公路工程施工技术1

11第3章路基工程施工3.1路基施工概述路基作为公路的重要组成部分，既是公路线形的主体，又是路面的基础。实践证明：没有坚实的路基，就没有稳定的路面。而路基的强度和稳定性是通过施工才得以实现的，因此，路基的施工质量直接关系到路面和整条公路的使用品质和使用寿命。3.1路基施工概述3.1.1公路路基施工的程序和基本原则1.公路路基施工的程序（1）施工前的准备工作（2）修建小型构造物（3）路基土石方工程施工（4）路基工程的竣工检查与验收3.1路基施工概述2.公路路基施工的基本原则（1）路基应具有一定的稳定性和耐久性，应能承受行车荷载的反复作用和抗御各种自然因素的长期影响。（2）路基工程应推行机械化施工，只有在条件极其困难的三、四级公路中方可采用人工施工法。（3）路基应按照设计要求进行施工，在确保工程质量的前提下，应因地制宜，合理利用当地的材料和工业废料。（4）路基施工应在符合工艺要求和质量标准的条件下，积极采用经过鉴定的新材料、新技术、新机具和新的试验检测方法。3.1路基施工概述（5）路基施工必须遵守国家相关的土地管理法规，节约用地，保护耕地和农田水利设施。（6）路基施工应保护生态环境，尽量不破坏或少破坏原有的植被地貌。清除的杂物必须分类妥善处理，不得随意倾弃于河流水域之中。（7）路基施工必须贯彻安全生产的方针，制定技术安全措施。加强安全教育，严格执行安全操作规程，确保工程施工安全。（8）公路路基施工必须按批准的设计文件进行。当需要变更设计、改变原定的施工方案或采用特殊施工方法时，应按施工管理程序，报请业主或监理工程师审批。3.1路基施工概述3.1.2场地清理与路基基底处理（1）对路基用地范围内既有的房屋、道路、河沟、通讯、电力设施、上下水管道、坟墓及其它建筑物等，均应协助有关部门事先进行拆迁或改造；对路基附近的危险建筑物应予以加固；对文物古迹应妥善保护。（2）路基用地范围内既有的树木、灌木丛等均应在施工前砍伐或移植。（3）对路幅范围内原地面表层的腐殖土、表土、草皮等应进行清理，清除深度一般不小于15cm。3.1路基施工概述（4）原地面上的坑、洞、穴等，应在清除沉积物后，用符合要求的填料分层回填、逐层压实。（5）处于深耕地段的路基，在必要时应先将土翻松、打碎，再整平、压实；公路经过水田、池塘和洼地时，应根据具体情况，采取处理措施，以确保路堤的基底具有足够的稳定性。（6）对路基范围内的泉眼或露头地下水，应按设计要求，采取有效的导排措施后方可填筑路基。当地下水位较高时，应按设计要求认真进行处理。3.1路基施工概述（7）当地面横坡为1:5～1:2.5时，应将原地面挖成台阶，台阶宽度不小于1m；当地面横坡陡于1:2.5时，还需要作进一步的特殊处理。（8）填方地段的基底应按设计要求整平与压实。一般情况下，二级及二级以上的土质路堤基底的压实度不小于90%；三、四级公路应不小于85%。（9）对于土石混合地基、填挖界面、高填方地基等，都应按设计要求进行处理。在非岩石地基上修建填石路堤时，应按设计要求设置过渡层。（10）在陡、斜坡地段，路堤靠山一侧应按设计要求做好排水和防渗处理。3.2路基施工主要机械简介路基施工机械可分为土方工程机械和石方工程机械。3.2.1土方工程机械推土机是路基土方施工中最常用的机械之一。常用于土壤、风化岩层、爆破石渣的铲挖与推运，以及松散粒料的移运等工作。1.推土机3.2路基施工主要机械简介（1）推土机的分类按行走装置的形式分为履带式和轮胎式两种；按发动机功率的大小分为小型、中型和大型三种。（2）推土机的基本作业方法推土机的基本作业循环由铲土、运土、卸土三个工作行程和一个空载回驶过程组成3.2路基施工主要机械简介1）铲土作业在此作业行程内，使铲刀切入土内一定深度，以最少的时间和最短的距离使铲刀前堆满土壤，并用铲刀推动土壤前行。推土机铲土主要有波浪式铲土、跨铲铲土和平铲等方法。3.2路基施工主要机械简介波浪式铲土3.2路基施工主要机械简介跨铲铲土法3.2路基施工主要机械简介2）运土作业推土机运土作业主要有深槽式、并进式、分段式等几种方法。