滹沱河流域砂礫填筑路基施工技術(shù)

周香平

張石高速公路石家莊段ZS3合同段臨近跨越磁河、滹沱河,路基用土資源匱乏,施工中就地取材,采用了附近河道取砂篩出的廢料——砂礫填筑路基,路基外側(cè)每側(cè)水平寬度不小于2.7 m寬填筑包邊黏土,既節(jié)約了土資源,減少投資,又保證了路基施工質(zhì)量。

1 原材料要求

1.1 填砂礫路基填料的質(zhì)量控制指標(biāo)

1)砂礫料不得含有樹根、草皮和易腐朽物質(zhì);2)含有沼澤、淤泥的砂礫不得用于路基填筑;3)含泥量小于5%,有機質(zhì)含量小于1%;4)含砂量不超過40%;5)填料最大粒徑要求:≤100 mm。

1.2 包邊黏土的填筑要求

包邊黏土虛鋪厚度控制在25 cm以內(nèi),攤鋪工作主要由推土機和平地機來完成,并結(jié)合人工整理土砂礫交界處,使其形成較整齊的交界線。每間距10 m設(shè)高0.4 m,寬0.4 m的排水砂礫滲溝,外裹土工布。施工中禁止橫向碾壓路基和在路基上隨意轉(zhuǎn)彎,保證壓實面上無漏壓、無死角。

2 填砂礫路基施工工藝

2.1 砂礫的攤鋪和平整

采用履帶式TY220推土機按路中心低,路側(cè)高,橫坡控制在1.5%～2.0%攤鋪粗平,即呈“鍋底形”;攤鋪粗平厚度經(jīng)檢查不超過規(guī)定30 cm要求后,先灑水至砂礫的表層含水量不小于7.0%,再用平地機仔細整平,砂礫間隙采用細砂人工找平補滿,平整結(jié)束,立即采用壓路機碾壓。

2.2 填砂礫路堤的壓實

填筑面采用平地機仔細整平后,在砂礫的最佳壓實含水量范圍,壓路機從路緣(低側(cè))向路中心(高側(cè))碾壓,碾壓速度控制在2 km/h～4 km/h,用高頻率、低振幅,直線進退法進行碾壓;碾壓時,壓路機往返輪跡重疊不小于1/3鋼輪寬,壓完全路寬為一遍。采用18 t壓路機,一般振動碾壓4遍～6遍,壓實度可達到94%～97.8%之間。

2.3 填砂礫路堤的灑水

填砂礫路堤施工,灑水是關(guān)鍵,現(xiàn)場施工灑水主要是利用灑水車灑水。在已驗收合格的填砂礫路堤表面繼續(xù)填筑時,必須灑水保持已填筑砂礫層的表層(≥20 cm厚),砂的含水量不小于6.5%。灑水量控制視天氣情況和碾壓前檢測的砂的含水量確定?，F(xiàn)場灑水時,先路側(cè)后路中心,灑水三遍后進行碾壓,碾壓前表面應(yīng)無積水,檢測此時砂的含水量,基本在最佳含水量范圍內(nèi)。

2.4 縱向邊坡臨時排水

為保證每層填筑的寬度,同時避免雨水對邊坡的沖刷,導(dǎo)致砂礫中細砂流失淤塞邊溝,毀壞農(nóng)田,在路堤填筑1層～2層后,用人工按設(shè)計路基加寬寬度對邊坡進行清刷,然后采用塑料布由人工按路堤邊坡挖溝埋設(shè)排水,路堤邊設(shè)土埝擋水,使之能沿人工邊溝排出。

3 主要質(zhì)量指標(biāo)控制方法

3.1 路基寬度、填筑厚度控制

寬度采用層層放樣控制,根據(jù)路側(cè)標(biāo)高計算填層寬度加寬30 cm撒灰線控制,推土機手要按寬度線將砂攤鋪至邊線,并用履帶機進一步壓實。厚度由運輸車輛在砂礫層上卸車到指定位置,施工時按填層段落長度、填筑寬度和厚度,計算本層填筑的工程量,乘以1.15的車載松方系數(shù)控制本層卸砂礫車數(shù),總量控制本層填砂礫的松鋪厚度;推土機粗平后,測量復(fù)核控制斷面標(biāo)高控制本層松鋪厚度,復(fù)測的層厚按小于30 cm控制,滿足要求時,采用平地機整平后壓實。

3.2 沉降量控制

每層碾壓一遍后,立即做沉降量觀測確定壓實度是否合格,合格標(biāo)準(zhǔn):每強振一次沉降量在2 mm以內(nèi)。若自檢不合格則可調(diào)整碾壓次數(shù)再次進行碾壓并測定,若仍然未能達到規(guī)定壓實度則要通過調(diào)整松鋪厚度來解決,路側(cè)邊緣局部壓實不到位的部位采用小型振動夯補充灑水壓實。

