- 道路工程施工實用技術手冊(第二版)
- 李繼業 劉廷忠 高勇
- 12225字
- 2020-04-17 14:45:28
第一節 公路路基工程概述
公路路基是在原地面上通過挖、填、壓實、砌筑而修成的構造物。公路路基施工就是以批準的設計文件和施工技術規范、現行標準為依據,以工程質量為中心,采用一定的施工方法,有組織、有計劃地將設計圖紙轉化為工程實體的建筑活動。
一、路基工程的特點
公路路基是由土石方修筑而成的一種巨型的線性構造物,它與工業與民用建筑有很大不同,其具有如下特點。
(1)路基土石方工程量大,沿線分布不均勻。路基工程的工程量大小不僅與路基工程相關的設施(如路基排水、防護與加固等)相互制約,而且同公路工程的其他項目(如橋涵、隧道、路面及附屬設施)密切相關。因此,路基施工在質量標準、技術操作、施工管理等方面具有特殊性,必須予以研究并不斷改進。工程實踐充分證明:在整個公路工程施工中,路基施工往往是施工組織管理的關鍵。
(2)路基工程施工質量的制約因素比較多。工程實踐證明,路基工程的施工質量好壞,不僅與路基材料、施工機械、施工方法、施工工藝、管理水平等有關,而且與技術水平、自然條件、地區經濟、地形、地質等相關。
(3)路基工程的項目繁多,如土方、石方及圬工砌體等,在施工方法與技術操作方面各具特點。路基工程主要包括路堤與路塹,基本操作主要是挖掘、運輸和填筑,施工工序雖然比較簡單,但施工條件多變、地質情況比較復雜,因而施工方法具有多樣化,簡單的工序中常常會遇到極為復雜的技術和管理方面的問題。
(4)路基施工很多是野外操作,經常會遇到自然條件差,運輸道路不暢通,設備與施工隊伍的供應和調度困難;路基工地戰線長,工地分散,工作面狹窄,遇有特殊地質不良現象,使一般的技術問題變得復雜化,而復雜的技術問題,更是難以用常規的方法去解決。
(5)在路基施工中還存在著場地布置難、臨時排水難、用土處置難、土基壓實難、賠償工作難、群眾工作難等許多不利因素。路基的隱蔽工程較多,如果施工質量不符合國家施工規范的要求,會給路基和路面留下隱患,一旦產生病害,不僅損壞道路使用品質,妨礙交通及造成經濟損失,而且往往后患無窮,難以根治。
因此,路基工程必須采用科學合理的施工方法,選擇合適的填筑材料,選用先進的機械設備和施工技術,周密的施工組織與科學的管理,才能實現快速、高效、安全施工,才能有效地保證路基工程的施工質量。
二、路基施工的基本方法
公路路基土石方的施工作業主要包括開挖、運輸、鋪填、壓實和修整等工作。有時為了提高挖土的效率,還要先進行松土。路基施工的基本方法可分為以下幾種。
1.人工和半機械化施工
人工和半機械化施工,主要是依靠人力,使用手工工具和簡易的機械設備。這種施工方法適用于缺乏機械的地方道路工地和工程量小而分散的零星工程點,以及某些輔助性的工作,其生產效率較低,勞動強度較大,施工質量不易保證。
2.水力機械施工
水力機械施工是運用水泵、水槍等水力機械,噴射出高壓水流,把土沖散并泵送到指定的地點沉積。這種施工方法可用來挖掘比較松散的土層和進行軟土地基加固的鉆孔工作,但施工現場要有充足的水源和電源。
3.爆破施工
爆破施工是開挖巖石路塹最基本的方法。如果采用鉆巖機進行鉆孔,爆破后機械清理運渣,是巖石路基實現機械化施工的必備條件。除巖石路塹開挖采用爆破施工外,另外還可以用于凍土、硬土和泥沼等特殊路基施工和石料開采。如果采用定向爆破技術,可將路基挖方直接移作填方,能大大提高土石方挖填生產率。
4.機械化施工
機械化施工是公路路基工程發展的必然趨勢,是確保工程質量和加快施工進度的重要措施。這種施工方法就是采用推土機、鏟運機、挖掘機、平地機、運輸車輛、松土機和壓路機等施工機械,經過計算、選型、配合,使參與施工的各項施工機械共同協調地工作。機械化施工可極大地提高勞動生產率,顯著地加快工程的施工進度,并有效地保證工程質量。
上述幾種施工方法的選擇,應根據工程類型、工程性質、工程量大小、施工條件、施工期限、質量要求、機械有無等因素而確定,同時要結合考慮因地制宜、綜合配套、經濟效益等方面。
對于高速公路、一級公路以及特殊地區,或采用新技術、新工藝、新材料進行路基施工時,應采用不同的施工方案進行試驗路段施工,從中選擇路基施工的最佳方案用于指導全線施工。試驗路段的位置,應選在地質條件、斷面形式、地形情況、施工條件均具有代表性的地段,試驗路段的長度一般以100~200m為宜。
