路基工程施工要点

'路基工程施工要点1路基定义、工作深度及层位划分2路基的基本性能3路基材料4路基压实度5路床要求6路基基底处理7原路改造、填挖交界等路段路基交界处理8土质路基施工9填石路堤施工10桥涵台背路基施工 1路基定义、工作深度及层位划分1.1定义：公路路基是按照路线位置和一定技术要求修筑的带状构造物，是路面的基础，承受由路面传来的行车荷载。1.2路基深度1.2.1路基工作深度：受汽车荷载作用较小的深度，这个深度一般可按式（1-1）计算：Z=(1-1)式中：Z—路基工作深度(cm)；P—车轮荷载(KN)；—路基重度(KN/m)；K—系数，可取2.5-5.0。例如：有一路基P为25KN，为18KN/m,分别取K为2.5和5.0计算路基工作深度。Z====1.51m或：Z====1.91m公式由来：按一般规定，当车辆荷载对路基作用应力为路基自重应力的1/5～1/10时，车辆作用力可忽略不计，如图1-1。P故有：，+=，得到：Z=或Z=。图1-11.2.2路基临界高度：指在不利季节，路基土分别处于干燥、中湿或潮湿状态时，路床表面距地下水位或地面积水水位的最小高度。可根据土质 ，气候条件按经验确定，也可查用设计图表。施工中要特别注意路基这一要求，尤其是挖方路段。1.2.3季冻区路基抗冻要求的临界高度：冻胀土路基距地下水位或地表常年积水水位的高度，不小于冻土路基临界高度，按（1-2）式计算确定：（1-2）式中：hx—冻胀土路基临界高度(m)；Zmax—道路多年最大冻深(m),另有计算方法；h—冻结水上升高度(m)，不同土质有不同值。上述路基深度(或高度)包括填方路堤和挖方路堑，如果受条件限制，如纵坡限制、桥梁净空限制及造价影响，潮湿、过湿路段的路基达不到要求时，应该加以妥善处理，使满足上述各项要求。1.3路基层位划分：公路路基设计规范对路床、路堤及路堑给出了术语定义，对挖方路段0～0.3米和0.3～0.8米也定出了上路床和下路床，而对挖方路段0.8米以下及填方路基高度小于1.5米以下部分如何定义还没有给出。因为经常由于这部分路基处理不当而引发病害及冻害，所以有必要对路基各层位名称加以说明，同时对挖方段及填土高度小于1.5米以下部分给出上路坁及下路坁的定义：路基1.5米以下的地面下部分叫下路坁，下路床至下路坁之间叫上路坁。路基全部层位名称如图1-3所示。“路坁”术语的含义和形象方面都同“路堤”相得一幛，彰明昭著。它是选自词海“坁伏”一词的“坁”字与“路”字搭配成“路坁”，辞海是这样写的：“坁”见“坁伏”。坁伏，潜藏不出。《左传.昭公二十九年》：“官宿其业，其物乃至；若泯弃之，物乃坻伏，郁湮不育”。杜预注：“坻，止也”。按“坻”当作“坁”。阮元校勘记：“《说文》：‘坻，小渚也；坁，箸也。箸直略切’。然则此传当作‘坁伏’，石经、宋木不误。”这些层位的最下面叫“基底”。定义：公路路基（桥涵基础）修筑的起始面。它是路基最下层的基础。 2路基的基本性能2路基应具有要求的强度、稳定性和耐久性2.1路基在汽车荷载下，工作区内 不被破坏所要求的强度一般用土基回弹模量E来表示，当前我国设计规范对高速公路、一级公路要求大于30MPa,其它公路大于25MPa。此值是越大越好，要保持长期不变，最不利的条件下也是如此。也可用弯沉L代表路基强度，即荷载作用下弹性变形不超过设计规定。还可以用CBR值控制设计与施工。CBR称“加州承载比”是CaliforniaBearingRatio的缩写，由美国加利福尼亚州公路局首先提出的，用于评定路基、路面材料和路基强度及水稳性指标。它的含义是：试验材料灌入量达到某规定值时单位压力与标准碎石灌入量相等时单位压力的比值(以百分数表示)。