土工格室加固級(jí)配碎石基層施工關(guān)鍵技術(shù)研究

景金華

（華設(shè)設(shè)計(jì)集團(tuán)股份有限公司，江蘇 南京 210014）

1 概述

目前我國(guó)高海拔高寒區(qū)廣泛采用的半剛性基層瀝青路面在低溫、大溫差、強(qiáng)紫外線等惡劣的自然環(huán)境、凍土凍融循環(huán)作用引起的路基不均勻變形和超載重載等人為因素的綜合作用下非常容易產(chǎn)生開裂和變形等病害，從而對(duì)道路的正常使用造成了很大影響[1-2]。相關(guān)研究表明，針對(duì)高海拔高寒區(qū)的特殊環(huán)境，土工格室加固級(jí)配碎石基層路面結(jié)構(gòu)在高海拔高寒區(qū)具有較好的適應(yīng)性[3]?；诖?，本文擬以土工格室加固級(jí)配碎石基層施工關(guān)鍵技術(shù)作為研究對(duì)象，依托共和至玉樹高速公路工程，具體結(jié)合土工格室加固級(jí)配碎石基層試驗(yàn)路實(shí)體工程的鋪筑，參考現(xiàn)行級(jí)配碎石粒料類基層施工規(guī)范的基礎(chǔ)上，總結(jié)提出土工格室加固級(jí)配碎石基層施工關(guān)鍵技術(shù)。

2 依托工程概況

本文依托共和至玉樹高速公路工程，共和至玉樹高速公路起點(diǎn)是在海南藏族自治州共和縣，終點(diǎn)是在玉樹藏族自治州玉樹縣，全長(zhǎng)達(dá)635 公里。其沿線平均海拔達(dá)4100 米以上，道路穿越的多年凍土路段長(zhǎng)達(dá)230 公里，占路線總長(zhǎng)的36%，其穿越的多年凍土段地理和水文地質(zhì)條件異常復(fù)雜。

3 土工格室加固級(jí)配碎石基層組成材料要求

3.1 級(jí)配碎石原材料要求

通過對(duì)各相關(guān)技術(shù)規(guī)范及現(xiàn)場(chǎng)總結(jié)的提煉，針對(duì)試驗(yàn)路段情況，提出對(duì)級(jí)配碎石基層材料的要求[4-7]：（1）液限不大于25%，塑性指數(shù)不大于8；（2）壓碎值不大于26%；（3）針片狀顆粒的含量應(yīng)不超過20%；（4）原材料推薦使用石灰?guī)r；（5）級(jí)配碎石混合料中細(xì)集料的含泥量不大于3%。

3.2 土工格室材料要求

土工格室材料型號(hào)的尺寸主要包括焊距和高度，焊距是相鄰兩個(gè)格室單元焊點(diǎn)的距離，其決定著土工格室展開后菱形面積的大?。粡耐凉じ袷壹庸碳?jí)配碎石基層的組成可看出，土工格室材料型號(hào)的高度決定著土工格室加固級(jí)配碎石基層的厚度。目前常用的土工格室材料其規(guī)格參數(shù)有：焊距為400mm、600mm、800mm，高度為100mm、150mm、200mm。

土工格室材料的主要物理力學(xué)參數(shù)要求見表1 所示。

表1 土工格室材料的主要物理力學(xué)參數(shù)

4 土工格室加固級(jí)配碎石基層施工工藝

土工格室加固級(jí)配碎石基層施工工藝流程如圖1 所示。

圖1 土工格室加固級(jí)配碎石基層施工工藝流程

4.1 施工前準(zhǔn)備工作

準(zhǔn)備工作主要包括材料、機(jī)械以及路緣石或者側(cè)模板的準(zhǔn)備。

4.1.1 級(jí)配碎石原材料與混合料設(shè)計(jì)

