公路施工技术与管理

公路施工技术与管理内容摘要：

不同压实机具，在最佳含水量条件下，适应于一定的最佳压实厚度以及通常的压实遍数。 表233是各种土质适宜的碾压机械的建议。 压实机具对土施加的外力，应有所控制，以防压实功能太大，压实过度，并防失效、浪费或有害。 一般认为，压实时的单位压力，不应超过土的强度极限。 不同土的强度极限，与压实机具的质量、相互接触的面积、施荷速度及作用时间(遍数)等因素有关。 表2—34所列是在最佳含水量条件下，土质在几类压实机具作用时的强度，可供选择机具和控制压实功能时参考。 实践经验证明：土基压实时、在机具类型，土层厚度及行程遍数已经选定的条件下，压实操作时宜先轻后重、先慢后快，先边缘后中间(超高路段等需要时，则从内侧至外侧宜先低后高)。 压实时，相邻两次的轮迹应重迭轮宽的1／3，保持压实均匀，不漏压，对于压不到的边角，应辅以人力或小型机具夯实。 压实全过程中，经常检查含水量和密实度，以达到符合规定压实度的要求。 四、土基压实标准 土基野外施工，受种种条件限制，不能达到室内标准击实试验所得的最大干容重，应予以适当降低。 令工地实测干容重为了，它与室内标准击实试验得到的值之比的相对值，称为压实度K。 压实度K就是现行规范规定的路基压实标准。 表235所列压实度是以交通部颁发的《公路土工试验规程》重型击实试验法为准。 对于铺筑中级或低级路面的三、四级公路路基，以及南方多雨地区天然土的含水量较大时，允许采用表236轻型击实试验法求得的路基压实标准。 特殊干旱地区雨水较少，地下水位也较低，压实度稍有降低不致影响路基的坚固、稳定和耐久性能，加之水量稀少，天然土的含水量大大低于土的压实最佳含水量，要加水到最佳含水量并压实到表235的规定确有困难，因此，特殊干旱地区的压实度可降低2％3％。 填石路堤包括分层填筑和倾填爆破石块的路堤，不能用土质路基的压实度来判定路基的密实程度。 其判定方法目前国内外各国规范尚无统一规定。 我国城市道路路基工程施工及验收规范规定，填石路堤需用重型压路机或振动压路机分层碾压，表面不得有波浪、松动现象，路床顶面压实度标准是12—15t压路机的碾压轮迹深度不应大于5mm。 国外填石路堤有采用在振动压路机的驾驶台上装设的压实计反映的计数值来判定是否达到要求的紧密程度。 但无定量值的规定，且只限于有此种装置的压路机。 我国《公路路基施工技术规范》(JTJ03395)参考了城市道路的方法，但将碾压后轮迹深度作为密实状态的判定条件。 这是因为石块本身是不能压缩的，只要石块之间大部分缝隙已紧密靠拢，则重型压路机进行压实时，路堤应可达到稳定，不能有下沉轮迹，故可判为密实状态。 五、碾压工序的控制 为了有效地压实路基填筑土，必须对碾压工序作以下的控制： 1．确定工地施工要求的密实度。 路基要求的压实度根据填挖类型和公路等级及路堤填筑的高度而定(见表235)。 通常根据表中的规定，用标准击实试验，求出最大干密度和相应的最佳含水量，计算出施工要求的最小于密度。 2．各种压实机具碾压不同土类的适宜厚度和所需压实遍数与填土的实际含水量(最佳含水量土2％以内)及所要求的压实度大小有关，应根据要求的压实度，在做试验段时加以确定。 高等级公路路基填土压实宜采用振动压路机或35—50t轮胎压路机进行。 采用振动压路机碾压时，第一遍应静压，第二遍开始用振动压实。 