也可以说：当试验材料贯入量与标准碎石贯入量相等时，对试件所加荷载与标准碎石所加荷载的比值。如：贯入量2.5mm时，试验材料所加荷载与标准碎石荷载13744.5N的比值。如：贯入量5.0mm时，试验材料所加荷载与标准碎石荷载20616.8N的比值。强度回弹模量E、路基弯沉值L及加州承载比CBR三者存在一定关系，可以用公式加以换算，国内外采用的公式型式及系数不尽相同。我国用弯沉仪实测公式E=9315.47，多条公路统计归纳公式E=2430L。E与CBR的关系因土质不同、室内和现场试验条件不同也有所不同：法国E=6.5CBR、澳大利亚等国E=10CBR、美国肯塔基州E=13.4CBR、摩洛哥E=8.9CBR，“我国的沥青路面设计规范6.1.5条条文说明表11中”列出一些省市土质、试验条件不同取得的关系式有14个。对几个典型的用E为30MPa算得现场检测和室内实验的CBR值列入表2-1中。 表2-1条件地区广西红土陕西黄土黑龙江粘土上海粘土现场E=15.55CBRCBR=3.09E=13.00CBRCBR=7.32E=7.40CBRCBR=6.11E=7.90CBR（浸水）CBR=4.33室内E=5.65CBRCBR=6.51E=1.60CBR1.120CBR=13.70E=7.95CBR0.739CBR=6.03E=15.86CBRCBR=2.95从表中结果可见同样的E值，室内CBR值一般低于现场CBR值，说明室内试验条件较现场苛刻。2.2路基稳定性可理解为路基各部位受土质、岩性、降水、水流、气候等自然因素影响及汽车荷载、外力、施工作业等人为因素作用发生突然性破坏，包括挖方路堑的土质或岩石边坡滑塌、崩塌、泥石流及溶岩坍塌等；填方路堤的边坡滑塌、堤身滑塌或滑动；高液限粘土及软土地基的沉陷、滑塌；浸水路堤的冲刷、沉降；冻胀土路基的冻胀、翻浆等。这些问题在设计和施工中都应引起重视，发现不满足要求应研究处理。2.3路基的耐久性要求贯穿于设计和施工全部内容之中，影响路基耐久性的主要是土、水、温度及施工工艺，所以设计方面减少漏洞，施工中及时发现影响耐久性的问题，对岩、土、石材料，防、排水处理，路基及防护工程工艺标准要求认真做好。3路基材料3.1填方路基应优先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。路床填料粒径应小于100mm。越好的材料越要填在上层，同一水平层应用相同材料。3.2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等，不得直接用于填筑路基。冰冻地区的路床及漫水部分的路堤不应直接采用粉质土填筑。浸水路堤应选用渗水良好的材料填筑。 3.3液限大于50%、塑性指数大于26的土及施工含水量大难以晾晒的土，不得直接用作路堤填料。3.4对不可直接用于填筑路基的材料，可用水泥、石灰、石灰与粉煤灰或土质固化剂稳定处理。掺量由指标试验确定。3.5桥涵台背和挡土墙墙背应优先选用渗水性良好的填料。渗水性材料缺乏时，宜用石灰、水泥或石灰与粉煤灰等无机结合料处治的细粒土填筑。3.6路基各层位材料强度(CBR)要求见表3-6。表3-6路基层位公路等级高速及一级公路二级公路三、四级公路上路床(0-0.3m)865下路床(0.3-0.8m)543上路堤(0.8-1.5m)433下路堤(1.5m以下)322注：(1)上路坁和下路坁规范中无要求，可根据条件提出；(2)当路基材料达不到要求时，可掺石灰或其它稳定材料处理；(3)三、四级公路铺筑沥青砼和水泥砼路面时应采用二级公路规定。