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摘要:路基是道路工程中重要的组成部分,本文针对高速公路路基施工技术问题进行了分析与探讨。
关键词:高速公路;路基施工;排水;防护
Abstract: the roadbed is an important part of road engineering, highway subgrade construction, this paper analyzes and discusses the technical problems.
Key words: the highway; Subgrade construction; Drainage; protective
中图分类号:TU74文献标识码:A文章编号:2095-2104(2013)
高速公路的主体工程和最重要的组成部分就是路基,路基贯穿高速公路全线,与桥梁、隧道相连。其工程质量的好坏直接影响高速公路的使用寿命,因而保证路基施工质量,是保证整个高速公路工程质量的关键。
1公路建设对路基的基本要求
1.1足够的强度和刚度
行驶在路面上的车辆,通过车轮把荷载传给路面,由路面传给路基,在路基路面结构内部产生应力、应变及位移。如果路基路面的结构整体或某一组成部分的强度或抗变形能力不足以抵抗这些应力、应变及位移,则路面会出现断裂,路基路面结构会出现沉陷,路面表面会出现波浪或车辙,使路况恶化,服务水平下降。因此要求路基路面结构整体及其各组成部分都具有与行车荷载相适应的承载能力。
1.2足够的整体稳定性和水温稳定性
新建的路基路面结构袒露在大气之中,经常受到大气温度、降水与温度变化的影响,结构的物理、力学性质将随之发生变化,处于另外一种不稳定状态。路基结构能否接受这种不稳定状态,而保持工程设计所要求的几何形态及物理力学性质,称为路基结构的稳定性。在地表上开挖或填筑路基,必然会改变原地面地层结构的受力状态。原来处于稳定状态的地层结构,有可能由于填挖筑路而引起不平衡,导致路基失衡。路线如选在不稳定的地层上,则修筑或开挖路基会引发滑坡或坍塌等病害出现。因此在选线、勘测、设计、施工中应密切注意,并采取必要的工程措施,以确保路基有足够的稳定性。大气降水使得路基路面结构内部的湿度状态发生变化,低洼地带路基排水不良,长期积水,会使得矮路堤软化,失去承载能力。山坡路基有时因排水不良,会引起滑坡或边坡滑塌。水泥混凝土路面如果不能及时将水分排出结构层,会发生唧泥现象,冲刷基层,导致结构层提前破坏。沥青混凝土路面中水分的侵蚀,会引起沥青结构层剥落,结构松散。砂石路面,在雨季时,会因雨水冲刷和渗人结构层,而导致强度下降,产生沉陷、松散等病害,因此防水、排水是确保路基路面稳定的重要方面。
2路基施工
2.1路基的填筑
路基填筑的主要原料一般是自然土。为了做好基底处理,在填筑前,应对自然土进行试验分析,确定其物理力学性质,测定其最佳含水量及最大干容重。同时应对路基填筑范围原地面上的树木、植物等进行清理,表土清除深度10 cm~30 cm。清表结束后,再用平地机进行整平,用压路机对清表后的原地面进行碾压,压实度符合设计及规范的要求,清表质量、压实度、清表后高程及工程数量报监理工程师检验批准。在深耕,水田池塘、洼地等地段,应根据具体情况采用压实、排水疏干、换填等相应的处理措施,确保路堤的基底具有足够的稳定性。
2.2路堑的开挖
路堑开挖按使用工具可分为钻爆开挖、直接利用开挖机开挖和静态破碎法;按掘进方向可分为纵向全宽掘进和横向通道掘进两种;按高度又可分单层或双层和纵横掘进混合等。如果需开挖较深路堑且施工时间紧迫,可采用双层掘进法,上层在前,下层在后但下层施工面上需留有上层操作的出土和排水通道。如果要扩大施工面加速施工速度,開挖的路堑要长而深时,最好采用纵横掘进混合法。
2.3路基压实
路基压实工作是筑路工程的重要组成部分,有效的压实能显著地改善填方路堤的承载力和稳定性,对工程的质量和寿命有着决定性的影响。一般来说,影响路基压实效果的因素有两方面。一是内因,指土质和湿度因素,二是外因,指压实功能,包括碾压机具和方法、机械性能、压实时间与速度等因素。在路基填土压实过程中,必须随时控制土的含水量,当含水量过大时,应晾晒风干至最佳含水量再碾压。施工过程应连续作业,减少雨淋、暴晒,防止土壤中的含水量发生大的变化。施工中尽可能采用重型压实机具进行施工。为保证路基土有足够的强度与稳定性,还必须人工压实,以提高其密实程度。
2.4底基层及基层的施工
