第5章 路基工程施工

道路工程技术北京大学出版社主编刘雨第5章路基工程施工5.1概述5.2土质路基施工5.3石质路基施工5.4路基养护1.路基施工的特点

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5.1路基概述5.1.1路基施工的特点与基本方法

路基是支承路面的土工构筑物。在挖方地段，路基是开挖天然地层形成的路堑；在填方地段，则是用压实的土石填筑而成的路堤。由于路基在使用过程中要承受由路面传递而来的行车荷载并抵御各种环境因素的影响，因此要求路基必须具有足够的强度、良好的水温稳定性和耐久性。路基施工，就是以设计文件和施工技术规范为依据，以工程质量为中心，有组织有计划地将设计图纸转化为工程实体的建筑活动。2.路基施工的基本方法路基施工的基本方法，按其技术特点大致可分为：人工及简易机械化、综合机械化和爆破方法等。人工施工是传统方法，施工时主要是工人用手或手工工具进行作业，其劳动强度大、功效低、进度慢、工程质量亦难以保证，已不适应现代道路工程施工的要求，只能作为其它施工方法的辅助和补充

简易机械施工是在人工施工的基础上，对施工过程中劳动强度大和技术要求相对较高的土序用机具或简易机械完成，以利加快工程进度、提高施工效率和工程质量，但这种施工方法工效有限，只能用于工程量较小、工期要求不严的路基或构造物施工，特别不适宜高速公路和一级公路路基的大规模施工

综合机械化施工是通过合理选用专业施工机械，将各种机械科学地组织，按路基施工要求优质、高效地对施工的各工序进行既分工又联合的路基施工方法。实现综合机械化施工是我国路基施工的发展方向，特别是对于工程量大、技术要求高、工期紧的高速公路和一级公路路基工程，必须采用此法施工

爆破法施工是利用炸药爆破的巨大能量炸松土石或将其移到预定位置。这种施工方法主要用于石质路堑的开挖，特殊情况下也用于土质路堑开挖或清除淤泥。5.1.2路基施工前的准备工作1.组织准备2.物质准备3.技术准备

1）编制施工方案，制定施工组织计划。

2）施工测量与复查。4.施工现场准备1）用地划界及拆迁建筑物。2）砍树挖根。3）场地排水。5.铺筑试验路6.临时工程5.2土质路基施工5.2.1路堤填筑为了确保路堤的强度和稳定性，在填筑路堤时，要处理好基底，保证必须的压实度及正确选择填筑方案。路堤填筑的主要施工工序为：填料的选择、基底处理、填筑方案选择、填料碾压。1.填料的选择填筑路堤的材料应选择强度高，水稳定性好、便于施工压实以及运距短的土、石。石块、碎石土、卵石土、砾石土等具有透水性好、内摩擦系数大、不易压缩、水稳定性好等优点，是很好的路堤填料。

砂土无塑性，透水性强，毛细水上升高度很小，具有较大的内摩擦系数，强度和水稳定性均较好，但由于粘性小，易松散，因此压实困难。可加入一些粘性大的土，以改善砂土路基质量。

砂性土既有一定数量的粗颗粒，使路基具有足够的强度和水稳定性，又含有一定数量的细粒土，使其具有一定的粘聚力，不致过分松散，一般遇水干得快，不膨胀，干时有足够的粘结性，扬尘少，容易被压实而形成平整坚实的路基，是良好的路基填料。粘性土细颗粒比重大，透水性很差，粘聚力大，具有较大的可塑性、粘结性和膨胀性，毛细管现象也很显著。粘性土干燥时较坚硬，亦不易被水浸湿，但浸湿后亦难使之干燥，而且潮湿时强度将大大降低。在季节性冰冻地区，遇到不良的水温状况，路基容易产生冻胀和翻浆。粘性土如能充分压实并采取很好的排水措施，筑成的路堤也能获得稳定。粉性土含有较多的粉土颗粒，干时稍有粘性，但易被压碎，扬尘大，浸水时很快被湿成稀泥。粉质土毛细作用强烈，在季节性冰冻地区，水分聚积现象严重，引起路基冰胀，春融期间极易形成翻浆，是最差的路堤填料。如果必须用粉质土填筑路堤时，宜掺配其他材料以改善其性质，并加强排水以及采取设置隔离层等措施。2.基底处理1）密实稳定的土质基底。当地面横坡不陡于1：10，压实符合要求后，基底可不作处理；但路堤高度低于1m的地段，应将原地面草皮、树根等杂物清除。在稳定的斜坡上，横坡为1：10～1：5时，需铲除地面草皮、杂物、积水和淤泥，横披陡于1：5时，应将原地面挖成台阶，台阶宽度应不小于1m，高度不小于0.5m，台阶顶面做成向内倾斜2％～4％的斜坡，如图5-1所示。当地面横坡度陡于1：2.5时，应进行个别设计，特殊处理，如设置护脚或护墙。

