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【摘 要】高速公路路基质量对道路的使用性能影响较大,因此,笔者结合工作经验,对高速公路路基技术进行了探析。
【关键词】高速公路;路基;施工技术
The technique discussion and analysis of the superhighway roadbed
Li Ming1,He Jian-ping2
(1. Jiangxi ChangTai superhighway limited liability company protect center Ji-an Jiangxi 343000;
2. Jiangxi province superhighway investment group company yichun management center Yichun Jiangxi 336000)
【Abstract】The superhighway roadbed quality use road function influence more big, therefore, the writer combine working experience and carried on discussion and analysis to the superhighway roadbed's technique.
【Key words】Superhighway;Roadbed;Construction technique
1. 高速公路路基施工的质量要求
1.1 具有足够的稳定性。为防止路基结构在行车荷载及自然因素作用下发生整体失稳,发生不允许的变形或破坏,必须因地制宜地采取一定的措施来保证路基整体结构的稳定性。
1.2 具有足够的强度。为保证路基在外力作用下,不致产生超过容许范围的变形,要求路基应具有足够的强度。
1.3 具有足够的水温稳定性。路基在地面水和地下水的作用下,其强度将会显著降低。为保证在最不利的水温状况下,强度不致显著降低,要求路基应具有一定的水温稳定性。
2. 路基填土与压实
2.1 路基填料。施工技术规范规定了对路基填料的选用,对路基填料的最小强度和最大粒径规定了标准,采用CBR值表示路基土的强度,引入了路床的概念,对上路床的填料提出了限制条件,调整高速公路和一级公路路面底以下上路床。0~30cm填料最小强度CBR值应大于8%,30~80cm下路床填料最小强度CBR值为大于5%,下面的填土,也都给出相应的规定值。当路基填料达不到规定的最小强度时,应采取掺合粗粒料或换填,有时也可用石灰等稳定材料处理。
2.2 路基填土。路基填土采用“薄层轮加法”进行路堤填筑,填筑时分层填土,分层碾压,分层检验。在路堤填筑前,先做好控制性试验,在铺筑下一层之前,上一层的压实度须经过监理工程师批准才进行填方材料分层平行摊铺,每层进行压实时不停地用平地机进行整平作业,以保证均匀的密实度,为达到压实度要求的含水量,用洒水车洒水增加水分或用平地机翻松减小水分,每层填土铺设的宽度,每侧超出路堤的设计宽度不小于50cm, 以保证修整路基边坡后的路堤边缘有足够的压实度,路基边坡应平整密实,无任何突变,植草边坡应平整而粗糙,路基边坡应符合设计图要求的坡度。路堤填筑时用推土机推匀整平,使每层在碾压之前都能获得均匀一致的厚度。在需要超载预压路段,填土时间问隔由沉降观测结果确定,超载预压完成后,把多余的土方挖除,并对路堤面进行整平压实。
2.3 路基压实。当前路基施工,普遍采用了18t以上的振动压路机,配合18~21t的静碾光轮压路机,使碾压效果有了明显的改善。同时,静碾光轮压路机使每层压实表面平整度、压实度得到了大大的提高,对于提高路基压实度起了很好的作用。规范规定调整高速公路和一级公路路基封顶以下80～150am部分的上路堤其压实度必须94%外,还增加了对路堤基底的压实度不宜小于93%的规定,零填及挖方路基封顶以下0~30cm,30~80cm深度均要求路基压实度在96%或96%以上。
3. 路基捧水施工技术
