐标法或者其他方法放样了。放出各点后撒上石灰线就可以开挖了。4.2路堑施工方法路堑的开挖方式应根据路堑的深度和纵向长度，以及地形、土质、土方调配情况和开挖机械设备的因素确定，以加快施工进度和提高工作效率。4.2.1横挖法这种方法适用于短而深的路堑，从一端或两端逐渐向前开挖的方式。为加快施工进度，可以在不同的高度分几个台阶进行开挖，人工开挖时，台阶的高度一般为1.5~2.0m，机械开挖时，台阶的高度一般为3~4.0m无论是人工开挖还是机械开挖一次横挖到路基标高或分台阶开挖到标高，均应有单独的运土通道及临时的排水沟。4.2.2纵挖法18 这种方法适用于较长的路堑开挖。如果所挖路堑较浅，可以沿路堑全宽以深度不大的纵向分层开挖。如果路堑较深，可先沿路堑纵向开挖一通道，然后将通道向两侧拓宽，待上层通道拓宽到路堑的边坡后，再挖下层通道，用同样的方法向两拓宽。在路堑开挖过程中，也可选择一处或几处适宜的地方，将较薄一侧横向挖穿，使路堑分为两段或几段，各段再纵向开挖，这样可以充分发挥人工和机械的效率。4.2.3混合法即将横挖法与纵挖法混合使用，在路堑纵向长度和挖深都很大时，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。每一个坡面应设一个机械施工班组进行作业无论采取那种开挖方法，在挖掘时都应利用挖掘机械把边坡做好，也就是在挖掘的过程中，边挖边做坡。否则，一旦挖掘深度过大机械将无法做坡，给施工造成困难。因此，在挖掘的过程中，测量人员应该及时按照图纸要求把边坡开挖线放好，测量人员应根据挖掘的深度随时指挥调整开挖线，力争利用机械一次做好边坡减少人工的做坡量。4.3路堤施工方法4.3.1路基填料一般情况下，以下材料不能作为路堤填料：1、沼泽土、淤泥、泥炭、冻土、生活垃圾、建筑垃圾；2、含有树根和易腐朽物质的土；3、有机质含量大于5%的土；18 4、液限大于50%、塑限指数大于26%的土。路堤的填筑必须考虑不同的土质，从地面按照横断面全宽分层水平逐层填起并分层压实，不允许任意混填。4.3.2施工测量及放样内容包括导线、中线、水准点复测，横断面检查与补测，增设水准点、导线点等。放出路基边缘、坡角、边沟、路堑坡顶、取土坑、弃土场等位置。施工放样所用仪器须经标定，满足精度等级要求。4.3.3合理布土合理的土方调配和运土路线是非常重要的。应根据取土场位置及地形确定经济、合理的运土路线。布土时应根据压路机能达到的压实厚度（规范规定或经监理工程师同意的厚度）计算卸车数量，例如每层填土压实厚度不大于20公分时，一车土8立米，可摊铺30平方米。自卸汽车从取土场把土运到铺筑现场，从一端开始，左右成排，前后成行等距离布土。只要把布土的位置和稀疏密度掌握好了，就可以提高摊铺速度。4.3.4摊铺按规定厚度进行摊铺，一般情况如果用推土机进行摊铺虚铺系数一般1.2～1.3，如果用平地机进行摊铺虚铺系数一般为1.1～1.2。由于土质不同应根据实际情况确定虚铺系数。4.3.5平地机整平18 当一段落（50米以上）由推土机摊平并经复测符合要求时就可用平地机进行工作。平地机整平方法是由路中开始向道路两侧推进，如此往返三次，一般就可以达到平整度的要求。在平整时注意路基的纵坡和横坡，尤其是在雨季施工时，横坡应该适当加大以利路基排水，一般情况路基横坡要求2%，为利于排水可加大到3%～4%。5路基碾压土基的压实就是利用某种工具或机械增加单位体积内固体颗粒的数量，减少孔隙率，从而提高土基的强度和稳定性。路基直接承受路面自重及其传递下来的荷载的作用，所以必须具有足够的强度才能够支撑。试验表明，压实使土的强度大大增加；使土基的塑性变形明显减少；使土基的透水性降低，毛细水上升减小。因此必须对路基进行碾压，增加其强度和稳定性。