三、公路工程機械化施工
為了保證公路建設的施工質量,按時完成施工任務,獲得最佳的技術經濟效益和社會效益,根據公路建設項目要求和具體施工條件,對公路工程施工機械進行合理選擇和組合,使其發揮最大效能是公路工程采用機械化施工時必須首先妥善處理的重要問題。
(一)公路工程機械化施工的意義
公路工程機械化施工,是指通過合理地選擇施工機械,科學地制訂施工方案,精心地組織施工,以完成工程作業的全過程。公路工程機械化的度量可用機械化程度來表示。
機械化程度=(利用機械完成的實物工程量/全部工程量)×100%
實際上機械化程度根本無法全部表示機械化施工的意義,它有著更廣泛的含義,即不僅體現于機械化程度的高低,而且更注重于機械的管理水平上,應當理解為涉及施工機械、施工技術、施工組織及施工管理等多學科的現代化施工技術。公路工程實現機械化施工,主要包含以下4個方面的意義。
(1)在公路工程的機械化施工中,應盡可能提高機械化裝備水準,對于可以采用機械作業的,應盡可能地采用機械施工,以減輕人的繁重體力勞動,改善勞動條件,節省大量人工,加快工程施工進度。
(2)在組織公路工程機械化施工中,還要注意根據不同的施工對象和要求,選擇最適宜的施工機械,進行各種不同機械的合理組合,充分發揮機械的效能,加快工程施工進度,降低消耗和施工成本,保證工程施工質量,最終取得明顯的經濟效益。
(3)要有科學的施工組織設計指導工程施工。公路工程施工不僅受各種自然因素的影響很大,而且戰線長、工程量大、涉及面廣、運用施工機械種類和數量繁多。所以,應當運用先進的管理科學技術,對施工組織計劃進行優化,以最佳方案組織施工,更好地發揮機械化施工的作用,體現出機械化施工的優越性。
(4)不斷采用先進的機械設備,取代施工過程中的低效能、高能耗的落后施工機械,加強對機械的維修和科學管理,這是提高機械化施工水平的重要內容和途徑。
(二)公路機械化施工的特點和要求
公路工程的機械化施工,是減輕勞動強度、提高生產效率、加快工程進度、確保工程質量、降低工程成本的重要手段,與采用人工施工相比,具有明顯的特點,在施工技術、組織和管理上有更高的要求。
1.公路工程機械化施工的特點
(1)能完成獨特的施工任務 在現代公路工程的施工過程中,有些工程或工序是人力所無法做到的,或者具有一定的危險性,必須借助于施工機械才能按照設計要求去完成。
(2)能改善工人的勞動條件 在公路工程施工中,使用操作靈活、威力巨大、效率較高的機械,可以代替大量的體力勞動,使施工者以較少的勞動付出,獲得較大的經濟效益和工程成果,在一定的工期內和有限的工作面上完成大量工程任務。
(3)能提高勞動生產率 公路工程實現機械化施工,能大幅度地提勞動生產率,這是公路工程機械化施工最顯著的特點。如一臺斗容量為0.5m3的挖掘機,可以代替80~90個工人的體力勞動;一臺中型推土機,相當于100~200人的工作量。由此可見,機械施工與人力勞動相比,其效率可以提高幾十倍甚至百倍以上。
(4)施工比較機動靈活 對于戰線長、土石方量大的公路工程施工,隨著工程的進展,施工隊伍和機械設備轉移是經常不斷的。相對而言,機械的調轉比起大批人員的轉移方便得多,尤其適用于流動性大的工程施工。
2.公路工程機械化施工的要求
(1)公路工程機械化施工,需要有嚴密的科學的施工組織與管理,需要有充足的燃料能源,要有附屬設施和維修設備,良好的零配件供應及相應的運輸條件,更需要具有一定業務專長的技術干部和技術工人。
(2)為了確保公路工程整個施工過程中順利進行,各個作業、各道工序均衡協調,需要有足夠數量、種類及規格的機械設備,需要一次性投入大量的資金。
(三)施工機械的選擇與組合
公路工程施工機械種類繁多,不同的施工機械又有其獨特的技術性能和作業范圍。某一種施工機械可能有多種用途(如鏟運機、挖掘機等),而某一施工內容往往可以采用不同機械去完成,或者需要若干機種進行聯合作業。為了獲得最佳的技術經濟效果,根據公路工程具體的施工條件,必須對施工機械進行合理的選擇與組合,使其發揮盡可能大的機械效能。
1.選擇施工機械的依據