3.1 地面排水。最通常采用的地面排水设施是边沟,截水沟跌水,急流槽, 以及地表的排水管。对于高速公路上的排水沟渠,一般都要求铺砌防护,普遍采用浆砌片石加固,而水泥混凝土预制板块也开始广泛应用。高速公路通过水网地段的路基,过去逢沟设涵的做法在一些地方有了改进,对路线两侧的灌溉沟渠系统重新布置,免去了穿越路线的排灌涵洞,从而提高了路基的工程质量。
3.2 路面排水。路面排水的任务是迅速排除路面范围内的降水,减少水从路面渗入,使之不冲刷路基边坡。路拱横坡应有2%雨水排出,路面集中排水,在硬路肩外侧设置水泥混凝土预制块或现浇沥青混凝土的拦水带, 以其与硬路肩路面构成三角形的集水槽流水,每隔20~50m间距设一泄水臼与路堤边坡急流槽衔接将雨水排到坡脚排水沟中,设超高路段的排水通过设在中央带的圆形开口排水沟或雨水井进行排除,在西部降水量低的地区大多采用在中央分隔带设过水槽排水。
3.3 地下排水。路基地下排水仍多用暗沟,盲沟,渗沟,渗井等,其特点是以渗透方式排水,当水流量较大,多采用带渗水管的渗沟。传统的砂砾料反滤层多改用有反滤功能的土工织物,带有钢圈,滤布和加强合成纤维组成的加劲软式透水管(直径8~30cm),很适用于地下排水。
4. 软±路基施工
在高速公路建设中常常会遇到软土路基。地基处理对确保路基稳定要求很高,软基处理在相应路段长度和一定宽度范围内,根据不同的软土特性,厚度,施工条件等,分别采用不同的方案进行处理。
(1)换填法。淤泥及软土厚度小于2m时,在路基施工范围内可将淤泥、软土全部挖除,使路堤筑于基底或换填渗水性强的土层上。
(2)强夯法。对于饱和度较高的粘土或淤泥质土路基,强夯法处理的效果不明显,但近年来国内相继采用在夯坑内回填块石碎石、砂或其他颗粒材料,通过夯击排开软土,从而在地基中形成块(碎)石墩,称为强夯置换法。
(3)抛石挤淤法。厚度小于3m,淤泥表面无硬壳,呈流动状态,排水困难,石料易得时,可从路基中部向两侧抛投一定数量的石料,将淤泥挤出路基范围,提高路基强度,所用石料宜采用不易风化的大块石,尺寸一般不小于0.3m。
(4)反压护道法。当路堤高度超过极限高度的1.5~2倍时,通过反压护道使路堤下的淤泥或软土趋于稳定,护道一般可采用单级形式,其高度为路堤高度的0.3~0.5倍。
(5)砂垫层法。当软土地区路堤高度小于2倍极限高度时,可在软土路基顶面铺设0.6~1m厚砂垫层,形成一个排水面,促进路面底部的排水,提高路基强度与稳定性。
(6)木(柴)排及反铺搭头法。在交通量不大的公路上,当地木(柴)料丰富且运距较近时,可采用圆木或捆扎梢料做成柴排,铺在路基顶面,从而起到扩大基础分散荷载作用,保持路堤基底的稳定性。
(7)设置砂井法。当淤泥或软土层厚度超过5m,且路堤高度超过天然地基承载力很多时,可采用砂井与连接砂井的砂垫层相配合的方法。一般砂井直径为0.2~0.3m,井距为井径的8~10倍,常取2~4m,平面上呈矩形或梅花形布置,砂井排水井施工通常有打入桩法、振动桩法、射水泥桩法, 以及振冲法等。
(8)爆破排淤法。在淤泥较厚,路堤较高,且工期紧而又环境允许时,可采用该法。
(9)土工布软基处理法。当路基的土体松软,土壤潮湿,地下水位高时, 以土工布摊铺底层,并拉向边坡作防护,有利于排水,使荷载均布,从而加强路基的稳定。在高填土路堤,可适当分层使用土工布,加强路堤刚度,与砂垫层配合使用效果更好。
(10)竖向塑料板,排水板法。在饱和度较大的淤泥或软土地带,以塑料板作为竖向排水再配合土工布作为横向排水,可使路堤加快固结,加快沉降,提高路基强度。
(11)振冲及干振碎石桩。在环境条件允许时,该方法运用范围广,经济可靠,对软基具有挤密效应和排水减压效应,碎石桩与周围土体组成复合地基,加大了承载力。另外,还有振动沉管砂石桩、水泥粉煤灰碎石桩、石灰桩、土桩及灰土桩、预压加速固结、注浆、高压喷射注浆、深层搅拌桩、水泥粉喷桩、路堤加筋土等软弱路基加固方法。
5. 路基精加工施工
在高等级公路路基施工中,路基顶部下(0~30cm)精加工层是一道关键的工序,它直接影响基层的摊铺及面层的质量。要做到:
