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挖方路基施工
一、挖方路基施工特点
挖方路基施工是路基工程中的一个重点。在山岭重丘地区修建高速公路，挖方路基常常是控制工程进度的关键。公路建成通车后，挖方路基地段又是养路部门养护的重点。由于挖方路堑是由天然地层构成的，天然地层在生成和演变的长期过程中，一般具有复杂的地质结构。处于地壳表层的挖方路堑边坡施工中受到自然和人为因素包括水文、水文地质、地面水、气候、地貌、设计与施工方案等的影响，比路堤边坡更容易发生变形破坏。
路基出现的病害大多发生在路堑挖方地段上，诸如滑坡、崩坍、落石、路基翻浆等。路基大断面的开挖施工，破坏了原有的山体平衡，施工方案选择不合理，边坡太陡，废方堆弃太近，草坡栽种、护面铺砌及挡墙施工不及时，排水不良等都会引起路堑边坡失稳、滑坍，严重时甚至影响整个工程进度，这是挖方路基施工中经常出现的问题。施工人员应从设计审查、施工方案选择、现场地质水文调查多方面把关，切实搞好挖方路基施工。
二、挖方路基施工前准备工作
1.征地拆迁工作
征地拆迁工作是路基施工准备阶段的主要工作，其范围可分为临时设施用地（包括生活区、生产区、临时道路用地）和路基施工设计边线占地两部分。施工单位进场前应提供给业主一份施工用地平地平面位置图，说明使用用途、需拆迁建筑物的结构类型、建筑面积以及共它构造物的规格、数量。
2.测量放样
施工恢复定线测量及施工放样是施工准备阶段的主要技术工作，承包单位根据设计图纸、监理工程师书面提供的各导线点坐标及水准点标高进行复测，闭合后将复测资料交监理工程师审核。承包人应根据监理工程师批准的定线数据进行施工放线。按规范中规定，路基施工前，应根据设计图、施工工艺和有关规定恢复的路线中线桩、钉出路基用地界桩、路堑坡顶、边沟、取土坑、护坡道、弃土堆等的具体位置桩。道路中线桩直线部分每20m一个，每100m设一个永久性固定桩，曲线部分除20m设一整里程桩外，曲线的起点、终点、圆缓点、缓圆点都应设置固定桩。在中线桩施测后，进行横断面测量，然后根据路基横断面图及实测标高进行边桩放线。在挖方断面的坡顶点位置上，钉挖断面的边桩，边桩上应注明里程、挖深（m），左右边桩以拼音字头或英文字头表示。一般在距边桩一定距离的外方，设栓（护）桩，以备边桩丢失后及时恢复。同时导线点、水准点应设立特殊标志，进行保护以免施工中遭到破坏。
承包人经过准确放样后，应提供放样数据及图表，报监理工程师审批。经批准后承包人才可进行清表开挖。测量精度应满足交通部颁有关公路工程验收标准或合同规定标准。
3.施工前的复查和试验
路基施工前，施工人员应对路基工程范围的地质水文情况进行详细调查，通过取样试验确定其性质和范围，并了解附近既有建筑物对特殊土的处理方法。对有岩石的地段要掌握岩层风化、龟裂程度，岩层的层理、节理、片理状态，对于易崩塌地带的断层和地质变化区段的情况尤应给予特别的重视。
土工试验取样一般按设计文件提供的资料每一种土类取样不少于三组；也有按桩号取样进行土工常规或试验的。
《公路路基施工技术规范》（JTJ033-95）规定，挖方、借土场用做填料的土应进行下列试验项目，其试验方法按《公路土工试验规程》（JTJ051-93）办理：
(1)液限、塑限、塑性指数、天然稠度和液性指数：
(2)颗粒大小分析试验：
(3)含水量试验：
(4)密度试验：
(5)相对密度试验：
(6)土的击实试验：
(7)土的强度试验（CBR值）；
(8)有机质含量试验（必要时）；
