第三节挖方路基施工技术

三、挖方路基施工技术挖方路基施工就是按设计要求进行挖掘，并将挖掘出来的土石方作填料，或运往弃土地点。开挖路堑一般分为土方开挖和石方开挖。1路堑土方开挖方法路堑土方开挖方法，根据具体情况可采用横挖法、纵挖法和混合开挖法三种。1.1横挖法从路堑的一端或两端按横断面全宽沿路线纵向向前开挖，称为横挖法。此法适用于短而深的路堑。掘进时逐段成型向前推进，运土由相反方向送出。这种方案可以获得较高的挖坡面，但工作面较窄。当路堑过深时，可分成台阶同时掘进，以增加工作面，加快施工进度。但每一台阶均应有单独的运土出路和排水沟渠，以免互相干扰，影响工效，造成事故。1.2纵挖法沿路堑纵向将高度分成不大的层次依次开挖，称为纵挖法。适用于较长的路堑。若路堑的宽度及深度都不大，可以按横断面全宽纵向逐层挖掘，称为分层纵挖法，挖掘的地表应向外倾斜，以利排水。此方案适于铲运机（在较长较宽的路堑时）和推土机（在短路堑及大坡度时）施工。若路堑的宽度及深度都比较大，可先在路堑纵向挖出一条通道，然后向两侧开挖，称为通道纵挖法。此法可采用人工或挖土机挖掘，通道可作为机械通行或出口路线，适合于长而深的路堑。若路堑很长，可在适当位置选择一个（或几个）地方，将路堑的一侧横向挖穿堑壁（俗称马口），把长路堑分成几段，各段再采用上述纵向开挖，称为分段纵挖法。此法适用于傍山长路堑，一侧堑壁不厚不深。1.3混合法混合开挖法是将横挖法、通道纵挖法混合使用，适宜于特别长而深的路堑。此法先沿路堑纵向挖出一条通道，以增加开挖坡面，但要注意每一开挖面应能容纳一个作业组，或一台机械。在开挖半路堑而横向弃土时，还可采用分层或分块的挖掘方案，各种挖掘方案的选择应考虑当地的地形条件，工程量的大小，施工工期以及采用的机具等因素。此外，尚需考虑土层的分布及利用，严格按照开挖顺序自上而下，整幅开挖，保证施工安全。2岩石开挖方法根据岩石的工程分类确定开挖方法，通常采用爆破法开挖，有条件时宜采用松土法或破碎法开挖。2.1爆破法开挖利用炸药极为迅速的化学反应，在瞬间产生的爆炸现象，来破碎和抛掷岩石。2.2松土法开挖开挖岩石除了采用爆破法外，松土法也愈来愈被广泛采用。松土法是充分利用岩体自重存在的各种裂面和结构面，用推土机牵引的松土器将岩体翻碎，再用推土机或装载机与自卸汽车配合，将翻松的岩块搬运出去。松土法避免了爆破法所具有的危险性，而且有利于开挖边坡的稳定及附近建筑物的安全。作业效率比较高。从国外的实践和发展趋势看，只要能够使用松土法施工的场合，就尽量不用爆破法施工。2.3破碎法开挖这种方法是用破碎机凿碎岩块。破碎法宜用于岩体裂缝较多，岩块体积较小，抗压强度低于100MPa的岩石。破碎法的工作效率不高，不宜作为开挖岩石的主要方法，仅用于不能使用爆破法或松土法施工的局部场合。3土方机械化施工3.1常用的土方机械及作业程序常用的路基土方工程机械有推土机、挖掘机、铲运机、平地机、松土机及各种压实机械和水力机械。3.1.1推土机推土机的用途推土机是修筑公路路基、飞机场、厂房地基及其他土建工程的主要机械。其构造简单、灵活性大、速度快、生产效率高，能独立工作，同时又能与其他机械配合作业。因此，在土方机械化施工中，得到广泛地应用。推土机可以纵向运土或横向推土，对半填半挖路段施工尤为合适，主要用于开挖路堑、填筑路堤、平整场地、填埋沟槽以及其他辅助作业。推土机作业推土机适用于10-100m以内的土方挖运、填铺与压实，其经济运距为20-70m。有以下几种作业方式。下坡推土，在斜坡地形上，推土机向下坡方向切土推土，可以提高工效。并列推土，两台或三台推土机并列同时推进，可减少土的溜失，以提高工效。拉槽推土，推土机连续多次切土和堆运作业固定在同一条作业线上，形成一条线槽，槽深一般不大于铲刀的高度。多刀推土法，积聚若干个土堆后，再由远而近，以土拥土将这些土堆一次推向填方。分段推土法，取土坑宽度超过15m时，先在靠填方的近侧用最短切刀长度取土，再分次以相同长度往后延伸取土，缩短不必要的运行距离。