高速公路挖方路基施工方案

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高速公路挖方路基施工方案

贵州省道真至新寨高速公路是贵州省人民政府于2009年2月批准实施的《贵州省高速公路网规划》(“678网”)中的第三纵北段,北与重庆市拟建的南川至道真(渝黔界)高速公路相接,南与贵州省在建瓮安至马场坪高速公路相连,沟通了包头至茂名和兰州至海口国家高速公路,是我国西南地区南下出海的又一条便捷的高速公路通道,在国家和区域高速公路网中居重要地位。

项目区域位于川黔南北向构造带、北北东向构造带和北东向的交汇地区,以及黔中隆起的北缘。由于地应力的长期作用,其构造形迹复杂多样,构造线大部为南北向、北北东向歪斜,局部呈北东向,主要为新华系、华夏系构造体系。岩性以灰岩、白云岩、泥岩和泥质粉砂岩为主。

沿线地貌基本特征为:溶蚀地貌发育于碳酸盐类岩石分布区,主要受岩性及地质构造影响,表现为峰丛洼地、峰林谷地、缓丘沟地、漏斗、落水洞、竖井等;侵蚀构造地貌发育于碎屑岩分布区,与构造线一致,风化作用较强烈。河流呈树枝状或羽毛状,支沟发育;沟谷发育,植被总体上不甚发育。测区地貌类型可分为构造剥蚀溶蚀低山地貌、构造剥蚀溶蚀低中山地貌、剥蚀残丘及丘陵河谷地貌类型。海拔高程大致为600~1070米,相对高差100~200米,地形高低差异明显。

项目区内山高坡陡,地形起伏大某高速公路连接线立交工程实施性施工组织设计方案,地貌主要为低中山地貌、低山地貌和丘陵河谷地貌。地形地质条件复杂,区内发育岩溶、崩塌(危岩体、岩堆等)、滑坡等现象发育。其中尤为发育的不良地质为崩塌体及危岩体,总体工程地质条件差。

本合同段区水文地质条件较为复杂,地表水系发育,沿线河流属长江流域乌江水系,主要有三江、芙蓉江、清江河等。根据区内地层岩性组合及地下水的赋存条件,本段路线走廊带内地下水类型可分为碳酸盐岩岩溶水、基岩裂隙水、松散岩类孔隙水三大类。大气降水是地下水补给的主要来源;其补给受地质构造、地层岩性、地貌等因素的影响。

地下水呈条带状分布,主要富集于较开阔的向斜、背斜地段。地下水补给排泄区以三江、芙蓉江为主的地表水系,是区域内地下水的主要排泄基准面。

本合同段标段主要跨越河流为芙蓉江。此处设芙蓉江大桥,芙蓉江为山间常年性河流,汇集和排泄大气降水,水量大小受季节性影响变化较大,河床底标高为493m。

本合同标段主线工程量:TJ08标段主线挖方总量为222.07万方,填方总量为61.21万方;正安服务区挖方总量为51.89万方,填方总量为48.88万方。

本标段主线整体式路基设计顶宽为24.5m,行车道宽2×(2×3.75m),中间带宽3.0m(0.5m×2左侧路缘带+2.0m中央分隔带),硬路肩宽2.5m×2(含右侧路缘带0.5m×2),土路肩宽0.75m×2。

主线分离式路基单幅设计顶宽12.25m,路基横断面布置:行车道宽2×3.75m,左侧硬路肩宽0.75m,右侧硬路肩宽2.5m,土路肩宽0.75m×2。

路线平曲线小于2500m时,在圆曲线上设置超高。超高方式:整体式路基采用左右幅分别绕中央分隔带两侧边缘旋转,分离式路基采用绕其设计线转,超高过渡在超高缓和段内完成。超高方式按三次抛物线渐变,横坡正负号规定:左下为正,右下为负。

路基段土路肩始终保持向外4%的横坡,硬路肩和行车道同坡。

道安高速公路两阶段施工图设计;

《公路路基施工技术规范》;

《公路工程质量检验评定标准》。

土石方调配参见设计图纸土石方调配表。

表1主要施工机械数量表

注:施工机械数量以满足施工进度为准。

挖方路基施工质量实测项目及标准

表2挖土方路基实测项目及标准

弯沉值(0.01mm)

