第40讲:第四章:第二节:道路、桥梁与涵洞工程施工技术(一)

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第二节

道路、桥梁与涵洞工程施工技术

一、道路工程施工技术

(一)路基施工

1.一般路基土方施工

(1)路堤的填筑。

1)基底的处理。

③基底土密实稳定且地面横坡缓于1:10,填方高大于0.5m时,基底可不处理;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2m的台阶。

2)填料的选择。

优先采用

碎石、卵石、砾石、粗砂

具有良好透水性,且强度高,稳定性好

也可采用

亚砂土、亚粘土

经压实后也具有足够的强度

不宜作填料

粉性土

水稳定性差

慎用

重粘土,粘性土,植物土

透水性差

3)填筑方法。路堤的填筑方法有水平分层填筑法、纵向填筑法、竖向填筑法和混合填筑法四种。

①水平分层填筑。是填筑路堤的基本方法。

图4.2.1所示水平分层填筑法

②纵向分层填筑法。依路线纵坡方向分层,逐层向上填筑,纵向分层填筑法如图4.2.3。常用于地面纵坡大于12%、用推土机从路堑取料、填筑距离较短的路堤,缺点是不易碾压密实。

③竖向填筑法。当地面纵坡大于12%的深谷陡坡地段,可采用竖向填筑法施工。从路堤的一端或两端的某一高度把土倾倒到路堤底部,并逐渐沿纵向向前填筑

。竖向填筑因填土过厚不易压实,仅用于无法自下而上填筑的深谷、陡坡、断岩、泥沼等机械无法进场的路堤。施工时需采取下列措施:选用高效能压实机械;采用沉陷量较小的砂性土或附近开挖路堑的废石方,并一次填足路堤全宽;在底部进行拨土夯实。

④混合填筑法。路堤下层用竖向填筑,而上层用水平分层填筑,使路堤上部经分层压实获得需要的压实度。

【例题】路基土方施工时,当地面纵坡大于()的深谷陡坡地段,可采用竖向填筑法施工。

A.8%

B.10%

C.12%

D.15%

【答案】C

【例题】在路基土方施工中,路堤的填筑方法有水平分层填筑法、竖向填筑法和混合填筑法,当地纵坡大于12%的深谷陡坡地段,可采用竖向填筑法施工。

(2)路堑的开挖。土质路堑的开挖方法有横挖法、纵挖法和混合法几种。

1)横向挖掘法。

单层横向全宽挖掘法,适用于挖掘浅且短的路堑。

多层横向全宽挖掘法,适用于挖掘深且短的路堑。

2)纵向挖掘法。

①分层纵挖法

适用于较长的路堑开挖。

②通道纵挖法

适合于路堑较长、较深、两端地面纵坡较小的路堑开挖。

③分段纵挖法

适用于路堑过长,弃土运距过长的傍山路堑,其一侧堑壁不厚的路堑开挖。

3)混合式挖掘法。多层横向全宽挖掘法和通道纵挖法混合使用。先沿路线纵向挖通道,然后沿横向坡面挖掘,以增加开挖面。该法适用于路线纵向长度和挖深都很大的路堑开挖。

2.软土路基施工

软土一般指淤泥、泥炭土、流泥、沼泽土和湿陷性大的黄土、黑土等,通常含水量、承载力小、压缩性高,尤其是沼泽地,水分过多,强度很低。按加固性质,软土路基施工主要有以下几种方法:

(1)表层处理法。

1)砂垫层。

砂垫层主要用于路堤高度小于2倍极限高度(在天然软土地基上,基底不做特殊加固处理而用快速施工方法修筑路堤的填筑最大高度)软土层及其硬壳较薄,或软土表面渗透性很低的硬壳等情况。亦可用于软土层稍厚但具有双面排水条件的地基。

砂垫层施工简便,不需特殊机具设备,占地较少。但需放慢填筑速度,严格控制加荷速率,使地基有充分时间进行排水固结。因此,适用于施工期限不紧迫、材料来源充足、运距不远的施工环境。

2)反压护道。

反压护道用于路堤高度不大于1.5

-2.O倍的极限高度,非耕作区和取土不太困难的地区。采用反压护道加固地基,不需特殊的机具设备和材料,施工简易方便,但占地多,土用量大,后期沉降大,以后的养护工作量也大。

3)土工聚合物处治。

①土工布。土工布铺设于路堤底部,在路基自重作用下受拉产生抗滑力矩,提高路基稳定性。土工布在软土地基加固中的作用包括排水、隔离、应力分散和加筋补强。土工布连接一般采用搭接法或缝接法。

②土工格栅。土工格栅加固土的机理在于格栅与土的相互作用。一般可归纳为格栅表面与土的摩擦作用、格栅孔眼对土的锁定作用和格栅肋的被动抗阻作用。三种作用均能充分约束土的颗粒侧向位移,从而大大地增加了土体的自身稳定性,对土的加固效果,明显高于其他土工织物,可迅速提高地基承载力,加快施工进度,控制软基地段沉降量发展,缩短工期,使公路及早投入使用。