合理選擇施工機械的主要依據是公路建設項目的工程量和施工進度。一般情況下,為了保證公路工程的施工質量、施工進度和提高技術經濟效益,公路建設項目工程量大時應采用大型機械和先進設備,而工程量較小時則應采用中小型機械和現有設備。但這不是絕對的,因為影響公路建設機械化施工的因素是多方面的。例如,某大型公路建設項目由于受道路、橋梁等條件的限制,大型施工機械不能通過,若為了解決運輸問題而另修道路,顯然因耗資很大而不經濟。因此使用中小型施工機械則較為合理。又如空氣稀薄的高原地區,即使工程量不是很大的公路建設項目,也必須選用配備增壓柴油機為動力裝置的施工機械。
2.選擇施工機械的原則
在現代化公路施工中,工程量大小與施工工期是進行合理選擇機械的重要依據。在一般情況下,為了保證施工進度和提高經濟效益,對于工程量大、工期緊迫的工程,應當選用大型、先進的施工機械;而對于工程量小、工期要求較松的工程,宜選用中、小型施工機械。但這不是絕對的,有時候可能是其他因素更突出地影響著施工機械的選擇。
公路建設采用機械化施工,目的是為了優質、高效、安全、低耗地完成工程建設任務,在提高勞動生產率的同時減輕施工人員的勞動強度,這是公路建設機械化施工應遵循的基本原則。因此,在公路建設采用機械化施工時選擇施工機械應遵循以下原則。
(1)適應性原則 施工機械與公路建設項目的具體實際相適應,即施工機械要適應公路建設項目的施工條件和作業內容。例如,路基工程的施工范圍廣、施工條件變化大,選用的施工機械一方面應適應公路工程所在地的氣候、地形、土質、場地大小、運輸距離、施工斷面形狀與尺寸、工程質量要求等,另一方面施工機械的工作容量、生產率等要與公路工程進度及工程量相符合,盡量避免因施工機械的作業能力不足而延誤工期,或因作業能力過大而使施工機械利用率降低。在條件許可的情況下,盡量選擇最適合公路路基建設項目內容的施工機械。
(2)先進性原則 新型的公路工程施工機械具有高效低耗、性能優越穩定、工作安全可靠、施工質量優良等優點,產品單價雖然不同于一般,但其性價比仍較高,更能保質保量地完成公路工程施工任務。此外,采用先進的施工機械,由于其性能優點、安全可靠、故障費低,最終可取得較好的技術經濟效益。
(3)經濟性原則 公路工程施工機械經濟性選擇的基礎是施工單價,它主要與施工機械的固定資產消耗及運行費用等因素有關。采用先進的大型的施工機械進行公路工程施工,雖然一次性投資較大,但可以分攤到較大的工程量當中,對公路建設項目的成本影響較小。因此在選擇公路工程施工機械時,必須權衡工程量與機械費用的關系,同時要考慮施工機械的先進性和可靠性,這是影響公路工程機械化施工經濟效益的重要因素。
(4)安全性原則 在選擇合適的施工機械、保證公路建設項目工程質量和施工進度的同時,應充分考慮施工機械的安全可靠性,如行駛穩定、有翻車或落體保護裝置、防塵隔聲、危險施工項目可遙控操作等。此外,在保證施工人員、設備安全的同時,應注意保護自然環境及已有的建筑設施,不致因所采用的施工機械及其作業而受到破壞。
(5)通用性和專用性 根據公路建設項目的技術要求,選擇合適的施工機械是保證工程質量和施工進度的重要條件之一。在此過程中,應充分考慮施工機械的通用性和專用性。通用施工機械可以一機多用,用一種機械代替一系列機械,簡化工序,減少作業場地,擴大機械使用范圍,提高機械利用率,方便管理和修理。專用施工機械生產率高、作業質量好,因此某些作業量較大或有特殊施工要求的公路建設項目,選擇專用性強的施工機械較為合理。
在進行各種施工機械組合時應當考慮以下幾點:①主導機械與配套機械,其工作容量、數量及生產率應稍有儲備,機械的工作能力應配合適宜,一般情況下,配套機械的工作能力應稍大于主導機械要求配套機械的工作能力,以充分發揮主導機械的生產率;②牽引車與配套機具的組合應適宜;③配合作業機械組合數盡量少,以提高施工的總效率;④盡量選用正規廠家生產的系列產品,以保證施工機械的質量,便于施工機械的維修和管理。
對于土方工程,使用機械組織施工的方法有推土機施工法、鏟運機施工法和挖掘機加裝載機施工法等。根據土方工程通常的作業程序,機械的配套和組合如表2-1所列。它們間的組合關系可以作為組成合理的機組進行施工的一個參考依據。
表2-1 土方工程施工機械的配套和組合