上表是按路基层位深度和交通量确定其强度要求，越往下层越低，根据前面讲过的路基工作深度、临界高度及抗冻深度要求复核是否可行。有否加深、变浅、换填、处理的必要；对要求深度以下部分，除满足稳定性要求外，可否不加以限制，是值得进一步研究的。4路基压实度4.1路基压得越实其强度越高，水稳性和抗冻稳定性越好。通过式4-1-1和4-1-2就可以得出上述结论：E(4-1-1)式中：E—土的回弹模量；A—统计常数；—土的平均稠度；m—指数，一般2-4； n—指数，一般1.5-2.0。(4-1-2.1)或：(4-1-2.2)式中：—冻胀率；—最大干密度；—天然干密度；K—系数；—总含水量；—起始冻胀含水量。我国规范对路基的压实度要求越来越高，高于美国和法国的规定95%。“公路路基设计规范JTGD30-2004”及“公路工程抗冻设计与施工技术指南”中规定的压实度如表4-1所示。表4-1路基层位规范公路等级高速及一级公路二级公路三、四级公路路基设计规范公路抗冻指南路基设计规范公路抗冻指南路基设计规范公路抗冻指南上路床(0-0.3m)9698/969596/9594/下路床(0.3-0.8m)9696959594/上路堤（坁）(0.8-1.5m)94（/）9494（/）94/9093（/）/下路堤（坁）(1.5m以下)93（/）9392（/）9290（/）/基底(0.3m内)9090908585/注：(1)当三、四级公路铺沥青混凝土和水泥混凝土路面时，压实度采用二级公路的规定值；(2)划“/”者无规定；斜线上为换填土压实度，斜线下为原地基土压实度；(3)路堤采用特殊填料或处于特殊气候地区，压实度标准可根据实验路的论证，在保证设计强度要求的前提下适当降低；(4)冻深达不到的层位，采用路基设计规范规定。4.2路基填土高度小于路面和路床总厚时，应将地基表层土进行超挖分层回填压实，压实度满足表中要求。其处理深度应不小于重型汽车荷载作用的工作区深度、水稳临界高度及抗冻临界高度。 4.3路基基底的压实度应满足上一层填土压实的要求，填土高度小于1.5米时，基底压实度不宜小于90%。4.4路基各层位和基底的压实度若不能满足要求，应对土质采取挖出改善或原地处理至满足抗冻性要求。4.5解决好影响压实度要素：含水量、压路机、压实厚度和碾压次数与土质的关系，正确检平压实度。5路床要求路床是路基承载力的最大的部位，所以是设计施工的重点，现在对挖方路基的0.3-0.8m范围也作出了规定。5.1用于路床的土质强度必须满足要求，并应均质，压实度达到要求，如不能满足要求必须选择好的材料(土质)或进行改善处理。5.2挖方路段的路床若为岩石或土质良好，可直接用作路床，并应整平，碾压密实。岩石路床应先将凸出部分凿平，超挖部分坑槽用贫水泥混凝土填平，然后整平层与基层结合在一起施工。5.3挖方路段上下路床地质条件不良或土质松散、渗水、湿软、强度低时，应采取防水、排水措施或掺石灰、水泥、石灰粉煤灰或换填渗水性土处理。6路基基底处理填方路段和挖方路段的路基基底都应根据不同情况加以处理。6.1土质稳定密实的斜坡上的地基应做以下处理。6.1.1地面横坡缓于1:5时，清除地表草皮、腐殖土后，可直接在天然地面上填筑路堤。6.1.2地面横坡为1:5～1:2.5时，原地面挖出宽度不小于2米的台阶。当基岩面上覆盖层较薄时，宜先清除覆层后再挖台阶，当覆盖层较厚且稳定时可予保留。6.2地面横坡陡于1:2.5地段的路堤，如路基整体沿基底或其下软弱层抗滑稳定系数小于规定值，应采取改善基底条件或设置支挡结构物等防滑措施。 6.3路基基底范围内有地表水或地下水影响其稳定时，应采取拦截、引排或在路堤底部填筑不宜风化的片石、碎石或砾石等渗水性好的材料等措施。