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市政知識點：公路路基填方壓實施工技術(shù)研究
公路路基施工是整個公路施工工程的關(guān)鍵所在，稍有偏差，將給整個工程埋下質(zhì)量隱患。例如，在公路設(shè)計施工中常會遇到諸如軟土路基，黃土路基等不良路基，如不加以特別處理，會引起填方路堤施工后沉降或不均勻沉陷，路面縱橫坡變小，平整度下降，導致行車顛簸等，嚴重影響公路的正常使用，造成大量的人力、物力、財力浪費。因此，路基施工應(yīng)根據(jù)施工當?shù)氐匦?、地質(zhì)狀況、公路等級、所在地區(qū)的氣候、結(jié)合施工填挖方平衡等來選擇施工方法。
一、路基工程的特點
路基是公路的主要工程結(jié)構(gòu)物。路基是在天然地面表面按照路線位置和設(shè)計斷面的要求填筑或開挖形成的巖土結(jié)構(gòu)物。路面是在路基頂面的行車部分用各種筑路材料鋪筑而成的層狀結(jié)構(gòu)物。路基是路面的基礎(chǔ)，堅強且穩(wěn)定的路基為路面結(jié)構(gòu)長期承受汽車荷載作用提供了重要的保證；路面結(jié)構(gòu)層對路基起保護作用，使路基不會直接承受車輪和大氣的破壞作用，長期處于穩(wěn)定狀態(tài)。路基和路面實際上是不可分割的整體。路基和路面工程是一種線形工程，有的公路延續(xù)數(shù)十公里至數(shù)百公里。由于公路沿線地形起伏，地質(zhì)、地貌、氣象特征多變，因此路基和路面工程具有復雜多變的特點。路基和路面工程還具有工程數(shù)量大和造價高的特點。路基工程造價約占公路工程總造價的20%～50%，路面工程造價一般占公路工程總造價的30%左右。現(xiàn)代化的公路運輸，既要求公路能全天候通行車輛，又要求車輛能以一定的速度，安全、舒適、經(jīng)濟的運行。因此，精心設(shè)計，精心施工，使路基能長期具備良好的使用性能，對節(jié)約投資，提高運輸效益，具有十分重要的意義。影響路基壓實的因素有：
（1）填筑路基的材料：它們主要包括從顆粒小于0.002mm的粘土，直至粒徑較大的石塊；人造的水泥穩(wěn)定砂礫、白灰土或者是瀝青混合材料、礦碴、粉煤灰及其它殘積物、廢料再生物等等。由于材料的性質(zhì)存在著很大的差異，加上施工現(xiàn)場的氣候條件、造價，因此選用什么樣的材料來填筑，是很值得研究和探討的，當然，也必須因地制宜。
（2）填筑材料的干濕程度（含水量）是影響路基壓實的重要因素。在填筑路基的材料中，除巖石材料以外，其它各種材料均與含水量有著密切的關(guān)系，只有在最佳含水量的情況下，方可得到最大的密實度。
（3）狹窄面積和一些特殊部位的壓實：所謂“特殊部位”是指施工段落的交界處，施工機具不可到達的小片填方處，構(gòu)造物的臺背、墻背，填筑材料的變化的交界部分等等這些往往是薄弱環(huán)節(jié)。如果施工者不充分地注意這些環(huán)節(jié)部位，不采取相應(yīng)的手段和措施，那么這些部位的壓實度就難以保證。
（4）碾壓工具和方法是能否達到最佳密實度的重要因素。我們通常用靜壓式和振動式壓路機對填筑路基碾壓，也有用重錘夯實來處理密實度問題，根據(jù)填筑路基的高度和要求的密實程度，必須認真地選用碾壓機具，只有恰當?shù)臋C具才能達到要求的壓實密度。在選定碾壓機具以后，根據(jù)機具的性能，來確定填筑材料的虛鋪厚度，太薄、太厚都不會達到理想的效果。
二、壓實機具
