高速公路高填方路基填筑施工工法.docx
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高速公路高填方路基填筑施工工法
江西省高速公路建设管理标准化工艺
高填方路基填筑施工工法
江西省交通运输厅德昌高速公路项目建设办公室
.、八、-
1、前言3
2、工法特点3
3、适用范围4
4、工艺原理5
5、施工工艺流程及操作要点5
6、材料12
7、机具设备12
8劳动组织及安全13
9、质量控制14
10、效益分析..16
11、应用实例..16
高填方路基施工工法
一、前言:
祁浮高速公路位于赣皖两省交界,主要为低山垅岗地貌,地形起伏较大,属于典型的山岭重丘高速公路,多路段均为高填方、深挖方设计,高填方路基在自重、车辆荷载作用下容易形成路基沉陷,影响行车安全。
这种路基质量控制的难点和重点在于路基沉降难于控制,施工难度大,受水害影响大,对路基质量的控制提出了更高的要求。
因此在高填方路基施工中,必须加强过程控制,做好沉降监测,从而保证其施工质量。
本文以江西省祁浮高速公路F2合同段为例,编制高填方路基填筑施工工法
二、工法特点:
鉴于高填方路基的重要性及施工难点控制,对其施工工艺提出了非常高的要求,本合同段路基最大填高31m下面根据本项目施工情
况,总结出高填方路基填筑有如下几个特点:
1、路基填料的选择填料的选择是保证填筑质量的根本,路基填料应选用级配良好的
粗粒土如砂、砾土作为填料。
用不同填料填筑路基时,应分层填筑,每一水平层都应采用同类填料,不得混填,泥炭、淤泥、冻土,强膨胀土及易溶盐含量超过允许限量的土,不得直接用于填筑路基。
2、压实与压实度高填方路基施工中应分层填筑,均匀压实,每一层位的压实度应
符合《公路工程质量检验评定标准》的压实度要求,如果设计有特殊要求,须同时满足设计要求的压实度。
3、路床要求
(1)路床土应均匀、密实、强度高。
路床压实度达不到规范规定的要求时,必须采取晾晒、掺石灰、换填料等技术措施处理,使之达到规定的强度要求,路床顶面横坡与路拱横坡保持一致。
(2)高填方路基基底范围内地表土层有树根、草皮和腐殖土时应予清除。
由于地表水和地下水影响路基稳定时,应采取拦截、引排等措施,或在路堤底填筑不易风化的片石、碎石或砂砾等透水性材料。
路堤基底为耕作土或松散土时,必须做好填前碾压工作,压实度满足设计要求。
4、高填方路基的边坡高填方路基的边坡应根据填料种类、边坡高度和基底工程地质条件等确定。
高填方路堤根据基底地质情况、路堤填土高度及填料的性质进行综合处理,陡坡高填路基应在斜坡上沿斜面逐级开挖水平长度为2米的台阶。
台阶坡度向内为3%,各级平台处铺土工格栅加固,土工格栅的一端钉在开挖的台阶上。
三、适用范围:
一般路堤是套用典型横断面进行设计,无需加以论证和验算,当
路基中心填高超过20m时,尽可能采取桥梁方案,特殊情况下对存在的高填处逐处进行详细的地质、水文勘察,采取稳妥的安全防护措施,并对其进行稳定验算,或路桥方案比较,填方断面单独设计。
本项目高填方路段设计主要综合了基底地质情况、路堤填土高度及填料的性质进行综合处理,通过稳定性验算,并根据填挖平衡和与自然环境相融合的原则,采取了高填方设计,K112+980-K113+075
K113+710-K113+950两段,高度介于17〜31m之间,基底全部为粉质粘土,没有软土,基底清表后能满足要求,故只需铺设土工格栅,然后进行路基土石方逐级填筑。
本工法主要结合项目实际对中心填高在20m以上的高填方路段路基填筑过程控制进行总结,保证新建公路的填筑质量。
四、工艺原理:
对于高填方路基填筑,要对基底进行有效处理、充分压实,保证基底压实度满足要求;路基的加固主要采用铺设土工格栅作为技术措施—如基底坚硬可直接在基底以上2米处铺设一层土工格栅,再分别于填方各级平台处铺设一层土工格栅进行加固;如基底为土质软基,且压实度达不到90%,应换填石渣或掺灰处理。
高填方路堤应分层铺筑均匀压实,并严格控制压实层厚(厚度三30cm),压实度采用重型击实标准。