3.施工機械的選擇
在公路工程施工中,施工機械的選擇對于施工速度、工程質量、施工安全和工程投資等方面,均有很大的影響。因此,應當根據工程實際、施工機械的技術性能,針對各項工程作業的具體情況,按照作業內容、土質條件、運距大小和氣候條件等方面合理地選擇施工機械。
(1)根據作業內容選擇 公路路基工程的作業內容可以分為基本作業和輔助作業兩部分?;咀鳂I包括土石方挖掘、裝運、填筑、壓實、修整和挖溝;輔助作業包括砍伐樹根、松土、爆破、表層處理和其他方面處置。各種作業都應由相應的施工機械完成,選擇時可參考表2-2。
表2-2 根據作業內容選擇施工機械

工程實踐證明,對于中小型公路工程,選擇通用性施工機械較為經濟、合理;而對于大型公路工程,應當更注重根據作業內容選擇機械,才能獲得最佳的技術經濟效益。在具體選擇時,首先選定作業的主要施工機械,然后根據其生產能力、工作參數及施工條件選擇輔助施工機械,以保證工程連續均衡地開展。
(2)根據土質條件選擇 在路基工程施工中,土石是機械施工的主要對象,其性質和狀態直接影響施工機械作業的質量、工效和成本等,因此,土質條件也是選擇施工機械的一個重要依據。在一般情況下應從以下幾個方面考慮選用。
①根據機械通行性選擇。所謂機械通行性是用以表示車輛,特別是工程施工車輛在土質等條件限制下,在工地現場行駛的可能程度。一定土質路面的車輛通行性,可通過對土壤性質變化的測定來進行確定。
②根據土的工程特性選擇。不同土質對不同機械的施工作業的可能性和難易程度影響是比較大的,因此,在施工中必須根據工地現場土質的工程特性,選擇合適的施工機械。在選擇施工機械時,工程上通常將較為干燥的黏土、砂土、砂礫土、軟巖和巖土等稱為硬土;而將淤泥、流沙、沼澤土、濕陷性黃土、黑土及軟弱黏土等稱為軟土。
以上這兩大類土由于工程特性不同,其開挖、運輸的施工機械也不同。硬土開挖和運輸機械選擇如表2-3所列,軟土的開挖機械選擇如表2-4所列。
表2-3 硬土開挖和運輸機械選擇

