深圳市广晟建筑工程有限公司
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公路路基施工技术

一、基地及填土材料的处理

1、路堤基地的处理

路堤基底是指路堤填料与原地面的接触部分。为使两者结合紧密,避免路堤沿基底发生滑动,防止因草皮、树根腐烂而引起路堤沉陷,需视基底的土质、水文、坡度和植被情况及填筑高度采取相应的处理措施。对于一些特殊地基,如软土、冻土等处理时、技术比较复杂,我们另列节叙述。对于一般的基底处理,通常包括以下内容。

1) 伐树除根及表土处理

路堤填筑时,如果不清除结合面上的草木残株等有害于路堤稳定的杂物,路堤成形后,一旦杂物腐烂变质,地基将发生松软和不均匀沉陷等现象。为了预防这种情况,就必须在填土之前做好伐树、除根和表层土壤处理工作。特别当路基填筑高度小于1.0m 时,应注意将路基范围内的树根、草丛全部挖除。伐树、除根和清除草丛作业可采用人工方法或机械方法作业。

如基底的表层土系腐殖土,则须将其表层土清除换填,厚度视具体情况而定,一般应不小于30cm,并予以分层压实,压实度应符合规范要求。如发现草碳层、鼠洞、裂缝、溶洞等,都必须注意处理好,以防造成日后塌陷。有些清除物(如腐殖土),路堤修筑后,可取回作为护坡保护层使用,也可作为中央分隔带及绿化带的回填土,这时应注意堆弃位置要便于取回。

2)耕地、水田的处理

路堤通过耕地时,筑填施工之前,必须预先填平压实,如其中有机质含量和其他杂质较多时,碾压时因弹性过大,不易压实,应换填干土。对于稻田,其表面往往存在一层松软薄层,如果直接填土,不但机械通行性很差,难于作业,而且填土也不能充分压实。若填土厚度大,第一层要填至 0.5~1.0m厚,施工机械才能通行,以后可以按规定厚度铺填,能够充分压实时可不必进行其他处理。若填土层较薄时,第一层则不能填得太厚,否则填土无法得以碾压密实,这时,应当在基底挖沟排水,使填土底层保持干燥,再进行填方压实作业。如果水田水位过高,简单地设置排水沟也不能使水充分外排,从而不能保证机械通行,且由于地下水毛细管作用侵入填土,而恶化填土性质,应在原表土和填土之间加砂垫层,以利于水的排出,如图 7-1-1所示。

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3)坡面基底处理

填方路堤,如基底为坡面时,在荷载作用下,粒料极易失稳而沿坡面产生滑移,因此在施工前必须注意对基底坡面处理后方能填筑。经验表明,当坡度较小,在 1:10~1:5 之间时,只需清除坡面上的树、草杂物后,将翻松的表层压实后即可保证坡面的稳定,但当坡度较大,在1:5~1:2.5之间时,应采取如图 7-1-2所示的方法将坡面做成台阶形,一般宽度不宜小于2.0m,高度最小为1.0m,而且台阶顶面应做成向堤内倾斜4%~6% 的坡度。如果基底坡面超过1:2.5时,则应采用修护墙、护脚等措施对外坡脚进行特殊处理。

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图7-1-2   横坡较大时台阶形基底

2、路堤填料的选择和处理

用于路堤填筑的土料,原则上就地取材或利用路堑挖方土壤,但对填土料总的要求是:具有良好的级配和一定的粘结能力,易于压实稳定;具有基本上不受水浸软化和冻害影响等。淤泥、腐殖质等稳定性较差的土一般不宜作为填土,必须使用时,应根据公路技术规范,有限制地选用。

对于透水性良好的石块,碎(砾)石土、粗砂、中砂和湿度未超过所设计规定极限值的亚砂土、轻亚粘土和粘土等,均可用于填筑路堤。

在特殊情况下,受工程作业现场条件的限制,在路堤填筑工地附近可能没有合适的填土材料,而从远处运来又不经济,这时通常是对附近不符合施工规范要求的土料进行适当处理后,作为填土使用。

1)含水量调节

一般情况下,如料场土料的自然含水量接近最佳含水量时,这时只要对挖出的土料及时装卸上堤,及时摊平碾压即可。如果土料含水量过高,应予以翻晒,最好利用松土机或圆盘耙搂翻,增大曝气面,加速蒸发效果。在实际工作中,土料的人工湿润可在取土场和堤上进行,由于取土场场地宽阔,工作方便,易控制洒水均匀,如有洒水过度,也不影响堤上已有的土体,因而采用较多。