因高填方在其路面铺筑前仍具有一定的自然沉降量,故在填筑路床土方时应适当超填(0.5%〜1%,以消除高填土的工后沉降,确保填土标高满足设计要求。
通过采取一系列的措施从而避免出现路基整体或局部沉陷、纵向开裂、路基滑动或边坡滑坍。
五、工艺流程及操作要点:
1、工艺流程
见:
土方路基填筑施工工序图
2、操作要点
(1)路堤填筑宜采用水平分层填筑法施工,即按照横断面全宽、向水平分层逐次向上填筑。
如原地面不平,应由最低处分层填起,每填一层,经过压实符合规定要求后再填上一层。
填料采用挖掘机配合自卸汽车运输,推土机、平地机进行摊铺,分层填筑,振动压路机碾
压。
按“三阶段、四区段、八流程”作业法组织各项作业均衡进行,
“三阶段”包括准备阶段、施工阶段、整修阶段;“四区段”包括填筑区段、平整区段、碾压区段和检测区段;“八流程”包括施工准备、基底处理、分层填筑、摊铺平整、洒水晾晒、碾压夯实、检验签证和路基整修。
合理安排施工工序、工序进度和关键工序的作业循环,做到挖、装、运、卸、压实等工序紧密衔接连续作业,尽量避免施工干扰,做到路基施工的正规化、标准化。
填方路基按路基平行线分层控制填土标高,分层进行平行摊铺,
压实方法、虚铺厚度按照试验段确定的参数进行控制。
(2)
咼填方路堤除按正常路堤施工工序施工外,还需米用冲击碾压处理,分别在94区顶面、路床顶面以下0.4H处各冲击碾压一次,其余路段只在94区顶面冲击碾压一次,遍数》20。
(3)路基正式填筑前先填筑试验段,以取得压实设备的类型、最佳组合方式、碾压遍数及碾压速度、工序、每层材料的松铺厚度、材料的含水量等有关数据来指导施工。
(4)高填方施工前准备工作。
施工前仔细对填方区进行现场勘查,掌握填方区地质情况,对于特殊地基,根据设计和施工规范的要求,
按特殊地基处理方法进行基底处理;对于一般原地面,先将原地面树木杂草及腐殖土清除,并疏干积水、晾晒、平整,原地面纵坡大于12%横坡陡于1:
5的地段挖成坡度向内并大于4%宽度不大于2m的台阶,然后用压路机碾压或强夯机夯实至规范要求的压实度。
(5)关键工序施工措施
1措施一:
基底处理
高填方路基填筑前,必须对基底地质情况检测清楚,如与设计存在不符,要及时同设计单位沟通,进行现场核实进行补充设计,保证基底承载力满足设计要求。
特殊地段或承载力不足的路段要进行补强或改良填筑材料处理,覆盖层较浅的岩石地基,宜清除覆盖层。
换填层要求分层填筑并严格压实,分层厚度不宜大于30cm其中换填土
层要求为砂性土或全-强风化岩块,压实度不小于93%换填及填筑石料要求按沉降差法进行控制。
高填方路基基底换填处理要求严格保证干水条件作业,如换填基
坑积水严重,应开挖临时排水沟排水或采用抽水机抽水等多种措施进行处理。
高填方基底换填及堤身填筑过程中,要求严格做好临时排水措施。
如遇地面或山坡坡面有山水渗流的情况,应及时通知各方调整填筑方案。
作用:
通过采取有效的基底处理方式,使填料强度及基底满足承载力要求,保证高填方在自身荷载及行车作用下不出现沉降及滑坍等不良病害。
2
措施二:
土工格栅
根据设计要求,高填方段铺设单向土工格栅、用U型钢筋钉住,并保证搭接宽度。
本合同段两段高填方填土高度均为大于20米高填路基,采用单向土工格栅TGDG18,0每延米拉伸强度》180KN/m,幅宽》250cm,土工格栅铺设时要求严格张拉紧,并采用绑扎连接,搭接长度不小于15cm,不得有任何松弛,并及时固定U型钉。
作用:
土工格栅具有良好的嵌锁、咬合作用,能有效地约束土体侧向位移,极大程度地提高地基的承载力,减少基础沉降量和克服土体不均匀沉降,增强基础的整体性能。
同时具有质量轻、抗拉强度高、耐腐蚀、变形和蠕变小、寿命长、造价省、荷载分布均匀、施工方便简单等优点,
3措施三:
冲击碾压
冲击碾压的质量对高填方路基至关重要,本合同段使用25KJ三
边形双轮冲击压路机对高填方路段分别在94区顶面、路床顶面以下0.4H处各冲击碾压一次,其余路段只在94区顶面冲击碾压一次,遍数》20,以达到补强的作用。
冲击碾压在传统振动碾压压实机械基础上,改变压路机轮型,由原来的圆形改变为三边形(多边形),三边的线形为渐开线,利用三边形(多边形)钢轮对路基的连续滚动并在滚动中利用冲击轮自身质量及三边形(多边形)轮大小半径差所产生的势能冲击压实