3.3 試驗檢測控制

3.3.1 試驗檢測的主要項目

室內(nèi):填砂礫路基砂礫的物理力學(xué)性能是否滿足路基填料技術(shù)規(guī)范要求指標(biāo)。分別對磁河砂場取樣分析,主要試驗項目有顆粒分析、標(biāo)準(zhǔn)擊實:顆粒分析:采用篩分法,篩分前取干土總質(zhì)量10 000 g,最大粒徑為60 mm,0.074 mm～60 mm顆粒占總土質(zhì)量的98.1%,根據(jù)土的工程分類,該土為粗粒土。其中大于2 mm的顆粒占總土質(zhì)量的61.4%,2 mm～5 mm的土顆粒占總土質(zhì)量的8.2%,根據(jù)JTJ 051-93公路土工試驗規(guī)程,該土為含細粒土礫,其不均勻系數(shù)Cu=41.627,曲率系數(shù) Cc=0.261,級配不良,現(xiàn)場施工時需將較大顆粒剔除。標(biāo)準(zhǔn)擊實:采用重型擊實Ⅱ法,試樣制備采用干土法,加水量按1%遞進,分別為4%,5%,6%,7%,8%,測出干密度及含水量分別為2.18 g/m3,4.1%;2.199 g/m3,5.3%;2.24 g/m3,6.4%;2.21 g/m3,7.4%;2.183 g/m3,8.2%。從含水量與干密度關(guān)系曲線得出,該砂礫最大干密度為2.24 g/m3,最佳含水量為6.4%,隨著含水量的增大,干密度逐漸減小,因此施工中應(yīng)嚴(yán)格控制含水量。室外:主要測定填砂礫路基壓實度及含水情況,采用沉降觀測法及灌砂法,反映不同層厚中(上、下)及與相接的下一層壓實情況,來確定壓實遍數(shù)與壓實含水量。由現(xiàn)場檢測組按照放樣中樁,平均25 m測一橫斷面,每斷面分上、下及下一層做密實度試驗,同時每層按壓實遍數(shù)來進行試驗。

3.3.2 試驗取得的主要數(shù)據(jù)

最佳含水量:砂礫的含水量確定為6.4%。

最大干密度:采用重型擊實確定為 2.24 g/m3。

3.3.3 數(shù)據(jù)分析整理

1)現(xiàn)場壓實度試驗:砂礫經(jīng)砂場運出攤鋪在路基上,此時含水量在4%～6%之間,經(jīng)過灑水碾壓后均能達到最佳含水量和所要求的壓實度。碾壓遍數(shù)與所能達到的壓實度的結(jié)果分析見表1。

2)現(xiàn)場含水量檢測:a.從現(xiàn)場裝砂礫到現(xiàn)場卸砂礫、攤鋪、碾壓等各階段的取樣情況來看,料場裝砂礫取樣的含水量為5.6%,現(xiàn)場卸砂取樣的含水量為5.4%,現(xiàn)場攤鋪取樣的含水量為5.2,現(xiàn)場碾壓取樣的含水量為6%～7.8%。b.砂的含水量烘干時間的關(guān)系見表2。

通過試驗結(jié)果表可知含水量在4%至飽和狀態(tài)下質(zhì)量100 g～150 g以內(nèi)烘箱干燥時間在4 h趨于穩(wěn)定。

表1 沉降量與碾壓遍數(shù)的關(guān)系 mm

表2 砂的含水量烘干時間的關(guān)系表

3.3.4 試驗檢測結(jié)果

1)砂礫土物理力學(xué)性能滿足路基填料的技術(shù)要求。2)含水量在4%～6.4%之間時隨著含水量的增加,壓實度增大。含水量大于6.4%以后,含水量越大,壓實度變小。3)碾壓遍數(shù)在初期4遍～6遍,碾壓影響較大,大部分近似線形關(guān)系。4)試驗表明壓實層表面松散,在施工下層時能有效的恢復(fù)甚至增大。5)砂土的標(biāo)準(zhǔn)干密度:統(tǒng)一采用重型擊實法確定最大干密度。6)含水量測定采用烘箱,干燥時間為不小于6 h。7)采用沉降量觀測測壓實度具有快速準(zhǔn)確的優(yōu)點,可作為填砂礫路基的檢測方法。8)砂的含泥量控制在5%以內(nèi),對路基不會造成大的影響,在砂場出現(xiàn)的淤泥團,絕對禁止運到現(xiàn)場。9)成型路基砂礫應(yīng)保持一定的含水量(控制在壓實狀態(tài)下)。

4 結(jié)語

通過一個階段的填砂礫路堤填筑施工,在河北土地干旱、沙化現(xiàn)象日益嚴(yán)重地區(qū)的高速公路填砂礫路堤施工,可以在四季無水的季節(jié)性河道中就近取材,既解決了路基填料的匱乏,又疏通了河道,運距較近,經(jīng)濟效益較好,檢測方法也比較簡單易行,對路基基底處理更是不可多得的材料,能確保路基工后沉降量較小,是一種很經(jīng)濟的填筑方式。

[1] 程 萍.沙漠地區(qū)高速公路路基風(fēng)積沙填筑施工技術(shù)[J].山西建筑,2009,35(9):282-283.