5.1碾压方法碾压方法是第一遍用震动压路机静压进行稳压，然后再震动压实，具体要求是：直线段和大半径曲线段，应先压边缘，后压中间；小半径曲线段因有较大的超高，碾压顺序应先低（内侧）后高（外侧）。压路机碾压轮重叠轮宽的1/3～1/2；碾压遍数，震动压路机震约6～8遍，一般就可以达到密实度要求。压路机的行驶速度过慢影响生产率，过快则对土的接触时间过短，压实效果差。一般光轮静压压路机的最佳速度为2～5公里/小时，震动压路机为3～6公里/小时。所以各种压路机械的最大速度不应超过4公里/小时。18 5.2含水量对路基压实度的影响影响压实效果的主要因素一般来说是含水量，土类，以及压实功能。在施工现场因为已经有标准击实，填土类别和标准填料基本一致，因此影响压实效果的因素主要是含水量。根据现场施工经验，在压实前最好实测一下填料的实际含水量，经验证明土壤的实际含水量在最佳含水量的正负2%～5%进行碾压效果最好。如果填料含水量过大，碾压遍数再多也达不到标准。因此在实测含水量的基础上，如果含水量过大，应考虑将土摊开晾晒待接近最佳含水量时再进行碾压，否则将出现因含水量过大碾压达不到标准或出现软弹现象。现场实测含水量的简单办法是用酒精燃烧法简单易做很适合施工现场操作。如果因工期关系没有时间晾晒，可以考虑掺拌石灰的方法减少土的含水量，或者可以将填筑厚度适当减少的办法加以解决。不过这两种方法都要增加成本，应该取得监理工程师的同意已求获得适当予补偿。6不稳定土土方路基的处理及施工方法6.1过湿土路基施工过湿土是路基施工中经常遇到的问题。过湿土主要表现在三个方面:一是施工工作面场地条件不好,地下水位高,毛细水上升严重,无法进行素土填筑;二是取土场地下水位高,取土为过饱和性土,直接用于路基填筑难以实现压实;三是潮湿多雨地区,素土含水量控制难度大,填筑压实难以实现翻晒、碾压。6.1.1掺加生石灰粉施工18 生石灰消解过程中吸收土中的水分(约为生石灰重量的32%)，放热反应也蒸发土中的水分，经试验每掺1%生石灰可降低1%的含水量，生石灰土可形成的一定的强度，具有良好的水稳性，施工方便，水分散失快，可大大缩短施工时间，是过湿土施工最理想的方法。只是成本投入会有较大提高。这条线原地表处理、零填和路堑采用此办法施工，石灰剂量为6％，效果良好。6.1.2掺加消石灰施工这种方法不失为过湿土施工的好办法，掺加消石灰会降低土的塑性指数使水分散失加快，但翻拌晾晒的时间较生石灰粉要长，还要增加消解石灰的工序，试验证明掺加少量的石灰剂量就会大大提高土的CBR值，无论那种土掺加石灰作路基填料CBR值均可满足规范要求。6.1.3添加固结粉施工掺加固结粉是过湿土施工的有效途径，可吸收过多水分、形成良好的强度，但由于固结粉单价和水泥差不多，掺加剂量太少不好布均匀，减水效果差，综合考虑不理想。6.1.4利用路基成型段翻拌凉晒二次倒运施工这种方法工序简单成本低，但由于素土晾晒所需时间很长，这种施工方法只可作为上述方法的补充6.1.5过湿土处理注意事项1、石灰堆放时间不宜太长，特别在没有覆盖的情况下，其有效钙镁的含量会大幅度下降，原先质量符合要求的石灰在无覆盖情况下堆放几个月，可使其质量降为等外石灰。2、18 石灰在使用前必须充分消解和严格过筛，少使用消解不充分的石灰处理路基，碾压成型后，遇雨过程中，未充分消解的石灰继续消解，会引起局部胀松鼓包，形成蘑菇状，影响路基的强度和平整度。3、过湿土含水量的控制。由于过湿土的天然含水量达30%以上，遇雨后其含水量还会增大，所以施工中要严格控制最佳含水量，在高温季节施工时，过湿土外表很快晾晒较干，而里面土的含水量仍然很大。