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1、 杭瑞高速公路阳新至通城连接线施工中的施工现状调查与研究 摘要：路基在结构形式上虽然简单，但它修筑在地面之上，暴露于大气之中，所以受地形、地质、水文和气候等自然因素的影响极大，如果设计和施工不当容易产生各种各样的病害，导致路基、路面破坏、影响交通和行车安全，或耗费大量的投资进行抢险和修复。为了采取有效的防治措施，防止或减缓路基的破坏，必须了解掌握路基的施工技术，并根据具体情况选择合理的施工方案。关键词：土石方路基； 路堑开挖； 施工方法； 软土路基。一、工程概况：1.项目位置湖北省杭瑞高速公路阳新至通城连接线位于阳新南部,路线北起阳新县城连接杭瑞高速公路之间快速路,途经五一、太脑村、田畈村等地
2、.连接线HRLJ01合同段路线全长11.96公里,路基宽21.5米.阳新K0+500K9+588、排市K0+000K2+873.407.其工程施工主要内容为路基,桥梁涵洞构造物,路面工程等.2.地形、地貌地貌类型属构造剥侵蚀堆积低山一丘陵地貌，地形条件一般。K0+500K9+588为侵蚀堆积丘陵垄岗地貌，一级台地，台面高程3080M，台面宽阔，湖泊众多，沟垄纵横，冲沟宽浅，其间穿插多条富河支流木港河，河谷平原呈窄条状。3.气候气象路线所在区域冬寒夏热,四季分明,阳光充足,热量丰富,雨量充沛,季风明显,属亚热带大陆季风气候区,具有明显的大陆气候特征.年平均气温16.6,7月平均气温28.9,极端
3、最高气温40.7,1月平均气温3.9,极端最低气温-14.9,全年无霜期约250天.年平均降雨量1474.5mm,降水量6月份最高,梅雨显著;多年平均风速2.1米/秒.4.地质、地震本区属地壳变化平缓的稳定区，破坏性地震少，设计地震分组为第一组，地震设防烈度为VI度.属弱地震活动区.根据国家地震局颁发的(GB18306-2001) 、(GB50011-2001) 、等资料,地震动峰值加速度0.05G,地震动反应谱特征周期为0.35S.二、主要技术标准本项目采用双向四车道一级公路标准设计,设计速度为80km/h,桥涵设计荷载为公路-I级.主要技术标准见表1.主要技术标准一览表项 目技 术 标 准
4、公路等级一级计算行车速度80km/h平曲线最小半径一般值:400m,极限值:330m不设超高平曲线最小半径2500m缓和曲线最小长度120m停车视距200m最大纵坡4.95%凸型竖曲线一般最小半径4248.827m凹型竖曲线一般最小半径7000m路基宽度21.5m路面宽度21.5m设计洪水频率大中小桥涵及路基1/100桥涵设计荷载公路-I级大、中桥梁宽度净-22+20.5m表1三、路基土石方施工方法1.挖方路基施工1）土方开挖：路堑开挖是将路基范围内设计高程之上的天然土体挖出并运到填方地段或其他指定地点的施工活动。开挖是保证挖方边坡的稳定性十分重要的问题。往往应综合考虑工程量大小、路堑深度与长
5、度、开挖作业面大小、地形与地质情、土石方调配方案、机械设备等因素，制定切实可行的开挖方式。根据路堑深度和纵向长度，开挖时可按横挖法、纵挖法或混合开挖法进行。横挖法是从路堑的一端 或两端在横断面全宽范围内向前开挖，主要适用于短而浅的路堑。路堑深度不大时，一次挖到设计高程的开挖方式称为单层横挖法。而在不同高度上分成几个台阶同时开挖的方式称为多层开挖法。纵挖法开挖是沿路堑纵向将开挖深度内的土体分成厚度较小的土层依次开挖，分为分层纵挖法和通道纵挖法两种。分层纵挖法适宜于路堑宽度和深度均不大的情况，在路堑纵断面全宽范围内纵向分层挖掘。通道纵挖法适宜于路堑较长、较宽、较深而两端地面坡度较小的情况。开挖时先