(9)易溶盐含量试验（必要时）。
4.开挖前路堑的排水设施
由于水是造成路堑各种病害的主要原因，所以不论采取何种开挖方法，均应保证开挖过程中及竣工后的有效排水。应做到：
(1)在路堑开挖前做好截水沟，土方工程施工期间应修建临时排水沟。
(2)临时排水设施与永久性排水设施相结合，流水不得排于农田、耕地，污染自然水源，也不得引起淤积和冲刷。
(3)路堑施工时应注意经常维修排水沟道，保证流水畅通。渗水性土质或急流冲刷地段的排水沟应予以加固，防渗防冲。水文地质不良地段，必须严格搞好堑顶排水。
(4)引走一切可能影响边坡稳定的地面水和地下水，在路堑的线路方向上保持一定的纵向坡度（单向或双向）以利排水。
三、 土方路堑的开挖
1.土方路堑的开挖方式
土方路堑开挖根据路堑深度和纵向长度，开挖方式可以分为横挖法、纵挖法及混合式开挖法三种。
(1)横挖法
对路堑整个横断面的宽度和深度从一端或两端逐渐向前开挖的方式称为横挖法或一层横向全宽挖掘法，适用于开挖深度小且较短的路堑。
多层横向全宽挖掘法适用于开挖深而短的路堑，土方工程数量较大时，各层应纵向拉开，做到多层、多方向出土，可安排较多的劳动力和施工机械，以加快施工进度。每层挖掘深度根据工作方便和施工安全而安定，人力横挖法施工时，一般1.5~2.0m；机械横挖法施工时，每层台阶深度可加大到3m~4m。横挖法适用于机械化施工，以推土机堆土配合装载机和自卸车运土较为有利，边坡修整和施工排水沟由人力与平地机修刮完成。
(2)纵挖法
分层纵挖法：沿路堑全宽以深度不大的纵向分层挖掘前进的作业方式称为分层纵挖法，本法适用于较长的路堑开挖。施工中当路堑的长度较短（不超过100m），开挖深度不大于3m，地面较陡时，宜采用推土机作业，其适当运距为20~70m，最远不宜大于100m，当地面横坡较平缓时，表面宜横向铲土，下层的土宜纵向推运：当路堑横向宽度较大时，宜采用两台或多台推土机横向联合作业；当路堑前傍陡峻山坡时，宜采用斜铲堆土。
通道纵挖法：沿路堑纵向挖掘一通道，然后将通道向两侧拓宽，上层通道拓宽至路堑边坡后，再开挖下层通道，按此方向直至开挖到挖方路基顶面标高，这是一种快速施工的有效方法，通道可作为机械通行、运输土方车辆的道路，便于土方挖掘和外运的流水作业。
分段纵挖法：沿路堑纵向选择一个或几个适宜处，将较薄一侧路堑横向挖穿，将路堑在纵方向上按桩号分成两段或数段，各段再纵向开挖。本办法适用于路堑过长，弃土运距过远的傍山路堑，或一侧的堑壁不厚的路堑开挖，同时还应满足其中间段有经批准的弃土场、土方调配计划有多余的挖方废弃的条件。
(3)混合式开挖法
即将横挖法与通道纵挖法混合使用，适用于路堑纵向长度和挖深都很大时，先将路堑纵向挖通后，然后沿横向坡面挖掘，以增加开挖坡面。每一个坡面应设一个机械施工班组进行作业。
2.挖方路基机械化施工
高速公路路基施工的特点是，合同工期要求短，质量要求高，标段内工程土方量相对较大，同时由于土方施工作业受季节影响，因此，必须很好地组织机械化施工。
(1)项目机械化施工组织机构
(2)机械配套及选型
高速公路，质量要求高，工期紧，任务重，填筑土方运距远，要真正做到合理的机械配套，除考虑到工程数量、施工方案、工期、技术标准要求、当地的水文地质情况、本单位的实际情况外，还要考虑到设备的适应性、先进性、经济性和可靠性。
a.设备的适应性、可靠性
土方运距：当土方的运输距离小于100m时，选用推土机；100~500m或＞500m时应选自卸车运土。
施工条件的要求：机械设备要满足场地的作业条件。
