■曾念貴
(福建建工集團(tuán)有限責(zé)任公司,福州 350000)
高填方路基具有填筑高度大、填筑缺陷多、累計(jì)沉降多的難點(diǎn)[1],一直是國內(nèi)外研究學(xué)者和公路工作者們關(guān)注和研究的重點(diǎn)[2-4]。尤其是采用高液限黃土進(jìn)行填筑時(shí),其施工過程中的松鋪、 碾壓處理不當(dāng), 勢必會造成道路沉降、路面破壞[5,6]等問題。 只有充分壓實(shí)路基和路面結(jié)構(gòu),才能保證路基和路面的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性和平整度,延長路基和路面的使用壽命[7]。本文依據(jù)測定的試驗(yàn)段土質(zhì)特征設(shè)計(jì)了試驗(yàn)段的填料壓實(shí)試驗(yàn), 試驗(yàn)了不同填料的松鋪厚度、碾壓遍數(shù)情況下的壓實(shí)效果,得到了各變量與填料壓實(shí)度的相關(guān)關(guān)系, 為實(shí)際工程中壓實(shí)參數(shù)的選擇提供了參考依據(jù)。
(1)天然含水量過大。 一般高液限土的天然含水量在16%~20%之間,超出最佳含水量4%~8%。 過大的含水量會導(dǎo)致碾壓的壓實(shí)度難以達(dá)到規(guī)定要求,甚至?xí)驂簩?shí)強(qiáng)度過大而在土體內(nèi)部形成剪切破壞,進(jìn)而導(dǎo)致填方失穩(wěn)。
(2)施工機(jī)械選擇問題。若機(jī)械碾壓遍數(shù)不當(dāng),高液限黏土很難壓實(shí),容易產(chǎn)生彈簧土現(xiàn)象,無法壓實(shí)。
(3)土質(zhì)干縮性大。 已壓實(shí)的土方在太陽爆曬下極易形成龜裂面,造成表面的開裂,而且裂縫寬甚至可能最大超過1 cm,從而降低路基整體強(qiáng)度。
(1)基地清除。施工前必須弄清原地表的不適宜土,然后采用常規(guī)路基填方流程進(jìn)行壓實(shí)。 對于低洼或土質(zhì)不達(dá)標(biāo)路段,堅(jiān)決換填以保障地表有足夠的承載力。
(2)路堤填筑壓實(shí)。在路堤壓實(shí)過程中,建議采用大噸位的振動壓路機(jī)以提高壓實(shí)均勻性, 同時(shí)增加含水量的檢測次數(shù), 保證壓實(shí)的高液限土的含水量處在最佳含水量。 另外,要選擇適宜的壓實(shí)厚度,既不可太厚也不可太薄,保證每層的厚度不超過壓路機(jī)的影響厚度?,F(xiàn)場攤鋪厚度盡量保持在24~28cm。
(3)防止路基開裂。路基施工時(shí),必須保證各道工序之間的緊密銜接,要做到連續(xù)作業(yè),分段完成,從而降低路基開裂。
研究工程段位于普通國省干線寧化連屋至下曹公路工程K73+860~K73+980 段, 最高填土46.7m、6 級邊坡、填土方量為106209m3,試驗(yàn)段填料采用K73+500 ~K73+700 路基挖方土源。
路基填料的壓實(shí)特性與其水敏感性和含水率緊密相關(guān)。 良好的路基填料一般需要具有良好的水穩(wěn)定性和較小的壓縮性。因此,準(zhǔn)確測定填料的界限含水率與最優(yōu)含水率, 有助于制定有效的壓實(shí)試驗(yàn), 獲得良好的壓實(shí)效果。 試驗(yàn)測得試驗(yàn)段的錐入深度與含水率(h-ω)關(guān)系如圖1 所示,填料的液塑限如表1 所示,屬于高液限土。
填料的含水率與其壓實(shí)效果密切相關(guān), 不同的含水率決定了不同的壓實(shí)效果。實(shí)驗(yàn)表明,只有在最佳含水量下,填料才能達(dá)到最經(jīng)濟(jì)的壓實(shí)效果。
圖1 錐入深度與含水率關(guān)系曲線
表1 液塑限試驗(yàn)結(jié)果表
因此,需要提前準(zhǔn)確的測定填料的最佳含水率,才能保證壓實(shí)試驗(yàn)的高效進(jìn)行。從圖2 中可以看出,試驗(yàn)段填料的最優(yōu)含水量為14.2%,最大干密度為1.84g/cm3。
圖2 填料擊實(shí)試驗(yàn)曲線
不同的壓實(shí)設(shè)備會對填料壓實(shí)產(chǎn)生不同的影響,因此, 試驗(yàn)段必須選用與實(shí)際施工中相同型號和數(shù)量的施工設(shè)備。 振動壓實(shí)機(jī)械設(shè)備詳見表2。
表2 振動壓實(shí)機(jī)械設(shè)備表