压实过程中严格控制填土的含水量。 含水量过大时，应将土翻晒至要求的含水量再碾压；含水量过小时，需均匀晒水后再进行碾压。 通常，天然土的含水量接近最佳含水量时，在填土后应随即压实。 3．填石路堤在压实前，应先用大型推土机推铺平整，个别不平处，应用人工配合，用细石屑找平。 采用的压路机宜选12t以上的重型振动压路机、。 碾压时要求均匀压实，不得漏压。 ，当采用重型振动压路机或夯锤压实时。 填石路堤所要求的密实度所需的碾压遍数(或夯压遍数)应经过试验确定。 以12t以上振动压路机进行压实试验，当压实层顶面稳定，不再下沉(无轮迹)时，可判为密实状态，即压实度合格。 4．土石混填路堤的压实要根据混合料中巨粒土含量的多少来确定。 当巨粒土含量较少时，应按填土路堤的压实方法进行压实，当巨粒土含量较大时，应按填石路堤的压实方法压实。 不论何种路堤，碾压都必须确保均匀密实。 5．压实度检测方法有环刀法、灌砂法、灌水法(水袋法)和核子密度湿度仪法。 在使用核子密度仪时，事先应与规定试验方法作对比试验而进行标定。 复习思考题 1．路基用土中哪种土最好，哪些土较差，为什么? 2．路基填筑施工有哪些主要工序? 3．路堤填筑有哪些方式?适用性如何? 4．为什么要进行路基压实? 5．影响压实效果有哪些因素? 6．何谓最佳含水量和最大干密度? 7．土基压实机具有哪些类型?各自适用性又如何? 8．试述土基压实的具体操作。 第四章 湿软地基处理路基敷设于天然地基上，自身荷载较大，要求地基应具有足够的承载能力，以保持地基稳定，另外应使某些自然因素(如地下水、坑穴、胀缩等)不致产生对路基的有害变形。 当粘土或粉土微小颗粒含量极高，或由孔隙率大的有机质土、泥炭、松砂组成的土层，这一类影响填土和构造物稳定或使结构物产生沉降的地基被称为软土地基。 此外当路基受到地表长期积水，尤其是地下水位较高的影响，渗入路基土体的水分，使土体 [过湿而降低路基强度。 我们把受地表长期积水和地下水位影响较大的软土地基称为湿软地基。 软土地基其自身的工程性质差，往往不能满足路基及桥涵基础的要求，从增大密实度着眼，采取一定的加固处理措施，以提高地基的整体强度和稳定性，减小成形后的沉降与变形。 软土地基处理的常用方法有换填土层法、挤密法和化学加固法。 而湿软地基除了有增大密实度的要求之外，更重要的是排除路基和地基内水分的影响，两者兼顾的主要方法为排水固结法。 第一节 换填土层法 换填土层法，即采用相应的处理方法，将基底下一定深度范围内的软土层挖去或挤去，换以强度较大的砂、碎(砾石)、灰土或素土，以及其他性能稳定、无侵蚀性的土类，并予以压实。 一、开挖换土法 当采用挖掘机械，铲除软土层厚后换填好土，分层压实的方法称为开挖换土法。 根据换土范围大小可分为全部挖除换土法和局部挖除换土法。 前者把软土层全部铲除换以好土，适用 [于软土层厚度小于2m的地基；后者适用于软弱层较厚，特别是上部软土层较下部软土层强度低得多，有可能发生滑动破坏或沉降量过大等情况的地基，见图241所示。 其施工要点为： 1．选择良好的填料。 2．开挖边坡的坡度。 3．填料应及时运进，随挖随填，防止挖方边坡坍塌。 二、强制换土法 该法是指把好土直接铺撒在软土地基表层，靠土的自重将软土挤向周围，从而换上好土的施工方法，也叫挤出换土法，见图243。 这种方法对于薄软土层特别有效，对于厚软土层，视工程种类及加固目的，有时也仍然是一种有效、经济的方法。 