論公路建設(shè)中高填方質(zhì)量控制

徐博 郭楠

0 引言

山區(qū)新建公路工程,地形復(fù)雜多樣,高填深挖多,處于山形為“雞爪”地形的地帶,作業(yè)面積小。填方縱斷面為“倒三角形”,高填施工難度極大,而根據(jù)以往高填路堤工程完工后,隨著時(shí)間的延長與汽車重復(fù)荷載的作用,常出現(xiàn)路基的整體下沉與局部下沉、路基縱橫開裂、路基滑動(dòng)或者邊坡滑塌等現(xiàn)象,特別是在填挖方接頭處,路基下沉尤為突出。因此,高填路堤的穩(wěn)定性不僅與邊坡高度有關(guān),也與路基填料、性質(zhì)、邊坡坡度、地基性質(zhì)、水文狀態(tài)、路基壓實(shí)機(jī)具、施工方法等有關(guān)。針對(duì)以上問題結(jié)合近年來山區(qū)建設(shè)中高填方的實(shí)際情況特別是填石路堤的質(zhì)量控制,作為專項(xiàng)課題進(jìn)行了研究分析。

1 高填路堤沉降的原因分析

1)路基施工前未認(rèn)真設(shè)置縱橫向排水系統(tǒng)或排水系統(tǒng)不暢通,長期積水和路基土承載力降低,導(dǎo)致沉降發(fā)生。

2)原地面處理不徹底,如未清除草根、樹根、淤泥等不良土壤,路基壓實(shí)度不足等因素,在靜動(dòng)荷載的作用下,使路基沉降變形。個(gè)別不良地質(zhì)路段未予處理而導(dǎo)致路基沉降變形。

3)在高填路堤有的填方長度200 m以內(nèi),填方高度20多米,兩頭為挖方地段,在施工中壓實(shí)機(jī)械難以及時(shí)到達(dá)施工現(xiàn)場,填方底部壓實(shí)機(jī)械難以下去,多數(shù)對(duì)填方底部采用片石填筑,分層支砌,在機(jī)械能到的位置采用壓路機(jī)碾壓,不能到的則要用人工夯實(shí),致使壓實(shí)度或擊實(shí)功達(dá)不到設(shè)計(jì)以及規(guī)范要求。未嚴(yán)格按分層填筑、分層碾壓工藝施工,路基壓實(shí)度不足而導(dǎo)致路基沉降變形。

4)路基縱橫向填挖交界處未按規(guī)范要求挖臺(tái)階,原狀土和填筑土密度不同,銜接不良而導(dǎo)致路基不均勻沉降;填筑路基時(shí)未全斷面范圍均勻分層填筑,而是先填半幅,后填另半幅,而發(fā)生不均勻沉降。

5)施工中路基土含水量控制不嚴(yán),而導(dǎo)致壓實(shí)度不足,產(chǎn)生不均勻沉降。

6)施工組織安排不當(dāng),先施工低填方路堤,后施工高填方路基,往往路堤施工完成后就立即鋪路面,路基沒有足夠的時(shí)間固結(jié),而使路面使用不久就破壞。

7)臺(tái)背回填,由于大型機(jī)械作業(yè)不便,壓實(shí)不認(rèn)真,造成壓實(shí)度不足而沉降。

8)路橋過渡段(一般距臺(tái)背10 m～20 m范圍)為施工薄弱地段,一般情況是路、橋先成型,過渡段后填筑,該段易因壓實(shí)度不足而發(fā)生沉降。

2 高填路堤施工質(zhì)量控制的措施

1)做好施工組織設(shè)計(jì)是保證工程質(zhì)量的前提,目前隨著工程管理逐步規(guī)范化,工程開工前施工單位均做到了不同深度的施工組織設(shè)計(jì),在施工工程中,受資金、環(huán)境、人員、設(shè)備等因素的影響,往往不能按照原定的目標(biāo)完成工程進(jìn)度,另外工程指揮人員喜歡用老經(jīng)驗(yàn)管理工程,施工組織設(shè)計(jì)往往變成一紙空文,不作為指導(dǎo)施工的作業(yè)大綱。工程實(shí)施比較零亂,主次不分,一味強(qiáng)調(diào)全面開工,沒有給高填路堤留有足夠的時(shí)間施工和沉降,而導(dǎo)致高填路堤完工后沉降過大,因此必須重視高填路堤的施工組織設(shè)計(jì),合理安排各施工段的先后順序,明確構(gòu)造物和路基的銜接關(guān)系,對(duì)高填方段應(yīng)優(yōu)先安排施工,在施工中以施工組織設(shè)計(jì)為龍頭,根據(jù)施工現(xiàn)場的實(shí)際情況,合理調(diào)配人員、設(shè)備,是保證高填方路堤施工質(zhì)量的主要環(huán)節(jié)。