6、沿纵向分层，每层先挖出一条通道，然后开挖通道两旁，通道作为机械运行和出土的路线。混合式开挖法是将横挖法和纵挖法混合使用。开挖时先沿路堑纵向开挖通道，然后从通道开始沿横向坡面挖掘，以增加开挖坡面，每一个开挖坡面能容纳一个施工作业组或一台机械。在挖方量较大的地段，还可沿横向再挖通道以安装运土传送设备或布置运土车辆这种方法适用于路堑纵向长度和深度都很大的地段。本连接线的土方开挖采用多层横向全宽挖掘法，多开工作面，以便于加快施工进度。同时施工时开挖应自上而下进行，不得超挖滥挖。在不影响边坡稳定性的条件下可采用小型爆破以提高开挖效率。在开挖过程中土质发生变化时，应及时改变施工方法和边坡坡度。对于已开挖的
7、适宜种植草皮和有其他用途的土，应储备利用。路堑路床的表层土若为有机土、难以晾干或其他不宜做路床的土时，应用符合要求的土置换，然后按路堤填筑要求进行压实；当置换土层厚度超过30cm时，其压实度应达到96%。2）石质路堑开挖由于岩土坚硬，石质路堑的开挖比较困难，这对路基的施工进度影响比较大，尤其是工程量大而集中的山区石方路堑更是如此。因此，采用何种开挖方法以加快工程进度，是石质路堑开挖需要解决的重要问题。通常，应根据岩土的类别、风化程度、节理发育程度、施工条件及工程量大小等选择爆破法、松土法或破碎法进行开挖。爆破法是利用炸药爆破的能量将土石炸碎以利挖运或借助爆破能量将土石移到预订位置。用这种方法开
8、挖石质路堑具有工效高、速度快、劳动力消耗少、施工成本低等优点。对于岩质坚硬，不可能用人工或机械开挖的石质路堑，通常要采用爆破法开挖。根据炸药用量的多少，爆破法分为中小型爆破和大爆破，期中使用频率最高的是中小型爆破，大爆破的应用则受到多种因素的限制。松土法开挖是充分利用岩体的各种裂缝和结构面，先用推土机牵引松土器将岩体翻松，在将推土机或装载机与自卸汽车配合将翻松的岩块运输到指定地点。松土法开挖避免了爆破作业的危险性，而且有利于挖方边坡的稳定和附近建筑设施的安全。凡能用松土法开挖的石方路堑，应尽量不采用爆破法施工。破碎法开挖是利用破碎机凿碎岩块，然后进行装、运等作业。这种方法是将凿子安装在推土机或
9、者挖土机上，利用活塞的冲击作用使凿子产生冲击力以凿碎岩石，其破碎岩石的能力取决于活塞功率的大小。破碎法主要用于岩体裂缝较多、岩块体积小、抗压强度低于100Mpa的岩石。由于开挖效率不高，只能用于爆破法和松土法不能使用的局部场合，作为他们的辅助作业方式2.填方路基施工1）土方路基填方为了保证路堤具有足够的强度，良好的水、温稳定性及耐久性，必须选用质量符合要求的填料，同时采用正确的方法进行填筑。在土质路堤中，尤其是要重视填土的压实质量。填筑路堤所用的大量填料，通常都是就近取用当地土石。为保证路堤的强度和稳定性，应选择强度高、稳定性好、易于开挖的土石作为填料。如碎石、砾石、粗砂等透水性好的材料，由于
10、它们就有强度高、水文性好，填筑时受含水量影响较小等特点，经分层压实后较易达到规定的施工质量，此类材料应优先选择。用透水性不良或不透水的土（如粘土）作路填料时，必须在最佳含水量下分层填筑并充分压实。粉质土的水稳定性和温度稳定性均较差，不宜作路堤填料，在季节性冰冻地区更应慎用。粘质土和高液限土可用来填筑高度小于5m的路堤，且要水平分层填筑并压实到规定的密实度。高速公路和一级公路路堤填料应到实地采取土样并进行土工试验，相关技术指标应符合表2的技术要求。二级及二级以下公路路堤填料也宜按表2-1的规定选用。路堤填方材料最小强度和最大粒径技术要求 表2项目分类路面底面以下深度填料最小强度（CBR,%）填料