土基.同传统的咼频低振幅振动压路机相比,冲击压实具有低频咼振幅的特点,因此其加固深度明显大于传统振动压路机,且不易破坏土
体结构以及可以实现连续冲击,施工较快、成本较低等优点。
作用:
冲击碾压作为路基补强的重要手段,从机械设备的选择,冲击碾压的遍数,到冲击压路机的合理行走速率,冲击碾压后的处理,后续的质量检查等环节,对路基填筑质量都至关重要,可以明显提高路基的密实度,减小工后沉降。
4措施四:
挖台阶处理
在高填方与挖方路段的纵向交界处,均应按设计进行强化处理。
填挖交界处土质地段超挖长度应不小于10米,石质地段超挖长度应不小于4米,超挖后的填挖界线应与路基纵向垂直为保证零填及路堑路段的路床0〜80cm范围内达到96%勺压实度,应考虑反挖回填,在填挖交界处挖台阶并设置土工格栅处理。
为搞好填挖相交界面的路基填筑,我们按照不低于“高度1米、宽度2米”的要求进行台阶的开挖,台阶坡面向内倾斜坡比控制在2〜4%,以利于接缝处压实,在施工前一次性开挖到位,并作为填方路基填筑施工的必要条件,避免出现“做台阶”的现象;为保证碾压质量,明确按照压实遍数要求,每工作面至少二台压路机施工,台阶内侧振动压路机碾压不到部分,需采用小型振动夯机夯实。
每碾压一层,平地机要进行表层的平整,经验收合格进行下一层土的施工。
作用:
挖台阶填筑法是填挖交界结合强度的重要保证,通过挖台阶以利于交界处的有效结合,并同时结合铺设土工格栅措施,尽量避免不均匀沉降的发生。
5沉降监测
路基沉降主要是由于地基沉降引起的,地基沉降与地质条件和填土高度有关,地质条件越好,填筑高度越低,沉降越小,反之,路基沉降越大。
施工中严格按要求的观测方法和频率对沉降和位移进行跟踪观测,观测资料必须及时进行整理和汇总分析,及时指导施工和提供给相关单位作为评估依据,并作为质量资料归档。
如监测数据超过规范允许值应立即停工并及时通知业主、设计及监理单位等各方进行分析处理。
当路堤中心沉降速率大于1.0cm/d或坡脚水平位移速率大于0.5cm/d时,立即停止填筑,增加观测频率,待观测值恢复到限界值
以下时恢复填筑
作用:
高填方路堤施工过程中和预压期内必须实时地进行沉降和
位移观测,以监测路堤变形情况,控制填筑速率,指导施工;并根据实测资料推算评估工后沉降,指导后续工程施工,保证路基填筑完成通过工后沉降后满足设计标高要求。
(6)、路堤边坡修整
1按设计图纸要求检查路基的中线位置、宽度、纵坡、横坡、边
坡及相应的标高。
2在修整需要加固的坡面时,预留出加固位置,对填土不足或边
坡受雨水冲刷形成小冲沟的地段,采取边坡挖台阶,分层填补,仔细夯实的方法处理。
3路基两侧超填的宽度予以切除,边坡缺土时,要挖成台阶,分层填补夯实。
4挂线进行边沟修整,路基整修完毕后,堆于路基范围的废弃土料弃置指定的弃土场。
六、材料:
表6-1主要工程材料
序号
材料名称
规格
1
单向土工格栅
TGDG180幅宽250cm
每延米拉伸强度》180KN/m
七、机具设备:
表7-1机械设备明细表
名称
型号
单位
数量
L挖掘机」
小松210-7
台
4
自卸车
15t
辆
12
压路机
柳工20t
台
3
推土机
SD16
台
2
装载机
50
台
1
冲击碾压压路机
25KJ
台
1
八、劳动组织及安全:
1、劳动组织
表8-1劳动力组织表
序号
工程
人数
责任范围
1
施工负责人
1人
施工现场总负责
2
技术负责人
1人
施工技术、质量等现场总负责
3
质检员
2人
负责现场质量控制检查、施工记录、数据整理等
4
测量员
2人
负责现场施工放样、标咼测量
5
试验员
2人
负责试验及检测工作
6
安全员
1人
负责现场安全管理
7
机料员
1人
负责现场机料管理
2、安全措施
(1)施工作业前,对现场土方挖运班组、现场管理人员进行安全技术交底,对施工过程中的安全控制、措施进行交底,交底后方可进行该段作业。
(2)对各类机械作业人员实行持证上岗制度,杜绝违章操作现象
(3)安全员每天现场监督检查,施工管理人员坚守现场,加强现