注:√——適用;Δ——尚可用;×——不適用。
表2-4 軟土的開挖機械選擇

注:√——適用;Δ——尚可用;×——不適用。
根據我國公路建設的多年實踐,各種土壤的壓實施工機械,可參考表2-5進行選擇。
表2-5 各種土壤適宜的壓實施工機械

注:1.表中符號:A代表適用,B代表無適當的機械時可用,C代表不適用;2.土的類別按《公路土工試驗規程》的規定劃分;3.對特殊土和黃土、膨脹土、鹽漬土等約壓實機械可按細粒土考慮;4.自行式壓路機宜用一般路坦、路塹基底的換填等的壓實,宜采用直線式進退運行;5.羊足碾(包括凸塊式碾、條式碾)應有光輪壓路機配合使用。
(3)根據運輸距離選擇 各種運輸機械都有自己的經濟運距,在選擇公路工程施工機械時,應當結合工程規模及現場施工條件,參考表2-6選擇。
表2-6 施工機械的經濟運距

(4)根據氣候條件選擇 公路工程施工的氣候條件,主要是指雨季的雨水、冬季的結冰的融水及冬季的凍土。因為雨水會使土壤中的含水量增大,施工條件產生惡化,降低原有機械的作業效率,有時甚至不得不使用效率較低的履帶式施工機械。冬季天氣寒冷,含水的土壤成為凍土,從而增加了施工作業的困難,嚴重降低作業效率,有的甚至需要爆破或用松土器等機械來幫助作業,不僅影響工程施工進度,而且無法保證施工質量。
(四)路基機械化施工的主要程序
1.路基工程施工的工藝流程
路基工程填筑施工的工藝流程如圖2-1所示。

圖2-1 路基工程填筑施工的工藝流程
2.路基工程施工的主要工序
路基工程施工的一般程序為:施工前的準備工作、修建小型人工構造物、路基基礎處理、路基土石方工程施工、路基工程的檢查與驗收等。具體講來,路基工程施工的主要工序有料場選擇、基礎處理、填筑和碾壓。
(1)料場的選擇 各類公路用土具有不同的工程性質,在選擇作為路基的填筑材料時,應當根據不同的土類分別采取不同的工程技術措施。
各類土的工程性質。在公路工程施工中,常見到的土主要有不易風化的石塊、碎(礫)石土、砂土、砂性土、黏性土、粉性土、膨脹性重黏土及易風化軟質巖石等。
①不易風化的石塊。不易風化的石塊,主要包括漂石(塊石)和卵石(塊石),它們的透水性大,有很高的強度和穩定性,使用場合和施工季節均不受限制,為最好的填筑路基的材料,也可以用于砌筑邊坡。但石塊之間要嵌鎖密實,以免在自重和行車荷載的作用下石塊松動產生沉陷變形。
②碎(礫)石土。碎(礫)石土透水性大,內摩擦系數高,強度比較大,水穩定性好,施工壓實方便,能達到較好的密實程度,是一種很好的路基填筑材料。若細粒含量增多,則其透水性和水穩定性下降。
③砂土。砂土基本無塑性,透水性和水穩定性均比較好,毛細管上升高度很小,具有較大的內摩擦系數。但由于其黏性小,易于松散,對流水沖刷和風蝕的抵抗能力很弱,壓實也比較困難。如果經過充分壓實,砂土路基的壓縮變形小、穩定性好。為了加強壓實和提高穩定性,可適量摻加一些黏土,改善其級配組成;或采用振動法壓實,增大壓實中土的移動;或將邊坡表面予以加固,以提高路基的穩固性。
④砂性土。砂性土不同于砂土,既含有一定數量的粗顆粒,又含有一定數量的細顆粒,其內摩擦系數較大,具有一定的黏結性,如果級配適宜,強度和穩定性等都能滿足要求,是一種理想的路基填筑材料。如細粒土質砂土,其粒級組成接近最佳級配,遇水不黏、不脹,雨天不泥濘,晴天不揚塵,易于壓實。
⑤黏性土。黏性土中細顆粒含量多,土的內摩擦系數小而黏聚力大,透小性小而吸水能力強,毛細現象顯著,有較大的可塑性。干燥時堅硬而不易挖掘,施工時不易破碎,浸水后強度下降較多,干濕循環因脹縮引起的體積變化也大,過于干燥或過于潮濕時均不利于施工。在給予充分壓實和良好排水的條件下,黏性土也可以作為填筑材料。
⑥粉性土。粉性土因含有較多的粉粒,毛細現象嚴重,干時易被風蝕,浸水后很快被濕透,在季節性冰凍地區,常引起凍脹和翻漿,水飽和時有振動產生液化問題。粉性土特別是粉土,屬于不良的公路路基用土。如果不得已使用時,宜摻配適量的其他材料,即采取技術措施改良土質,同時必須加強排水和隔離等措施。
⑦膨脹性重黏土。膨脹性重黏土幾乎不透水,黏結力特別強,干時難以挖掘,濕時膨脹性和塑性都很大。膨脹性重黏土工程性質受黏土礦物成分影響較大,黏土礦物主要包括蒙脫土、伊犁土、高嶺土。蒙脫土主要分布在東北地區,其塑性大,吸濕性膨脹強烈,干燥時收縮大,透水性極低,壓縮性大,抗剪強度低。高嶺土分布在我國南方地區,其塑性較低,有較高的抗剪強度和透水性,吸水和膨脹量較小。伊犁土分布在華中和華北地區,其性質介于上述兩者之間。膨脹性重黏土不宜用于作填筑材料。
⑧易風化軟質巖石。易風化的軟質巖石(如泥灰巖、硅藻巖等),浸水后易產生崩解,強度顯著降低,變形量大,一般不宜作為填筑材料。
對路基用土的規定。在現行行業標準《公路路基施工技術規范》(JTG F10—2006)及《公路軟土地基路堤設計與施工技術細則》(JTG/T D31-02-2013)中,對公路路基用土還有如下規定。
①路堤填料不得使用淤泥、沼澤土、凍土、有機土、含草皮土、生活垃圾、樹根和含有腐朽物質的土,采用鹽漬土、黃土、膨脹土填筑路堤時,應遵照國家或行業的有關規定執行。
②對于液限大于50%、塑性指數大于26的土,以及含水量超過規范規定的土,不得直接作為公路路堤填料。確實需要采用時,必須采取滿足設計要求的技術處理,經檢查合格后方可使用。
③鋼渣、粉煤灰等材料,均可以用作道路路堤的填料,其他工業廢渣在使用前應進行有害物質的含量試驗,避免有害物質超標,污染環境。
④搗碎后的種植土,可以用于路堤邊坡的表層,作為綠化用土。
路基填方材料,應具有一定的強度。各級公路的路基填方材料的最小強度和最大粒徑,應符合表2-7中的要求。
表2-7 路基填方材料的最小強度和最大粒徑