11、最大粒径（cm）高速和一级公路其他等级公路路堤上路床（0-30cm）8.06.010下路床(30-80cm)5.04.010上路堤(80-150cm)4.03.015下路堤(150cm)3.02.015零填和路堑路床(0-30cm)8.06.010路堤填筑前应对基底做适当的处理：做好原地面临时排水工作。临时排水不得流入农田、耕田，也不得引起水沟淤塞和冲刷路基。对于原地面易积水的洞穴、坑槽等应用土填平并按规定压实；当路堤的原状土强度不符合要求时，应进行换填处理，挖深不小于30cm，并分层找平压实。土方回填有水平填筑、竖向填筑和混合式填筑三种方法。应尽可能采用水平分层填筑方式进行土质路堤填筑，即将
12、路堤规划分为若干水平层次，逐层向上填筑。如原地面不平，则从地势最低处开始填筑。每填一层，经压实达到压实度要求后再进行下一层填筑。原地面纵向坡度大于12%、路线跨越深谷或局部地面横坡较陡的地段，地面高差大，无法采用水平分层填筑时，可采用竖向填筑方式。即施工时将填料沿路线纵向在坡度较大的原地面上倾填，形成倾斜的土层，然后碾压密实，如此逐层向上推进。由于这种填筑方式形成的填土过厚而不易压实，必须采取一定的技术措施以保证压实质量。如才用沉降量较小的砂石或开挖路堑的废弃石方，路堤全宽应一次填筑并选用高效能压路机压实。混合方式填筑是路堤下部采用竖向填筑而上部采用水平分层方式填筑，这样可充分利用这两种方法的
13、优点，使上部填土获得足够的密实度。同时应注意的是，填筑土质路堤时，应根据填料运距、填筑宽度、工程量等进行施工机械的配置，确定作业方式。2）石质路堤的填筑填石路堤是指用挖方路段的石方弃渣或其他来源的石料填筑的路堤，它的填筑性质、填筑方法，压实标准及边坡的防护等与土质路堤有很大差异。用于填石路堤的石料强度不应小于15Mpa，用于护坡的石料强度不应小于20Mpa，填料最大粒径不宜超过分层压实厚度的2/3。石料性质差异较大时，不同性质的石料应分层或分段填筑。若所利用的的路堑挖方或隧道弃渣岩石为不同岩种互层时，允许使用挖出的混合石料填筑，但石料强度、粒径应符合要求。暴露在大气中的风化速度较快的石块不应作
14、填石路堤的填料，必须用这种强风化石料或软质岩石填筑路堤时，应先检验其CBR值是否符合土质路堤的填土质量要求。CBR值符合要求的按土质路堤相关技术要求进行填筑，不符合要求的不得使用。高度公路和一级公路填石路堤路床顶面以下50cm范围内用符合路床要求的土填筑，土的最大粒径不得超过10cm，分层压实。其他公路填石路堤路床顶面以下30cm范围内用符合路床要求的土填筑，填料粒径不得大于15cm。填石路堤的基底处理与土质路堤相同。高速公路和一级公路、铺设高级路面的其他公路的填石路堤应分层填筑、分层压实。在陡峻的山坡路段，当施工难度较大或大量爆破移挖作填时，二级及二级以下公路、铺设中低级路面的公路路堤下部可
15、采用倾填方式填筑，但路床底面以下不小于100cm范围内应改为水平分层填筑、分层压实。为保证路堤边坡的稳定性，倾填前应先用粒径不小于30cm的硬质石料码砌路堤边坡。路堤高度在6m以下的，码砌宽度不应小于100cm，路堤边坡高度超过6m时，码砌宽度不应小于200cm。高速公路和一级公路填石路堤填料的分层松铺厚度不大于50cm，其他公路不大于100cm。分层填筑时，应先安排好石料的运输路线，按既定施工组织方案先低后高、先两侧后中央卸料，并用大型推土机水平分层，摊铺平整，个别不平处用人工以细石块、石屑找平。当填料级配较差、粒径较大、填层较厚、石块间空隙较大时，为保证填石路堤的强度和稳定性，在水源丰富的