在路堤施工时,也常采用洒水车直接在堤上喷洒,但应配用圆盘耙等机具对土料进行翻拌,使其润湿均匀。还须预计润湿时间,绝不可洒水后立即碾压。

2)化学稳定处理

即利用石灰或水泥作稳定剂对土壤性质进行改良,达到填土要求。这种方法对含水量大、塑性高的材料(如粘土),或强度不足的其他材料(如含有大量细粒砂的砂质土),都有较好的效果。

二、路堤填筑作业

1、路堤填筑方法

路堤填筑是把填料用一定方式运送上堤进行铺平、碾压密实的过程。路堤填筑分为水平分层填筑法、纵坡分层填筑法、横向填筑法和混合填筑法等四种方法。

1)水平分层填筑法。填筑时按照横断面全宽分成水平层次,逐层向上填筑,如图7-1-3所示。如原地面不平,应从最低处分层填起,每填一层经过压实符合规定要求后再填上一层。

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图7-1-3水平分层填筑法

2)纵向分层填筑法。宜于用推土机从路堑取料填筑距离较短的路堤,填方侧应按要求,人工开挖土质台阶后,依纵坡方向分层,逐层向上填筑碾压密实,如图7-1-4所示。原地面纵坡大于12%   的地段常采用此法。

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图7-1-4   纵向分层填筑法

1、2、3—铲土作业顺序

3)横向填筑法。从路基一端或两端同时按横断面的全部高度,逐步推进填筑,仅用于无法自下而上填筑的深谷、陡坡、断岩、泥沼等运土和机械无法进场的路堤,如图 7-1-5所示。横向填筑因填土过厚,不易压实时,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度

在底部进行拔土夯实

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图7-1-5   横向填筑法

4)联合填筑法。即路堤下层用横向填筑,而上层用水平分层填筑。使上部填料经分层压实获得需要的压实度,如图7-1-6所示。混合填筑法适应于因地形限制或填筑堤身较高,不宜采用水平分层法和横向填筑法自始至终进行填筑的情况。

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图7-1-6   联合填筑法

上述方法中,2)、3)、4)路填施工方法工程质量较难保证,同时也不易检测,因此,除非工程特殊要求外,一般应尽可能采用(1)种方法施工。

2、路堤机械化作业

1)推土机作业

(1)推土机横向作业

这是一种水平分层填筑方法。推土机在路堤一侧或两侧取土场取土,一般沿线路分段进行,每段距离以 20~40m 为宜,可以单机作业,也可多机作业。多在地势平坦,或两侧有可利用的山地土场的场合采用。

在路堤单侧取土时,在每段,推土机可采用穿梭法进行作业,如图7-1-7所示。作业时,推土机铲满土料,推送至路堤的坡脚,卸土后,按原路返回到铲挖位置,如此往复在同一路线上。采用槽式作业法送2~3刀就可挖到 0.7~0.8m深,然后作斜线倒退,向一侧移位,同样方法可推送相邻土料。整个作业区段完成后,可以沿作业时相反方向侧移,可推净遗留土埂,整平取土坑。

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图7-1-7   推土机单侧取土填筑路堤

1- 路堤;2-标控桩;间距为10m的高标杆;4、5- 推土机作业路线

当推土机由路堤两侧取土场取土时,每侧作业方法与上述方法相同,所不同的是路堤用土由两侧运来,分别推至路基中心线即可。

作业时,为使中心线两侧运土的结合处能充分压实,两侧运来的土料均应推送超过中线。采用这种作业方法时,每个作业区段最好由两侧相同台数的推土机,相向同步作业,可使路堤均衡对称地成形(如图7-1-8)。

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图7-1-8   推土机从两侧土填筑路堤

B-路基宽;H- 路基高

(2)推土机纵向填筑路堤

用推土机进行移挖填土施工,多采用这种方法(一般多用在丘陵、山地)。可做纵坡分层,只要挖方土壤符合填土要求,即可采用。但以开挖部分坡度不大于1:2为限。开提中应随时注意复核路基标高和宽度,避免超挖和欠挖。纵向填筑路堤作业,如图 7-1-9所示。

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图7-1-9   推土机移挖填图施工填筑路堤

(3)综合作业

这是上述两种方法的综合,即在纵横方向联合作业,宜分段进行,每段60-80m,每段中部设有横向送土道,用横向作业的方式,将两侧土壤送上路堤,再由另外的推土机纵向推送铺平,同时,分层压实,如图7-1-10所示。