表3挖石方路基实测项目及标准

弯沉值(0.01mm)

(1)在路基开工前,首先进行施工测量:

1)、在与甲方、勘测设计单位交桩后,对在本施工范围之内的桩位(包括导线点、水准点等)进行必要的保护,并进行导线复测。

2)、对所交水准点桩位按要求进行四等水准点复测,并根据施工需要增设水准点和导线点,资料上报驻地工程师,经签认后,进行下一步测量工作,并对其做固定性保护。然后进行全段中桩放样。

3)、施工前对原地面进行复测,核对或补充横断面,发现问题,及时进行处理。

4)、根据路线中桩、设计图表定出路基边坡坡脚线、路堑开挖边线、截水沟、排水沟、护坡道、弃土场等位置,并设置标识桩。

5)、清表以后,重新进行测量施工作业。

(2)清表工作:不论土质挖方或石质挖方,都应首先清表,即清除树根、杂草和覆盖土,避免混入填料中。清除的表土应尽量集中堆放,以便后期边坡绿化或中央分隔带、土路肩等培土使用。

表4石灰岩等硬质岩石路堑边坡

表5泥岩以及强、全风化砂岩等软质岩石路堑边坡

具体开挖边坡坡度参见路基横断面设计图纸(实际施工以图纸为准)。

1)、一般土质路堑施工

图1土质路堑开挖施工工艺框图

路堑开挖前先进行截水沟的开挖施工,同时根据土质情况做好截水沟的防渗处理。然后进行地面清表,拆除不允许保留的结构物,清除地表杂物,以免污染用于路基填方作业的土体。路堑开挖土方主要采用机械开挖施工,根据不同路基段的实际情况,选用不同的开挖方式。开挖时采用推土机或挖掘机按设计要求自上而下地进行开挖取土,在开挖过程中同时对边坡进行修整并做好临时排水工作,然后用装载机或挖掘机和自卸汽车配合将土方调运至填方路段,用于路基填筑。对非适用材料及多余的土方按设计要求堆放到指定的弃土位置。

应严格按照设计边坡坡度施工,若边坡实际上土质与设计勘探的地质资料不符,特别是土质较设计松散时,应及时向有关方面提出修改设计的意见,经批准后实施。

路堑边坡分级一般按10m一级进行,并尽可能将台阶设在各地层分界面处,每一级间设置平台以便施工和绿化。

边坡高度≥20m的边坡,进行稳定性分析评价,根据结果确定是否采取必要的加固措施,并按特殊路基工点进行设计。

边沟和截水沟施工时应从下游向上游开挖,截水沟通过地面坑凹处时,应将坑凹处填平夯实。边沟和截水沟开挖后应及时进行防渗处理,不得渗漏、积水和冲刷边坡及路基。

合理选择施工机械,合理组合机械施工;

土方开挖应自上而下进行,不得乱挖超挖,严禁掏底开挖。如果开挖到接近设计标高而不能及时进行下一步施工时,应预留至少30cm厚保护层。

开挖至边坡线前,应预留一定宽度,预留宽度应保证刷坡过程中设计边坡线外的土层不受到扰动。每开挖一层在挖掘机作业高度范围内应对开挖坡面按设计坡率、线形进行一次修整,同时应采用全站仪对已开挖边坡进行一次复核,以确保开挖坡面不欠挖不超挖,才可继续施工。如遇土质或土石比例的变化处,为保证边坡稳定,应及时报批,然后根据设计要求对边坡坡度进行调整;如需修改设计边坡坡度、截水沟和边沟的位置及尺寸等时,应及时按规定报批。

施工过程中应做好临时排水设施,以确保施工作业面内不积水。临时排水设施与永久性排水设施相结合,流水不得污染自然水源,也不得引起淤积和冲刷。

现场施工技术人员应配备坡比架、卷尺等随时对开挖边坡进行检查,以指导机械操作员。

因气候条件挖出的土方,无法按照规范的要求用于填筑路基时,应停止开挖,直到气候条件转好。路基开挖时,如遇特殊土质时,是否改良利用或废弃应上报监理工程师,批准后再行施工。

