高速公路路基机械施工与测量控制技术的分析__墨水学术,论文发表,

所属栏目：推荐论文发布时间：2011-02-25浏览量:125

副标题#e#摘要：随着我国公路建设机械化水平的不断提高，各种工程机械发挥着举足轻重的作用。本文作者主要对高速公路路基机械施工与测量两方面进行了分析，指出了路基机械施工与测量放线之间的重要性，控制好两者，可避免不必要的浪费，加快施工进度，确保路基施工质量，从而提高经济效益。
　　关键词：路基；机械施工；测量控制
　　1前言
　　目前我国高速公路发展建设速度较快，每条高速公路从设计、施工到交付使用，一般在2～3年。可以说一条线的建成，从质量、速度、费用上都是比较高的。确保高质量、快速度的条件就是先进的科学技术。设计方面：外业控制采用GPS全球定位系统及全站仪，地形图由航测完成；内业使用电脑成图。生产力的提高使过去几年才能完成的设计现在几个月就能完成，节约了人力、物力。施工方面：测量控制采用全站仪，试验设备配备了电动重型击实仪、万能压力机等设备。施工机械包括挖掘机、推土机、压路机、平地机、自卸卡车等大重型机械；施工人员基本上都是经过专业院校培训出来的学生。因此从高速公路控制手段到施工方法、工艺流程上确保了高质量、高速度的完成。
　　2施工便道和地表清废
　　进入施工现场后，首先应对当地建材、交通、水、电、气象等情况进行了解，确定相应措施。特别是主要干道连接施工范围内的便道，尽可能利用原有的大车道，少征用土地。对原有大车道高低不平、地基松软的应该重新整修，利用自卸车就近拉运砂砾料或开山渣铺垫30cm，利用推土机或装载机推平，用自行式压路机静压、振压，使外来物资顺利运到工地。对于施工范围内的便道要在设计院给定红线范围内修筑。一般便道尽量沿着路基某一侧修筑，不影响路基开挖和填筑。对于地形平坦或微丘地区用推土机、装载机或平地机配合，压路机碾压就可完成。对于重丘或山区仅用推土机、装载机不能完成施工便道施工，还必须配备挖掘机、自卸车来完成，再用压路机碾压。
　　对于施工路线范围内腐殖土、杂草、树根需要进行清除。一般对腐殖土清除在30cm。对于水田内腐殖土，首先需排水、晾干，再清除50cm左右即可。平坦地带清废用推土机、装载机、平地机配自卸车拉至弃土场，在丘陵或山区清废，由于坡度大，装载机、推土机清废困难，用履带式挖掘机边清除边修筑便道，直至将所有的草根、树根、废土清除干挣并用自卸车拉走，推土机清除树木要根据树木粗细情况：直径大于25cm以上树木先砍伐，然后用推土机将树根推出；对于直径小于25cm的树木，提高推土机铲刀将树推到，再将铲刀放低插入树根，边推边提高铲刀将树根推出；用挖掘机清除树木，用挖斗在树干的上部将树推到，再用挖斗将树根挖出。所有的清废工作都应在测量放线的红线范围内进行，超过红线就会损害老百姓的利益，并给当地自然环境造成影响。
　　3路基填筑
　　3．1坡角线放样
　　路基填筑段填前应进行坡角线测量。在导线控制点架设全站仪，采用极坐标法放出线路中位置，中桩偏位要求小于5cm。
　　
　　图1直线段坡角方向与线路正交
　　
　　
　　图2曲线段坡角线方向与线路某一点切线正交既法线方向
　　
　　坡角点以线路中桩或曲线段的法线方向为起始点，沿着直线正交方向和曲线段法线方向进行测量(图3)。
　　
　　图3坡角线放样示意图
　　