注:1.其他公路做高級路面時,應按高速公路和一級公路的規定;2.表中所列強度按《公路土工試驗規程》,對試樣浸水96h的CBR試驗方法確定;3.黃土、膨脹土及鹽漬土的填料強度,分別按各自的規定辦理。
為了節約投資和少占耕地農田,一般應盡量利用附近路塹或附屬工程(如排水溝等)的棄土作為填料,或者將取土坑布置在荒地、空地或劣地上。
(2)路堤基底的處理 路堤基底的處理是保證路堤穩定、堅固極為重要措施。在路堤填筑前應進行基底處理,能使填土與原來的表土密切結合;能使初期填土作業順利進行,能使地基保持穩定,增加承載能力;能防止因草皮、樹根腐爛而引起的路堤沉陷。對于一般路堤基底的處理,除按照清理場地的要求進行外,還應按下列規定執行。
①基底土比較密實,且地面橫坡不陡于1∶10時,經碾壓符合要求后可直接在地面上修筑路堤,但在不填不挖或路堤高度不大于1m的地段,應清除草皮、樹根等雜物。在穩定的斜坡上,橫坡為(1∶10)~(1∶5)時,基底應清除草皮。橫坡陡于1∶5時,原地面應挖成臺階形,臺階的寬度不小于1m,高度不小于0.5m(見圖2-2)。如果地面橫坡超過1∶2.5時,外坡腳應進行特殊處理(如修護墻和護腳等)。

圖2-2 橫坡較大時的臺階形基底
②當路基穩定受到地下水影響時,應予攔截或排除,引地下水至路堤基礎范圍之外,然后再進行填方的壓實(見圖2-3)。

圖2-3 砂墊層排水處理
③當路堤基底為耕地或松土時,應當先清除有機土、種植土,進行平整后按規定要求壓實。在深耕地段,必要時還應將松土翻挖、土塊打碎,然后回填、整平、壓實。當經過水田、池塘或洼地時,應根據具體情況采取排水疏干、挖除淤泥、打砂樁、拋填片石或石灰(水泥)處理土等措施,以保持基底的穩固。
④在路堤修筑范圍內,原地面上的坑、洞、墓穴等,應用原地的土或砂性土進行回填,并按規定進行壓實。
(3)路堤填料的填筑 路堤填筑必須考慮不同的土質,從原地面逐層填起,并分層進行壓實,每層的厚度隨壓實方法而定。填筑方式一般有以下幾種。
①水平分層填筑。水平分層填筑,即填筑時按照橫斷面全寬分成水平層次,逐層向上進行填筑。如果原地面不平,應從最低處填起,每填筑一層后,經壓實后再填筑上一層。水平分層填筑法施工操作方便、安全,壓實質量容易保證。
②縱坡分層填筑??v坡分層填筑宜于用推土機從路塹取土填筑距離較短的路堤,并依縱坡方向進行分層,逐層向上填筑,在原地面縱坡小于20°的情況下可以采用這種方法施工??v向挖填施工法如圖2-4所示。