路基填挖交界处的处理、高边坡路堤与陡坡路堤的施工，应满足路基设计规范及路基施工规范的相关要求。图5.1横坡较大时台阶式基底清表2）耕地或松土基底。路堤基底为耕地或松土时，应先清除有机土、种植土，平整压实后再进行填筑。在深耕地段，必要时应将松土翻挖、土块打碎，然后回填、整平、压实。经过水田、池塘或洼地时，应根据具体情况采取排水疏干、挖除淤泥、打砂桩、抛填片石或砂砾石等处理措施，以保持基底的稳固。当路基稳定受到地下水的影响时，应予拦截或排除，引地下水至路堤基底范围以外。如处理有困难时，则应当在路堤底部填以渗水土或不易风化的岩块。3.填筑路堤填筑方法主要有三种：分层填筑法竖向填筑法混合填筑法。

1）分层填筑方法。分层填筑法又可分为水平分层填筑法和纵向分层填筑法两种。水平分层填筑法在填筑时按照横断面全宽分成水平层次，逐层向上填筑。如原地面不平，应由最低处分层填起，每填筑一层经过压实后再填下一层，如图5.2(a)所示（图中1-4表示填筑土层序号）。纵向分层填筑法宜于用推土机从路堑取土填筑距离较短的路堤，依纵坡方向分层，逐层向上填筑，如图5.2b)所示。

图5.2分层填筑法（a）水平分层填筑法；（b）纵向分层填筑法2）竖向填筑法。在深谷陡坡地段填筑路堤，无法自下而上分层填筑，可采用竖向填筑法。竖向填筑是指从路堤的一端或两端按横断面全部高度，逐步推进填筑，如图5.3所示。竖向填筑因填土地过厚不易压实，施工时需采取下列措施：选用振动式或夯击式压实机械；选用沉陷量较小及颗粒径均匀的砂石材料；暂不修建较高级的路面，容许短期内自然沉落。3）混合填筑法。当高等级公路路线穿过深谷陡坡地段，尤其是对土层上部的压实度标准较高时，应尽量采用混合填筑法，如图5.4所示，即在路堤下层竖向填筑，上层水平分层填筑，使上部填土经分层压实获得需要的压实度。

图5.3竖向填筑法图5.4混合填筑法正确的填筑方案应满足下述要求：（1）根据土的性质、透水能力等要求，进行分类分层填筑压实，并采用有利于排水和路堤稳定的方式。（2）不同性质的填料要分别分层填筑，不得混填，每种填料的填筑层的压实厚度不宜小于0.5m。（3）填料分层填筑，为保证路堤水分的蒸发和排除，透水性好的土层不宜被透水性差的土层封闭。透水性差的土填筑在下层时，其顶面应做成4％的双向横坡，以保证来自上层透水性填土的水分及时排出。（4）凡不因潮湿及冻融而改变其体积的优良土应填在上层，强度较小的土应填在下层。（5）对于纵向用不同土质填筑的相邻两段路堤，为防止发生不均匀变形，在交接处应做成斜面，并将透水性差的土填在斜面下部，如图5.5。