施工时，应从路中线逐渐向两侧填筑。 当软土的挤出受阻时，应及时除去路堤两侧隆起酌土，同时在路堤上面加载超压。 应当注意：对于宽路堤，由于软土厚度不一致，从而若在路堤下面残留部分软土，完工后会产生不利的不均匀沉降。 三、爆破换土法 在上述的强制换土法中挤土的方式改用爆炸力，会更容易地将软土层挤出，这种方法称爆破换土法。 第二节 挤 密 法 挤密法以增大密实度为目的。 对软土地基加固处理方法可分为三类：一是在地基表面预施静载压力，加速地基(包括路基)完成沉降，达到趋于稳定，这类方法有反压护道法和堆土预压法。 二是在地基表面预施冲击动压力，同样达到完成沉降变形，增大地基土密实度，这类方法称重锤夯实法。 三是深入地基内钻挤成桩孔，灌以固化剂与软土混合，组成复合地基，此类方法称深层拌和法。 现对各种加固处理方法分述如下： 一、反压护道法和堆土预压法 反压护道法主要指路堤在施工中达不到要求的滑动破坏安全系数时，反压主路堤两侧，预期达到路堤稳定的一种处理方法。 在施工过程中必须注意： 1．避免一次性高堆填，应分层填筑、分层碾压至规定的密实度。 每层铺筑要有一定的向个倾斜坡度，以便排水。 2．反压护道的填筑速度不得慢于主路堤。 3．主路堤在施工中或完工后，如能确定反压护道下面的地基强度已增长到要求的值，则可将反压护道的超载部分挖除，并用这些材料填筑主路堤。 堆土预压法是指在正式施工前或施工工期内允许的前提下，在软土地基表面预先堆土加压，加速地基的下沉和软i固结，通过挤密增大土体密实度，提高土的抗剪强度。 二、重锤夯实法 重锤夯实法，一般以钢筋混凝土制成截头圆锥体(底部垫钢板)的重锤，；起重设备的能力为8—15t，—。 重锤夯实法加固地基，可提高地基表层土的强度。 对湿陷性黄土，可降低地表的湿陷性，对杂填土，可减少表层土的强度不均匀性。 、砂土、湿陷性黄土、杂填土等。 重锤的夯击遍数，一般以最后两次的平坩夯沉量不超过规定值来控制，即一般粘性土和湿陷性黄土为1—2cm，砂土为0．51．Ocm。 实践结果表明，一般是8—12遍，作用深度约为锤底直径的一倍左右。 在重锤夯实法的基础上，经过研究和实践，出现所谓强夯法，亦称动力固结法。 它是以8 12t(甚至20t)的重锤，8—20m落距(最高达40m)，对土基进行强力夯击，利用冲击波和动压力，达到土基加固的目的。 此项新技术迅速在国际上得到广泛运用，效果十分显著，我国亦正在研究和运用。 强夯法具有施工简单、加固效果好，使用经济、运用面较广等优点。 国外资料表明，经强夯法处理的地基、其承载力可提高2—5倍，压缩性降低210倍。 广泛用于杂填土(各种垃圾)；碎石土、砂土、粘性土、湿陷性黄土及泥炭和沼泽土，不但陆地上使用，亦可水下夯实。 缺点是需要相应的机具设备，操作时噪声和振动较大，不宜在人口密集或附近防震要求高的地点使用。 我国津、沪等地，不仅成功运用，而且在饱和软粘土地基加固处理方面，取得了新的成果与经验。 三、深层拌和法 在地基的成孑L桩中，将石灰或水泥等固化剂与土基软土搅拌、混合处理的方法称为拌和法。 它可分为表层土拌和法和深层(深度超过20m)拌和法。 1．混合加固土的性质 加固土的物理性质和力学性质如下： 1)密度：加固土的密度较加固前略有增加。 2)含水量：加固土的含水量较加固前地基土的含水量低。 