合適的壓實設(shè)備的選擇是憑施工單位的經(jīng)驗和土料的類型及壓實規(guī)范所決定的，多數(shù)情況下，有幾個方案可供選擇。不管怎樣，挑選壓實設(shè)備最重要的是，它不但適用于受壓材料的類型，而且要與搬運、攤鋪以及施工現(xiàn)場其它條件相適應(yīng)。影響壓實設(shè)備選擇的因素有：土壤類型及含水量；壓實規(guī)范所規(guī)定的壓實度、鋪層厚度、壓實設(shè)備；材料搬運和攤鋪的方法，適宜的鋪層厚度；土料的干燥和加水情況；壓實設(shè)備的牽引條件；各段填方工作中的壓實生產(chǎn)率（m3/h）；氣候條件；設(shè)備運輸前施工現(xiàn)場及各場地間設(shè)備的運輸條件；壓實設(shè)備標準化的可能性；提供服務(wù)和修理的方便條件。
振動壓路機或牽引式振動碾對路基的碾壓效果是較好的，但絕對不能忽略振動引起的地面振動對原有建筑物的危害，一般情況下，在舊建筑物附近進行振動壓實時，允許最大振動速度為2mm/s。這時人可感覺到的振動，對具有炭泥墻和天花板的標準住宅建筑破壞的危險界限是5mm/s～10mm/s；這時的振動是令人討厭的，對砼建筑物及工業(yè)建筑物的危險極限10mm/s～40mm/s，這時人對振動的感覺是無法忍受的。此問題應(yīng)引起施工者的足夠重視。
三、影響路基穩(wěn)定性的因素
路基是一種常年暴露于大自然的線形構(gòu)造物，其穩(wěn)定性在很大程度上是由當?shù)刈匀粭l件所決定。因此，深入調(diào)查公路沿線的自然條件，從整體和局部去分析研究，掌握各有關(guān)自然因素的變化規(guī)律及其對路基穩(wěn)定性的影響，從而因地制宜地采取有效的工程技術(shù)措施，這是正確進行路基設(shè)計、施工、養(yǎng)護，進而提高公路使用質(zhì)量的重要前提。影響公路路基穩(wěn)定性的自然因素一般有：
地形：平原地區(qū)地勢平均，一般來說地面水容易積聚，地下水水位較高，因此，路基需要保持一定的最小填土高度，路面結(jié)構(gòu)層應(yīng)選擇水穩(wěn)性良好的材料；山嶺重丘地區(qū)地勢陡峻，路基的強度與穩(wěn)定性特別是穩(wěn)定性不易保證，需要采取某些防護與加固措施，且路基的排水至關(guān)重要。
地質(zhì)：沿線巖土的種類、成因、巖層的走向、傾向和傾角、風化程度等，都影響路基的強度與穩(wěn)定性。
氣候：公路沿線地區(qū)的氣溫、降雨量、降雪量、冰凍深度、日照、年蒸發(fā)量、風力、風向等，影響路基的水溫狀況。
水文與水文地質(zhì)：水文是指地面徑流、河道的洪水位、河岸的沖刷與淤積情況等；水文地質(zhì)則是指地下水位、地下水移動的規(guī)律，有無泉水及層間水等：所有這些都會影響路基的穩(wěn)定性，如處理不當，往往會導致路基產(chǎn)生各種病害。
影響路基穩(wěn)定性的人為因素一般有：行車荷載的作用、路基設(shè)計、施工及養(yǎng)護是否正確等。
路基設(shè)計時應(yīng)根據(jù)各路段的具體情況，采用合理的路基斷面形式。做好地面和地下排水，對不良地質(zhì)路段。還應(yīng)采取必要或特別的措施，防止路基病害的發(fā)生。路面設(shè)計時，應(yīng)根據(jù)各地的氣候特點，采用合理的結(jié)構(gòu)組合，并采用適當?shù)穆访娼Y(jié)構(gòu)排水設(shè)施。
四、填方路基壓實
填方路基經(jīng)過充分壓實，其塑性變形、滲透系數(shù)、毛細水上升高度、隔溫、隔水性能都有明顯的改善。因此，在填料選定之后，壓實至關(guān)重要。
影響壓實度的主要因素：
（1）土質(zhì)：土的性質(zhì)不同，其干密度y0和含水量w0就不同。對粘性較大的土，w0值較高而y0值較低，而粘性差一些的土則相反，所以粘性差的砂類土的壓實性就比粘質(zhì)土好；