(1)初平。先用推土机初平,之后用平地机进行粗平,平地机在作业之前,根据作业要求及土质松散情况调整好铲刀的平面角、倾斜角(平面角是指铲刀水平面与纵轴线所成的夹角,亦称刮刀角;倾斜角是指铲刀在垂直平面内倾斜的角度)。第一轮作业时,若土质软疏松,刮刀角可以调得较大一些。通常刮刀角定位从35～75,刀角越大,推土越多,平地机的负荷也较重,刮刀推动的土方对平地机形成侧向推力,机手可利用前轮朝土方沿刮刀移动的方向倾斜,抵消这种推力,同时铲刀的倾斜角也很重要,刮刀前倾能使土料向前滚动, 以便推开和压实;刮刀后倾增大切土能力,并减少土料的滚动。在土料基本推平以后,刮刀角调至60~70,这时机手要对作业面的高程一目了然,从高到低将土直移或侧移做出路堤,达到平整效果。
(2)精平。初平之后,用压路机静压一遍。复测标高,根据检测结果,按桩位标注逐一挂线进行添土或减土,符合要求之后进行精平工作。在施工员和测量工程师的配合下,按技术规范的要求打好标高桩,调好平地机的工作角度,从中桩开始,以每刀切入2~3cm为宜,将土直移或侧移,机手在操作时必须做到眼中有高低,手上有分寸,掌握刮刀的升降时间,动作幅度不要太大, 以免将刀痕留在标高以下,在最后一轮将达到标高时,平地机必须走直,再将刮刀角调至70~80,在土料不从刀尖溢出的情况下将土直移,均匀操作刮刀的升降,收尽上轮的刀痕,直至达到标高。在这过程中测量工程师逐桩跟踪检测,根据检测结果,不够的,在桩与桩之间挂线,对局部进行添土;对超厚的,用石灰圈定范围,专人指挥平地机割平到位或人工削平到位,直至在考虑松铺系数的基础上,能实现辗压前基本平整到位。
6. 结语
路基施工技术是一个比较重要而又容易被人们忽略的问题。高速公路路基质量对道路的使用性能影响较大,因此在进行路基施工时应严格按照规范要求进行,针对不同的路基项目采取不同的具体措施。只有不断完善自己的施工技术,积极采用新工艺,新材料,新设备,施工企业才能在日益激烈的建筑市场竞争中立于不败之地。
[文章编号]1619-2737(2010)09-27-204
[作者简介] 李明(1982.10-),男,2007年7月南方治金学院交通土建(本科)。贺建平(1971.2-),男,2000年5月,上海同济大学(本科)。
【关键词】高速公路;路基;施工技术
The technique discussion and analysis of the superhighway roadbed
Li Ming1,He Jian-ping2
(1. Jiangxi ChangTai superhighway limited liability company protect center Ji-an Jiangxi 343000;
2. Jiangxi province superhighway investment group company yichun management center Yichun Jiangxi 336000)
【Abstract】The superhighway roadbed quality use road function influence more big, therefore, the writer combine working experience and carried on discussion and analysis to the superhighway roadbed's technique.
【Key words】Superhighway;Roadbed;Construction technique
1. 高速公路路基施工的质量要求
1.1 具有足够的稳定性。为防止路基结构在行车荷载及自然因素作用下发生整体失稳,发生不允许的变形或破坏,必须因地制宜地采取一定的措施来保证路基整体结构的稳定性。
1.2 具有足够的强度。为保证路基在外力作用下,不致产生超过容许范围的变形,要求路基应具有足够的强度。
1.3 具有足够的水温稳定性。路基在地面水和地下水的作用下,其强度将会显著降低。为保证在最不利的水温状况下,强度不致显著降低,要求路基应具有一定的水温稳定性。
2. 路基填土与压实