6.4路基基底压实度应满足设计要求，并使上层填筑后能碾压到要求的压实度。6.5在水田、湖塘等地段路基基底，应视具体情况采取排水、清淤、晾晒、换填、加筋、外掺无机结合料等处理措施。当确认为软土地基时，应按特殊软地基处理。7原路改造、填挖交界等路段路基交界处理这类路基交界路段处理不当，便会造成路基不均匀沉降、开裂或失稳滑塌等病害。因此必须尽量使不同时间、不同条件下、不同方法施工的路基材料接近一致、条件相近、施工方法先进，以求达到强度一致，排水条件相同。7.1原路改造7.1.1拓宽路基的地基处理、路基基底、路基材料强度和压实度应满足改建后相应等级公路的技术要求。压实可用冲击碾压或强夯等增强补压，以消减新老路基拼接处的差异变形。7.1.2拓宽改建路堤的填料，宜选用与原有路堤相同且符合要求的材料或较原有路堤渗透性强的材料。当采用细粒土填筑时，应注意新旧路基之间的排水，必要时可设置横向排水渗沟，以排除路基内部渗入水。7.1.3加宽原有路堤时，应在原有路基坡面开挖台阶，台阶宽度不应小于1m，当加宽的拼接宽度小于0.75m时，可采取超宽填筑或翻挖原有路基等工程措施。7.1.4加宽路基的压实度应满足各层要求的标准，必要时可采用冲击碾压或强夯等进行增强补压。新老路基拼接的路堤高度超过3m时，可在横向铺设土工格栅，以提高路基的整体性。7.1.5拓宽改建的公路，若原有路基土的强度和压实度不能满足要求时，应对其进行改善或重新换填。7.2路基填挖交界处理7.2.1半填半挖路基中填方区材料、压实度、含水量及填筑碾压工艺应符合要求。7.2.2半填半挖路基中挖方区 各层土质应符合设计要求，对不满足要求的土质应优先选用渗水性好的材料换填；对压实度不足的层位，应超挖回填压实，其深度根据需要确定；填挖交界处宜在路床范围内铺设土工格栅；当挖方区为坚硬岩石时，宜采用填石路堤。填、挖处压实度应一致。7.2.3当地表斜坡陡于1：2.5，半填半挖路基稳定性不够时，应根据地形地质条件，在路堤边坡下方增设支挡工程或在路堤基底挖防滑台阶。7.2.4路基纵向填挖交界处应设置楔形过渡段，其长度根据填挖高度、土质条件确定。过渡段的基底及各层位的压实度达到一致，土质材料尽量一致，宜采用级配较好的砾石、碎石、砂或其混合料填筑。岩石地段过渡段可采用填石路堤。7.2.5路基换填交界处应设有完善的排水系统，除在边沟下设置纵向渗沟外，还可在挖方段及交界处增设纵向和横向渗沟。8土质路基施工8.1一般原则8.1.1土质路基必须按设计规范要求做好施工。8.1.2路基施工前必须对其进行调查，复核填挖高度、土质分析、天然含水量、冰冻条件及填筑材料等，同设计资料相认证。8.1.3路基施工中应经常检查排水、软弹、变形、纵横向裂缝、滑塌、冻胀、翻浆、压实度、标高等变化状况，发现问题及时查明原因并采取有效措施。8.1.4路面结构层铺逐之前应对路基承载能力进行检测，出现强度不足或变形过大，必须处理后再铺筑路面结构层。8.2挖方段路基施工，应按设计要求深度进行挖出，分层回填压实或对土质进行无机结合料改善处理或挖除换填。换填深度误差不大于5%，换填料中小于0.075mm粒径的含量不应大于10%；石灰、水泥等无机结合料用量必须满足设计要求；换填料粒径应均匀，结合料掺拌均匀；每层铺筑厚度一致，压实度达到要求，排水良好。8.3做好路基施工阶段排水和永久排水8.3.1 施工开挖应分层进行，先挖出排水沟，层面应有纵横排水坡。一般应从外侧向内侧挖掘，最后一层应从内向外挖掘，避免重车在挖完的路床上反复行驶。8.3.2路基施工从开始至完成，必须阻止边界外的水流入路基中，应经常疏通排水沟，提前修筑截水沟、拦水埂，填平坡顶冲沟及水坑。