　　确定坡角点的方法如下：已知路基宽B=26m，护坡道b=1.5m，对边坡的要求：坡小于8m，边坡度为1∶1.5；边坡高度为8～12m之间时，8rn以下坡度为1∶1.75；填方边坡高度在12～20m之间时，在坡度变化处设1．5m的填方平台；填方高度超过20m时，在20m处设置2.0m宽的填方平台，且20m以下的坡度为1∶2。一般设计填方处控制在20m的高度内，为确保路基边坡的压实度，填筑路基宽度增加50cm，d=0.5。
　　Ha一路肩设计高程；
　　Hb一坡角实测高程；#p#副标题#e#
　　n一1．5(1∶1.5的坡比)；
　　m一1．75(1∶1.75的坡比)。
　　求中桩距坡角点的长度D
　　(1)高差小于8m时中桩距坡角点的距离：Dl=B／2+n×(Ha一Hb)+d
　　(2)高差在8～12m时中桩距坡角点的距离：D2=B／2+8n+m×(H。一Hb一8)+d
　　(3)高差在12~20m时中桩距坡角点的距离：
　　D3=B／2+8n+m×(Ha一Hb一8)+b+d
　　坡角桩位置确定可利用线路中桩点或导线控制点进行施工放样，如果用中桩点放坡角点位置时，将全站仪架设在中桩点上，沿线路正交方向或法线方向，经过几次距离和高程测量后最后确定坡角线位置，也就是坡角点高程与设计路肩高程之差算出的距离与实测距离相等。这种坡角点位置确定方法称之为逐渐趋近法，在导线控制点设站，利用直线放样法沿着线路正交方向或法线方向可采用逐渐趋近法放出坡角点。
　　3．2路基填筑
　　3．2．1某高速公路选用机械
　　自行式压路机：3台(YZ18C、YZ18、YZ18JB)
　　拖式凸块振动压路机：1台(YZT16K)
　　推土机：3台(TY220)
　　反铲式挖掘机：4台(SH200、CAT300、Super210-5)
　　平地机：1台(PY185)
　　翻斗车：9台(STEYR1491)
　　洒水车：1辆(SC-3600)
　　3．2．2运行路线
　　采用穿梭法，由于机械在碾压过程中，压实轮经过的轮迹形成一条压实带，当机械由这一压实带进入另一压实带时，为确保碾压的均匀度，两带之间应有一定的重叠度。重叠度为轮距的1／3，0.5～0.7m。
　　3．2．3碾压程序
　　碾压程序是由边到中，即在碾压路基时，以道路中心线为分界线，从左、右两边线开始，依次向中心，确保横坡度(形成路拱)。由低到高，指在碾压坡度时，应从坡底向坡上碾压，倒退时以原碾压带下行。在坡底转入新碾压带，再向上碾压，往返运行，确保纵坡比。碾压设有超高的弯道时，由低的一侧向高的一侧碾压，以便形成单项超高模式。
　　3．2．4机械质量
　　碾压速度应先慢后快，先静压后振压。因为填筑平整后，土层疏松，为使其稳定而不断调整，形成新的不平整，一般机械速度控制在1.5～2.0km／h，终压速度2～4km／h，先静压一遍，再弱振一遍，再强振，再静压。
　　3．2．5碾压遍数
　　碾压遍数和土质、含水量、铺层厚度、机械种类有关。
　　(1)进场后，对取土场各类土进行土工试验，取得各类土的最佳含水量数据。施工时各类土的含水量控制在最佳含水量±2内压实，当土的实际含水量低于最佳含水量时，用洒水车浇洒在土上，使其均匀渗入土中，当土的含水量高于最佳含水量时，可将取土场的土翻松、晾晒，等达到最佳含水量±2以内时，运到路基上进行碾压。
　　(2)铺筑厚度：松铺控制在30cm，使用STEYER1491翻斗车拉运土方10m3，打方格网5.5m×6.0m进行控制，每个方格网内卸一车土，推平时用推土机沿着路基纵向推土。并保持一定的推土高度反复进行必要时推土机在平整作业时，可将推刀放在地面后退拖平，精平用平地机沿路基纵向，从路边向路中推进各次行程的刮刀重叠段为刀长的一半，重复进行，最后达到平整。