场指挥,防止机械设备相互碰撞、倾覆和伤人事故的发生。
(4)高填路段在填筑时,两边宽度超宽至少50cm以上,以保证碾压到边;碾压时,对边口的填土。
在施工现场设置安全警示标志,夜间施工设置足够的照明设施,并在危险区设立红灯示警。
(5)加强安全生产的教育和宣传工作,提高施工人员的安全生产意识。
(6)做好场地排水,场地内禁止乱堆、乱放现象,每日作业完毕,对现场进行规整,各机具、材料等堆放整齐。
生活垃圾不能乱丢乱弃。
九、质量控制:
1、质量控制要求
(1)本工法所执行《公路路基施工技术规范》(JTGF10—2006)。
(2)本工法所执行《公路工程质量检验评定标准》(JTGF80/1—2004)。
2、质量控制指标
(1)土方路堤
1施工过程中,每一压实层均必须检验压实度,检测频率为每
1000m2至少检验4点,不足1000m2时按比例递减,但至少检验2点;压实度采用灌砂法测定,取土样的底面必须达到本层的底面位置;压实度应符合《公路路基施工技术规范》(JTGF10—2006)中表422-1的规定。
2施工中路基弯沉、平整度、宽度、纵横坡度、厚度、边坡坡度
等必须符合《公路路基施工技术规范》(JTGF10-2006)中表422-2的规定及设计要求。
(2)石方路堤
1上下路堤的压实质量标准符合《公路路基施工技术规范》(JTG
F10—2006)中表423-1的要求。
2填石路堤施工过程中的每一压实层,可用试验路段确定的工艺流程和工艺参数,控制压实过程,用试验路段确定的沉降差指标检测压实质量,并经监理人检验批准,且最后两遍之间的沉降差应为0mm。
3填石路堤填筑至设计标高并整修完成后,其施工质量应符合
《公路路基施工技术规范》(JTGF10-2006)中表423-2的规定。
4填石路堤成型后的外观质量标准:
路堤表面无明显孔洞。
大粒径石料不松动,铁锹挖动困难。
边坡码砌紧贴、密实,无明显孔洞、松动,砌块间承接面向内倾斜,坡面平顺。
(3)土石混填路堤
1中硬、硬质石料土石路堤质量应符合以下规定施工过程中的每一压实层,可用试验路段确定的工艺流程和工艺
参数,控制压实过程;用试验路段确定的沉降差指标,检测压实质量。
路基成型后质量应符合规范(JTGF10-2006)表423-2的规定。
2软质石料填筑的土石路堤,应符合规范(JTGF10-2006)422条的规定。
3土石路堤的外观质量标准:
路基表面无明显孔洞;大粒径填石无松动,铁锹挖动困难;中硬、硬质石料土石路基边坡码砌紧贴、密实,无明显孔洞、松动,砌块间承接面应向内倾斜,坡面平顺。
十、效益分析:
就本项目而言,通过合理进行施工组织设计,先行安排高填方路基填筑,使路基施工工期得到保证,不影响整体形象进度;同时严格按照规范组织施工,保证了路基填筑质量,也给工后沉降赢得了足够的时间,有效地避免了一些病害的出现;由于对高填方路基精心组织、科学施工,工序衔接有序合理,使施工机械得到了最大限度的发挥,成本控制有效,取得了很好的经济效益。
同时,该工法得到了业主、监理等方方面面的认可,并在本合同段填筑现场进行了现场观摩,带来了较好的社会效益。
十一、工程应用实例:
高填方路基填筑施工工法在祁浮高速公路F2合同段得到了有效
的应用,主要应用于K112+98AK113+075K113+71AK113+950两段填筑,最大填高分别为26m31m填土方合计约27万方,土工格栅33228吊,冲击碾压8900m2。
对于高填方路基的施工我们采取了“优先施工、足够沉降、动态监控”的十二字方针。
这两段路基于2010年9月5日开始施工,到2011年3月20日施工结束,止2012年9月底通车,已经经过了18个月的自然沉降期,未出现不均匀沉降、路基滑坍、纵向开裂、边坡坍塌等不良病害,施工质量得到了有效保证。
尽管目前已经通车运营,但是建议对于高填方路段填筑的位移和沉降监测仍需继续进行,并及时进行数据的整理分析,为后期公路的维护运营提供依据,如出现非正常变形,以便及时采取针对性的措施,从而保证行车安全、延长公路的使用寿命。
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