（2）土的含水量：土中的水分大致可分為粘結(jié)水和自由水兩種，粘結(jié)水是經(jīng)過復雜的表面活動粘在土顆粒表面形成一層水膜，用機械的方法難以去掉；而自由水則和普通水一樣，在重力和表面張力作用下，可以在土中自由活動。只有在最佳含水量的情況下，才能將土壓實到最大干密度；也只有在最佳含水量情況下壓實的土體，其浸水強度最大，即水穩(wěn)定性最好。
一、路基工程的特點
路基是公路的主要工程結(jié)構(gòu)物。路基是在天然地面表面按照路線位置和設(shè)計斷面的要求填筑或開挖形成的巖土結(jié)構(gòu)物。路面是在路基頂面的行車部分用各種筑路材料鋪筑而成的層狀結(jié)構(gòu)物。路基是路面的基礎(chǔ)，堅強且穩(wěn)定的路基為路面結(jié)構(gòu)長期承受汽車荷載作用提供了重要的保證；路面結(jié)構(gòu)層對路基起保護作用，使路基不會直接承受車輪和大氣的破壞作用，長期處于穩(wěn)定狀態(tài)。路基和路面實際上是不可分割的整體。路基和路面工程是一種線形工程，有的公路延續(xù)數(shù)十公里至數(shù)百公里。由于公路沿線地形起伏，地質(zhì)、地貌、氣象特征多變，因此路基和路面工程具有復雜多變的特點。路基和路面工程還具有工程數(shù)量大和造價高的特點。路基工程造價約占公路工程總造價的20%～50%，路面工程造價一般占公路工程總造價的30%左右。現(xiàn)代化的公路運輸，既要求公路能全天候通行車輛，又要求車輛能以一定的速度，安全、舒適、經(jīng)濟的運行。因此，精心設(shè)計，精心施工，使路基能長期具備良好的使用性能，對節(jié)約投資，提高運輸效益，具有十分重要的意義。影響路基壓實的因素有：
（1）填筑路基的材料：它們主要包括從顆粒小于0.002mm的粘土，直至粒徑較大的石塊；人造的水泥穩(wěn)定砂礫、白灰土或者是瀝青混合材料、礦碴、粉煤灰及其它殘積物、廢料再生物等等。由于材料的性質(zhì)存在著很大的差異，加上施工現(xiàn)場的氣候條件、造價，因此選用什么樣的材料來填筑，是很值得研究和探討的，當然，也必須因地制宜。
（2）填筑材料的干濕程度（含水量）是影響路基壓實的重要因素。在填筑路基的材料中，除巖石材料以外，其它各種材料均與含水量有著密切的關(guān)系，只有在最佳含水量的情況下，方可得到最大的密實度。
（3）狹窄面積和一些特殊部位的壓實：所謂“特殊部位”是指施工段落的交界處，施工機具不可到達的小片填方處，構(gòu)造物的臺背、墻背，填筑材料的變化的交界部分等等這些往往是薄弱環(huán)節(jié)。如果施工者不充分地注意這些環(huán)節(jié)部位，不采取相應(yīng)的手段和措施，那么這些部位的壓實度就難以保證。
（4）碾壓工具和方法是能否達到最佳密實度的重要因素。我們通常用靜壓式和振動式壓路機對填筑路基碾壓，也有用重錘夯實來處理密實度問題，根據(jù)填筑路基的高度和要求的密實程度，必須認真地選用碾壓機具，只有恰當?shù)臋C具才能達到要求的壓實密度。在選定碾壓機具以后，根據(jù)機具的性能，來確定填筑材料的虛鋪厚度，太薄、太厚都不會達到理想的效果。
二、壓實機具
合適的壓實設(shè)備的選擇是憑施工單位的經(jīng)驗和土料的類型及壓實規(guī)范所決定的，多數(shù)情況下，有幾個方案可供選擇。不管怎樣，挑選壓實設(shè)備最重要的是，它不但適用于受壓材料的類型，而且要與搬運、攤鋪以及施工現(xiàn)場其它條件相適應(yīng)。影響壓實設(shè)備選擇的因素有：土壤類型及含水量；壓實規(guī)范所規(guī)定的壓實度、鋪層厚度、壓實設(shè)備；材料搬運和攤鋪的方法，適宜的鋪層厚度；土料的干燥和加水情況；壓實設(shè)備的牽引條件；各段填方工作中的壓實生產(chǎn)率（m3/h）；氣候條件；設(shè)備運輸前施工現(xiàn)場及各場地間設(shè)備的運輸條件；壓實設(shè)備標準化的可能性；提供服務(wù)和修理的方便條件。