机械组合尽可能并列化：这里指的是主要设备最好能配备2台以上，这样平时可以多开工作面，加快施工进度。一旦因机械故障停机时，2台（或多机时）可以及时调整，不至造成全面停工，这在工程施工中是经常遇到的问题。
b.同一流程上各种机械的生产率应相互匹配
在土方工程施工中往往是多种机械联合作业，例如挖方施工作业程序，
填方段
推土开挖→装车→运输→ ，其中有一个环节不匹配就会造成待装车过多或自卸
弃土场
车不足的现象，因此要求在施工组织中要及时合理地调度和安排。
C.科学地进行机械保养与维修
由于土方施工灰尘大，对推土机、装载机、自卸车的空气滤芯双套配置，收工后将灰尘大的滤芯交机械修理班。将已经吹洗干净的滤芯取回，以求得在机械正常运转情况下的最大生产能力。
D.保证燃油料和机械配件的供应
燃油料的供应是机械施工的保证，工地柴、汽油的供应一般有两个渠道，交通方便的地方请加油站在工地设点，加油站负责日常加油定期结算；工地交通不便时，可经有关部门批准在工地设地下油罐及加油泵，由专人管理。油罐的储量要满足用油高峰期的需要，并与石油供应商建立好供应合同。在油库附近要严禁烟火，做好治安防火工作。对加油管理应有相应的办法和制度。
除此之外，为保证工地用油（有些大型设备收工后停在工地），必须配备有专用的加油车辆加油车辆，加油车辆每天提早到达工地，开工前为工地机械加好油。工程施工准备阶段，就进场的设备与配件的供应进行市场调查，询价选定供货商以保证机械修理换件能在最短时间内解决，提高机械的使用率。
(3)土方机械施工机械配置
土方机械配置表（一）
机械名称 规格型号 数量（台） 用途 产地 备注
推土机 TY220 1 推土 国产 运距为300m时，日产 量可达1500m3/8h平均运距500~1000m时，为1000m3/8h，此时可增加运输车辆调整产量
TY120 1 推草皮 国产
推土机 红旗100 1 拖羊角碾 天津
装载机 ZL150 2 装土 厦门
自卸汽车 日野14t 4 运土 日本
平地机 GPS11A-1 1 日本
土方机械配置表（二）
机械名称 规格型号 数量（台） 用途 产地 备注
推土机 TY220 1 推土 国产 平均运距为500m时，日产量可达1200m3/台
红旗100 1 推草皮 天津
装载机 ZL50 1 装土 厦工
ZL140 1 装土 临沂
自卸车 黄河8t 6 运土 济南
土方机械配置表（三）
机械名称 规格型号 数量（台） 用途 产地 备注
推土机 D85 1 推土 日本 平均运距为500m时，日 产量可达1600m3/台班
D7H 1 推土 日本
装载机 FL330 1 装土 美国
FL230 1 装土 美国
自卸车 三菱15t 8 运土 日本
土方机械配置表（四）
机械名称 规格型号 数量（台） 用途 产地 备注
推土机 D8U 1 推土机集堆 美国卡特匹勒 D8U单机生产率1634m3/8h，征山200单机生产率876 m3/8h，运土距离为1000~2000m
征山 1 中国
装载机 CAT973 2 装土单机生产率870m3/8h 美国卡特匹勒
CAT950 1 单机生产率710m3/8h 美国卡特匹勒
CAT936 1 单机生产率590m3/8h 美国卡特匹勒
运土机 卡玛斯5511 5 载重10t运距1.5km以内 俄罗斯
红岩（10t） 2 中国
日野（12t） 9 运距1.0km内 日本
（4）注意事项：