深槽式3.2路基施工主要机械简介并进式3）卸土作业该行程是通过提升铲刀来实现的，卸土的方法因施工条件的不同而异，有分层填土、沟堑填土等多种方法。3.2路基施工主要机械简介（3）推土机的适用范围推土机一般适用于季节性较强、工程量集中、施工条件较差的施工环境，特别适于50～100m的短距离作业。在公路工程施工中主要用于填筑路基、开挖路堑、平整场地、管道和沟渠回填以及其它辅助作业。此外，推土机在公路施工准备阶段可以用以推集乱石和清除树根，在辅助作业中还可以为铲运机和挖装机械进行松土、助铲、牵引等。3.2路基施工主要机械简介2.铲运机铲运机也是一种循环作业式的土方机械，它能综合完成铲、装、运、卸、铺、压等一系列工序。3.2路基施工主要机械简介（1）铲运机的分类按照斗容量可分为小容量（3m3以下）、中等容量（4～14m3）、大容量（15～30m3）和特大容量（30m3以上）四种；按卸土方法可分为强制式、半强制式和自由式三种；按操作系统的形式可分为钢索滑轮式和液压式两种；按行走方式可分为拖式、半拖式和自行式三种。3.2路基施工主要机械简介（2）铲运机的基本作业方法铲运机的作业循环由铲装、运输、卸土和回驶四个过程组成。铲装运输卸土3.2路基施工主要机械简介常见的铲运机运行路线椭圆形运行路线“8”字形运行路线螺旋形运行路线3.2路基施工主要机械简介（3）铲运机的适用范围铲运机的作业内容主要是平整场地、填筑路堤、开挖路堑等。铲运机一般用于开挖Ⅰ、Ⅱ级土，在Ⅲ、Ⅳ级土施工时，需要用松土器预先翻松。它适宜于在湿度较小（含水量在25%以下）的松散砂土和粘性土中施工；但是铲运机不适宜在干燥的粉砂土或潮湿的粘土中作业，更不宜在地下水位较高的潮湿地区或沼泽地带作业。3.2路基施工主要机械简介3.挖掘机挖掘机是路基土方开挖作业的一种主要机械。其特点是效率高、产量大，但是机动性较差。按照挖掘机的作业形式可以分为单斗挖掘机和多斗挖掘机，在公路工程施工中普遍采用的是单斗挖掘机。3.2路基施工主要机械简介（1）单斗挖掘机的分类单斗挖掘机按照行走方式分为履带式、轮胎式、汽车式和悬挂式；按传动方式分为机械传动挖掘机和液压传动挖掘机；按工作装置的不同分为正铲挖掘机、反铲挖掘机、拉铲挖掘机和抓斗挖掘机等。3.2路基施工主要机械简介（2）单斗挖掘机的基本作业方法单斗挖掘机每个循环包括挖掘、回转、卸料和返回四个过程。反铲挖掘机作业示意图1-斗底；2-铲斗；3-牵引钢索；4-斗杆；5-动臂；6-提升钢索7-前支架；Ⅰ～Ⅴ-工作过程3.2路基施工主要机械简介（3）挖掘机的适用范围正铲和反铲挖掘机的主要挖装对象是Ⅰ～Ⅳ级土壤和软石；拉铲和抓斗挖掘机主要适用于Ⅰ、Ⅱ级土壤和预松后的Ⅲ、Ⅳ级土壤作业。在公路工程中，当遇到开挖量较大的路堑和填筑较高的路堤时，选用挖掘机与运输车辆相配合是比较合理的组织方案。3.2路基施工主要机械简介挖掘机与运输车辆配合作业3.2路基施工主要机械简介4.装载机装载机是一种应用范围广泛的机械，它兼具推土机和挖掘机两者的功能，可以完成铲掘、推运、整平、装载和牵引等多种作业。它的优点是适应性强，作业效率高、操作简便。3.2路基施工主要机械简介（1）装载机的分类装载机按发动机的功率分为小型、中型、大型和特大型；按行走装置分为轮胎式和履带式；按卸载方式分为前卸式、回转式、后卸式和侧卸式；按传动方式分为机械式、液力机械式、液压式和电动式。3.2路基施工主要机械简介（2）装载机的基本作业方法装载机的作业由铲装、转运、卸料和返回四个过程组成一个工作循环。3.2路基施工主要机械简介（3）装载机的适用范围装载机不仅能对松散的土石材料进行装、运、卸作业，对岩石、硬土进行轻度的铲掘，还能用来清理、刮平场地以及牵引作业。一般情况下，装载机整个作业循环（装、运、卸、回）的时间不宜超过3分钟；挖掘机与自卸式汽车相配合时，应注意使装载机的斗容量与自卸式汽车的车厢容积相匹配。