冰水堆積土路基填筑施工工藝

楊玉晶

[摘要]為對(duì)冰水堆積土的壓實(shí)特性進(jìn)行研究，本文以某高速公路為依托，選取其中一標(biāo)段路基進(jìn)行冰水堆積土路基填筑現(xiàn)場試驗(yàn)，且通過分析試驗(yàn)段結(jié)果，對(duì)冰水堆積土的各項(xiàng)工藝參數(shù)進(jìn)行了研究。且制定了施工方案，為后期施工提供可靠保障。

[關(guān)鍵詞]高速公路；冰水堆積土；路基填筑 文章編號(hào)：2095-4085（2017）05-0079-02

1試驗(yàn)段概況

某高速公路工程試驗(yàn)段起止標(biāo)號(hào)為K17+860-K17+960，總長度為100m，具有較為平坦地地勢。路基形式為整體式路基，24.5m為其寬度，結(jié)構(gòu)為2.0m中央分隔帶+2m×0.5m左側(cè)路緣帶+4m×3.75m行車道+2m×2.5m硬路肩+2m×0.75m土路肩。要求將平原石設(shè)置到中央分隔帶兩側(cè)，并將排水設(shè)施安設(shè)到分隔帶內(nèi)部，填土種草綠化，為避免夜間行車眩光，可進(jìn)行灌木種植。隨后在中央分隔帶內(nèi)埋設(shè)通訊管道。按照就近原則，選取K20位置大挖方段填料，屬于第四紀(jì)中上更新統(tǒng)冰水堆積層，構(gòu)成材料為右下部礫石層與上覆粘土。

2施工方案設(shè)計(jì)

選取半用半借法用于填筑施工，因大挖方段冰水堆積土天然含水量在27%～31%范圍內(nèi)，按照試驗(yàn)對(duì)較高飽和度非飽和土進(jìn)行測定。與最佳含水量相比，壓實(shí)后含水量較佳時(shí)，85%～90%之間為其相應(yīng)飽和度。此時(shí)水將占據(jù)土內(nèi)孔隙，氣體以氣泡狀呈現(xiàn)，且水將其覆蓋，跟隨水的變化逐步流動(dòng)，形成氣封閉狀態(tài)。該混合液體具有可壓縮性，當(dāng)壓力過大時(shí)，可壓縮或溶解該氣泡，進(jìn)而提升孔隙水飽和度。按照土的層流滲透定律，土內(nèi)水的滲透速度和水頭梯度之間為正比例關(guān)系，公式為：V=KWI。其中，滲透系數(shù)由K表示；水頭梯度由I表示。在土體毛細(xì)管作用下，干土可吸引水分，此吸力可看做是非飽和土的基質(zhì)吸力。因水已經(jīng)占據(jù)了所有飽和土體的空隙，因此這種情況下，不存在吸水作用，因此可以O(shè)表示基質(zhì)吸力?；诖?，具有較高飽和度的粘性土，在較大外部荷載影響下，將大大提升其飽和度，進(jìn)而降低基質(zhì)吸力，按照以上公式分析，此時(shí)，將逐步增加非飽和土的滲透系數(shù)。同時(shí)，利用冰水堆積土內(nèi)的孔隙水滲流路徑，也可實(shí)現(xiàn)水頭梯度增加的目的。半用半借法是指將一層冰水堆積土料鋪設(shè)到填方場地，且做好壓實(shí)工作，隨后將一層砂卵石粗粒鋪設(shè)其上進(jìn)行借料，同樣做好壓實(shí)作業(yè)，重復(fù)以上工序進(jìn)行填筑。因中間粒徑在冰水堆積土設(shè)計(jì)中極為缺乏，導(dǎo)致其壓實(shí)度與設(shè)計(jì)要求不符。為此，需將砂卵石粗粒料層分別填筑到其上下面，這樣才能起到良好排水功能。也就是說，冰水堆積土層可利用夾層法進(jìn)行壓實(shí)，促使其含水率符合施工規(guī)定，壓實(shí)度滿足設(shè)計(jì)要求。