高速公路的底基层及基层―般采用水泥或石灰稳定结构,为使其达到设计强度及弯沉值,在进行施工时,首先应选择好材料,杜绝使用低劣的材料,并通过试验确定各组成材料的配合比。其次要认真控制好施工质量,拌和时要用机械化生产,禁止采用路拌,否则难以达到设计强度。采用机械厂生产的稳定土拌和机等拌和,材料的配合比,拌和的均匀性及含水量,都可以得到有效的控制,而路拌在这些方面是难以达到要求的。底基层的质量如果得不到保证,将影响路面的耐久性。
3软土路基施工
3.1换填法。当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。
3.2抛石挤淤法。在淤泥厚度小于3m,表面又无硬壳,排水困难,石料易得的情况之下,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,尺寸―般不小于0.3m。
3.3反压护道法。当路堤高度超过极限高度的1.5倍~2倍时,通过反压护道使路堤下的淤泥或软土趋予稳定,护道一般可采用单级形式。
3.4砂垫层法。此法适用情况为软土地区路堤高度小于2倍极限高度,为了提高路基强度与稳定性,可在软土路基顶面铺设一个0.6-1m厚砂垫层,形成―个排水面,促进路面底部的排水。
3.5设置砂井法。此法较适用于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的情况。一般砂井直径为02m-03m。井距为井径的8倍-10倍,常取2m-4m,此法通常与打桩法、振动桩法、射水泥桩法以及振冲法等一起运用。
3.6土工布软基处理法。在路基的土体松软、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性。在高填土路堤,可适当分层使用土工布,加强路堤刚度。如果与砂垫层配合使用则效果更好。
3.7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,可使踏蜻锨快固结,加快沉降,提高路基强度。
4路基排水
4.1地面排水设计
①边沟:边沟紧靠路基,排水量不大,不宜过长,尽量让沟内水流就近排放到自然水沟或低洼地带中,如果特殊需要,还可以设置涵洞。通常情况下,不允许排水沟渠的水流入边沟内。边沟的横断面主要有梯形、三角形、矩形等,在设计过程中,通常采用的是梯形。梯形边沟内侧坡度在1:10~1:1.5之间,外侧边坡坡度与挖方边坡坡度保持一致。梯形边坡的底宽与深度约为0.4~0.6m。
②截水沟:截水沟的位置与绝大多数地面水流方向垂直,目的在于提高截水能力和缩短沟的距离。它的横截面也是梯形结构,沟的边坡坡度一般为1:1.0~1:1.5,因岩质条件的不同选择坡度也不同。
③排水沟:排水沟的位置离路基应尽可能远些,距路基坡脚应大于2m。对于用在边沟、截水沟的排水沟,横断面尺寸是根据流量大小来设计的,底宽与深度应大于0.5m,土沟的边坡坡度在1:1~1:1.5之间选择。
④跌水与急流槽:它们是路基地面排水渠的特殊形式,沟底纵坡可达45°。
4.2地下排水
路基地下排水设备主要有盲沟、渗沟和渗井等。
①盲沟:简易的盲沟,其自身排水能力小,不宜过长,目的是防止水流倒渗。
②渗沟:在公路路基中,浅埋的渗沟约在2~3m以内,深埋时可达6m以上。
③渗井:渗井的平面布置,以及孔径与渗水量,都是根据水力来定的,一般是直径为1.0~1.5m的圆柱形,也可以采用边长为1.0~1.5m的方形。
5路基的防护
5.1坡面防护
①植物防护:对边坡比较平缓或坡高不大的土质坡面,通常采用植物防护,主要有种草、铺草皮和植树等,这样既绿化了路容,也对边坡的固结和稳定起到很好的作用。
②工程防护:采用沙石、水泥、石灰等矿物质材料进行坡面防护。
5.2地基加固
①换填土层:把地基下面的湿软土层挖去,换成强度较大的砂、碎石、灰土等,并且予以压实。
②排水固结:对于软弱地基以及天然沉积层如沼泽土、淤泥等,在饱和软土作用下,进行排水固结,提高了路基的抗剪度。
参考文献:
[1]邓学钧.路基路面工程.人民交通出版社.2000
[2]段龙.浅谈高速公路路基施工技术[J].内江科技.2009
关键词:高速公路;路基施工;排水;防护
Abstract: the roadbed is an important part of road engineering, highway subgrade construction, this paper analyzes and discusses the technical problems.