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图7-1-10   综合作业法填筑路堤

2)铲运机作业

利用铲运机填筑路堤,其基本方法与推土机大致类似,仅以作业现场条件不同而有所区别。最大特点是曲线作业散落料少$,故有更灵活的作业路线,并适宜于较远距离取土,一般为100m 以外,且填筑高度为2m 以上为宜。其作业的运行路线,在根据地形条件,考虑施工效率时,有以下几种基本方式,可在实际工作中灵活应用。

(1)椭圆形运行路线

此方法适用于填土高度在1.5~2.0m以内,且工作长度在100m以下的情况,主要缺点是重载上坡转向角大,转弯半径小;每一循环,铲运机需要转两次180°大弯。如图 7-1-11所示。

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图7-1-11 铲运机椭圆形运行路线

(2)“8”字形运行路线

实际上是上述椭圆形路线的组合,每一个作业循环,在同样两次 180°大转弯的情况下,可完成两次铲装、运送、卸土的过程。如图7-1-12所示。而且可以容纳多机作业,工效比单椭圆形作业路线有一定程度的提高,多用于工作段较长(一般为300~500m)的填筑作业,要求取土场在路堤两侧。作业区段较长时,可以多个“8”形工作面首尾相连。可在整个区段内连续作业,适宜于群机作业。如果各机间隔适当,可使其互相不受干扰,并且把每次填挖段与上次的错开,作业匀衡,但一次循环的时间较长。

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图7-1-12 “8”字形作业路线

(3)全堤宽循环作业

上述几种方法,均在路堤单侧取土(指一个循环内),对于两侧取土场同时取土作业时,可采取全堤宽循环作业的方法,即铲运机连续相间地在路堤两侧取土场取土,而在路堤全宽上均匀铺散,其运行路线如图7-1-13中所示。这种作业方法,适宜于作业区段较长,且宽度较大的路堤填筑。铲运机每次循环中,多次装卸土壤,运行路线可均匀错开,因此碾压质量较好。

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图7-1-13 全堤宽循环作业

a)穿梭式;b)螺旋式;c)环回式

用铲运机填筑路堤,无论采取何种运行路线,在路堤整个宽度上,应注意从两侧分层向中间填筑,保持两侧高于中间,可防止铲运机向外翻车,当两侧填至标高时,再填平中间并按要求修整成一定的拱形。

另外,铲运机进行路堤填筑作业时,经常是利用自重压实的。因此,作业过程中,卸土应均匀分布在堤面上,同时铲运机车轮应使路堤上的卸土都能被压到,以保证路基的压实质量。

当路堤高度在1.0m以上,应修筑运行通道;高度大于2m 时,每隔50~60m修筑一个通道或缺口,最小宽度为4m,使铲运机转弯半径不小于6m。上坡通道坡度一般为15%~20%,下坡极限坡度为50%,整个填筑作业完成后,所有进出口通道应予封填。

3)挖掘机(或装载机)与运输车辆配合作业

用正铲、反铲和抓斗挖掘机或装载机与运输车辆配合进行路堤填筑施工,适用于取土场较远或特殊地形的施工条件下作业。工作过程比较简单,挖掘机或装载机按其基本作业方法进行挖掘装载,由运输车辆将土料送上路堤,然后由推土机或铲运机按规定厚度铺平并由压实机械压实,采用这种作业方法,影响工效的主要因素是,与一定装载能力的挖掘装载机械相配合的运土车辆数及运行路线。

图7-1-14所示为正铲挖掘机与自卸卡车配合作业的运行路线图,挖掘机在取土场设有四个掘进道,而汽车运行路线视土质优劣,分两路运行,填土运上路堤按路堤放样边桩分层、有序卸填,弃土直接运往弃土地点。

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图7-1-14   正铲挖掘机与运输车辆配合作业

1-取土坑,2-不适用的废弃土;3-重车道;4-路堤;5-汽车

其它挖掘机和装载机作业时,方法与此相同。仅在于各种挖掘装载机械施工条件不同,如拉铲装车较为困难,要求司机操纵技术熟练,由于抓斗对土壤适应性差,一般不作直接挖土工作,这些类型的工作装置进行填土作业时,效率不及正铲。

与挖掘装载机械配合作业的车辆数,除与挖掘机、汽车性能有关外,同时还与运输距离、道路条件、驾驶员技术素质有关,还受到平整和压实机械生产能力的影响。因此,应尽可能使各种设备,而不仅仅是运输车辆,做到相互平衡、协调,才能既使总的工效最佳,又使各机种利用率和单机效率提高。