16、条件下可采用水沉积法填筑路基，即将石渣、石屑、中粗砂等扫入石块间空隙中，用压力水将这些细料冲入填料层下部，如此反复数次，使石料空隙填满。用人工铺筑粒径大于25cm的石料时，应先铺大块石料，块石大面向下，小面向上，摆放平稳，在用小石块找平，石屑塞缝，最后压实。人工铺筑粒径小于25cm的石料时，可直接分层铺填、分层压实。以上是针对大部分路基的施工方法。但是在实际施工中，由于地面高低不平、地质不同总是会碰到软土路基。这时应该用特殊的施工方法来处理它。四、软土路基的处理方法对于软土路基，常见的施工方法有排水固结法、换填垫层法、挤密法和振冲法、铺设土工聚合物等。下面将逐一介绍它们的特点及施工对象。排水固
17、结法是利用地基排水固结的特性,通过施加预加载荷,并增设各种排水条件,以加速饱和软粘土固结的一种地基处理方法。饱和软粘土地基在载荷作用下,孔隙中的水被慢慢排出,孔隙体积慢慢减小,地基发生固结变形,同时,随着超孔隙水压力逐渐消散,有效应力逐渐提高,地基土的强度逐渐提高。排水固结法包括堆载预压法、砂井堆载预压法、塑料排水板法以及真空预压法。这种方法在处理淤泥、淤泥质土及其他饱和软粘土中占有统治地位,但对于渗透性极低的泥炭土,必须慎重对待。当软弱土层厚度不很大时，可将地基面以下处理范围内的软弱土层部分或全部挖除，然后换填强度较大的土或其他稳定性能好、无侵蚀性的材料。这种方法称为换填垫层法。当然由于换沙
18、工程造价较高，比较经济的做法也可以就地取材，以换填泥土为宜。换土法应回填有较好压密特性土进行压实或夯实。施工时应注意坑边稳定，保证填料质量，填料应分层夯实。换填垫层法处理的高度一般为23m，此法常用于基坑面积宽大和开挖土方量较大的回填土方工程，一般适用于处理浅层软弱土层与低洼区域的建筑,适用于处理浅层非饱和软弱土层、素填土和杂填土等。但如果软弱土层厚度过大，采用换填法会增加弃土方量与取土方量，从而增大工程成本。通过换填具有较高抗剪强度的地基土，从而达到增强地基承载力，减少沉降量，满足构筑物对地基要求的目的。主要的加固方法有换填、抛石挤淤、垫层、强夯挤淤这几种。垫层法根据材料的不同可分为砂(砾石
19、)垫层、碎石垫层、粉煤灰垫层、干渣垫层、土(灰土、二灰)垫层等。干渣分为分级干渣、混合干渣和原状干渣；粉煤灰分为湿排灰和调湿灰。常用机械碾压、平板振动和重锤夯实进行施工。它的代表方法有砂垫层法和换填法。砂砾垫层:采用砂砾(砂)垫层，是指在填土与基底之间设一排水面，从而使地基在受到填土荷载后，迅速将地基土中的孔隙水排出，加快固结速度，提高地基承载力，减少沉降，防止地基局部剪切变形。但要注意控制填土速度，所用的材料为含泥量不大于5%的洁净中粗沙，或最大粒径小于5cm的天然级配砂砾。换填法:在软土厚度不大于2m时，利用渗水性材料(砂砾或碎石）进行置换填土，可以降低压缩性，提高抗剪强度，提高承载力，改
20、善动力特性，加速土层的排水固结。换土垫层法是将基础下一定深度内的软弱土层挖掉,回填强度较高的砂、碎石或灰土等,并夯至密实的一种地基处理方法。当建筑物载荷不大、软弱土层厚度较小时,采用该法能取得较好的效果。当前,常用的垫层有:砂垫层、砂卵石垫层、碎石垫层、灰土或素土垫层、煤渣垫层、矿渣垫层以及用其他性能稳定、无侵蚀性材料做的垫层。这种方法比较适用于处理暗沟暗塘等软弱土地基。挤密法是指在软弱土层中挤土成孔,从侧向将土挤密,然后再将碎石、砂、灰土、石灰或炉渣等填充料充填成密实的柔性桩体,并与原地基形成一种复合型地基,从而改善地基的工程性能。振冲法又称振动水冲法,是以起重机吊起振冲器,启动潜水电机带动