Key words: the highway; Subgrade construction; Drainage; protective
中图分类号:TU74文献标识码:A文章编号:2095-2104(2013)
高速公路的主体工程和最重要的组成部分就是路基,路基贯穿高速公路全线,与桥梁、隧道相连。其工程质量的好坏直接影响高速公路的使用寿命,因而保证路基施工质量,是保证整个高速公路工程质量的关键。
1公路建设对路基的基本要求
1.1足够的强度和刚度
行驶在路面上的车辆,通过车轮把荷载传给路面,由路面传给路基,在路基路面结构内部产生应力、应变及位移。如果路基路面的结构整体或某一组成部分的强度或抗变形能力不足以抵抗这些应力、应变及位移,则路面会出现断裂,路基路面结构会出现沉陷,路面表面会出现波浪或车辙,使路况恶化,服务水平下降。因此要求路基路面结构整体及其各组成部分都具有与行车荷载相适应的承载能力。
1.2足够的整体稳定性和水温稳定性
新建的路基路面结构袒露在大气之中,经常受到大气温度、降水与温度变化的影响,结构的物理、力学性质将随之发生变化,处于另外一种不稳定状态。路基结构能否接受这种不稳定状态,而保持工程设计所要求的几何形态及物理力学性质,称为路基结构的稳定性。在地表上开挖或填筑路基,必然会改变原地面地层结构的受力状态。原来处于稳定状态的地层结构,有可能由于填挖筑路而引起不平衡,导致路基失衡。路线如选在不稳定的地层上,则修筑或开挖路基会引发滑坡或坍塌等病害出现。因此在选线、勘测、设计、施工中应密切注意,并采取必要的工程措施,以确保路基有足够的稳定性。大气降水使得路基路面结构内部的湿度状态发生变化,低洼地带路基排水不良,长期积水,会使得矮路堤软化,失去承载能力。山坡路基有时因排水不良,会引起滑坡或边坡滑塌。水泥混凝土路面如果不能及时将水分排出结构层,会发生唧泥现象,冲刷基层,导致结构层提前破坏。沥青混凝土路面中水分的侵蚀,会引起沥青结构层剥落,结构松散。砂石路面,在雨季时,会因雨水冲刷和渗人结构层,而导致强度下降,产生沉陷、松散等病害,因此防水、排水是确保路基路面稳定的重要方面。
2路基施工
2.1路基的填筑
路基填筑的主要原料一般是自然土。为了做好基底处理,在填筑前,应对自然土进行试验分析,确定其物理力学性质,测定其最佳含水量及最大干容重。同时应对路基填筑范围原地面上的树木、植物等进行清理,表土清除深度10 cm~30 cm。清表结束后,再用平地机进行整平,用压路机对清表后的原地面进行碾压,压实度符合设计及规范的要求,清表质量、压实度、清表后高程及工程数量报监理工程师检验批准。在深耕,水田池塘、洼地等地段,应根据具体情况采用压实、排水疏干、换填等相应的处理措施,确保路堤的基底具有足够的稳定性。
2.2路堑的开挖
路堑开挖按使用工具可分为钻爆开挖、直接利用开挖机开挖和静态破碎法;按掘进方向可分为纵向全宽掘进和横向通道掘进两种;按高度又可分单层或双层和纵横掘进混合等。如果需开挖较深路堑且施工时间紧迫,可采用双层掘进法,上层在前,下层在后但下层施工面上需留有上层操作的出土和排水通道。如果要扩大施工面加速施工速度,開挖的路堑要长而深时,最好采用纵横掘进混合法。
2.3路基压实
路基压实工作是筑路工程的重要组成部分,有效的压实能显著地改善填方路堤的承载力和稳定性,对工程的质量和寿命有着决定性的影响。一般来说,影响路基压实效果的因素有两方面。一是内因,指土质和湿度因素,二是外因,指压实功能,包括碾压机具和方法、机械性能、压实时间与速度等因素。在路基填土压实过程中,必须随时控制土的含水量,当含水量过大时,应晾晒风干至最佳含水量再碾压。施工过程应连续作业,减少雨淋、暴晒,防止土壤中的含水量发生大的变化。施工中尽可能采用重型压实机具进行施工。为保证路基土有足够的强度与稳定性,还必须人工压实,以提高其密实程度。
2.4底基层及基层的施工