当使用旋耕机翻晒，粉碎里层湿土时，外层的土也随之一起晒，又成为干土，含水量小于最佳含水量，不容易压到规定密实度，所以，应当在回填路基之前，将其在场外进行翻晒、粉碎，至含水量均匀，且大于最佳含水量2 %左右再回填，这样可以少掺灰或不掺灰，同时也可以减少由于土块形成的颗粒状麻面。4、由于过湿土含水量较大，填筑时厚度一定要严格控制，过薄工序增多，浪费人工和机械台班，也影响工期，过厚下层土翻不透，旋耕机更难粉碎到正常厚度，当上层土翻晒，粉碎到规定程度时进行整平、碾压，由于下层土水分没有散失，即使丙碾压也无法满足压实度要求，重型压路机反复碾压时，路基将形成“弹簧”状态，使路基无法稳定，也无法继续施工，最终只能返工重作，所以，路基填土厚度是过湿土施工必须严格控制的指标。6.2软土路基施工所谓软土，从广义上讲，就是强度低、压缩性高的软弱土层。在软土地基上修筑路基，若不加处理，往往会发生路基失稳或过量沉陷，导致公路破坏或不能正常使用。6.2.1软土路基的填筑1、换填这是最常用的方法。这种方法最大有效处理深度318 米。采用人工或机械挖除路堤下全部软土，换填强度较高的粘性土或砂、砾、卵石、片石等渗水性材料。换填的深度要根据承载力确定。2、抛石填筑就是在有软土或弹簧土以及有积水的路段填石头，填石的高度以露出要处理的路段原有土层（或积水）高度为宜。在填石的过程中注意一定要用推土机把石块压实，不能出现软弹现象。然后再填筑土方。3、盲沟就是在要处理的路段根据要处理的路段的长度，在横向或纵向挖盲沟，盲沟通常用渗水性大孔隙填料或片石砌筑而成。也可以填入不同级配的石块起到排水的功能。注意盲沟的出口要与排水沟连接，以便把路基中的水排出路基。6.2.2软土路基施工要求施工时应先从路堤中部开始抛填，中部向前突进后再逐渐向两侧扩展，以使淤泥向两旁挤出。当软土或淤泥底面有较大的横坡时，抛石应从高的一侧向低的一侧扩展，并在低的一侧多填一些。抛填第一层要厚些，以便能承受住压路机，待上一层抛填物压入泥中，再抛填下一层，直至用重型压路机碾压不再下降为止（用测量沉降法确定）。6.3冻土路基施工冻土是一种对温度极为敏感的土体介质，含有丰富的地下冰。因此，冻土具有流变性，其长期强度远低于瞬时强度特征。正由于这些特征，在冻土区修筑工程构筑物就必须面临两大危险：冻胀和融沉。6.3.1冻土的分类冻土分为多年冻土和季节性冻土。在自然状态下，冻结状态持续三年或三年以上的土层称为多年冻土，而多年冻土的表层由于其在夏季融化，但冬季又冻结，属于季节性冻土。18 在夏季的施工过程中，当我们挖掉季节性冻土层后，就会遇到多年冻土。6.3.2冻土处理方法多年冻土在路基施工中造成了许多危害,主要是冻胀与沉陷.因此,做好多年冻土路基施工技术是保证工程质量的关键，冻土的处理常用以下方法。适当提高路基填土高度，用天然土保温，这种方法价廉，可普遍采用。在路基埋设工业保温层（PU、EPS等），埋设5~10厘米保温板，在工程实践中均取得极佳工程效果。埋设通风管，就是在路堤中埋设直径30厘米左右的金属或混凝土横向通风管，可以有效降低路基温度。采用抛石路基，即用碎块石填筑路基，利用填石路基的通风透气性，隔阻热空气下移，同时吸入冷量，起到保护冻土的作用。在少数极不稳定冻土地段修建低架旱桥，工程效果有保证，但造价高。7经济车辆数的确定方法在路基、路面机械化施工中，工程运输车辆需要数量较多，费用较大。这里主要介绍土方工程与挖掘装载机械配套的工程运输车辆需要数量加以介绍。7.1一般方法7.1.1挖掘机械容积比的选择挖掘机和汽车的利用率达到最高峰值时的理论挖掘机械容积比（汽车容量与挖掘机斗容量比），是随着运距的增加而提高，随着汽车平均行驶速度增快而降低，也就是随着汽车循环时间的增加而提高的。当运距为1～2.5公里时，理论的挖掘机械容积比为4～18 7；运距在3～5公里时为7～10。自卸汽车容量较小，可取为3～5，不大于7～8。