圖2-4 縱向挖填施工法
③橫向全高填筑。橫向全高填筑即從路基一端按橫斷面的全部高度,逐步推進填筑,這種填筑方法僅用于無法自下而上填土的陡坡、斷巖或泥沼地區(見圖2-5)。但此法對所填筑土料不僅不易壓實,并且還有沉陷不均勻的缺點。為此,應采用必要的技術措施,如選用高效能的壓實機械;采用沉陷量較小的砂性土或廢石方作為填料;采用混合填筑法,即路堤下部全高填筑,路堤上部水平分層填筑(見圖2-6)。

圖2-5 橫向填筑法

圖2-6 混合填筑法
當需要加寬路堤時,所用填土應與原路堤用土盡量接近或為透水性好的土,并將原邊坡挖成向內傾斜的臺階狀,分層進行填筑,并碾壓到規定的密實度。嚴禁將薄層新填土貼在原邊坡的表面。
高速公路和一級公路,橫坡陡峻地段的半填半挖路基,必須在山坡上從填方坡腳向上挖成內傾斜的臺階,臺階的寬度不應小于1m。其中挖方一側,在行車范圍之內的寬度不足一個行車寬度時,應挖夠一個行車道的寬度,其上路床深度范圍之內的原地面土應予以挖除換填,并按上路床填方的要求施工。
對于不同性質的土進行混合填筑時,應視土的透水能力的大小,進行分層填筑壓實,并采取有利于排水和路基穩定的方式。一般應遵守以下幾個原則。
①以透水性較小的土填筑路堤下層時其頂面應做成坡度為4%的雙向橫坡,如用以填筑上層時,除干旱地區外,不應覆蓋在透水性較大的土所填的下層邊坡上。
②不同性質的土料,應分別進行填筑,不得混填。每種填料層累計總厚度不宜小于0.5m。
③凡不因潮濕及凍融而變更其體積的優良土料,應當填筑在上層,強度(變形模量)較小的土料應填筑在下層。
不同性質土壤填筑路堤的方式,可參見圖2-7和圖2-8。其中圖2-7中的填筑方式是正確的,而圖2-8中的填筑方式是錯誤的。

圖2-7 路堤內不同土壤的填筑方式(正確方式)
1—透水性較大的土壤;2—透水性較小的土壤

圖2-8 路堤內不同土壤的填筑方式(錯誤方式)
1—透水性較大的土壤;2—透水性較小的土壤
填石路堤的填筑,其基底處理與填筑土料的路堤相同。石料的強度應不小于15MPa,用于護坡的石料強度應不小于20MPa。石料的最大粒徑不宜超過層厚的2/3。每層松鋪的厚度,高等級公路不宜大于0.5m,其他公路不宜大于1.0m。
高等級公路和鋪設高級路面的其他等級公路的填石路堤,均應分層填筑、分層壓實。鋪設低級路面的一般公路在陡峻山坡段施工特別困難或大量爆破以挖作填時,可采用傾填方式將石料填筑于路堤下部。傾填前,路堤邊坡坡腳應用粒徑大于30cm的硬質石料碼砌。碼砌的厚度要求如下:填石路堤高度小于或等于6m時,應不小于1.0m;路堤高度大于6m時,應不小于2m或按設計要求碼砌。高等級公路填石路堤路床頂面以下50cm范圍內,應填筑符合路床要求的土并分層壓實,填料最大粒徑不得大于10cm。其他公路填石路堤路床頂面以下30cm范圍內,宜填筑符合路床要求的土并壓實,填料最大粒徑不應大于15cm。
土石路堤的填筑,其基底的處理也與填筑土料的路堤相同。土石混合料中石料強度大于20MPa時,石塊最大尺寸不得超過壓實層厚度的2/3,否則應當將其剔除;當石料強度小于15MPa時,石塊最大尺寸不得超過壓實厚度,超過者應將其打碎。土石路堤必須分層填筑、分層壓實。每層鋪填厚度應根據壓實機械規格和類型確定,但最大不宜超過40cm。
混合料中石料的含量多少,將嚴重影響壓實效果。因此,當石料含量大于70%時,應先鋪大塊石料,且大面向下安放平穩,然后鋪小塊石料、石屑等進行嵌縫找平,最后再碾壓密實。當石料含量小于70%時,土石可以混合鋪填,但應消除硬質石塊過于集中的現象。
土石混合料填筑高等級公路時,其路床頂面以下30~50cm范圍內,仍應填筑符合路床要求的土并壓實,填料最大粒徑不得大于10cm。其他公路在路床頂面以下填筑30cm的砂類土,填料最大粒徑不得大于15cm。
(4)路堤填料的碾壓 路堤填料的碾壓是路基工程中的一個關鍵施工工序,只有有效地壓實路基填筑料,才能保證路基工程的施工質量。除了采用透水性良好的砂石材料外,其他填料均需使其含水量在最佳含水量的±2%內,方可進行碾壓。因此,在路堤土石料碾壓的施工中,必須經常地檢查填料的含水量,并按規定檢查壓實度。
①確定要求的壓實度。路基要求的壓實度,應根據填挖類型、公路等級和路堤填筑高度而確定參見表2-8。通常根據表2-8中的規定,用標準擊實試驗,求出最大干密度和相應的最佳含水量,計算出要求的最小干密度。
表2-8 土質路堤壓實度的標準