土方路堑开挖时,根据不同的情况选择不同的开挖方法。若短而深的路堑,可采用全断面横挖法施工:;若较长的路堑,可采用纵挖法施工。根据施工需要亦可采用横挖和纵挖结合的混合开挖法。对于石质路堑同样适用。

土方路堑开挖时,应临时设不少于3%的纵向排水坡,待此处施工贯通之后,应自线位较低处起纵向整修路槽。

修筑路拱、整修边坡、整平路床面时,应采用机械作业,人工配合。

路床压实度应大于等于96%。不满足时应进行碾压使其达到标准,或将路床翻松80cm深,然后整平压实,使其满足要求。挖方路基路床顶面终止标高,应考虑压实后而产生的下沉量,其预留值由试验确定。

挖方路基施工遇到地下水时,应采取排导措施,将水引入路基排水系统,不得随意堵塞泉眼;路床土含水量或为含水层时,应采取设置渗沟、换填、改良土质、土工织物等处理措施。

路基表面平整,边线直顺,曲线圆滑。路基边坡坡面平顺,稳定,不得亏坡,曲线圆滑。

压实度满足路基质量要求标准。

2)、一般岩石路堑施工

图2石方爆破开挖流程图

岩石路堑开挖施工同样要先施工截水沟,然后进行岩石路堑开挖施工。岩石路堑开挖施工也同样按设计要求自上而下进行开挖施工。岩石路堑开挖采用两种方式:一是机械松动施工,二是爆破施工。优先考虑机械松动施工,无法进行机械松动施工时,采用爆破施工,爆破施工采用松动爆破法。松动后的石块,用推土机清理堆积,然后装载机和自卸汽车配合运至填方处或者弃土场。

机械松动施工主要采用松土器或破碎机(俗称镐头机或啄木鸟)等机械设备将岩石翻碎或凿碎,然后用装载机和自卸汽车配合运走。

爆破施工采用松动爆破法,主要是以深孔爆破和边坡控制爆破(光面爆破和预裂爆破)相结合的方法进行爆破施工,深孔爆破主要针对边坡以内大量石方的开挖施工,控制爆破主要是用于路堑边坡坡面3m范围内开挖施工,控制爆破施工可以有效的控制边坡的开挖轮廓,使其达到坡面光滑、平整和边坡稳定。

深孔爆破施工采用垂直钻孔,自上而下分台阶开挖,分层台阶高度按所采用钻孔直径以及路基开挖边坡台阶高度而定。本标段路堑开挖边坡台阶高度按10m划分,所以爆破台阶高度取10m。

a、深孔爆破参数的选择:

爆破台阶高度取10m,炮孔直径采用100mm。

底盘抵抗线W1根据台阶高度确定:W=(0.6~0.9)H(m)岩石坚硬,系数取小值,反之,系数取大值;也可按照钻孔直径确定W1=kd,其中:k=32~38,d为炮孔孔径mm;

iii孔距a和孔边距b

超钻h=(0.15~0.35)W1;钻孔深度L=H+h(m)

vi、孔装药量Q的计算

单排孔爆破(或第一排炮孔)每孔装药量:Q=qaW1H

式中:q为单位耗药量,kg/m³;a为孔距,m;H为台阶高度,m。

多排齐发爆破时,从第二排起,后排孔抵抗线用排距计算,个排孔装药量可按下式计算:Q1=KqabH

多排孔微差爆破时,后排孔的药量不增加,即Q后=qaW2H。

vii装药线密度:q′=0.25πd2Δ

100mm直径孔的线装药密度q′可由下表查的:

线装药密度最好通过实际试装来确定。

viii、装药长度和堵塞长度

一般要求堵塞长度不小于(0.7~0.8)W1,至少不应小于孔边距b。

控制爆破(光面爆破或预裂爆破)设计

根据铁路施工实践,露天光面爆破,采用与主炮孔一样的钻孔直径,比小直径孔更有利于光面爆破,本设计光面爆破炮孔直径也采用100mm。

合理的不耦合系数(n=d1/d2,其中d1为炮孔直径,d2为药卷直径)应使炮孔压力低于孔壁岩石的动抗压强度而高于动抗拉强度,本设计不耦合系数采用1.5~2.5。

炮孔间距一般为孔眼直径的10~14倍。在节理裂隙比较发育的岩石中应取小值,整体性好的岩石中可取大值。

根据铁道科学研究院提出的在露天开挖光面爆破中最小抵抗线:W=21.5db

m=0.8~1.0,硬岩m取大值,软岩取小值。

vi、炮眼的角度和深度

露天光面爆破,光面炮眼倾角与边坡坡度一致,沿设计轮廓面布置。眼深根据台阶高度或开挖深度决定,并考虑一定的超深。

vii、线装药密度:qi=qaW

为了控制裂隙的发育以保证新壁面的完整与稳固,在保证以炮眼连心线破裂的前提下,应尽可能少装药。根据经验,软岩中一般可用70~120g/m,中硬岩为100~150g/m,硬岩中位150~250g/m。

本设计台阶高度取10m,预裂爆破炮孔直径取和主爆区深孔爆破相同的直径100mm。最好能按药包直径的2~4倍来选择钻孔直径。

预裂爆破的孔距比光面爆破要小一些,一般取a=(5~10)d,软弱破碎的岩石取小值,坚硬完整性好的岩石取大值;质量要求较高的取小值,要求不高的取大值。

不耦合系数指炮孔直径与药卷直径之比。不耦合系数B值大时,表示药包与孔壁之间的间隙大,爆破后对孔壁的破坏小,反之,对孔壁的破坏较大。本设计不耦合系数取2~4;装药时,药包应放在炮孔中间,绝对不能与保留区的孔壁紧贴,否则,B值再大也可能造成对孔壁的破坏。

iv、线装药密度:(g/m)

岩石预裂爆破,在炮眼底部0.5~1.0m范围内应增加装药量,其装药量按计算出的线装药密度增加一倍即可。

确定预裂孔深度的原则是确保不留根底和不破坏台阶底部岩体的完整性。因此根据工程的实际要求来选取。

预裂爆破炮孔平行排列,即:预裂孔方向同台阶坡面倾向一致。

堵塞完毕,要插上警戒标志,不准无关人员进入爆区。

控制爆破应保持炮孔在同一平面内,保证边坡的光滑平整。

(2)、岩石路堑施工技术要点

凡是石质边坡均要采用控制爆破技术,降低爆破对边坡稳定性的影响,视山体稳定性、裂隙发育程度确定是否取消圬工砌体防护工程。

爆破法开挖的路段,如空中有缆线,应查明其平面位置及高度;还应调查地下有无管线,应查明其平面位置和埋设深度;同时应调查开挖边界线外的建筑物结构类型、完好程度、距开挖界距离,然后制定爆破方案,必须确保空中缆线、地下管线和施工区边界处建筑物的安全。

爆破施工时应注意在不良地质及靠近居民处,控制一次爆破用药量,以免发生施工事故。

根据设计的孔位、直径和孔深打眼,选择合适的钻孔设备。

光爆后,应该清刷边坡,边坡上不得有松石、危石,松动部分的岩石,必须清除。对于探头孤石,在评价其稳定性后或考虑景观设置或采取相应的技术措施后,确保安全时可予以保留。如因过量超挖,应用浆砌片石衬砌超挖的坑槽。

石质路堑路床顶面宜使用密集小型排炮施工,炮眼底标高宜低于设计标高10~15cm,装药时宜在孔底留5~10cm空眼,装药量按松动爆破计算。

石质路床有裂隙水时,应采用渗沟连接,渗沟宽度不宜小于30cm,渗沟底略低于坑洼底,坡度不宜小于6﹪,使可能出现的裂隙水或地表水由浅坑洼渗入深坑洼,并与边沟连接。如渗沟低于边沟则应在路肩下设纵向渗沟,沟底应低于深坑洼底至少10cm,宽不宜小于60cm;纵向渗沟由填方路段引出。渗沟应填碎石,并与路床同时碾压到规定的要求。