8.3.3地下排水构造物宜于路基挖至接近设计高程时施工，严禁路基完成后再开挖施工。8.4填方路基按以下条款施工8.4.1不同土质（尤其冻胀性不同土质）必须分层填筑，强度大、抗冻性强的土应填在高层位。8.4.2路床和冻深内的土质严禁混杂，同一土质填筑层压实厚度不宜少于0.6m。8.4.3同一填筑层土的含水量应均匀一致，最大误差2%。8.4.4同一填筑层土的压实度应均匀一致，最大偏差2%。碾压前应用平地机整平。每层路基平整度，用3m直尺检查不超过20mm。8.4.5路基填土期间每层顶面应保持不小于2.5%的排水横坡。9填石路堤施工填筑路基石料粒径大于40mm、含量超过70%时按填石路堤施工。在总结填石路堤成功经验的基础上，进行了研究试验，写入《公路路基设计规范》中，以便做好设计、施工。9.1一般规定9.1.1膨胀性、易溶性、崩解性岩石和盐化岩石等均不得应用于路堤填筑。避免因水、气候及时间影响岩石软化，路基稳定性、耐久性降低而遭到破坏。9.1.2填石路堤应采用大功率推土机和重型压实机具施工。以便将大尺寸石料移位、摊均、摊平及破碎、碾平、压实。9.1.3填石路堤在施工前应铺筑试验路段，确定适合的铺筑厚度、铺筑及碾压工艺和质量控制标准。采用强夯或冲击压路机进行压实时，其压实厚度和质量控制标准可通过现场试验和参照相关技术规范确定。9.2不同强度的石料，应分别采用不同的填筑层厚度和压实度标准。 填石路基的压实质量宜用孔隙率作为控制指标。石料强度类别、铺筑厚度、最大孔隙率限值及孔隙率要求见表9-2。表9-2岩石类型铺筑厚度（mm）最大粒径（mm）孔隙率（%）分类抗压强度（Mpa）上路堤下路堤上路堤下路堤上路堤下路堤硬质岩石R≥60≤400≤600<300<400≤23≤25中硬岩石30≤R<60≤400≤500<300<350≤22≤24软质岩石5≤R<30≤300≤400<300<400≤20≤22孔隙率计算按公式9-2进行：（9-2）式中：——孔隙率；——取样干密度；——取样视比重。9.3在填筑路堤表面填筑土、粉煤灰等其它材料时，石料顶面应无明显孔隙、空洞。在其它材料填筑前，填石路堤最上层（过渡层）铺筑厚度不应大于400mm，这层碎石料粒径应小于150mm，其中小于0.05mm的细粒径含量不应少于30%。必要时宜设置土工布作为衔接层，以便于连接，保持路基稳定。9.4中硬和硬质石料所填筑的路堤应进行边坡码砌，所用石料强度应为大于30Mpa的不易风化石料，石块最小尺寸不应小于300mm，石块应规则。填高小于5m的填石路堤，边坡码砌厚度不小于1m；填高5~12m时，边坡码砌厚度不小于1.5m；填高12m以上的路堤边坡码砌厚度不小于2m。因为填石路堤边坡难以平整、密实，用码砌方法是有效的。9.5填石路堤的质量控制可采用孔隙率测定、压实沉降差和施工参数（压实功率、碾压速度、压实次数、铺筑厚度等）联合控制。检测填石路堤孔隙率应采用水袋法或挖大坑，测定填料压实干密度和视比重； 施工参数法是监测、记录经试铺确定的施工工艺参数，使之满足标准要求；压实沉降差为采用施工碾压时的重型振动压路机（建议14t以上）按规定碾压参数（强振，66m/min以下速度）碾压8次后各测点的高程差。压实沉降差平均值应不大于5mm，标准差不大于3mm。10桥涵台背路基填筑10.1桥涵台背路基应填筑、处理好，达到密实稳定，减少沉降。桥头路基处理不好易发生桥头跳车，危及行车安全，降低运行舒适性，增加补修资金和大量养护费用，还会损害公路部门在公众心目中的形象。据讲美国有25~30%的桥梁受桥头跳车的影响，每年为此花费的维修费用高达一亿美元以上。