礫石土路基填筑施工工藝及質(zhì)量控制

李長安

(河南省焦作市公路管理局，河南 焦作 454191)

1 前言

隨著我國高等級公路建設(shè)的迅猛發(fā)展，用作路基填筑的材料越來越多，礫石土就是其中一種較為理想的材料。雖然礫石土作為路基填料有強度高、穩(wěn)定性好等諸多優(yōu)點，但其施工工藝、質(zhì)量控制及檢測方法在路基施工技術(shù)規(guī)范中卻沒有相應(yīng)的具體要求，限制了礫石土在公路工程中的廣泛應(yīng)用。本文結(jié)合焦作市省道S308焦作至沁陽段改建工程礫石土路基的試驗與施工情況，對礫石土填筑路基的施工工藝和質(zhì)量控制進(jìn)行了初步的探討。

2 工程概況

焦作市省道S308焦作至沁陽段改建工程路線全長50.200863km，位于河南省焦作市境內(nèi)，項目主要經(jīng)過焦作市的山陽區(qū)、中站區(qū)、博愛縣、沁陽市。沿線主要河流有新河、大石河、丹河、沁河等，礫石土資源豐富。在這種情況下，經(jīng)過認(rèn)真的分析與設(shè)計，從節(jié)約耕地、保護(hù)環(huán)境和提高路基強度的目的出發(fā)，確定采用符合路基填料要求的天然礫石土進(jìn)行填筑。

3 礫石土路基施工工藝

3.1 路基填筑材料組成

省道S308焦作至沁陽段改建工程使用的礫石土填料取土場，位于焦作市博愛縣轄區(qū)內(nèi)，距沿線施工現(xiàn)場距離很近，通過對大石河、丹河的礫石土進(jìn)行取樣篩分，其粒度組成情況如下表:

礫石土的粒度成分

從上表可以看出，各土樣中大于40mm顆粒的含量大致在40%左右，小于5mm顆粒的含量大致在10%左右，其粒度組成變化不大，說明同一土場內(nèi)礫石土的級配比較穩(wěn)定。根據(jù)上表各土樣粒度組成的平均值，作粒度成分累計曲線如下圖:

篩孔尺寸(mm)

由上圖可得 d60=38mm，d30=18mm，d10=6mm。

不均勻系數(shù) Cu=d60/d10=38/6=6.33

曲率系數(shù)(或稱級配系數(shù))Cc=d230/d10*d60=182/6*38=1.42

由規(guī)范可知，當(dāng)土同時滿足不均勻系數(shù)Cu＞5 和曲率系數(shù)Cc=1～3這兩個條件時，土為級配良好的土。通過以上的分析可以得出，在清除大于10cm的卵石后，天然礫石土是具有良好級配和良好壓實性能的土。

3.2 施工工藝

3.2.1 料源選擇要求

由于礫石土在形成過程中是分層沉積的，各土層礫石含量及級配組成必定會有所不同，根據(jù)路基施工質(zhì)量要求，選料時要選擇級配良好，級配范圍變化不大的礫石土，位于同一段的同一層路基采用礫石含量相近的礫石土進(jìn)行填筑。

3.2.2 試驗段

由于改建工程的質(zhì)量要求高，礫石土又是一種新材料，其施工工藝和質(zhì)量控制都會有不同的要求，為確保工程施工順利進(jìn)行，避免因盲目施工而給工程帶來重大損失，礫石土路基開始施工以前，首先要鋪筑試驗段，以便獲得有關(guān)的技術(shù)數(shù)據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)的施工方法，指導(dǎo)和控制全線的施工。經(jīng)過試驗，確定了礫石土的各項技術(shù)數(shù)據(jù)、施工方法和壓實度檢測方法。

3.2.3 路基上料及整平

(1)礫石土應(yīng)分層填筑，每層松鋪厚度不超過40cm，最大粒徑不超過壓實厚度的2/3。每一施工段的適宜長度為150～200m。

(2)礫石土的松鋪系數(shù)為1.07，根據(jù)每層松鋪厚度不大于40cm的要求，按照計算的材料數(shù)量，將礫石土均勻地卸在路基上，人工清理超粒徑的大石塊。

(3)用大型推土機推平，在推平過程中，人工配合裝載機清除超粒徑石塊，再用平地機按路基的橫坡和縱坡要求進(jìn)行整平，個別不平處人工配合找平，個別粗粒料集中處，人工加鋪細(xì)料拌和均勻。整平過程中露出的超粒徑石塊要及時挖除，大石塊挖除后留下的坑洞，要填補至略高于整平層的表面。