图5.5不同土质接头用不同土质填筑路堤的正确与错误方案如图5.6所示。

图5.6路堤分层填筑方案（6）填石路堤的填筑其基底处理同填土路堤。石料的强度应不小于15MPa。石料的最大粒径不宜超过层厚的2/3。每层的松铺厚度不宜大于1.0m(高速公路不宜大于0.5m)。高等级公路和铺设高级路面的其他等级公路的填石路堤均应分层填筑，分层压实。铺设低级路面的一般公路在陡峻山坡段施工特别困难或大量爆破以挖作填时，可采用倾填方式将石料填筑于路堤下部。倾填时，路堤边坡坡脚应用直径大于30cm的硬质石料码砌。码砌的厚度：填石路堤高度小于或等于6m时，应不小于1m；大于6m时，应不小于2m或按设计规定施工。倾填只能在路基下部进行，而在路床底面下不小于1.0m的范围内，仍应分层填筑压实。7）土、石混填的路堤其基底处理同填土路堤。土石混合料中石料强度大于20MPa时，石块最大尺寸不得超过压实层厚度的2/3，否则应予剔除。当石料强小于15MPa时，石块最大尺寸不得超过压实层厚度，超过的应打碎。4.填料碾压填料碾压是路基工程的一个关键工序，有效地压实路基填筑土，才能保证路基工程的施工质量。除了采用透水性良好的砂石材料外，其他填料均需使其含水量在最佳含水量±2％内，方可进行碾压。因此，在施工中，必须经常检查填土的含水量，并按规定的要求检查压实度。1)确定工地施工要求的压实度。表5-1。通常根据表中的规定，用标准击实试验，得出最大干密度和相应佳含水量。2)对于各种压实机具碾压不同土类的适宜厚度，所需压实遍数与填土的实际含水量(最佳含水量±2％以内)等，均应根据要求的压实度，通过做试验路段时加以确定。高等级公路路基填土压实宜采用振动压路机或35～50t轮胎压路机讲行。采用振动压路机碾压时，第一遍静压，第二遍开始用振动压实。压实过程中应严格控制填土的含水量。含水量过大时，应将土翻晒至要求的含水量再碾压；含水量过小时，需均匀洒水后再讲行碾压。通常天然土的含水量接近最佳含水量时，在填土后应及时压实。3)填石路堤在压实前，应先用大型推土机推铺平整，个别不平处，应用人工配合，用细小石屑找平。压路机宜选用12t以上的重型振动压路机、2.5t以上夯锤或25t以上的轮胎压路机。碾压时要求均匀压实，不得漏压。每层的填铺厚度在0.4m左右，当采用重型振动压路机或夯锤压实时，可加厚至1.0m。填石路堤所要求的密实度、所需的碾压遍数(或夯压遍数)应经过试验确定。以12t的振动压路机进行压实试验，当压实层顶面稳定，不再下沉(无轮迹)时，可判为密实状态，即压实度合格。4)土石混填路堤的压实要根据混合料中巨粒土含量的多少来确定。当巨粒土含量较少时，应按填土路堤的压实方法进行压实；当巨粒土含量较大时，应按填石路堤的压实方法进行压实。不论何种路堤，碾压都必须确保均匀密实。5)压实度的检测方法有环刀法、灌砂法、灌水法(水袋法)和核子密度湿度仪法等。5.2.2土质路堑开挖土质路堑开挖前，应做好现场伐树除根等清理二作，如果移挖作填时，还需将表层土壤单独掘弃。土质路堑开挖，根据挖方数量大小及施工方法的不同，按掘进方向可分为纵向全宽掘进和横向通道掘进两种，同时又可在高度上分单层或双层和纵横掘进混合等。1.纵向全掘进在路线一端或两端，沿路线纵向向前开挖，如图5.7所示。图5.7纵向全宽掘进示意图

