高速公路改扩建公路路基施工技术

高速公路改扩建公路路基施工技术

随着经济的快速发展，中国道路的距离和等级也在不断提高。许多前修建的道路无法满足交通能力的要求。为了节约资金，许多道路都已经加固了旧路，并进行了翻修。道路改造项目中，存在一条延长的道路，而不是一条开采道路的路，这与旧路的基本侧和建筑工人的下降不一致。施工后，车辆在设计年内发生纵向裂缝。本文以安楚高速公路改建工程十三合同段为例论述改建公路路基施工。1路、路、空间基础设计本合同段起点位于楚雄蒋家山K134+100处，终点桩号K146+000，主线全长11.83322km，全部按山岭重丘区高速公路设计，整体式路基宽度26m，分离式路基宽13m，抗震设防烈度为Ⅶ度，特殊路基设计主要采用Φ37.7cm碎石桩、碎石垫层，片石垫层及土工格栅等方式处理，路基填方地段60cm及挖方地段路槽下60～80cm范围内采用级配碎石填筑或换填，小桥台身、排水及防护工程设计主要采用浆砌片块石砌筑。2技术准备开工前技术准备工作很多，但对于改建公路而言，最重要是老路调查，沿线水文地质调查、料场调查、设计原地面复测等工作。2.1新老路沉降原因分析老路的调查工作主要包括：(1)老路路面弯沉，对于老路弯沉特别差的地段，要分析原因，决定是否进行地质改良；有利于加宽侧路基完成后与老路弯沉进行对比，尽量保证新老路弯沉一致或接近，相差比较大的地段要分析原因，决定是否进行地质改良或降低新路基填土厚度，确保路面铺完后不至产生不均匀沉降。(2)老路面纵、横向裂缝，对于出现纵、横向裂缝地段要分析原因，决定是否要翻挖重新回填或改善路基横向排水措施。(3)老路结构物类型、使用状况等，与设计对比，接长涵洞、通道、桥梁等是否与设计相符及接长利用或完全利用的原结构物是否能满足改建后公路设计荷载要求等。2.2排水结构物是否能满足要求主要调查沿线水文地质情况，与设计对比，看原设计排水结构物是否能满足要求，尤其地下水的排除，是否有盲沟，原地面是否是软基，是否要进行处理。2.3充填地基的处理主要调查路基填料料场土质，老路由于已通车多年，土基早已固结，除部分地段由于软土地基未处理好或地下水未处理好外，一般下沉量已非常小，因此料场填料土质一定要尽量均匀且比老路路基填料要好，这样才能保证新老路弯沉接近或一致。2.4做好基础数据的准备工作老路改建工程原地面复测非常重要，为以后很多统计工作准备了详细基础数据，一定要认真进行，复测结果与原设计进行对比，便于路基土石方复核、中间分次计量及为结构物完善设计提供基础数据。3软土地3.1垫层、地面地基的地基承载力根据地基承载力判断，当承载力满足不了设计250MPa要求时，为软基，应进行地基处理，根据当地盛产片碎石地材等特点，一般采用片石加碎石垫层、片石加碎石再加片石混凝土垫层、碎石垫层、碎石加片石混凝土垫层等处理方式。地基承载力计算公式为：(1)当采用63.5kg重型锤检测时，y=37.31x+21(2)当采用10kg轻型锤检测时，y=8x-20上两式中x为检测点每击下30cm时对应的击数，y为地基承载力。本合同段全部采用10kg轻型锤检测地基承载力。在基底处理施工时，片石一定要人工干码，大面朝下，用小石子塞缝，并用压路机振压6～8遍，压路机无法达到的地段用挖掘机斗子均匀往下顶，通过挖掘机重力使之密实，片碎石垫层每层施工厚度一般不超过50cm。3.2软硬土地3.2.1控制拔管速度，保证桩体坚实度设计为振动沉管碎石桩，其成桩过程是振动锤加压沉管，管内投料，振动拔管继续投料，反插复打，挤密逐渐成桩，具体步骤及注意事项如下：(1)绘制桩位平面布置图，在施工场地上固定桩位，以防漏桩、挤桩。(2)备碎石料，选用未风化的干净砾石或轧制碎石，粒径最大不超过5cm，最小不低于2cm，含泥量不得大于10%。(3)根据不同地质，分别制试验桩，为下一步大面积施工提供参考数据。(4)桩机就位，校正桩机竖直度，对准桩位下放桩管，在锤头振动加压作用下冲击地基土，把沉管打入规定的设计深度，每次投入约能成1.0～1.5m深度的碎石，留振10～15s后匀速拔管投料，同时振密，渐投渐拔，根据地层情况，控制拔管速度，一般以提升1.5mmin为宜，在拔管提升过程中，还应经常用锤敲击检查或用耳听等方法判定管内的碎石面的高度，以控制拔管速度及反插次数，达到投入量准确的目的。