(2)换填法。换填法一般适用于地表下0.5~3.Om之间的软土处治。

1)开挖换填法。

2)抛石挤淤法。适用于常年积水的洼地,排水困难,泥炭呈流动状态,厚度较薄,表层无硬壳,片石能沉达底部的泥沼或厚度为3~4m的软土;在特别软弱的地面上施工由于机械无法进入,或是表面存在大量积水无法排除时;石料丰富、运距较短的情况。

3)爆破排淤法。将炸药放在软土或泥沼中爆炸,利用爆炸时的张力作用,把淤泥或泥沼扬弃,然后回填强度较高的渗水性土壤,如沙砾、碎石等。

爆破排淤法用于当淤泥(泥炭)层较厚,稠度大,路堤较高和施工期紧迫时;

(3)重压法。

1)堆载预压法。堆载预压法对各类软弱地基均有效;使用材料、机具简单,施工操作方便。但堆载预压需要一定的时间,适合工期要求不紧的项目。

2)其他重压法。

①真空预压法:

即依靠真空抽气设备,使密封的软弱地基产生真空负压力

。该法适用于含水量高、孔隙比大、强度低、渗透系数和固结系数均较小的黏土。

②真空预压加堆载预压法:是堆载预压和真空预压两种方法的结合,原理与真空预压相同,但加载更大,预压时间缩短了一半。

(4)垂直排水固结法。

垂直排水法常用于解决软土地基的沉降问题,可使地基沉降在加载预压期间基本完成或大部分完成,使公路完工后在营运期间不发生过大的沉降和减少桥头段沉降差。

(5)稳定剂处置法。稳定剂处置法是利用生石灰、熟石灰、水泥等稳定材料,掺入软弱的表层黏土中,以改善地基的压缩性和强度特征,保证机械作业条件,提高路堤填土稳定及压实效果。

(6)振冲置换(或称砂桩、碎石桩加固法)。

该方法适用于软弱黏性土地基,但对于抗剪强度较低的软黏土采用本方法务必慎重。

3.路基石方施工

(3)装药。

通常有以下几种:

1)集中药包。炸药完全装在炮孔的底部,爆炸后对于工作面较高的岩石崩落效果较好,但不能保证岩石均匀破碎。

2)分散药包。炸药沿孔深的高度分散安装,爆炸后可以使岩石均匀地破碎。适用于高作业面的开挖段。

3)药壶药包。将炮孔底部打成葫芦形,集中埋置炸药,以提高爆破效果。它适用于结构均匀致密的硬土、次坚石和坚石、量大而集中的石方施工。

4)坑道药包。药包安装在竖井或平垌底部的特制的储药室内,装药量大,属于大型爆破的装药方式。它适用于土石方大量集中、地势险要或工期紧迫的路段,以及一些特殊的爆破工程。

(5)起爆。可用火花起爆、电力起爆、导爆线(又称传爆线)起爆和塑料导爆管起爆。

塑料导爆管起爆具有抗杂电、操作简单、使用安全可靠、成本较低等优点。

(6)清方。当石方爆破后,必须按爆破次数分次清理。在选择清方机械时应考虑以下技术经济条件:

1)工期所要求的生产能力。

2)工程单价。

3)爆破岩石的块度和岩堆的大小。

4)机械设备进入工地的运输条件。

5)爆破时机械撤离和重新进入工作面是否方便等。

就经济性来说,运距在30~40m以内,采用推土机较好;40—60m用装载机自铲运较好;100m以上用挖掘机配合自卸汽车较好。

【2008真题】道路工程爆破施工选择清方机械时,应考虑的技术经济条件有()。

A.工期要求

B.现场交通条件

C.起爆方式

D.爆块和岩堆大小

E.爆破方法

【答案】ABD

【解析】在选择清方机械时应考虑以下技术经济条件:

1)工期所要求的生产能力。

2)工程单价。

3)爆破岩石的块度和岩堆的大小。

4)机械设备进入工地的运输条件。

5)爆破时机械撤离和重新进入工作面是否方便等。

4、填石路堤施工的填筑方法主要有:

(1)竖向填筑法(倾填法)

以路基一端按横断面的部分或全部高度自上往下倾卸石料,逐步推进填筑。主要用于二级及二级以下,且铺设低级路面的公路,也可用在陡峻山坡施工特别困难或大量以爆破方式挖开填筑的路段;以及无法自下而上分层填筑的陡坡、断岩、泥沼地区和水中作业的填石路堤。该方法施工路基压实、稳定问题较多。

(2)分层压实法(碾压法)

自下而上水平分层,逐层填筑,逐层压实,是普遍采用并能保证填石路堤质量的方法。高速公路、一级公路和铺设高级路面的其他等级公路的填石路堤采用此方法。

(3)冲击压实法

利用冲击压实机的冲击碾周期性、大振幅、低频率地对路基填料进行冲击,压密填方。它具有分层法连续性的优点,又具有强力夯实法压实厚度深的优点。缺点是在周围有建筑物时,使用受到限制。

(4)强力夯实法

用起重机吊起夯锤从高处自由落下,利用强大的动力冲击,迫使岩土颗粒位移,提高填筑层的密实度和地基强度。该方法机械设备简单,击实效果显著,施工中不需铺撒细粒料,施工速度快,有效解决了大块石填筑地基厚层施工的夯实难题。对强夯施工后的表层松动层,采用振动碾压法进行压实。

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