a.作业面段落的划分：路基土石方机械施工都是流水作业，作业面设置是否合理直接影响工程进度、机械效率和质量要求。较为合理的做法是，每一个土方机械作业班应设置2~3个作业面，每个作业面长150~200m，日完成土方量1000m3~2000m3之间，汽车运输道路应保证装车，会车不受影响，做好排水工作。
b.每一配套组内必须配有一名机械保养工，以便随时进行检修，或配有专用维修车辆，工地通过对讲机联系，发现故障，及时维修。
c.严格执行机械操作、驾驶、保养、安全各项规章制度和交通部已颁布《公路筑养路机械操作规程》（人民交通出版社，1996）。
软基处理
竖向塑料排水板施工
A． 施工方法
a. 恢复中线，放出作业路段边桩，清理平整原地基。做好排水系统，保证排水通道畅通以利于软土排水固结。
b. 将质量合格的砂运至施工现场，按计算用量卸料，用人工配合推土机按设计厚度铺设砂垫层并压实。
c. 绘制方格网图并现场放样，用方格网控制，标示插板位置，使板距误差控制在允许范围内。
d. 选择插板机（有轮胎式，链条式，轨道式），机上应刻有明显的进尺标志。如选用轨道式插板机时，要事先铺设与路基中线垂直的轨道。
e. 就位插板机，调好机架的平整度和套管的垂直度，使排水板的垂直度偏差控制在允许范围内。
f. 将排水板插入套管，起动振动锤，将套管和排水板压入土中。
g. 排水板进尺长度要定够，不允许使用搭接延续的排水板。排水板的入土深度不得小于设计深度。
h. 输送滚轴反转，松开排水板，套管上提，排队水板留在土中满足设计深度，套管上提时，跟带排水板的长度不大于50cm。
i. 在地面以上20cm处切断排水板，移向下一孔位施工。
j. 一个作业段插板完成后移走插板机，整平砂垫，埋位板头，尽快转入下一工序的施工。
B． 工艺流程框图
主要机械设备：插板机，推土机，发电机，自卸汽车。
塑料排水板施工
对表土进行清理整平，在达到规定压实度的基底上，铺设第一层砂砾垫层（即1/2厚度）为减小对原地面的扰动，计算好砂砾垫层的方量，集中铺设1.0m高，11m宽的砂道，然后推平碾压，再进行塑料排水板施工，同时安排土工格栅的施工，施工中要注意保证土工格栅的搭接长度，土工格栅施工结束后，铺设第二层砂砾层，同样铺设一条砂道然后推平碾压。该方法的实施被证明可以减少对已打设的塑料排水板的损坏和不扰动地基。
第一层砂砾填筑完毕后，在其上面按照设计图纸指示绘制方格网，在塑料排水板位置标设小竹签，然后在定位处将塑料排水板打入，再在上面铺设土工格栅和砂砾层。
塑料排水板施工注意事项和解决方法：
①塑料排水板施工采用链条式插板机施工，在插板机上装设有人操作的机械平衡装置，保证设备的平衡度和垂直度，控制已完工塑料排水板的垂直度。
②塑料排水板的打设
在钻机上做标志以控制深度，在塑料板的跟带问题上，对插板的头部作一改进，用竹签封头。在经过我单位以往塑插板的施工中，没发现一例跟带，保证了塑料排水板的有效深度。
③打设后外露的排水板弯贴于铺筑好的下半层砂砾上，外露的长度视砂砾层的厚度而定，但保证塑料排水板的顶部伸入砂砾层不小于20cm，使其与砂砾石贯通，保证排水畅通，并尽快铺筑第一层土工格栅及上层砂砾，整平碾压，减少塑料排水板的外露污染。保证排水性能。
④对打设过程中，插板跟出的泥土随时带随时捡，确保砂砾层的排水板的清洁。
粉体喷射搅拌桩施工
A． 施工方法
a. 恢复中线，放出施工路段边线桩，清理平整原地基使之满足粉喷搅拌桩现场施工要求。
b. 测量绘制方格网图，准确定出桩位，其偏差不应超过设计规定。
c. 标定输灰泵的输灰量，灰粉到达喷灰口的时间，预搅下沉速度，喷灰搅拌提升速度，重复搅拌下沉速度，重搅拌提升速度等施工参数，并进行试桩，使其强度达到设计要求。