3試驗(yàn)段施工

本試驗(yàn)段共進(jìn)行了5層土填筑，從下到上依次為砂礫石墊層-35cm；第一層冰水堆積土一20cm；砂礫石層-24.37cm；第二層冰水堆積土-23cm砂礫石層。利用現(xiàn)場填筑壓實(shí)試驗(yàn)，對(duì)其各項(xiàng)參數(shù)指標(biāo)進(jìn)行確定，如虛鋪厚度、壓實(shí)厚度、最佳機(jī)械組合等。具體試驗(yàn)流程如圖1所示。通過試驗(yàn)確定松鋪系數(shù)為1.51。

因填筑時(shí)選取夾層法施工，同時(shí)冰水堆積土內(nèi)卵石粒徑較大，導(dǎo)致壓實(shí)作業(yè)后，下層砂卵石內(nèi)嵌入大量此類卵石，進(jìn)而增加壓實(shí)度現(xiàn)場試驗(yàn)的難度。為此，應(yīng)選取密度測定器在實(shí)驗(yàn)前對(duì)標(biāo)準(zhǔn)砂的密度進(jìn)行測定。如冰水堆積土過濕，碾壓時(shí)可選取振動(dòng)壓路機(jī)（18t以上）施工，20cm～30cm為虛土厚度時(shí)，碾壓5遍效果最佳。如將砂卵石粗粒料鋪筑到濕度過高的冰水堆積土上，碾壓遍數(shù)為6遍時(shí)效果最佳，其壓實(shí)度可達(dá)到93%以上，與公路路基設(shè)計(jì)要求相符。

4高速公路冰水堆積土路基填筑施工工藝

4.1基底處理

路基范圍內(nèi)及時(shí)將基底表層雜物清理干凈，旱地清理厚度為0.2m；水田清理厚度為0.3m，且做好回填及壓實(shí)工作。水塘等路段需將其淤泥質(zhì)土清理干凈，并進(jìn)行砂礫石回填。當(dāng)?shù)乇砀餐帘磺謇砀蓛艉?，需及時(shí)進(jìn)行排水溝開挖，將水順利排出，如土質(zhì)濕度過高，則應(yīng)及時(shí)進(jìn)行換填。依照施工互不干擾的原則，合理劃分填土作業(yè)段，要求以200m～300m作為各個(gè)作業(yè)段長度。如縱橫向坡度在1：10以上，需選取人工方式進(jìn)行搭接平臺(tái)開挖施工，2m為其最小寬度，隨后平整及碾壓基底。

4.2分層填筑

按照填筑實(shí)際位置，合理選用填料類型，禁止相同水平層內(nèi)填筑混雜的填料。為便于施工，區(qū)段相同的情況下，填料種類也應(yīng)相同。根據(jù)施工現(xiàn)場實(shí)際情況，填筑可分層進(jìn)行，如非滲水土上填筑非滲水土?xí)r，需將4%人字橫向排水坡設(shè)置到非滲水土層兩側(cè)；如滲水土上填筑非滲水土?xí)r，平面為接觸面；如上下兩填層填料粒徑差異較大，需將墊層鋪筑到分界面上。如滲水土連接非滲水土為相近兩區(qū)段填層時(shí)，需從非滲水土路基層逐步過渡到滲水土路基層，10m為過渡最小長度，同時(shí)將4%人字橫向排水坡設(shè)置到非滲水土層兩側(cè)。當(dāng)滲水及非滲水土粒徑差異過大，過渡時(shí)應(yīng)選取中間級(jí)別粒徑滲水土墊層，且對(duì)過渡段長度適當(dāng)增加。要求兩區(qū)段路堤接頭位置，必須將搭接臺(tái)階預(yù)設(shè)到各填層端頭位置。按照填料性質(zhì)，準(zhǔn)確確定填層虛鋪厚度，具體分層虛鋪厚度如表1所示。