　　(3)碾压遍数：自行式压路机静压一遍，拖式凸块振动压路机振压一遍，自行式压路机振压一遍、静压一遍为一个机械组合，并测定松铺厚度和压实度。通过几个组合确定不同土质的机械碾压遍数。
　　4路堑开挖
　　4．1路堑开挖线的测量控制
　　根据设计要求，我们在某高速公路施工的最大开挖高度约为40m，对于不同高度开挖线的确定按以下设计要求进行。如图4，已知路基宽糜B=26m，边沟加碎落台宽度b=2m，平台b1=2m。每个台阶坡比为1∶0.5、l∶0.75、l∶0.75、l∶l。设计路肩高程HJ，实测高程Hs。
　　
　　图4路堑开挖线的测量控制图
　　
　　(1)第一阶控制点到线路中心距离
　　P1=B／2+b+0.5×10
　　(2)第二阶控制点到线路中心距离
　　PⅡ=B／2+b+0.5×10+b1+0.75×1#p#副标题#e#0
　　(3)第三阶控制点到线路中心距离
　　PⅢ=B／2+b+0.5×10+2b1+2×(0.75×10)
　　(4)第四阶控制点到线路中心距离
　　PⅣ=B／2+b+0.5×10+3b1+2×(0.75×10)+1×(Ha一Hj一30)
　　测量放线以第四阶控制线路中心距离为路堑开挖的第一步工作，用全站仪在控制点放出线路中线桩，以中线桩设站用全站仪放出路堑开挖线。也可在控制点直接放出路堑开挖线。采用线路中心或导线控制点，放路堑开挖线时，开挖线都应在相对应的桩号垂直方向进行前后移动反射镜架。经过反复测量，计算出距离与实际距离相等，开挖线位置就算放好。
　　4．2路堑开挖整修便道
　　路堑开挖应先从上向下开挖分层进行，首先用挖掘机、推土机修一条通往路堑开挖上面的便道，保持自卸车能够上下拉运土。当坡度大于30°以上，坡道应控制在30°以内，修成“Z”字形。开挖机械用反铲挖掘机SUPER210一S、SH200、CAT320，配合STEYR1490自卸车。
　　4．3开挖方法
　　4．3．1采用分层横向挖掘法
　　每层控制在2～4m，挖到开挖线时要有施工人员配合进行，并配备坡度尺，确保边坡一次挖到位，也可以用全站仪直接放线，控制每层边坡线。当开挖第二层边坡时，要考虑第一层边坡顺接，保持边坡不变，做到层层挖掘到位，挖掘机刷坡后竖坡直顺，纵向为线路方向时直线段要直，曲线段圆顺，否则10m一个台阶完成后再考虑修坡，7m以上的高度边坡，挖掘机就够不上了，给施工带来麻烦(一般采用垫高挖掘机或人工刷坡)。开挖时注意不要亏坡，坡度留大点，还有修坡的余地。
　　4．3．2采用纵向挖掘法
　　(1)沿路堑全宽以深度不大的纵向分层挖掘前进；(2)先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。前者用于不深的路堑开挖，后者用于较深的路堑开挖。不管采用哪种开挖方法，都必须用水平仪或全站仪进行高程控制和边坡控制。
　　5结语
　　路基机械施工与测量放线紧密相关
　　(1)施工机械不能乱采乱挖，应在测量红线范围内进行，尽量减少对当地环境的破坏。
　　(2)我国国土资源的有限性，决定必须严格按设计要求放出填筑开挖线施工。
　　(3)机械施工通过测量控制能够保证路基施工质量。
　　(4)机械施工通过测量控制可以提高经济效益或者减少损失。
　　(5)先进机械施工与先进测量仪器控制提高生产效益，缩短筑路工期，加快了社会前进的步伐。
　　参考文献
　　[1]JTJ033-1995.公路路基施工技术规范[S].北京:人民交通出版社.2002.
　　[2]徐绍铨.GPS测量原理及应用[M].武汉:武汉大学出版.2001.
　　[3]周小安.公路测量[M].北京:人民交通出版社.2000.