2)認(rèn)真清除地表不良土質(zhì),加大地表壓實(shí)密度。地表植被、樹根、垃圾、不良土質(zhì)暴露在自然環(huán)境下,相對(duì)比較松軟,不易壓實(shí),因此必須予以清除,同時(shí)應(yīng)加大地表的壓實(shí)密度。在壓實(shí)過程中,因土粒度受到瞬時(shí)荷載或振動(dòng)力的作用,使土粒度重新調(diào)整位置,重新組合,彼此擠密,空隙縮小,單位質(zhì)量提高,形成密實(shí)整體,從而導(dǎo)致強(qiáng)度增加,穩(wěn)定性提高,塑性變形、滲透系數(shù)、毛細(xì)水作用及隔溫性能等均有明顯改善。

3)填筑路基前,疏通路基兩側(cè)縱橫向排水系統(tǒng),避免路基受水浸泡。地基土和路基填筑土石,在干燥狀態(tài)下接頭比較強(qiáng),有較高的承載能力,一旦受水很快破壞,強(qiáng)度很快降低,失去應(yīng)有的承載能力,導(dǎo)致地基、路基沉降,因此做好路基排水,是保證路基穩(wěn)定的前提條件。工程監(jiān)理和施工質(zhì)量檢查人員,應(yīng)認(rèn)真監(jiān)督檢查。

4)嚴(yán)格選取路基填料。一般的土、石都可以作為路基用土,在填筑高填方路基路段時(shí),應(yīng)選取水穩(wěn)性好、干密度大、承載能力高的礫石類土填筑路基為宜,土質(zhì)應(yīng)均勻一致,不得混雜,剔除超大顆粒填料,方能保證各點(diǎn)密度均勻一致。應(yīng)選擇集中取土,避免沿線取土,沿線取土一般不能保證路基填料的均勻性,導(dǎo)致路基強(qiáng)度不均勻,同時(shí)也破壞了自然植被,對(duì)沿線環(huán)境不利。

5)路基填筑方式應(yīng)采用水平分層填筑,即按照橫斷面全寬分層逐層向上填筑,當(dāng)原地面縱坡大于12%的地段,宜采取縱向分層填筑施工,填筑至路基上部時(shí),仍應(yīng)采用水平分層法填筑,每層應(yīng)保證層面平整,便于各點(diǎn)壓實(shí)均勻一致。

6)合理確定路基填筑厚度,在土質(zhì)、土中含水量、碾壓機(jī)具設(shè)備一定的情況下,土層越厚碾壓效果越差,適中的填筑厚度是保證壓實(shí)質(zhì)量及生產(chǎn)效率的重要因素。不同的厚度達(dá)到規(guī)定的壓實(shí)度所需要的碾壓遍數(shù)不同,根據(jù)試驗(yàn),層厚分別為30 cm和50 cm,碾壓4遍～6遍時(shí),測(cè)得壓實(shí)度一般控制在 30 cm,對(duì)保證路基達(dá)到良好的壓實(shí)度十分必要。采用大噸位振動(dòng)壓路機(jī)碾壓時(shí),增加分層厚度,必須要有足夠的試驗(yàn)數(shù)據(jù)證明壓實(shí)效果,同時(shí)須征得監(jiān)理工程師的同意,方可施工。