填料要分批加入，不宜一次加料过量，原则上要“少吃多餐”，保证试桩标定的装料量，一般制作最深桩体时填料偏多，每一深度的桩体在未达到规定的密实电流时应继续加料，继续振实，严格防止“断桩”和“颈缩桩”的发生。当填料不足时采取增加留振时间、反插、控制拔管速度等措施，成桩后还可根据密实度、充盈系数要求进行反插、扩桩。施工中注意桩的倾斜度不得大于5%。碎石桩密实度判别标准：连续5击，下沉量小于5cm为密实，6～9cm为不够密实，10～13cm为不密实，大于13cm为松散。(5)振动沉管在沉管前须将管底用特制的桩尖将管底口封住，以防止泥土进入桩管形不成管内投料施工。常用的桩尖工艺有活瓣和混凝土桩头(由于成本高很少使用)，活瓣桩尖是将钢板制作的三片或四片瓣叶焊接在管底，下沉时瓣叶闭合形成锥形桩尖入土，沉入设计桩底后拔管，借助管内充填料自重将瓣叶打开，充填料逐渐由下向上填入桩孔成桩，活瓣桩尖适用于淤泥质粘土、粉砂土，以及各种口径桩沉管施工，其关键在于活瓣达到设计深度后能灵活自由地打开，使管内填料顺畅，能充填于桩孔中。(6)沉管深度不小于设计桩长度，通过管内投料量来保证，投料量一般是以送料车数来粗略计算的。因地层变化，在设计桩长范围内可能不是均匀投料，因此每桩投料次数、集振反插次数等都应严格按照不同地层试验桩取得的经验数据进行。为了保证桩体密实，桩顶振密应严格按经验数据进行，不降低要求，填料量不得少于设计值的95%。如在施工中发现土质与勘测、设计资料不符，影响成孔或遇地基中有暗河、空洞、古井、廊道以及地下保障等情况时，应停止施工，待查明情况、采取有效措施后方可继续施工。(7)每段碎石桩成型后，进行加固效果检验，即复核地基验槽、周边土层取样试验、N63.5动探试验、静载试验，经过这几种方法进行试验后，若碎石桩达到设计桩承载力，则满足要求，否则不合格，需进一步处理。3.2.2铺设材料拉紧(1)碎石桩完成并检测验收后，应先分层填筑碎石垫层，验收合格后再分层铺设土工格栅，因其直接铺设在碎石层上容易损坏，应在碎石垫层上铺设5cm的碎石土层，接着铺设土工格栅。土工格栅设计型号为TGSG25-35，最大抗拉强度纵向不得小于25kN/m，横向不得小于35kN/m，延伸率纵向为16%，横向为13%。(2)土工格栅铺设前，要先整平下承面，严禁有碎石、块石等坚硬凸出物。铺设时，要将强度高的那面置于垂直受力轴线方向，要用人工拉紧，不允许有褶皱，使其均匀、平整、紧贴下承面，采用插钉等措施固定，土工格栅之间的联接一定要牢固，在受力方向联接处的强度不得低于材料设计抗拉强度，且其叠合长度不小于20cm。铺设完后，要及时填筑填料，以免其受到阳光过长时间的直接暴晒，一般情况下，间隔时间不要超过48h。土工格栅顶填料高度不足1m时，机械不应在路幅内调头。(3)土工格栅验收后，分层铺设碎石土垫层，每一层要求铺20cm，压实系数为0.94～0.97。4挡墙沉降缝的施工(1)砌筑用砂浆必须采用机械拌和，对于勾缝、抹面等少量砂浆可以人工拌和，但必须拌和均匀。(2)石料应坚韧、密实、坚固、耐久、色泽均匀，无风化剥落和裂缝。石料表面不得含有妨碍砂浆正常粘结或有损于外露面外观的污泥、油质或其他有害物质，片石厚度不小于15cm(卵形和薄片者不得采用)，用作镶面的片石，选择表面较平整、尺寸较大者，并应稍加修整。块石形状应大致方正，上下面大致平整，外露面四周向内稍加修凿，后部可不修凿，但应略小于修凿部分，厚度20～30cm，宽度约为厚度的1.0～1.5倍，长度约为厚度的1.5～3.0倍(如有锋棱、锐角，应敲除)。所有挡墙、涵洞通道等外露面严禁使用自然面，要求留有凿痕，凿痕统一向一个方向并与水平线成60°。通道及护面墙镶面块石，其外露面四条边必须用切割机切出1～2cm的锯缝，相邻锯缝必须保持垂直。(3)砌石分层错缝，浆砌时坐浆挤浆，砂浆饱满密实无空洞。浆砌片石基础时，片石应大面向下，丁顺相间，缝宽均匀，有棱角突出部分敲除。缝宽较大时应用小石块堵塞，但石块与石块之间应有饱满的砂浆粘结。片石应分层砌筑，一般两三层成一个工作层，每一工作层应大致找平。