我国有多少桥头跳车，花费多少费用，无人统计，估计不会比美国少。10.2应将桥头路基填筑作为独立的设计项目，由一名道路工程师专门负责设计。大多数工程对此不作专项设计，一些规范中还规定了容许工后沉降量：高速公路和一级公路桥台不大于100mm，涵洞通道不大于200mm；二级公路桥台不大于200mm，涵洞通道不大于300mm。这个数字同领导要求和公众期望相差悬殊，所以出现桥头路基沉降产生跳车是可以理解的，今后应予以降低。10.3公路设计勘探时必须对桥头状况、土壤、地质进行调查和钻探试验，预估沉降情况。桥头路基沉降主要是地基在填土及活载作用下的沉降，没有此项调查便无法设计。对某高速公路桥头跳车情况进行调查分类统计说明，桥头跳车发生在低洼地、水田和冲沟处的占70%以上。长余高速公路在施工前选择46座地质条件较差的桥涵台背处，进行钻孔土质沉降试验，其结果令人吃惊，施工期内（小于5年）完成沉降只有6座，占13%；10年内沉降完成的有16座，占34.8%；20年内完成的有30座，占65%；还有35%要30年以后才完成沉降。这样必须根据沉降情况采取粉喷桩、砂桩、超载预压等措施减少沉降和加速沉降的完成。10.4选择沉降量小、易于压实的渗水性材料或无机结合料处治的材料填筑台背路基。 路基填筑材料沉降是产生桥头跳车的又一重要因素。对粘性土、砂性土、砾石和无机结合料稳定土进行压实效果试验，压后沉降量变化最小的是无机结合料稳定土，其次是砾石，其后是砂性土。10.5桥涵台背填土应达到最大密实度，规范规定应同路基上路床一致，见表4-1。即从基底起直到上路床顶面全部为高速、一级及二级公路不小于96%。经用5种比较典型土质进行单轴固结试验，压实度与沉降情况如表10-5。表10-5压实度(%)沉降孔隙土种编号9095100每米沉降量（mm）空隙比之比（%）每米沉降量（mm）空隙比之比（%）每米沉降量（mm）空隙比之比（%）13394.82994.71896.222694.82195.01595.733696.03995.13195.642695.62096.11397.055192.93794.12196.2表中数据为路基土在不同压实度下，再用300Kpa（相当15~18m高土体）荷载作用下的试验结果。空隙比之比是该压实度的土体加荷后与加荷前的空隙比之比。从表中可见压实度达到一定值后再加荷载仍然要发生沉降，即使达到100%，也有1~3%的沉降，压实度越低，沉降量越大。而空隙比之比近于常数，约为95%，基本不随压实度变化，这说明随着压实度加大，空隙比减小，自然沉降量减小。10.6桥涵台背路堤填土长度应根据台高和铺筑碾压作业确定，一般顶部为距翼墙尾端不小于台高加2m；底部距基础边缘不小于2m；拱桥台背填土长度不应小于台高的3~4倍；涵洞填土长度每侧不应小于2倍孔径长度。上述填土长度均应满足压路机全面碾压运行的坡度和长度要求。公路路基设计规范规定宜为2~3倍的路基填土高度。台背填土应与锥坡填土同时进行，并宜填土完成后再浇盖梁。填土时间宜于通车前最低经过一个雨季的自然沉降时间。填筑、压实工艺要求与路床要求相同。 10.7必须做好桥涵台背的排水、防冲刷设计与施工。采取阻隔、拦截和疏排等方法制止台背路基及锥坡浸水。因为桥头跳车很多是路基浸水，强度降低、翻浆、冻胀，搭板下路基及锥坡土体被冲刷坍塌及台后路基长期遭水浸泡失稳。10.8桥头台背合理设置桥头搭板，搭板长度按行车纵坡和填土高度确定，坡度不宜大于1/200，填土高度越大，搭板宜越长。搭板应能承受全部行车荷载的作用，典型搭板尺寸为长8m，厚0.3m。搭板浇筑时间宜在路基沉降基本完成，砼强度满足通车要求。'