a)单层b)双层

1）横剖面2）纵剖面3）平面2.横向通道掘进先在路堑纵向挖出通道，然后分段同时向横向掘进，如图5-8。图5.8横向和混合掘进示意图

(a)双层横向;(b)双层混合

(1)横剖面;(2)平面（1-11为施工顺序）5.3石质路基施工石质路堑是通过山区和丘陵地区的一种常见的路基形式。山区和丘陵地区路基石方工程量大，而且集中，据统计一般约占土石方总量的45％～75％。爆破是石方路基施工最有效的方法，爆破还可用于爆松冻土、淤泥，开采石料等等。在公路工程中如能采用综合爆破施工方法，不但能保证功效高，工期短，而且可以取顺直的路线布置方案，是一种值得提倡的方法。石方路堑的开挖通常除了采用爆破法，有条件时宜采用松土法，局部情况可采用破碎法开挖。5.3.1石质路堑爆破开挖岩石路基所采用的爆破方法，应根据石方的集中程度、地形、地质条件及路线横断面形状等具体情况而定。常用爆破方法有药壶炮爆破法、微差爆破、光面爆破和预裂爆破等。1.炸药种类和起爆方法为了爆破某一岩体，在其中或表面放置一定数量的炸药包，药包分为集中药包、延长药包和分集药包三种。凡药包形状接近球形或立方体，高度不超过直径四倍的圆柱体和最长边不超过最短边四倍的直角六面体，均属于集中药包；长度或高度超过上述情况者，属于延长药包；分集药包是为提高炸药有效能量利用率的改进型装药方式它将一集中药包分为两个保持一定距离的集中子药包，如下图5.9所示。图5.9分集药包示意图1）炸药种类炸药是一种化学性质不稳定的化学混合物，受一定外力作用就能引起高速化学分解反应，产生大量气体和热量，并能将其集中地能量瞬间释放出来的物质。石质路基爆破常用的有两类：起爆炸药（一种爆炸速度极高的烈性炸药，用以制造雷管）和主要炸药（用以对岩石或其它介质进行爆炸的炸药，敏感性较低，需要在起爆炸药强力冲击下才能爆炸，一般有梯恩梯、黑火药及硝铵炸药等）。2）常用的起爆器材现代起爆方法有电和非电两种方式，前者由电热点燃电雷管内的灼热桥丝引爆炸药；后者则由导火索的火焰或导爆索、导爆管传递的冲击波引爆雷管，从而起爆药包。常用的起爆器材有雷管、导火索、传爆线、塑料导爆管等。2.综合爆破方法

1）钢钎炮(眼炮)

在路基工程中，钢钎炮通常指眼炮直径和深度分别小于7cm和5m的爆破方法。一般情况下，单独使用钢钎炮爆破石方是不大经济的，其原因是炮眼浅，用药少，每次爆破的石方数不多，并全靠人工清除，功效较低，而且不利于爆破能量的利用。但由于其比较灵活通常为其它炮型服务的辅助炮型。2）药壶炮(烘膛炮)

药壶炮是指在深2.5～3.0m以上的炮眼底部用少量炸药经一次或多次烘膛，使眼底成葫芦形，将炸药集中装入药壶中进行爆破，如图5.10所示。此法主要用于露天爆破。图5.10药壶炮示意图3）猫洞炮(蛇穴炮)