浆砌片块石台身(或墙身)砌筑时，应立坡度架并挂线，且经常校正坡度架位置。面石应平砌，并根据墙高进行层次配料，每层石料高度大致齐平，在20～27cm之间，外围定位行列和镶面石应“丁顺相间”或“二顺一丁”排列。丁石伸进墙心不小于25cm，砌缝为皮条缝时宽度不超过3cm，为凹缝时横缝宽1.5～2cm，竖缝宽1～1.5cm。一般下挡墙、涵洞等构造物采用皮条缝，上挡墙、通道、桥梁浆砌台身等构造物采用凹缝，涵洞通道勾缝须与洞口相连的挡墙勾缝在同一水平线上，分几次砌筑的沉降缝两边台身勾缝须对应吻合，不能上下错开。上下层竖缝距离不得小于8cm。内侧采用浆砌片石填心，填心石尺寸不小于15cm，与面石同层次分层砌筑。每层砌筑时应先砌面石，再砌填心石，缝隙用小石填塞，并用砂浆灌满。(4)挡墙沉降缝每隔10～20m设置一道，涵洞通道沉降缝每隔4～6m设置一道，与盖板块数和宽度相吻合，并在洞身中部及进出口与八字、一字、挡墙相连处设沉降缝隔开。沉降缝应贯穿整个断面，从上到下，由里到外，都必须保证成一条直线，严禁出现曲线、折线及咬口现象，缝宽2cm，须用沥青麻絮或其他具有弹性的不透水材料堵塞。(5)当基础使用整体式混凝土时，混凝土必须终凝24h后才能砌筑墙身。(6)涵洞通道盖板预制采用钢模板，钢筋要绑扎牢固，预制时确保保护层厚度及混凝土按已批的配合比进行，按规范制做试件和洒水养生，试件应和盖板同条件养生，盖板应设置吊环吊装。当盖板混凝土强度达到设计强度的70%时，方可吊装。盖板吊装后，吊环钢筋应锯掉。(7)盖板运输安装时要轻提轻放，不准翻放，涵台顶用10#水泥砂浆调平，盖板不压沉降缝，相邻盖板挤拢靠紧，板间距为1cm，板顶填土前用砂浆填实。板底铺垫平整，中途运输或安装时损坏或未经检验合格的盖板严禁使用。(8)当混凝土及砌体的砂浆强度达到设计强度的70%以上时，方可回填，当盖板涵顶面填土高度大于0.5m时，施工机械方可直接在上通行。5苗木开挖的施工(1)设计为利用方的路堑挖方，经试验检测合格后先清理表层10～30cm厚垃圾、腐植土、草皮等，用来作为路基填料，经试验检测，不合格料提出废弃方案，经批准后运至指定弃土场。(2)路堑开挖前，先处理好纵向排水，5m外设置截水沟，根据挖方地段的土质情况作好防渗工作，并在挖方施工期间，修建临时排水设施；临时排水设施与永久排水设施相结合，使流水不排入农田、耕地，不污染自然水源，不引起淤积和冲刷。做好排水工作后，再根据断面土层分布、地形条件，综合考虑安排施工，尽量缩短运距，减少占地，充分发挥施工机械的效能。(3)土方路堑开挖，无论开挖深度大小，都要自上而下进行，不乱挖超挖，禁止用爆破方法施工和掏洞取土。其开挖方式根据现场地形、路堑深度和纵向长度，采取横挖法、纵挖法或混合开挖法施工，并组织推土机、挖掘机、装载机、自卸汽车等机具进行机械化施工。深路堑可采用分层开挖，并配合施工机械做到科学施工，每施工一层，测量一次高程，按图算出开挖宽度，并用标杆标明下一层的边坡线，避免超挖或留有刷坡余量，同时完成边坡防护，并按图纸要求开挖平台。图纸未示出的地下缆线、管道等构造物要进行现场调查，防止毁坏而造成损失。因气候条件使挖出的合格材料无法用于填筑路基和压实时，停止开挖直至气候条件转好。(4)根据岩石的类别、风化和节理发育程度，确定开挖方法，本合同段石方采用爆破法开挖，施工中以预裂小型爆破及松动爆破为主，爆破采用TY-28风动凿岩机打眼，人工装药起爆，推土机配合挖掘机、自卸车清运。爆破设计是路基石方地段施工的关键，尤其石方边坡周边眼预裂爆破设计，并从实际施工中反复总结，收集数据进行统计分析，不断完善爆破设计方案，使爆破效果达到最佳状态，为快速、优质地完成石方开挖任务创造便利条件。6回填材料与设备最主要是选择合格的填料和分层施工，最关键是注意填挖结合部及加宽侧路基施工，对于三背回填(挡墙背、涵台背、桥台背)一定要选用透水性好的砂砾或碎石料回填，原地面以上尽量与路基同层次施工，压路机压不到的地方用强力内燃夯击机夯实，每层虚铺厚度不超过20cm，原地面以下基坑回填前必须将松土、杂物清除干净，分层压实厚度不大于15cm，用强力内燃夯击机夯实。基坑回填最后一层，必须用粘土等不透水性材料作为封水层。路基