推土机填筑路堤斜层铺填法按斜层铺填路堤施工程序进行。堆填法按堆填法填筑路堤施工程序进行。斜向堆土法，利用路堤边坡作升高的运行道，在填方高度较大时采用。两侧横向推土填筑路堤，利用路侧取土坑横向堆土并堆积进行矮路堤施工。可利用梳齿形断面法或分段切土分层填筑法。纵向推土法，当路堤填土取自路线两端路堑或其他高地，宜采用纵向推土法。其运行路线多为直达路线行驶，为了发挥坡切土的优点，也可采取8字形运行路线的连环填土法。之字形推土法，这种方法多用于桥涵、沟槽的填土，因其减少了平均负荷距离，改善了堆集土方条件，并使推土机转向少了1/2，因而能有效地提高生产率。3.1.2挖掘机挖掘机属于挖掘装运机的一种类型，其挖土效率高，产量大，但机动性差。主要用于路堑的开挖，高填土和大中型桥梁的基础工程。一般要与其他运输工具配合施工。同在工期较长、工程量比较大的土方集中工程。其作业方式有：正铲挖掘机的基本作业侧向开挖：运土车辆的运行路线位于挖掘机开挖路线的侧面，其特点：卸土时平均回转角小于90°，而且车辆可以直线进出，不需调头和倒驶，缩短了循环时间效率高。正向开挖：装车时车辆停在挖掘机的后方。其特点：卸土回转角大于90°，从而增加了循环时间，但其开挖面较宽。装运车辆需要调头和倒驶，效率降低。因此这种方式只适宜于挖掘进口处。反铲挖掘机的基本作业沟端开挖：开挖时挖掘机从沟的一端开始，然后沿沟中线倒退开挖。运输车辆停在沟侧，动臂要回转40°-90°方向卸料，挖掘宽度不宜过大。沟侧开挖：它与前者不同的是车辆停在沟端，挖掘机在沟侧，动臂回转小于90°即可卸料，由于每循环所用的时间短，所以效率高。根据挖掘机在路堑内的开挖方式不同，又可分为单程前进式，纵向穿通扩大式及导坑式。3.1.3装载机装载机是一种工作效率较高的铲土运输机械，它兼有推土机和挖掘机两者的工作能力，可进行铲掘、推运、整平、装载和牵引等多种作业。其优点是适应性强，作业效率高，操纵简便。装载机与运输车辆配合，可采用如下作业方式：“I”字形作业运输车辆平行于工作面，装载机则垂直于工作面，前进铲土后，直线后退一定距离，并提升铲斗，此时，运输车退到装载机铲斗卸土位置，装满后驶离。此法装载机不需调头，但要求运输车辆与其配合默契。“V”字形作业运输车辆与工作面成约60°；装载机侧垂直于工作面，前进铲土后，在倒车行驶过程中调头60°，便与运输车辆垂直，然后驶向运输车辆卸料。这种方式循环时间较短。“L”字形作业运输车辆垂直于工作面，装载机铲土后，倒退并调转90°，然后驶向运输车辆卸土。这种方式需有较宽的工作场地。3.1.4铲运机铲运机是土方工程使用最广泛的一种机械，有拖式与自动式两种。它可以进行自挖、自装、自运、自卸各个工序，并兼有铺平压实的作用。它在路基施工中，可以填筑路堤，开挖路堑、填挖和整平场地。铲运机铲土运土操作方法一般有：按薄层切土，梳齿形断面切土与楔形断面切土等。铲运机的运行路线，根据地形与工作性质的不同，主要有直线回转运行环，螺旋运行路线，之字形运行路线和连环“8”字形运行路线等。3.2土方机械的选择选择土方机械时应考虑工程性质（工程数量、填挖高度、施工期限、横断面形式、修建意义等），施工条件（土的类别、水文地质、现场道路状况、施工区的水电供应及施工季节等）、机械性能与设备现状等因素对施工机械和操作方案的不同程度的影响，分清主次、综合分析考虑。一方面从具体条件出发，需满足工程的实际要求和现实意义，另一方面必须进行技术经济比较，充分发挥机械效率。综合机械化施工是机械施工中最有效的形式。在综合机械化施工中，担负主导工序的机械作为主要机械。选择机械时应首先确定主要机械的类型，以主要机械能发挥最高效力为原则。再选配相应的辅助机械，使主辅机械类型组合正确，各种机械配合得当，协同工作，数量适中，以此正确地选择机械，组织机械化程度不同的施工。根据以往工程实践经验，几种常用的土方机械适用范围，按施工条件选择土方机械，可参考下表。