猫洞炮系指炮洞直径为0.2～0.5m，洞穴成水平或略有倾斜(台眼)，深度小于5m，用集中药包在炮洞中进行爆破的一种方法，如图5.11所示。其特点是充分利用岩体本身的崩塌作用，能用较浅的炮眼爆破较高的岩体。图5.11猫洞炮示意图4）微差爆破两相邻药包或前后排药包以毫秒的时间间隔(一般为15～75ms)依次起爆，称为微差爆破，亦称毫秒爆破。微差爆破的特点是各药包的起爆时间相差微小，被爆破的岩块在移动过程中互相撞击，形成极其复杂的能量再分配，使岩石破碎均匀，缩短抛掷距离，减弱地震波和空气冲击波的强度，可改善爆破质量。5）光面爆破和预裂爆破光面爆破和预裂爆破是在50年代末期，由于钻孔机械的发展，出现的一种密集钻孔小装药量的爆破新技术。光面爆破是通过正确选择爆破参数和合理的施工方法，达到爆后壁面平整规则、轮廓线符合设计要求的一种控制爆破技术。它与传统的爆破法相比，最显著的优点是能有效地控制周边炸药的爆破作用，从而减少对围岩的扰动，保持围岩的稳定，确保施工安全。进行石方开挖时，在主爆区爆破之前沿设计轮廓线先爆出一条具有一定宽度的贯穿裂缝，使爆体与山体分开，作为隔振减振带，以缓冲开挖爆破的振动波，控制其对保留岩体的破坏影响，使之获得较平整的开挖轮廓，此种爆破技术为预裂爆破。6）洞室炮为使爆破设计断面内的岩体大量抛掷(抛坍)出路基，减少爆破后的清方工作量，确保路基的稳定性，可根据地形和路基断面形式，采用以下不同性质的洞室炮爆破方法。（1）抛掷爆破①平坦地形。自然地面坡角小于150，路基设计断面为拉沟路堑，当石质大多是软石时，为使石方大量扬齐到路基两侧，通常采用稳定的加强抛掷爆破。但此法在公路工程中很少采用。②斜坡地形。自然地面坡角。在15～500之间，岩石也较松软时，可采用抛掷爆破。（2）抛坍爆破。①当自然地面坡度大于300，地形地质条件均较复杂，临空面大时，宜采用这种爆破方法。在陡坡地段，岩石只要充分被破碎，就可以利用岩石本身的自重坍滑出路基，即提高了爆破效果。而且爆后路堑边坡稳定，单位耗药量降低，降低了路基工程造价。②多面临空地。路线通过波浪起伏的峡谷或鸡爪地形地段，因地形状况的限制，出现临空面较多，有利于爆破。（3）定向爆破这是利用爆破能将大量土石方拉照指定的方向，搬移到一定的位置并堆积成路堤的一种爆破施工方法。它减少了挖、装、运、夯等工序，生产率极高。（4）松动爆破大型松动爆破主要用于不宜采用抛掷爆破的次坚石、软石路基，或配合机械化清方的地段。在坚石中，宜采用深孔炮。3.爆破法开挖时，应注意事项1）爆破区管线调查。2）需用爆破法开挖的地段，必须查明空中缆线及地下管线的具体位置以确保其安全。石方爆破开挖必须严格按如下程序进行：施爆区管线调查→炮位设计与设计审批→配备专业施爆人员→清除施爆区覆盖层和强风化岩石→钻孔→爆破器材检查与试验→炮孔(或坑道、药室)检查与废渣清除→装药并安装引爆器材→布置安全岗和施爆区安全人员→炮孔堵塞→撤离施爆区和飞石、强地震波影响区内的人、畜→起爆→清除瞎炮→解除警戒、测定爆破效果(包括飞石、地震波对施爆区内外构造物造成的损伤及造成的损失)。3）施爆及排水：进行爆破作业时必须由经过专业培训并取得爆破证书的专业人员施爆。要注意开挖区的施工排水，在纵向和横向形成坡面开挖面，以确保爆破出的石料不受积水浸泡。4）边坡清刷：（1）石质挖方边坡应顺直、圆滑、大面平整。边坡上不得有松石、危石。（2）挖方边坡应从开挖面往下分级清刷边坡，下挖2～3m时，应对新开挖边坡刷坡，对于软质岩石边坡可用人工或机械清刷，对于坚石和次坚石，可使用炮眼法、裸露药包法爆破清刷边坡，同时清除危石、松石。清刷后的石质路堑边坡不应陡于设计规定。（3）石质路堑边坡如因过量超挖而影响上部边坡岩体稳定时，应用浆砌片石补砌超挖的坑槽。5）路床整修：石质路堑路床底高程应符合设计要求，开挖后的路床基岩标高与设计标高之差应符合规范要求。如过高，应凿平；过低，应用开挖的石屑或灰土碎石填平并碾压密实。5.3.2松土法为了有利于开挖边坡的稳定和保护既有建筑物的安全，大马力推土机不断普及，用松土法开挖岩石被越来越广泛地采用。其施工方式是：用推土机索引的松土器将岩体翻松，松土器装在推土机的后端，根据推土机不同有单齿、3齿、5齿不等，推土机主机作为牵引动力，传动方式多以液压传动为主，深度可达50cm以上。程序是推土机将场地大致整平后，即开始松土作业，进行岩石的破碎应选用单齿式松土器，作业时，一般应低速行驶。开始时松土器钩子不易人土过深，应随着作业情况逐渐加深，每次的松土间隔视碎石的用途而定，一般取1.0~1.5m。松土作业是分层进行的，表层翻松后，用推土机进行推运集堆，然后装载机配合自卸翻斗车外运，形成松土一集堆一外运的机械循环作业。松土作业方向应尽可能顺着岩层的下坡方向，尽量与岩纹垂直，破碎效果好，松土作业应避免顺着岩纹作业，松土器过后将岩石劈成沟状。比较坚硬的岩石，进行一些小爆破再用松土器作业。5.4路基养护5.4.1路基养护工作的内容和要求