7)控制路基填料含水量。實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)告訴我們,礫石土及粗粒含量較多的土壓實(shí)度取決于壓實(shí)功。由于礫石土是由不同大小粒徑的顆粒組成的,存在著一定的組配,在壓實(shí)機(jī)具的作用下,特別是振動(dòng)壓路機(jī)的作用下,土粒間發(fā)生振動(dòng)位移,小的顆粒填充于大顆粒的空隙而使土密實(shí)。細(xì)粒土則不同,土顆粒大小均勻,空隙間基本被水和空氣填充,最佳含水量越大,最大干密度越小。這是由于顆粒越小,空隙間基本被水和空氣填充,最佳含水量越大,需要較多的水分包囊土粒以形成水膜,在外力的作用下,土粒位移程度取決于水分的多少,當(dāng)水少時(shí),土體間的摩擦力大而不易動(dòng),在外力的作用下,土體難于壓實(shí);當(dāng)水分大時(shí),除包囊土粒的水膜外,還有一部分自由水,使土粒懸浮而不易壓實(shí),如果增加壓實(shí)功會(huì)出現(xiàn)“彈簧”,因此保證最佳含水量是細(xì)粒土壓實(shí)的先決條件。在工程實(shí)施中,如土偏濕,應(yīng)翻曬,及時(shí)測(cè)定含水量,一般在最佳含水量±2%時(shí)即可碾壓,當(dāng)土偏干,應(yīng)灑水燜料,并使土壤中水分均勻,達(dá)到要求后進(jìn)行碾壓。

8)選擇合適的壓實(shí)機(jī)具。壓實(shí)功對(duì)壓實(shí)效果的影響十分重要。同一種土的最佳含水量隨壓實(shí)功的增加而減少,而最大干密度隨壓實(shí)功的增加而增加。在相同含水量下,壓實(shí)功越大密度越高。不同的填料和場地要選擇不同的壓實(shí)機(jī)具。在高填方路段,壓實(shí)質(zhì)量要求高,選用重型輪胎壓路機(jī)和振動(dòng)壓路機(jī)效果比較好。

9)做好壓實(shí)度的檢測(cè)工作。在壓實(shí)工程中,施工單位自檢人員就按規(guī)定的頻率檢查路基各層的壓實(shí)度,目前對(duì)于填土路基按2 000 m2抽檢4處,施工單位感覺工作量偏大,部分人員憑經(jīng)驗(yàn)減少壓實(shí)度的抽檢頻率,甚至于偽造試驗(yàn)資料應(yīng)付檢查。面對(duì)檢測(cè)工作量大的問題,可以采用核子密度溫度儀法檢測(cè),這樣可提高檢測(cè)速度。

10)認(rèn)真做好臺(tái)背、路橋過渡段及填挖結(jié)合部的壓實(shí)工作,這些地方地形條件特殊,填方施工難度大,臺(tái)背、路橋過渡段往往是路基和橋臺(tái)完成后而剩余的缺口,因此有必要將該段作為路基施工的管理點(diǎn),抽調(diào)組成專門的回填隊(duì)伍。臺(tái)背處大型設(shè)備不易工作而采用小型夯實(shí)機(jī)具時(shí),填筑的分層厚度宜控制在15 cm以內(nèi),同時(shí)應(yīng)加大抽檢頻率保證壓實(shí)。

填挖結(jié)合部,應(yīng)徹底清除結(jié)合部的松散軟弱土質(zhì),做好換土、排水和填前碾壓工作,按設(shè)計(jì)要求從上到下挖出臺(tái)階,清除松散土方后逐層碾壓,確保填挖結(jié)合部的整體質(zhì)量。

為保證高填路堤施工質(zhì)量,除了做好以上工作外,還宜在以上部位布設(shè)玻纖土工格柵,用鋼釘固定,其效果良好。另外做好試驗(yàn)路,對(duì)于指導(dǎo)以后施工也是非常必要的,通過試驗(yàn)路取得的數(shù)據(jù),對(duì)于加強(qiáng)管理,合理調(diào)配人力、設(shè)備資源必將起到積極作用。

3 結(jié)語

減小山區(qū)高填方填筑不均勻沉降,要求我們不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn),重視現(xiàn)場調(diào)查,嚴(yán)格頒部施工技術(shù)規(guī)范,加強(qiáng)科學(xué)研究和試驗(yàn)工作,從而降低高填方不均勻沉降的產(chǎn)生和發(fā)展,確保路基工程有足夠的穩(wěn)定性和耐久性,能承受汽車的反復(fù)荷載作用和抗御各種自然因素的影響。

[1]李永清.填方路基施工質(zhì)量的控制[J].山西建筑,2009,35(7):232-233.