振動壓路機或牽引式振動碾對路基的碾壓效果是較好的，但絕對不能忽略振動引起的地面振動對原有建筑物的危害，一般情況下，在舊建筑物附近進行振動壓實時，允許最大振動速度為2mm/s。這時人可感覺到的振動，對具有炭泥墻和天花板的標準住宅建筑破壞的危險界限是5mm/s～10mm/s；這時的振動是令人討厭的，對砼建筑物及工業(yè)建筑物的危險極限10mm/s～40mm/s，這時人對振動的感覺是無法忍受的。此問題應(yīng)引起施工者的足夠重視。
三、影響路基穩(wěn)定性的因素
路基是一種常年暴露于大自然的線形構(gòu)造物，其穩(wěn)定性在很大程度上是由當?shù)刈匀粭l件所決定。因此，深入調(diào)查公路沿線的自然條件，從整體和局部去分析研究，掌握各有關(guān)自然因素的變化規(guī)律及其對路基穩(wěn)定性的影響，從而因地制宜地采取有效的工程技術(shù)措施，這是正確進行路基設(shè)計、施工、養(yǎng)護，進而提高公路使用質(zhì)量的重要前提。影響公路路基穩(wěn)定性的自然因素一般有：
地形：平原地區(qū)地勢平均，一般來說地面水容易積聚，地下水水位較高，因此，路基需要保持一定的最小填土高度，路面結(jié)構(gòu)層應(yīng)選擇水穩(wěn)性良好的材料；山嶺重丘地區(qū)地勢陡峻，路基的強度與穩(wěn)定性特別是穩(wěn)定性不易保證，需要采取某些防護與加固措施，且路基的排水至關(guān)重要。
地質(zhì)：沿線巖土的種類、成因、巖層的走向、傾向和傾角、風化程度等，都影響路基的強度與穩(wěn)定性。
氣候：公路沿線地區(qū)的氣溫、降雨量、降雪量、冰凍深度、日照、年蒸發(fā)量、風力、風向等，影響路基的水溫狀況。
水文與水文地質(zhì)：水文是指地面徑流、河道的洪水位、河岸的沖刷與淤積情況等；水文地質(zhì)則是指地下水位、地下水移動的規(guī)律，有無泉水及層間水等：所有這些都會影響路基的穩(wěn)定性，如處理不當，往往會導致路基產(chǎn)生各種病害。
影響路基穩(wěn)定性的人為因素一般有：行車荷載的作用、路基設(shè)計、施工及養(yǎng)護是否正確等。
路基設(shè)計時應(yīng)根據(jù)各路段的具體情況，采用合理的路基斷面形式。做好地面和地下排水，對不良地質(zhì)路段。還應(yīng)采取必要或特別的措施，防止路基病害的發(fā)生。路面設(shè)計時，應(yīng)根據(jù)各地的氣候特點，采用合理的結(jié)構(gòu)組合，并采用適當?shù)穆访娼Y(jié)構(gòu)排水設(shè)施。
四、填方路基壓實
填方路基經(jīng)過充分壓實，其塑性變形、滲透系數(shù)、毛細水上升高度、隔溫、隔水性能都有明顯的改善。因此，在填料選定之后，壓實至關(guān)重要。
影響壓實度的主要因素：
（1）土質(zhì)：土的性質(zhì)不同，其干密度y0和含水量w0就不同。對粘性較大的土，w0值較高而y0值較低，而粘性差一些的土則相反，所以粘性差的砂類土的壓實性就比粘質(zhì)土好；
（2）土的含水量：土中的水分大致可分為粘結(jié)水和自由水兩種，粘結(jié)水是經(jīng)過復雜的表面活動粘在土顆粒表面形成一層水膜，用機械的方法難以去掉；而自由水則和普通水一樣，在重力和表面張力作用下，可以在土中自由活動。只有在最佳含水量的情況下，才能將土壓實到最大干密度；也只有在最佳含水量情況下壓實的土體，其浸水強度最大，即水穩(wěn)定性最好。
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