3.2路基施工主要机械简介5.平地机平地机是一种装有一带转盘的铲土刮刀为主，并配备其它多种可换作业装置，进行土地平整和路基整形的连续作业的土方施工机械。3.2路基施工主要机械简介（1）平地机的分类平地机按照行走方式分为自行式和拖式；按行走轮数分为四轮式和六轮式；按转向方式分为前轮转向、全轮转向等。3.2路基施工主要机械简介（2）平地机的基本作业方法平地机的主要工作装置是刮刀，它可以调整出四种不同的动作，即刮刀的平面回转、左右端升降、左右引伸和机外倾斜。通过这些动作，可以使刮刀在各种不同的位置来实现多种土方作业方式，主要归纳为刮刀刀角铲土侧移、刮土侧移、刮土直移和机外刮土等。3.2路基施工主要机械简介（3）平地机的适用范围平地机是一种将铲土、运土、卸土等工序可以同时进行的连续作业式机械，能够从事多种土方工程作业。平地机主要用于开挖路槽，修整路拱，从路线两侧取土填筑矮路堤（高度不超过1m），旁刷边坡，开挖边沟、排水沟、路缘石沟，以及大面积场地平整等。此外，平地机可以在路基上拌和与摊铺路面的底基层或基层材料，用于清除路肩上的杂草及冬季道路除雪等。3.2路基施工主要机械简介6.压实机械压实是在外部压力的作用下，克服土粒间的内聚力和摩擦力，破坏原有的结构，使固体颗粒重新排列，彼此挤紧，达到一种较为密实的新的平衡。压实的目的在于提高土壤的密实度（干密度），从而增强路基的强度和稳定性。3.2路基施工主要机械简介（1）压实机械的分类按压实作用的原理分为静作用碾压机械、振动碾压机械、振荡碾压机械和夯实机械四类；按行走方式分为拖式和自行式两类；按碾轮的形状分为光轮、羊脚、充气轮胎等；按滚轮的数目分为单轮式、双轮式、三轮式等；按机重可分为轻型、中型和重型三种类型。3.2路基施工主要机械简介a）单轮式b）双轮式c）三轮式光轮压路机3.2路基施工主要机械简介羊脚压路机轮胎压路机3.2路基施工主要机械简介（2）压实机械的特点及适用范围1）光轮压路机是一种静作用的压路机，即以压路机的自重来实施压实作用。适用于一般的公路工程或作为辅助压实之用。2）羊脚压路机具有较大的单位压力（包括羊脚的挤压力），压实深度大而且均匀，并能挤碎土块，有着很好的压实效果和较高的作业效率。广泛地用于粘性土的分层压实，但不适用于非粘性土和含水量很高的土。3.2路基施工主要机械简介3）轮胎压路机机动性好，便于运输，压实作业时土壤与轮胎的同时变形，接触面大，并有很好的揉和作用，压实效果较好。适用于各种土的压实。4）振动压路机单位线压力大，振动力影响深，较大的增加了压实深度，而且压实遍数也可以相应的减少。振动压路机种类繁多，在公路施工中应用广泛。3.2路基施工主要机械简介5）夯实机械夯实机械分为振动夯实与冲击夯实两大类，通常情况下它们的体积小，质量轻，生产率低，主要应用于狭窄工作面的铺筑层的压实工作中。振动夯实机械适用于非粘性土、砾石、碎石的压实；冲击夯实机械则适用于粘土、砂质粘土和灰土的夯实作业。3.2路基施工主要机械简介3.2.2石方工程机械在公路工程施工中，除了土方填挖作业，还需要进行石方的开采与料石、碎石的加工，对石方进行开采和加工的机械设备称之为石方工程机械。与路基石方紧密相关的工程机械主要有空气压缩机、凿岩机、破碎机等。3.2路基施工主要机械简介1.空气压缩机空气压缩机是气源装置中的主体，它是将原动机（通常是电动机）的机械能转换成气体压力能的装置。3.2路基施工主要机械简介空气压缩机的分类：按工作原理可分为往复式和旋转式两种类型；按空气在一个循环内被压缩次数的不同，可分为单级式、双级式和多级式三种类型；按活塞工作面的不同，可分为单作用式和双作用式两种类型；按压缩机安装方式的不同，可分为移动式、半固定式和固定式三种类型。3.2路基施工主要机械简介2.凿岩机凿岩机是用来开采石料的专用工具。利用它在岩层上钻凿出炮眼，以便放入炸药炸开岩石，完成开采石料或其它石方工程的任务。此外，凿岩机还可以用来破碎混凝土之类的坚硬物质。3.2路基施工