21、偏心块,使振动器产生高频振动,同时启动水泵,通过喷嘴喷射高压水流,在边振边冲的共同作用下,将振动器沉到土中的预定深度,经清孔后,从地面向孔内逐段填入碎石或不加填料,使其在振动作用下被挤密实,待达到要求的密实度后即可提升振动器,如此重复填料和振密直至地面,从而由在地基中形成的大直径的密实桩体与原地基构成复合地基,最终提高地基承载力,减少沉降和不均匀沉降。此方法比较适用于处理松砂、粉土、杂填土及湿陷性黄土。高压喷射注浆法又称旋喷法,它利用钻机把带有特殊喷嘴的注浆管钻进至土层的预定位置后,用高压脉冲泵将化学药剂(如水泥浆液、以水玻璃为主的浆液、以丙烯酸胺为主的浆液、以纸浆液为主的浆液等)通过钻杆下端
22、的喷射装置,向四周以高速水平喷入土体,借助液体的冲击力切削土层,使喷射流程内土体遭受破坏,与此同时钻杆一边以一定的速度旋转,一边低速徐徐提升,使土体与水泥浆充分搅拌混合,胶结硬化后即在地基中形成直径比较均匀、具有一定强度的圆柱体,从而使地基得到加固。深层搅拌法是利用水泥(石灰)等化学药剂作为固化剂,通过深层搅拌机在地基深部就地将软土和固化剂强制拌和,利用固化剂和软土发生一系列物理、化学反应,使其凝结成具有整体性强、水稳性高和较大强度的水泥加固体,最终与天然地基形成复合地基这两种方法原理与作用一样,适用于粘性土、冲填土、粉砂、细砂等地基状况。铺设土工聚合物处理软土地基的原理即在地基土中埋设强度较
23、大的土工聚合物,使地基土能够承受抗拉力,防止断裂,保持整体性,提高刚度,改变地基土体的应力场和应变场,从而提高地基的承载力,改善地基的变形特性。土工聚合物包括土工纤维(即土工织物)、土工膜、土工格栅、土工垫以及各种组合的复合聚合材料。土工聚合物具有良好的力学、水理及抗腐蚀性能,它主要起排水、反滤、隔离和加固补强的作用。适宜处理软弱土地基、填土及高填土、砂土地基等。五、总结 路基承载了路面大部分荷载，路基施工的好坏直接影响了道路的使用寿命。加之路基施工的困难、繁琐。我们应该掌握其施工技术，并在实践中不断创新。使未来的道路更加的经济、耐用。致 谢本毕业论文是在我的导师袁建议老师的亲切关怀和悉心指导
24、下完成的。他严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。从课题的选择到项目的最终完成，袁老师都始终给予我细心的指导和不懈的支持。两年多来，袁老师不仅在学业上给我以精心指导，同时还在思想、生活上给我以无微不至的关怀，在此谨向袁老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。在此，我还要感谢在一起愉快的度过大学生活的同学们，正是由于你们的帮助和支持，我才能克服一个一个的困难和疑惑，直至本文的顺利完成。 在论文即将完成之际，我的心情无法平静，从开始进入课题到论文的顺利完成，有多少可敬的师长、同学、朋友给了我无言的帮助，在这里请接受我诚挚的谢意!最后我还要感谢培养我长大含辛茹苦的父母，谢
25、谢你们! 陈文堂 2011年5月17日 参考文献1万得臣.路基路面工程.北京：高等教育出版社.2005.6.2叶国铮等.道路与桥梁工程概论，北京：人民交通出版社，2007.83邓学钧.路基路面工程，北京：人民交通出版社，20054李家宝.结构力学M.北京：高等教育出版社，20045河海大学.水工钢筋混凝土结构学M.北京：中国水利水电出版社，19986高大钊.土质学与土力学M.北京：人民交通出版社，20007李海光，新型支挡结构设计与工程实例M.北京：人民交通出版社，2004.18赵永平. 道路勘测设计M. 北京：高等教育出版社，2004.9 交通部第二勘察设计院主编，公路设计手册路基分册M，人民交通出版社.1996.10 交通部第二勘察设计院主编，公路设计手册路面分册M，人民交通出版社.1996.11 JTG D30-2006.公路路线设计规范S 12 JTG B01-2003.公路工程技术标准S10