石方路堑的路槽底面标高,应符合图纸要求,如过高应辅以人工凿平,过低应以开挖的石屑或碎石填平并碾压密实稳固,严禁用土整平。

在石方开挖区应注意施工排水,在纵向和横向形成坡面开挖面,其坡度应满足排水要求,以确保爆破出的石料不受积水侵泡。

上边坡不得有松石,路基边线直顺,曲线圆滑。

硬质岩竖孔炮眼残留率不低于85%,对于中硬质岩石,凸出于设计边坡线的块石,其凸出尺寸不应大于15cm,超爆凹进尺寸也不应大于15cm.对于软质岩石,凸出及凹进尺寸均不应大于10cm。

深挖路堑的施工方法与普通路堑的施工方法基本相同,但因其开挖量大,施工时间长,影响边坡稳定的因素多,因此是挖方路基施工的关键。

深挖路堑的施工除应遵循普通路堑开挖的规定外,还应遵循下列注意事项:

(1)、在施工前详细复查深挖路堑地段的工程地质资料,包括土石界限、工程等级,风化破碎程度、土层有关特性,以及不良地质情况、地下水及其存在形式等。根据现场考察及设计要求,编制详细的施工组织设计,报监理工程师批准。若地质资料不足时,应进行地质资料的补探工作。

(2)在施工前应理解设计的边坡防护方案,并编制详细的施工方案,获批准后实施。

(3)、路堑边坡应严格按照设计边坡施工,施工过程中应定期对边坡坡度进行测量,并及时加以修正。如开挖中发现有较大地质变化时,停止施工,重新进行工程地质补充勘探工作,并根据新的地质资料修正方案,报监理工程师审批后实施。

(4)、在路堑开挖中应将边坡防护工程和排水工程看作一个整体,路堑开挖前应对路堑开挖和防护和排水有一个详细的施工组织设计,深路堑开挖应遵循及时开挖及时防护的原则,每开挖到一级台阶时应立刻进行防护工程的施工。

(5)、在路堑开挖过程中,应重视排水,开挖时应保证开挖后不集水,必须设置临时排水沟,将水排出路基以外。如有地下水渗出,应根据地下水渗出的位置、流量,修建排水设施将水排走。一级开挖完后,应及时施工安装设计平台的排水设施。

(6)应根据地形特征设置边坡控制点。

4)、岩溶洼地路堑施工

岩溶地区路堑的施工方法与普通路堑的施工方法基本相同,但因其特殊的地址情况,影响路基和边坡稳定的因素多,因此处理好岩溶是路基施工的关键。本标段岩溶地区有5处:

表6岩溶洼地分布及处理方式表

岩溶地区路堑的施工除应遵循普通路堑开挖的规定外,还应处理好如下事项:

(1)施工前石首河段堤防的施工组织设计,应结合设计详细核查岩溶分布、地形、地表水、地下水活动规律及设计处治方案的可行性和完整性,严禁随意堵塞溶洞。

(2)在路基边坡上的干溶洞,应清除洞内沉淀物并用干砌或浆砌片石堵塞。

(3)路基上方的溶泉或壅水,应按设计先做好排水涵(管)。

(4)路基基底下的干溶洞可采取如下措施:铲除溶洞石笋,整平基底,直接用砂砾石、碎石、干(浆)砌片石等回填密实;当溶洞顶板太薄后者顶板较破碎,按设计要求进行加固时,应严格控制加固质量,确保强度;当溶洞顶板较完整,厚度较大时,应根据设计要求,确定处理方案。

(5)路基基底下有溶泉或壅水,应采取排导措施保证路基不受侵害;当修建沥青路面时,应按设计要求采取措施防止因温差作用而使水气上升,聚集在路面基层下。

本项目填方路基填料均考虑利用路堑和隧道弃渣,所以不另设取土场,由于线性比较复杂,路基间隔较远,且弃方较多,平面布置图详见《取土坑(场)、弃土堆(场)设计图》。弃土场施工时应注意以下几点要求:

a)、弃土前应先清除弃土场表层种植土,清出来的种植土集中堆放为后期作恢复原始植被使用。

b)、弃土石堆尽可能分级弃土石,每级不大于8m巫峡长江公路大桥施工组织设计,边坡坡度设置为1:2。个别处设置护脚墙。

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