常用的土机械的适用范围表机械名称适用的作业项目施工准备工作基本土方作业施工辅助作业推土1.修筑临时道路；2.推倒树木，拔除树根；3.铲除草皮；4.清除积雪；1.高度3m以内的路堤和路堑；2.运距10～100m以内的土方挖运与铺填及压实；1.路基缺口土方的回填；2.路基面粗平；3.取土坑及弃土堆平整工作；机5.清理建筑碎屑；6.推缓陡坡地形；7.翻挖回填井、坟、陷穴3.傍山坡的半填半挖路基土方4.配合铲运机作助铲顶推动力；5.斜坡上推挖台阶拖式铲运机铲除草皮运距60～700m以内的土方挖运、铺填及碾压作业（填挖高度不限）1.路基面及场地粗平；2.取土坑及弃土堆整理工作自动平地机1.铲除草皮2.清理积雪3.疏松土壤1.修筑0.75m以下的路堤及0.6m以下路堑土方；2.傍山坡半填半挖路基土方1.开挖排水沟及山坡截水沟；2.平整场地及路基；3.修刮边坡拖式松土机1.翻松旧路的路面；2.清除树根小树墩及灌木丛1.在含有砾石及坚硬的Ⅲ～Ⅳ类土中作疏松工作；2.破碎及揭开0.5m以内的冻土层正铲拖斗挖土机1.半径为7m以内的土壤挖掘及卸弃；2.用倾卸车配合作500～1000m以上的土方远运1.开挖沟槽及基坑；2.水下捞土；（以上用反铲、拉铲或蛤蚌式挖土机）按施工条件选择土方机械路基形式及施填挖高度（m）土壤移运水平主要施工机械名称辅助机械机械施工运距（m）最小工作地段长度工方法直距（m）（m）(一)路堤路侧取土0.7515自动平地机-300～5003.003.006.006.00不限不限不限不限406020～10050～200500500～7007500750058.8kw推土机73.5～102.9kw推土机6m3拖式铲运机6m3拖式铲运机6m3拖式铲运机9～12m3拖式铲运机9m3以上拖式铲运机58.8kw推土机10～40-80～250250～5007001000500--50～8080～10050～8050～8050～80自卸汽车运土500(5000)m3(二)路堑0.603.001540自动平地机58.8kw推土机-10～40300～500-路侧弃土路侧下坡弃土4.007073.5～102.9kw推土机10～70-路侧弃土6.0015.0015.0030～10050～2001006m3拖式铲运机6m3拖式铲运机9～12m3拖式铲运机58.8kw推土机100～300300～600100050～80100200纵向利用不限不限20～7010058.8kw推土机73.5～102.9kw推土机58.8kw推土机20～70100--不限不限不限不限40～6008005005006m3拖式铲运机9～12m3拖式铲运机9m3拖式铲运机自卸汽车运土80～7001000500500100100100(5000m3)(三)半填半挖横向利用不限6058.8～102.9kw斜角推土机(80～140马力)10～60-注：表中均指I、II类土，如遇土质坚硬时，应先用松土机将土疏松。3.3机械施工应注意的问题机械化施工不仅要有足够数量的土方机械，关键还要有先进的组织管理，使各种机械都能得到合理的利用，最大限度地提高生产率。为此，组织机械化施工需要注意以下几点：建立健全管理体制和组织机构，对施工和机械实行统一管理、统一计划、统一调度，使各个工序、各个环节联系紧密，保证施工的连续性。实行科学管理，制定完善的施工技术与机械技术管理制度。深入调查研究正确选择施工机械及其作业方案，认真编制施工组织计划。贯彻“抓住重点、兼顾一般”的原则，把主要力量集中在重点工程上，突破一点，推动全局。切勿平均使用力量，延误工期，造成浪费。加强技术、经济责任制，严格质量检查，不断提高管理水平与技术水平。路堑开挖后应注意的几个问题：开挖后应作好排水和防渗措施，使临时排水设施（截水沟、排水沟、渗沟等）与永久性排水设施相结合，并不得引起淤积和冲刷；弃土应合理，少占或不占农田，保证路基的稳定，不污染环境，不