高速公路的底基层及基层―般采用水泥或石灰稳定结构,为使其达到设计强度及弯沉值,在进行施工时,首先应选择好材料,杜绝使用低劣的材料,并通过试验确定各组成材料的配合比。其次要认真控制好施工质量,拌和时要用机械化生产,禁止采用路拌,否则难以达到设计强度。采用机械厂生产的稳定土拌和机等拌和,材料的配合比,拌和的均匀性及含水量,都可以得到有效的控制,而路拌在这些方面是难以达到要求的。底基层的质量如果得不到保证,将影响路面的耐久性。
3软土路基施工
3.1换填法。当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。
3.2抛石挤淤法。在淤泥厚度小于3m,表面又无硬壳,排水困难,石料易得的情况之下,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,尺寸―般不小于0.3m。
3.3反压护道法。当路堤高度超过极限高度的1.5倍~2倍时,通过反压护道使路堤下的淤泥或软土趋予稳定,护道一般可采用单级形式。
3.4砂垫层法。此法适用情况为软土地区路堤高度小于2倍极限高度,为了提高路基强度与稳定性,可在软土路基顶面铺设一个0.6-1m厚砂垫层,形成―个排水面,促进路面底部的排水。
3.5设置砂井法。此法较适用于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的情况。一般砂井直径为02m-03m。井距为井径的8倍-10倍,常取2m-4m,此法通常与打桩法、振动桩法、射水泥桩法以及振冲法等一起运用。
3.6土工布软基处理法。在路基的土体松软、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性。在高填土路堤,可适当分层使用土工布,加强路堤刚度。如果与砂垫层配合使用则效果更好。
3.7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,可使踏蜻锨快固结,加快沉降,提高路基强度。
4路基排水
4.1地面排水设计
①边沟:边沟紧靠路基,排水量不大,不宜过长,尽量让沟内水流就近排放到自然水沟或低洼地带中,如果特殊需要,还可以设置涵洞。通常情况下,不允许排水沟渠的水流入边沟内。边沟的横断面主要有梯形、三角形、矩形等,在设计过程中,通常采用的是梯形。梯形边沟内侧坡度在1:10~1:1.5之间,外侧边坡坡度与挖方边坡坡度保持一致。梯形边坡的底宽与深度约为0.4~0.6m。
②截水沟:截水沟的位置与绝大多数地面水流方向垂直,目的在于提高截水能力和缩短沟的距离。它的横截面也是梯形结构,沟的边坡坡度一般为1:1.0~1:1.5,因岩质条件的不同选择坡度也不同。
③排水沟:排水沟的位置离路基应尽可能远些,距路基坡脚应大于2m。对于用在边沟、截水沟的排水沟,横断面尺寸是根据流量大小来设计的,底宽与深度应大于0.5m,土沟的边坡坡度在1:1~1:1.5之间选择。
④跌水与急流槽:它们是路基地面排水渠的特殊形式,沟底纵坡可达45°。
4.2地下排水
路基地下排水设备主要有盲沟、渗沟和渗井等。
①盲沟:简易的盲沟,其自身排水能力小,不宜过长,目的是防止水流倒渗。
②渗沟:在公路路基中,浅埋的渗沟约在2~3m以内,深埋时可达6m以上。
③渗井:渗井的平面布置,以及孔径与渗水量,都是根据水力来定的,一般是直径为1.0~1.5m的圆柱形,也可以采用边长为1.0~1.5m的方形。
5路基的防护
5.1坡面防护
①植物防护:对边坡比较平缓或坡高不大的土质坡面,通常采用植物防护,主要有种草、铺草皮和植树等,这样既绿化了路容,也对边坡的固结和稳定起到很好的作用。
②工程防护:采用沙石、水泥、石灰等矿物质材料进行坡面防护。
5.2地基加固
①换填土层:把地基下面的湿软土层挖去,换成强度较大的砂、碎石、灰土等,并且予以压实。
②排水固结:对于软弱地基以及天然沉积层如沼泽土、淤泥等,在饱和软土作用下,进行排水固结,提高了路基的抗剪度。
参考文献:
[1]邓学钧.路基路面工程.人民交通出版社.2000
[2]段龙.浅谈高速公路路基施工技术[J].内江科技.2009