2.1 路基填料。施工技术规范规定了对路基填料的选用,对路基填料的最小强度和最大粒径规定了标准,采用CBR值表示路基土的强度,引入了路床的概念,对上路床的填料提出了限制条件,调整高速公路和一级公路路面底以下上路床。0~30cm填料最小强度CBR值应大于8%,30~80cm下路床填料最小强度CBR值为大于5%,下面的填土,也都给出相应的规定值。当路基填料达不到规定的最小强度时,应采取掺合粗粒料或换填,有时也可用石灰等稳定材料处理。
2.2 路基填土。路基填土采用“薄层轮加法”进行路堤填筑,填筑时分层填土,分层碾压,分层检验。在路堤填筑前,先做好控制性试验,在铺筑下一层之前,上一层的压实度须经过监理工程师批准才进行填方材料分层平行摊铺,每层进行压实时不停地用平地机进行整平作业,以保证均匀的密实度,为达到压实度要求的含水量,用洒水车洒水增加水分或用平地机翻松减小水分,每层填土铺设的宽度,每侧超出路堤的设计宽度不小于50cm, 以保证修整路基边坡后的路堤边缘有足够的压实度,路基边坡应平整密实,无任何突变,植草边坡应平整而粗糙,路基边坡应符合设计图要求的坡度。路堤填筑时用推土机推匀整平,使每层在碾压之前都能获得均匀一致的厚度。在需要超载预压路段,填土时间问隔由沉降观测结果确定,超载预压完成后,把多余的土方挖除,并对路堤面进行整平压实。
2.3 路基压实。当前路基施工,普遍采用了18t以上的振动压路机,配合18~21t的静碾光轮压路机,使碾压效果有了明显的改善。同时,静碾光轮压路机使每层压实表面平整度、压实度得到了大大的提高,对于提高路基压实度起了很好的作用。规范规定调整高速公路和一级公路路基封顶以下80～150am部分的上路堤其压实度必须94%外,还增加了对路堤基底的压实度不宜小于93%的规定,零填及挖方路基封顶以下0~30cm,30~80cm深度均要求路基压实度在96%或96%以上。
3. 路基捧水施工技术
3.1 地面排水。最通常采用的地面排水设施是边沟,截水沟跌水,急流槽, 以及地表的排水管。对于高速公路上的排水沟渠,一般都要求铺砌防护,普遍采用浆砌片石加固,而水泥混凝土预制板块也开始广泛应用。高速公路通过水网地段的路基,过去逢沟设涵的做法在一些地方有了改进,对路线两侧的灌溉沟渠系统重新布置,免去了穿越路线的排灌涵洞,从而提高了路基的工程质量。
3.2 路面排水。路面排水的任务是迅速排除路面范围内的降水,减少水从路面渗入,使之不冲刷路基边坡。路拱横坡应有2%雨水排出,路面集中排水,在硬路肩外侧设置水泥混凝土预制块或现浇沥青混凝土的拦水带, 以其与硬路肩路面构成三角形的集水槽流水,每隔20~50m间距设一泄水臼与路堤边坡急流槽衔接将雨水排到坡脚排水沟中,设超高路段的排水通过设在中央带的圆形开口排水沟或雨水井进行排除,在西部降水量低的地区大多采用在中央分隔带设过水槽排水。
3.3 地下排水。路基地下排水仍多用暗沟,盲沟,渗沟,渗井等,其特点是以渗透方式排水,当水流量较大,多采用带渗水管的渗沟。传统的砂砾料反滤层多改用有反滤功能的土工织物,带有钢圈,滤布和加强合成纤维组成的加劲软式透水管(直径8~30cm),很适用于地下排水。
4. 软±路基施工
在高速公路建设中常常会遇到软土路基。地基处理对确保路基稳定要求很高,软基处理在相应路段长度和一定宽度范围内,根据不同的软土特性,厚度,施工条件等,分别采用不同的方案进行处理。
(1)换填法。淤泥及软土厚度小于2m时,在路基施工范围内可将淤泥、软土全部挖除,使路堤筑于基底或换填渗水性强的土层上。
(2)强夯法。对于饱和度较高的粘土或淤泥质土路基,强夯法处理的效果不明显,但近年来国内相继采用在夯坑内回填块石碎石、砂或其他颗粒材料,通过夯击排开软土,从而在地基中形成块(碎)石墩,称为强夯置换法。
(3)抛石挤淤法。厚度小于3m,淤泥表面无硬壳,呈流动状态,排水困难,石料易得时,可从路基中部向两侧抛投一定数量的石料,将淤泥挤出路基范围,提高路基强度,所用石料宜采用不易风化的大块石,尺寸一般不小于0.3m。
(4)反压护道法。当路堤高度超过极限高度的1.5~2倍时,通过反压护道使路堤下的淤泥或软土趋于稳定,护道一般可采用单级形式,其高度为路堤高度的0.3~0.5倍。