1.路基养护工作的内容为保证路基密实、稳定，各部尺寸和坡度应符合规定，必须保持排水系统完好，防止地面水和地下水浸入路基，并及时消除不稳定的因素，为此，养护工作应包括下列内容：（1）维修、加固路肩、边坡；（2）疏通、改善排水设施；（3）维护、修理各种防护构造物；（4）清除坍方、积雪，处理塌陷，检查险情，防治水毁；（5）观察和预防、处理翻浆、滑坡、泥石流等病害；（6）有计划、有针对性地对局部路基进行加宽、加高，改善急弯、陡坡利视距不良路段，使之逐步达到所要求的技术标准。2.路基养护工作的要求通过对公路各部分的日常巡视和定期检查，发现病害及时查明原因，采取有效措施进行修复或加固，消除病害根源，使路基养护工作符合下列要求：（1）路基各部分经常保持完整，各部尺十保持规定的标准要求，不损坏变形，经常处于完好状态；（2）路肩无车辙、坑洼、隆起、沉陷、缺口，横坡适度，边缘顺适，表面千整坚实、整洁，与路面接茬平顺；（3）边坡稳定、坚固，平顺无冲沟、松散，坡度符合规定；（4）边沟、排水沟、截水沟、跌水井、泄水槽(路肩水簸箕)等排水设施无淤塞、纵坡符合要求，排水畅通，进出口维护完好，保让路基、路面及边沟内不积水；（5）挡土墙、护坡及防雪、防沙等设施保持完好无损坏，泄水孔无堵塞；（6）做好翻浆、坍方、山体滑坡、泥石流等病害的预防、治理和抢修，尽力缩短阻车时间5.4.2路基的日常养护1.路肩的养护造成路肩病害的主要因素是水的作用，因此路肩养护与维修工作的重点就是减少或消除水对路肩的危害。必须经常保持有适当的平整顺适的横坡，以迅速排除路面范围内的地面水，硬路肩横坡与同类型路面横坡相同；土路肩或草皮路肩的横坡应比路而横坡大1％～2％，以利于排水。土路肩上出现的车辙、坑洼以及因行车道罩面、加铺保护层而造成的错台现象，必须及时排除积水、清理淤泥，并用与原路肩相同的土填平夯实，恢复原有状态。路肩过高妨碍路面排水时，应铲削整平，达到合乎规定的坡度。陡坡路段的路肩，易被暴雨冲成纵横沟槽，甚至冲坏路堤边坡，为此，可采取设置截水明槽、用粒料加固路肩，或在陡坡路段路肩和边坡上全范围人工植草，以防冲刷。2.边坡的养护对于石质路堑边坡，应经常观察坡而岩石风化情况，以及危岩、浮石的变动，发现问题，及时采取适当的措施处理，如清除、抹面、喷浆、勾缝、嵌补、锚固等，避免危及行车、行人安全和堵塞边沟，影响排水。

土质路堑边坡出现冲沟时，应及时用粘土填塞捣实；如出现潜流涌水，可开沟隔断水源，将水引向路基以外。对于填土路堤边坡形成冲沟和缺口，应及时用粘结性良好的土修补拍实。对较大的冲沟和缺口，修理时应将原边坡挖成台阶形，然后分层填筑压实，并注意与原山坡衔接平顺。对于边坡、碎落台、护坡道等易出现缺口、冲沟、沉陷、塌落或受洪水及边沟流水冲刷时，应根据水流、土质等