試驗(yàn)段的施工流程與施工方案嚴(yán)格按照實(shí)際施工的要求進(jìn)行。施工流程如下:取土上土→攤鋪整平→含水量檢測→機(jī)械碾壓→沖擊碾壓(每隔2m 進(jìn)行一次)→測量及試驗(yàn)檢測→資料收集→下層填筑。
在試驗(yàn)現(xiàn)場選取長100m 試驗(yàn)段, 試驗(yàn)段共填筑3層。 選用與施工工藝相同的振動壓路機(jī)進(jìn)行道路壓實(shí)試驗(yàn);壓路機(jī)保持勻速,控制在1.5km/h;壓實(shí)試驗(yàn),嚴(yán)格控制填料含水率在規(guī)定范圍內(nèi)(均大于14.2%);依據(jù)不同的松鋪厚度進(jìn)行不同次數(shù)的碾壓,且隨著松鋪厚度的減小,總碾壓次數(shù)逐漸降低。 松鋪厚度為30cm 時(shí),需要對填料進(jìn)行3~9 次的碾壓試驗(yàn); 松鋪厚度為25cm 時(shí)需要對填料進(jìn)行3~8 次的碾壓試驗(yàn);松鋪厚度為20cm 時(shí),需要對填料進(jìn)行3~7 次的碾壓試驗(yàn)。 試驗(yàn)結(jié)果詳見表3、4、5。
表3 松鋪厚度30cm 壓實(shí)結(jié)果表(松鋪厚度30cm)
表4 松鋪厚度25cm 壓實(shí)結(jié)果表(松鋪厚度25cm)
表5 松鋪厚度20cm 壓實(shí)結(jié)果表(松鋪厚度20cm)
由表3~5、圖3 可知,隨著碾壓遍數(shù)從3 遍增加到9遍,填料的平均壓實(shí)度從91.2%逐漸增加到96.9%。 填料壓實(shí)度隨著碾壓遍數(shù)的增加而不斷提高, 而增加幅度隨著碾壓遍數(shù)而逐漸降低。
圖3 碾壓遍數(shù)與平均壓實(shí)度關(guān)系曲線圖
填料壓實(shí)度與其碾壓遍數(shù)具有如下對數(shù)相關(guān)關(guān)系:y=5.1725ln(x)+85.393 (R2=0.9921)
式中:y 為填料的壓實(shí)度,x 為填料的碾壓遍數(shù),R 為相關(guān)系數(shù)。
圖4 松鋪厚度與壓實(shí)度關(guān)系曲線圖
由表3~5、圖4 可知,填料在相同碾壓遍數(shù)下,隨著松鋪厚度從20cm 增加到30cm,壓實(shí)度逐漸小。圖中的三條曲線,松鋪厚度20cm 的壓實(shí)度曲線位于最上端,且每一點(diǎn)的壓實(shí)度均高于松鋪厚度為25cm 和30cm 的壓實(shí)度。
填料松鋪厚度與其壓實(shí)度具有如下對數(shù)相關(guān)關(guān)系:y=-5.077ln(x)+109.73(R2=0.9885)
式中:y 為填料的壓實(shí)度,x 為填料的碾壓遍數(shù),R 為相關(guān)系數(shù)。
(1)鑒于高液限填料的易吸水性,應(yīng)避免雨季中雨水浸泡到未填筑壓實(shí)的路基,并做好邊坡防護(hù)工作,路基保證2%~4%的橫坡以有利于排水。 同時(shí),對已浸泡的填料進(jìn)行廢棄處理, 并對受影響的路基進(jìn)行復(fù)壓以保證其壓實(shí)度。
(2)鑒于高液限填料的易揮發(fā)性,施工過程中,以避免已填筑壓實(shí)的路基受到連續(xù)陽光下的曝曬, 從而因路基水分丟失而出現(xiàn)龜裂,影響路基質(zhì)量,并及時(shí)對已經(jīng)開裂的路基進(jìn)行修復(fù)和碾壓。
(3)施工經(jīng)過低洼積水路段時(shí),需要采用砂性土等水穩(wěn)性好的填料對常水位以下路基填筑, 避免高液限填料因吸水而造成路基的損毀與破壞。
(1)高填土路基的質(zhì)量與其填料的壓實(shí)特性和壓實(shí)度密切相關(guān)。為了獲得良好的壓實(shí)效果,需要對填料準(zhǔn)確測定其填料的界限和最優(yōu)含水率, 有助于獲得良好的壓實(shí)效果。
(2)路基填料的碾壓遍數(shù)與其壓實(shí)度呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系,隨著填料碾壓遍數(shù)的增高,填料的平均壓實(shí)度總體升高;填料的松鋪厚度和其壓實(shí)度呈負(fù)相關(guān)關(guān)系,在相同碾壓遍數(shù)的基礎(chǔ)上,隨著松鋪厚度的減小,填料壓實(shí)度會逐漸升高。
(3)填料碾壓遍數(shù)和松鋪厚度與壓實(shí)參數(shù)的合理選擇為今后的實(shí)際工程中高液限黃土路基填筑提出了建議,并為類似工程提供了借鑒依據(jù)。