選取挖掘機(jī)進(jìn)行填料挖裝施工，按照施工現(xiàn)場實(shí)際情況，選取自卸汽車進(jìn)行填料運(yùn)輸。為保證攤鋪施工質(zhì)量，按照車容量與分層虛鋪厚度對(duì)自卸車卸土間距進(jìn)行計(jì)算及確定。為確保邊坡壓實(shí)質(zhì)量，填筑路堤時(shí)，需加寬路基兩側(cè)，長度可控制在40cm～50cm之間。

4.3攤鋪平整

選取推土機(jī)在攤鋪整平后進(jìn)行初平施工，路肩壓實(shí)時(shí)嚴(yán)禁出現(xiàn)滑坡問題。碾壓機(jī)械可選用輕型壓路機(jī)（6～8t）。為對(duì)填料虛鋪厚度進(jìn)行嚴(yán)格控制，需選取水準(zhǔn)儀對(duì)此層虛鋪厚度進(jìn)行測量。按照測量結(jié)果通過平地機(jī)精平對(duì)其層厚進(jìn)行有效控制。

4.4晾曬

因冰水堆積土具有極差透水性，且該地區(qū)降水較多，因此與最佳含水率相比，冰水堆積土填料含水率較大。當(dāng)其含水率不在允許范圍內(nèi)時(shí)，填層在碾壓施工環(huán)節(jié)極易出現(xiàn)“側(cè)擠、橡皮土”等問題，導(dǎo)致填層壓實(shí)難度較大。為解決以上問題，可將深溝挖設(shè)到取土場周圍，以此達(dá)到水位下降的目的。也可向路堤位置運(yùn)送冰水堆積土，進(jìn)行攤鋪晾曬處理。如土層已碾壓施工，則可選取松土器拉松，翻拌晾曬。

4.5碾壓夯實(shí)

于路堤壓實(shí)效果而言，壓實(shí)機(jī)、碾壓速度、碾壓順序及碾壓遍數(shù)影響較大。具體內(nèi)容如下：（1）合理選擇壓實(shí)機(jī)械。第一，粘土具有良好粘結(jié)性，及較大的內(nèi)摩阻力，但其含水量較大。因此施工可選取輪胎式壓路機(jī)施工，能夠提供較大作用力及有效作用時(shí)間，為空氣及多余水分的排除極為有利，是基層密實(shí)度提高的可靠保障；第二，較薄鋪層情況下，壓路機(jī)可采取超重型靜壓式機(jī)械，并通過低速進(jìn)行碾壓施工。（2）碾壓順序。直線地段：按照“兩側(cè)-中間，慢速-快速，靜壓-振動(dòng)”順序施工；曲線地段：按照“曲線內(nèi)側(cè)-外側(cè)，慢速-快速，靜壓-振動(dòng)”順序施工。（3）碾壓遍數(shù)。根據(jù)填筑試驗(yàn)進(jìn)行壓實(shí)遍數(shù)的準(zhǔn)確確定。通常情況下，冰水堆積土可按照18t壓路機(jī)進(jìn)行2遍靜壓，隨后選取18t以上振動(dòng)壓路機(jī)進(jìn)行4～6遍碾壓施工。（4）碾壓速度。在對(duì)施工技術(shù)要求及經(jīng)濟(jì)性等條件綜合考慮的基礎(chǔ)上，對(duì)本工程碾壓速度進(jìn)行確定，要求每小時(shí)速度控制在3km～6km之間。

5結(jié)語

綜上所述，伴隨改革開放的不斷深化，我國公路工程建設(shè)規(guī)模逐步擴(kuò)大。為更好地提升工程建設(shè)質(zhì)量，必須將新技術(shù)、新工藝及新材料廣泛應(yīng)用于工程建設(shè)。高速公路因其自身原因，修建地形地質(zhì)情況極為復(fù)雜。冰水堆積土路基填筑施工作為高速公路施工的主要內(nèi)容，選取合理的施工方案，提高施工技術(shù)水平，規(guī)范施工工藝，對(duì)工程建設(shè)整體質(zhì)量提升極為關(guān)鍵。