10.1.2.1　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,保证填筑必需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,但由于其黏性小,易松散,因此压实困难。可加入一些黏性大的土,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,使其具有一定的黏聚力,不致过分松散,一般遇水干得快,不膨胀,干时有足够的黏结性,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。

黏性土细颗粒比重大,透水性很差,黏聚力大,具有较大的可塑性、黏结性和膨胀性,毛细管现象也很显著。黏性土干燥时较坚硬,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。黏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,干时稍有黏性,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。如果必需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。

此外,一些特殊性质的土类,如膨胀土、冻土或含有易溶盐的土等,均不宜做路堤填料。

为了节约和少占耕地良田,一般应利用附近路堑或附属工程的弃方作为填料,尽量使填料的运距缩短,节约资金。

2.基底处理

路堤基底是指土、石填料与原地面的接触部分。在路堤填筑前进行基底处理,能使填土与原地面结合密实,保持路基稳定,防止路堤沿基底发生滑动,或路堤填筑后产生过大的沉陷变形,则可根据基底的土质、水文、坡度和植被情况及填土高度采取相应的处理措施。

(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,横坡陡于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10.1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。

(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。

图10.1　横坡较大时台阶式基底

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。

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。

3.填筑方案选择

(1)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)分层填筑法。路堤填筑必须考虑不同的土质,从原地面逐层填起并分层压实,每层填土的厚度可按压实机具的有效压实深度和压实度确定。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10.2(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10.2(b)所示。

图10.2　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10.3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10.4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10.3　竖向填筑法

图10.4　混合填筑法

在施工中,沿线土质经常在变化,为避免将不同性质的土任意混填,造成路基病害,必须在施工前进行现场调查,做出正确的规划,拟定合理的调配方案。

(2)正确的填筑方案应满足如下要求。

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10.5所示。

图10.5　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10.6所示。

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)。

图10.6　路堤分层填筑方案

(a)正确方案；(b)错误方案

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30m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。(www.daowen.com)

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。当石料强度小于15MPa时,石块最大尺寸不得超过压实层厚度,超过的应打碎。

土石路堤必须分层填筑,分层压实。每层铺砌厚度应根据压实机械的类型和规格确定,但不宜超过40cm。

混合料中石料的含量大小将影响压实效果。因此,当石料含量大于70%时,应先铺大块石料,且大面向下安放平稳,然后铺小块石料、石屑等嵌缝找平,再碾压密实。当石料含量小于70%时,土石可混合铺填,但应消除硬质石块集中的现象。

土石混合料填筑高等级公路时,其路床顶面以下30～50cm范围内仍应填筑符合路床要求的土并分层压实,填料最大粒径不大于10cm；其他公路在路床顶面以下填筑30cm的砂类土,最大粒径不大于15cm。

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。路基要求的压实度根据填挖类型和公路等级及路堤填筑高度按规范而定。通常根据规范的规定,用标准击实试验,得出最大干密度和相应最佳含水量。

(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,通过试验加以确定。高等级公路路基填土压实宜采用振动压路机或35～50t轮胎压路机进行。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,需均匀洒水后再进行碾压。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。

10.1.2.2　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工作,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)纵向全宽掘进是在路线一端或两端,沿路线纵向向前开挖,如图10.7所示。单层掘进的高度,即等于路堑设计深度。掘进时逐段成型向前推进,运土由相反方向送出。单层纵向掘进的高度,受到人工操作安全及机械操作有效因素的限制,如果施工紧迫,对于较深路堑,可采用双层掘进法,上层在前,下层随后,下层施工面上留有上层操作的出土和排水通道。

图10.7　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；1—路堤；2—路堑

(2)横向通道掘进是先在路堑纵向挖出通道,然后分段同时向横向掘进,如图10.8所示。此法为扩大施工面,加速施工进度,在开挖长而深的路堑时采用。施工时可以分层和分段,层高和段长视施工方法而定。该法工作面多,但运土通道有限制,施工的干扰性增大,必需周密安排,以防在混乱中出现质量或安全事故。个别情况下,为了扩大施工面,加快施工进度,对土路堑的开挖,还可以考虑采用双层式纵横通道的混合掘进方案,同时沿纵横的正反方向,多施工面同时掘进,如图10.8(b)所示。混合掘进方案的施工干扰性更大,一般采取人工施工,并以铲式挖掘机和运输自卸车配合使用为宜。对于深路堑,如果挖方工程数量大及工期受到限制时亦可考虑采用。

图10.8　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)

10.1.2.3　石质路堑开挖

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。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。

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。常用爆破方法有裸露爆破法、浅孔爆破法、药壶炮爆破法、微差爆破、光面爆破和预裂爆破等。

爆破法开挖时,应注意如下问题。

(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。