(4)路床頂面以下80cm范圍內(nèi)，松鋪厚度不應(yīng)大于30cm，填料最大粒徑不應(yīng)超過10cm，超粒徑石塊在上料、攤鋪及整平時要嚴(yán)格進(jìn)行清理。

3.2.4 路基碾壓

路基上的礫石土經(jīng)整平以后，采用16T振動壓路機靜壓一遍，然后先慢后快，由弱振至強振再振動碾壓5遍以上，至壓實層表面平整密實、無明顯輪跡為止。碾壓速度最大不宜超過4km/h。碾壓時，直線路段和大半徑曲線路段由兩邊向中間碾壓，小半徑曲線路段由內(nèi)側(cè)向外側(cè)碾壓，縱向進(jìn)退式進(jìn)行，橫向接頭重疊0.4 ～0.5m，前后相鄰區(qū)段縱向重疊 1.0 ～1.5m。應(yīng)達(dá)到無漏壓、無死角，確保碾壓均勻。

3.2.5 含水量控制

用透水性良好的礫石、粗砂等作路堤填料時，可不控制含水量;用透水性不良的粘性土等路堤填料時，應(yīng)在接近最佳含水量情況下分層填筑與壓實。礫石土的透水性介于二者之間，不能按上述情況確定。

從現(xiàn)場施工情況來看，由于使用的礫石土中大于2mm的顆粒含量至少達(dá)到70%以上，其透水性還是相當(dāng)大的，含水量對壓實度的影響很小。但是，考慮到其中還含有一定數(shù)量的細(xì)粒土，當(dāng)?shù)[石土太干時，容易出現(xiàn)局部松散的現(xiàn)象，且車輛經(jīng)過時易產(chǎn)生揚塵;當(dāng)?shù)[石土太濕時，個別細(xì)粒土含量大的地方有可能產(chǎn)生翻漿現(xiàn)象，為提高壓實工作的效率和質(zhì)量，做到文明施工，還是應(yīng)當(dāng)對含水量進(jìn)行適當(dāng)控制。一般情況下，礫石土的天然含水量即可滿足施工要求，當(dāng)天氣炎熱或降水量較大時，應(yīng)該適當(dāng)補水或翻開晾曬。

3.2.6 路基邊坡防護(hù)

由于礫石土材料松散，在降雨量較大時易產(chǎn)生沖刷破壞，路基邊坡防護(hù)成為影響路基整體穩(wěn)定性的一個重要問題。在路基施工時，其兩側(cè)的壓實寬度要大于設(shè)計寬度0.5～1m，且應(yīng)加強路基邊緣的壓實工作。雨季施工時，要注意路基排水，避免產(chǎn)生較大的沖刷破壞。

3.2.7 環(huán)境保護(hù)

由于施工過程中要對天然礫石土中的超粒徑石塊進(jìn)行人工清除，將會清理出很大數(shù)量的石塊，清理出的石塊要集中堆放和處理，不能散落在邊坡下，更不能丟到農(nóng)田里。

4 施工質(zhì)量控制與檢測

4.1 施工工藝控制

與填石路基相似，施工工藝控制是保證礫石土路基施工質(zhì)量的關(guān)鍵。為了保證礫石土路基的施工質(zhì)量，在施工過程中要嚴(yán)格按照施工工藝的要求進(jìn)行，對其松鋪厚度、填料的最大粒徑、壓實機械的噸位及碾壓方法、壓實遍數(shù)等方面要嚴(yán)格控制。

4.2 壓實度檢測方法

由于礫石土填料既不同于土質(zhì)填料，又不同于石質(zhì)填料，而是介于土質(zhì)和石質(zhì)之間的一種填料，現(xiàn)行《規(guī)范》中規(guī)定的檢測方法和檢驗標(biāo)準(zhǔn)均不適用。根據(jù)礫石土填料的這一特殊性，壓實質(zhì)量檢測采用以壓實沉降差法為主，結(jié)合輪跡法，并以彎沉法輔助配合的方法。

4.2.1 壓實沉降差法

在壓實后的路基表面用油漆或其它醒目標(biāo)注標(biāo)記測點，用水準(zhǔn)儀測量測點高程(或相對高程)。用凈重16T振動壓路機進(jìn)行碾壓檢測，連續(xù)振壓兩遍，然后再用水準(zhǔn)儀測量測點高程(或相對高程)，計算各測點的沉降差。當(dāng)碾壓前后無明顯輪跡，沉降差最大值小于5mm，平均值小于3mm，標(biāo)準(zhǔn)差小于2時，即認(rèn)為達(dá)到壓實標(biāo)準(zhǔn)。檢測頻率為每2000m2測12點，壓實面積不足200m2時，檢測4點。