3)强度：加固土的强度通常用无侧限抗压强度表示，用来确定地基加固的效果。 影响加固土强度的因素有： (1)固化剂的配比及龄期 (2)土的含水量 (3)固化剂的掺配量 (4)固化剂和土的拌和程度 除此之外，有机物含量高的土，硫酸盐含量高的土，加固效果较差。 2．深层拌和法的施工 在施工前，第一要确定固化剂的种类，是水泥、石灰、水泥浆，还是其他复合材料；第二根据设计强度的要求，选取施工地段有代表性的土进行固化剂配合比试验，确定施工时固化剂的掺配量；第三检查施工机械运转是否正常，特别是固化剂的排送量，以保证固化剂配比正确。 下面介绍两种施工方法。 1)DLM施工法(DeepLimeMixingMethod) 该法的施工顺序是：首先在预定的位置安装好深层混合搅拌机，转动搅拌翼片，使其边切土边靠自重下沉。 待搅拌翼片下沉到预定深度时开始压人固化剂；同时边提升搅拌轴边回转，使固化剂与地基土充分拌匀，形成柱状加固体。 根据设计需要，也可将加固体搭接排列，形成壁状或块状加固体，见图249所示。 这种施工方法采用的固化剂多为水泥浆。 2)喷射粉体搅拌法 该法的施工顺序与DLM法基本相同，不同之处是固化剂。 它是用压缩空气把粉状或粒状的固化剂压送到搅拌翼片处，待搅拌翼片旋转时，从翼片背面形成的空隙部位喷射出来，喷射出来的固化剂粘附在含水分的软粘土上，通过翼片来搅拌。 输送固化剂的压缩空气则经回转轴的四周出地面。 见图2410所示。 为了保证加固土的均匀性和质量，喷粉搅拌后还应二次复搅，复搅深度应大于 1／3桩长或大于5m。 施工机械由输送固化剂的粉体喷射机、空气压缩机、发电机和混合搅拌机组成。 施工结束后形成粉喷桩体，养护7d或 28d，必须取样检查桩体加固土的强度是否达到设计要求。 本施工方法的特点是：在短时间内可得到较高的强度，压缩性能得到改善，对周围环境影响小，几乎不需要弃土。 粉喷桩施工允许偏差应符合表24—1的要求。 利用化学溶液或胶结剂，采用压力灌注或搅拌混合等措施，使土颗粒胶结起来，达到对软土地基加固的目的，称为化学加固法，又称胶结法。 此法加固效果取决于土的性质和所用的化学剂，亦与施工工艺有关。 目前化学溶液主要有： (1)以水玻璃溶液为主的浆液，其配方较多，常用的是水玻璃浆液和氯化钙浆液配合使用，价格昂贵，使用受到限制。 (2)以丙烯氨为主的浆液，我国研制的丙强就是其中的一种。 加固效果较好，因价高亦难以广泛采用。 (3)水泥浆液，是由高标号的硅酸盐水泥，配以速凝剂而组成的浆液。 (4)以纸浆溶液为主的浆液，如重铬酸盐木质素和木铵，加固效果好，但有毒性，且易污染地下水。 以上四类，目前以水泥浆液使用较多。 今后发展的关键应是研制高效、无毒、易渗酌化学浆液。 化学加固的施工工艺有注浆法和深层拌和法(此法见本章第二节所叙)。 注浆法(灌浆)是利用机械压力将浆液通过注入管，均匀注入地层，浆液以填充和渗透方式，排挤土粒间或石隙中的水分和空气，占据其位置，一定时间后，浆液凝固，可使用原土层或缝隙固结成整体。 其用途甚广，除了加固软土地基之外，还可加固流砂、流石地基，路基中用以防护坡面和沿河堤岸； 整治滑坡等病害，同时通过加固处理，提高了土体的强度和不透水性，可改善地下工程的开挖条件等。 注浆法所用的浆液，分为无机和有机两种。 以水泥为主的浆液为无机类，其料源多、价格较低，但不易灌人孔隙细微的土内，一般常用。