注:1.表列壓實度以部頒《公路土工試驗規程》重型擊實試驗法為準;2.對于鋪筑中級或低級路面的三、四級公路路基,允許采用《公路路基施工技術規范》(JTG F10—2006)中輕型擊實試驗法求得的路基壓實標準;3.其他等級公路修建高等級路面時,其壓實度標準應采用高速公路、一級公路的規定值;4.特殊干旱地區的壓實度標準可降低2%~3%;5.多雨潮濕地區的黏性土,其壓實度標準按另外標準執行;6.用灌砂法、灌水(水袋)法檢查壓實度時,取土樣的底面位置為每一壓實層底部;用環刀法試驗時,環刀中部處于壓實層厚的1/2深度;用核子儀試驗時,立根據儀器類型,按產品說明書要求辦理。
②進行試驗段碾壓試驗。各種壓實機具碾壓不同土類的適宜厚度、所需碾壓遍數和填土的實際含水量及要求的壓實度大小有關,在正式對路堤填土壓實前,應根據要求的壓實度,在試驗段碾壓試驗時加以確定。高等級公路路基填土壓實,宜采用振動壓路機或30~50t的輪胎式壓路機進行。采用振動壓路機碾壓時,第一遍應當進行靜壓,第二遍開始用振動壓實。
為確保填土的壓實質量,在壓實過程中嚴格控制填土中的含水量。當填土的含水量過大時,應將土翻曬至要求的含水量后再碾壓;當含水量過小時,需要均勻地灑水后再進行碾壓。在一般情況下,天然土中的含水量基本接近最佳含水量,因此在填土后應隨即進行壓實。
填石路堤在進行壓實前,應先用大型推土機推鋪平整,個別不平整的地方,可以配合人工用細石屑加以找平。采用的壓實機具宜選工作質量在12t以上的重型壓路機、2.5t以上的夯錘或25t以上的輪胎式壓路機。碾壓時要求均勻壓實,不得出現漏壓。每層的鋪土厚度,當采用重型振動壓路機或夯錘壓實時,可以加厚至1.0m。
填石路堤壓實所要求的密實度所需碾壓遍數(或夯壓遍數)應當經過試驗確定。以12t以上振動壓路機進行壓實試驗,當壓實層頂面穩定,不再有下沉現象時,可判為達到密實狀態,即壓實度合格。
土石路堤的壓實要根據混合料中巨粒土含量多少來確定。當混合料中巨粒土含量較少時,應按填土路堤的壓實方法進行壓實;當混合料中巨粒土含量較多時,應按填石路堤的壓實方法進行壓實。
③檢查填土的壓實度。檢查壓實后填土的含水量和干密度,用下式可計算出填土的壓實度K:
K=檢查點土的干密度/最大干密度×100% ?。?-1)
每個檢查點的填土壓實度必須合格,不合格的必須重新進行處理,直至壓實度合格為止。壓實度檢測的方法有:環刀法灌砂法、水袋法和核子密度儀,在使用核子密度儀時事先應做與規定試驗方法的對比試驗。
土石路堤的壓實度檢測采用灌砂法或水袋法,其標準干密度應根據每種填料的不同含石量的最大干密度作出標準干密度曲線,然后根據試坑挖取試樣的含石量,從標準干密度曲線上查出對應的標準密度。壓實度的要求同土質路堤的標準。
當巨粒土含量較高,無法采用灌砂法或水袋法進行檢測時,可以按照填石路堤壓實度的檢查方法檢測。壓實度的標準也按填石路堤的壓實度標準執行。