4.2.2 輪跡法

當(dāng)?shù)[石土路基按規(guī)定的施工工藝碾壓完成后，在進(jìn)行壓實度檢測時，首先進(jìn)行外觀檢查，當(dāng)外觀平整，沒有松散現(xiàn)象，無明顯輪跡時，方可進(jìn)行壓實沉降差法檢測。

4.2.3 彎沉法

為保證礫石土路基的施工質(zhì)量，要求在90區(qū)、93區(qū)、95區(qū)(按土方路基標(biāo)準(zhǔn)劃分)碾壓完成時各做一次彎沉檢測，并與土方路基相應(yīng)各區(qū)的設(shè)計彎沉值進(jìn)行比較。下表列出了路基右幅K35+000～K35+200段95區(qū)頂?shù)膹澇翙z測結(jié)果:

彎沉值(10－2mm)百分表讀數(shù)(10－2mm)樁號左右左 右初讀數(shù)終讀數(shù) 初讀數(shù) 終讀數(shù)土路基95區(qū)頂面設(shè)計彎沉指標(biāo)(10－2mm)K35+000 21 22 42 44 K35+025 22 18 44 36 K35+050 23 30 46 60 K35+075 20 13 40 26 K35+100 21 23 42 46 218 K35+125 17 19 34 38 K35+150 29 24 58 48 K35+175 27 23 54 46 K35+200 35 25 70 50

從表中數(shù)據(jù)可以看出，礫石土路基的彎沉檢測結(jié)果，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了相應(yīng)的土路基的設(shè)計彎沉指標(biāo)，完全可以保證路基的質(zhì)量。

4.2.4 壓實沉降差法與灌砂法的對比試驗

雖然壓實沉降差法能夠很好地控制礫石土路基的施工質(zhì)量，但是卻無法直接反映出各壓實區(qū)實際的壓實度。為了從數(shù)據(jù)上說明壓實沉降差法確實能夠滿足質(zhì)量控制的要求，我們特別做了壓實沉降差法與灌砂法的對比試驗。

在取土場將一部分天然礫石土過4cm的篩子，取樣進(jìn)行擊實，得出其最大干密度為2.32g/cm3，然后在已整平好的試驗路段上劃出一個3m×5m的方框，將方框內(nèi)的一層土挖出，換成已過篩的礫石土，用推土機推平和穩(wěn)壓，用平地機整平。在方框內(nèi)外各布設(shè)5個測點，測量其高程，然后按上文所述的碾壓方法對整個試驗路段進(jìn)行碾壓，每壓一遍，測一次沉降差，從第三遍開始在方框內(nèi)測壓實度，每一遍測兩點。測量結(jié)果如下:

碾壓遍數(shù)1 2 3 4 5 6 7 8 9方框內(nèi)壓實沉降差的平均值(mm)2 12.4 8.2 5 4.6 4.4 2 1 0.4灌砂法檢測壓實度的平均值(%)5 22.6 11.6 5.2 6 4 3 1.2 0.6方框外94.8 96.9 97.5 99.8 101.3 100.8 102.1

由于方框內(nèi)的填料為后鋪，整平后的密實度可能比方框外的低，因此前三遍的壓實沉降差略為偏大，但從第四遍開始方框內(nèi)外的沉降差基本一致。由上表數(shù)據(jù)可以看出，碾壓五遍時，壓實度已達(dá)到97以上，碾壓六遍時，壓實度基本達(dá)到100。由此可以證明，沉降差最大值小于5mm，平均值小于3mm，標(biāo)準(zhǔn)差小于2的檢驗標(biāo)準(zhǔn)，完全能夠滿足質(zhì)量控制的要求。

5 結(jié)語

采用礫石土填筑高等級公路路基，在目前的高等級公路建設(shè)中并不多見，但礫石土作為路基填料的優(yōu)良性能是顯而易見的。在沒有相應(yīng)的施工技術(shù)規(guī)范的前提下，如何控制礫石土填筑路基的施工工藝及施工質(zhì)量，是一個很值得探討的問題。通過對省道S308焦作至沁陽段改建工程礫石土填筑路基施工工藝及質(zhì)量控制的總結(jié)，為礫石土在路基施工中的應(yīng)用積累了一定的經(jīng)驗。