d. 桩机，设备安装就位，调好平整度及导向架的垂直度，使粉体喷射搅拌桩的垂直度符合设计要求。
e. 搅拌机预搅下沉，下沉过程中一般不冲水，如遇坚硬土层必须适量冲水时，要报经监理工程师批准，并考虑冲水对桩身强度的影响。
f. 预搅下沉至设计深度后，起动输灰泵，将符合质量要求的固化材料（水泥或石灰），按设计用量、次数、速度，在规定深度，经喷灰口边续喷射，搅拌机械连续搅拌，并提升至距地面0.5m处。
g. 重复搅拌下沉至桩底，再重复搅拌提升至距地面0.5m，最后用水泥土回填桩头，并压实养护。
h. 设专人记录泵送固化材料的时间，用量以及搅拌机每次下沉或提升所需的时间，如不符合预定的工艺规定，应采取措施，进行调整，确保成桩质量。
i. 关闭搅拌机械，移向下一桩位。
B． 工艺流程框图
主要机械设备：桩机及附属设备，发电机
粉喷桩施工方法
利用已有机耕路和村道，在电力没有架通的情况下，尽快安排柴油发电机作为GPD-5型粉喷桩机的动力施工，争取早开工、早结束，以利路基填筑，延长路基沉降期，减少工后沉降，使全段施工流畅进行。在施工粉喷桩前7天做好一切准备工作，并将制定的施工技术措施，一切材料的样品，试验报告和机械设备情况提交监理工程师审批同意后，再开始施工。
粉喷桩施工，在按照施工规范规定对表土进行清理平整，并达到规定压实度的基础上，根据设计图纸进行桩位放样，并用小竹桩在实地定位，然后安放粉喷桩机械就位，钻进至桩底标高，边喷水泥边搅拌，提升至离地面50cm处，重复搅拌下沉至桩底，重复搅拌提升至离地面50cm 以下，关闭搅拌机械、移位进行下一桩施工。
粉喷桩施工采用GPD-5型带计算机控制的粉喷桩机施工，可以严格控制喷粉量，使之达到规范的要求。施工前先进行成桩试验，数量不少于5根，以掌握对该区段的成桩工艺及各项技术参数，其内容如下：
（1）满足设计要求的喷粉量和施工工艺参数，即：钻进速度、提升速度、搅拌速度和均匀度、气体流量、空气压力等。
（2）掌握各种土质下钻进下沉和钻杆提升的困难程度及喷粉情况，以确定合适的技术措施。
（3）成桩7天后进行开挖检查，用目测法、轻便触探、取芯试检查桩体成型情况，搅拌均匀程度，检查深度1.0m，28天后进行无侧限抗压强度检验，取样深度在桩顶下0.5m、1.5m处截取。
在确定原定施工工艺和水泥土配合比可以满足设计要求时，试桩完毕，原则应重复试验，直止合格。
粉喷桩施工过程中应当注意如下事项：
a 随时复核桩位和桩架垂直度，以确保桩位和成桩垂直度。
b 严格控制喷粉时间和停喷粉的连续性。增强控制手段，使用计算机控制，确保喷粉量和均匀度，严禁在尚未喷粉的情况下提升钻杆作业，随时检查储粉罐内的储灰量，保证储灰量比一根桩的用量多50kg以上，以防喷粉中断。
c 如遇停电、机械故障等原因，喷粉中断时，及时记录中断深度和时间，在12小时内采取补喷措施，否则采取补桩措施。
砂垫层施工
A． 施工方法
a． 恢复中线，放出路段边线桩。清理平整路基，使之具有合格的平整度和路拱度。
b． 用自卸汽车将质量合格的中粗砂运至路段选用适宜的机具按设计厚度分层整平、洒水、压实。
c． 砂垫层施工过程中，严防尘土、泥土和杂物污染，对受到污染的部分必须返工或更换。
d． 砂垫层的高程、厚度、干密度、平整度渗透系数也应符合要求必须符合设计要求。
e． 砂垫层成活后，应及时洒水养护，限制人员、机动车通行，并尽快安排下一道工序的施工。
B． 工艺流程框图
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