(5)砂垫层法。当软土地区路堤高度小于2倍极限高度时,可在软土路基顶面铺设0.6~1m厚砂垫层,形成一个排水面,促进路面底部的排水,提高路基强度与稳定性。
(6)木(柴)排及反铺搭头法。在交通量不大的公路上,当地木(柴)料丰富且运距较近时,可采用圆木或捆扎梢料做成柴排,铺在路基顶面,从而起到扩大基础分散荷载作用,保持路堤基底的稳定性。
(7)设置砂井法。当淤泥或软土层厚度超过5m,且路堤高度超过天然地基承载力很多时,可采用砂井与连接砂井的砂垫层相配合的方法。一般砂井直径为0.2~0.3m,井距为井径的8~10倍,常取2~4m,平面上呈矩形或梅花形布置,砂井排水井施工通常有打入桩法、振动桩法、射水泥桩法, 以及振冲法等。
(8)爆破排淤法。在淤泥较厚,路堤较高,且工期紧而又环境允许时,可采用该法。
(9)土工布软基处理法。当路基的土体松软,土壤潮湿,地下水位高时, 以土工布摊铺底层,并拉向边坡作防护,有利于排水,使荷载均布,从而加强路基的稳定。在高填土路堤,可适当分层使用土工布,加强路堤刚度,与砂垫层配合使用效果更好。
(10)竖向塑料板,排水板法。在饱和度较大的淤泥或软土地带,以塑料板作为竖向排水再配合土工布作为横向排水,可使路堤加快固结,加快沉降,提高路基强度。
(11)振冲及干振碎石桩。在环境条件允许时,该方法运用范围广,经济可靠,对软基具有挤密效应和排水减压效应,碎石桩与周围土体组成复合地基,加大了承载力。另外,还有振动沉管砂石桩、水泥粉煤灰碎石桩、石灰桩、土桩及灰土桩、预压加速固结、注浆、高压喷射注浆、深层搅拌桩、水泥粉喷桩、路堤加筋土等软弱路基加固方法。
5. 路基精加工施工
在高等级公路路基施工中,路基顶部下(0~30cm)精加工层是一道关键的工序,它直接影响基层的摊铺及面层的质量。要做到:
(1)初平。先用推土机初平,之后用平地机进行粗平,平地机在作业之前,根据作业要求及土质松散情况调整好铲刀的平面角、倾斜角(平面角是指铲刀水平面与纵轴线所成的夹角,亦称刮刀角;倾斜角是指铲刀在垂直平面内倾斜的角度)。第一轮作业时,若土质软疏松,刮刀角可以调得较大一些。通常刮刀角定位从35～75,刀角越大,推土越多,平地机的负荷也较重,刮刀推动的土方对平地机形成侧向推力,机手可利用前轮朝土方沿刮刀移动的方向倾斜,抵消这种推力,同时铲刀的倾斜角也很重要,刮刀前倾能使土料向前滚动, 以便推开和压实;刮刀后倾增大切土能力,并减少土料的滚动。在土料基本推平以后,刮刀角调至60~70,这时机手要对作业面的高程一目了然,从高到低将土直移或侧移做出路堤,达到平整效果。
(2)精平。初平之后,用压路机静压一遍。复测标高,根据检测结果,按桩位标注逐一挂线进行添土或减土,符合要求之后进行精平工作。在施工员和测量工程师的配合下,按技术规范的要求打好标高桩,调好平地机的工作角度,从中桩开始,以每刀切入2~3cm为宜,将土直移或侧移,机手在操作时必须做到眼中有高低,手上有分寸,掌握刮刀的升降时间,动作幅度不要太大, 以免将刀痕留在标高以下,在最后一轮将达到标高时,平地机必须走直,再将刮刀角调至70~80,在土料不从刀尖溢出的情况下将土直移,均匀操作刮刀的升降,收尽上轮的刀痕,直至达到标高。在这过程中测量工程师逐桩跟踪检测,根据检测结果,不够的,在桩与桩之间挂线,对局部进行添土;对超厚的,用石灰圈定范围,专人指挥平地机割平到位或人工削平到位,直至在考虑松铺系数的基础上,能实现辗压前基本平整到位。
6. 结语
路基施工技术是一个比较重要而又容易被人们忽略的问题。高速公路路基质量对道路的使用性能影响较大,因此在进行路基施工时应严格按照规范要求进行,针对不同的路基项目采取不同的具体措施。只有不断完善自己的施工技术,积极采用新工艺,新材料,新设备,施工企业才能在日益激烈的建筑市场竞争中立于不败之地。
[文章编号]1619-2737(2010)09-27-204
[作者简介] 李明(1982.10-),男,2007年7月南方治金学院交通土建(本科)。贺建平(1971.2-),男,2000年5月,上海同济大学(本科)。