实践表明，挖掘机械容积比宜取低值，但车厢也不应过小，以免装卸不便而延长装卸时间，而且容易损坏车厢7.1.2汽车载重量的利用程度它与挖掘机容积比、汽车载重量或车厢容积以及土的密度等因素有关。装满自卸汽车车厢所需铲装次数n应满足下列条件：自卸汽车的装载量÷铲斗土的重量≥n≤铲斗中土的重量÷铲斗中土的松方容积。与挖掘机配套使用的车辆，其铲装次数一般应在3～5范围内，而车辆载重量的利用程度也是考核配合是否合理的另一个指标。7.1.3与一台挖掘机配套的自卸汽车辆数需要的车辆数N可由下式计算，　　N=工作循环时间÷挖掘机装满一车箱所需时间配套机械或机群的生产率应取挖掘机的生产率或车队的生产率两者中的最小值。在生产率的计算中，应计入配套机械的时间利用系数，使其符合实际生产情况。7.2排队论法上述计算车辆数量的公式中，装车时间和行驶时间均假定是固定不变的。但实际上车辆的工作循环时间难以保持相等，因此在装载机械的近旁有时有车在排队等候装车，有时又会无车可装，因此降低了装载机械的生产率。排队论法是用统计数学来处理装车和行驶时间变化的方法。与一台挖掘机配套的最适宜车辆的近似值N可由下式计算：N=1÷R18 式中：R每小时汽车到达率与每小时装车辆数的比值。（挖掘机装满一车所需时间÷汽车行驶时间）7.3根据劳动定额估算法劳动定额确定的施工机械的工作时间，是根据施工机械的性质分成准备时间，不可避免的中断（司机生理需要中断时间），工作时间等。因此，大型机械的纯工作时间一般规定为6.4小时（384分钟），汽车的工作时间定为410分钟。表7—1根据满足车辆和极限配车系数的的不同，运距和里程有如下关系：关系运距（km）里程平均数满足类型满足车辆时1-32.0-4.22.963-61.56-2.01.7满足极限（最小）配车系数1-31.6-3.42.43-61.25-1.61.4从表中的数据可以看出，当运距在1～3公里（运距较短时）应配汽车的台数与运距的倍数较大，一般在1.7～3倍左右。当运距超过3公里以上时，应配汽车与运距的倍数就开始逐渐减小为1.4～2.4之间。并且运距越长应配汽车的倍数关系也就越来越小。在公路土方施工中，一般的运距都在5公里之内（指路基施工，材料运输不考虑在内）。劳动定额规定，由于汽车配备没有达到挖掘机的台班产量，挖掘机的台班产量可以降低效率，但是降效的百分比不能超过20%，也就是说只能降到原台班产量80%。这个规定实际上也就是汽车与挖装机械配合数量的最低限度。如果配备的汽车低于这个极限应看作不能施工（从劳动生产率和经济核算的角度衡量）。18 表7—2汽车与挖掘机应配参考表如下：运距(km)汽车台班产量（m3）挖掘机定额产量应配汽车数应配汽车数与运距的倍数100%（464m）80%（371m）100（464m）80%（371m）11104.23.44.23.4286.55.44.32.72.2375.86.14.921.64657.15.71.81.4558.87.96.31.581.26649.69.47.51.561.25综上所述，挖装机械与汽车的配备关系应该根据实际情况，综合考虑加以确定。通过挖装机械与汽车的合理配备达到减小人力、物力的使用，从而达到减小工程造价目的。8结语公路土方路基施工质量如何直接关系到公路整体的质量和使用寿命，而土方路基是路基工程中常见且工程量较大的部，作为施工方一定要重视土方路基的施工。本文通过介绍路基开挖、回填、压实以及软土，冻土，过湿土、的施工及处理等概括了土方路基施工方法。由于本人能力有限，论文中有不少的漏洞和不足之处，还望给位领导和老师多多指正。18 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