施工前應(yīng)根據(jù)施工路段長(zhǎng)度和工程數(shù)量以及級(jí)配組成情況，準(zhǔn)備充足數(shù)量所需要的不同粒徑規(guī)格碎石；對(duì)原材料進(jìn)行試驗(yàn)，保證滿足各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)要求；根據(jù)級(jí)配組成推薦范圍和初試結(jié)果，調(diào)整確定施工級(jí)配組成，并進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)驗(yàn)證。

4.1.2 人員與機(jī)械準(zhǔn)備

確保施工人員到位，集中場(chǎng)拌設(shè)備、自卸運(yùn)輸車輛、壓路機(jī)、裝載機(jī)、平地機(jī)、灑水車等施工機(jī)械處于良好工作狀態(tài)。

4.1.3 下承層準(zhǔn)備

檢查并測(cè)試下承層是否符合規(guī)范要求，如：寬度、邊坡、平整度、高程等，若存在局部松散軟弱層，并重新填筑，使其滿足施工要求。在碎石鋪筑前，根據(jù)下承層表面干燥狀況，通過灑水，使下承層保持一定的濕度。

4.1.4 施工放樣

在下承層鋪設(shè)完工并驗(yàn)收滿足要求后，每隔10m 在邊緣外側(cè)0.5m 位置設(shè)置指示樁，根據(jù)測(cè)定的高程及設(shè)計(jì)高程要求，以及級(jí)配碎石攤鋪時(shí)的松鋪系數(shù)，標(biāo)注高程位置，在級(jí)配碎石攤鋪時(shí)，根據(jù)上述設(shè)定的高程位置控制其鋪筑厚度。

4.1.5 埋設(shè)路緣石或者安裝側(cè)模板等側(cè)向支撐措施在施工前，應(yīng)預(yù)先埋設(shè)兩側(cè)路緣石及側(cè)模板，為土工格室加固級(jí)配碎石基層施工提供側(cè)向支撐，保證壓路機(jī)碾壓成型的質(zhì)量，同時(shí)保證土工格室內(nèi)的級(jí)配碎石密實(shí)成型、壓實(shí)度滿足設(shè)計(jì)施工要求。該環(huán)節(jié)是土工格室加固級(jí)配碎石基層施工中的重要部分，因此，兩側(cè)路緣石的埋設(shè)和側(cè)模板的安裝必須牢固可靠。

4.1.6 土工格室材料準(zhǔn)備

按照工程項(xiàng)目施工規(guī)模（包括長(zhǎng)度和寬度）要求，確定土工格室的規(guī)格及數(shù)量，并滿足各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)質(zhì)量要求，同時(shí)備足用于固定土工格室的定位卡。其中定位卡的示意圖如圖2 所示，其具體施工操作下文有詳細(xì)介紹。

圖2 定位卡示意圖

4.2 試拌與試鋪

級(jí)配碎石的堆放應(yīng)按照粒徑大小規(guī)格有序堆放，根據(jù)篩分試驗(yàn)確定的結(jié)果，按照設(shè)計(jì)配合比摻加不同粒徑的級(jí)配碎石，并摻加一定比例的水，進(jìn)行試拌，并取樣進(jìn)行篩分和含水率試驗(yàn)測(cè)定，調(diào)整到滿足設(shè)計(jì)目標(biāo)級(jí)配要求為止。當(dāng)級(jí)配碎石各級(jí)碎石調(diào)整不能完全達(dá)到目標(biāo)級(jí)配時(shí)，此時(shí)應(yīng)該盡可能地保證級(jí)配碎石混合料關(guān)鍵篩孔的通過率。

4.3 級(jí)配碎石的拌合及運(yùn)輸

為保障土工格室加固級(jí)配碎石基層的施工質(zhì)量，其使用的級(jí)配碎石集中拌合宜采用拌和機(jī)（→）廠拌法，運(yùn)輸過程應(yīng)保持級(jí)配碎石混合料的連續(xù)鋪撒進(jìn)程為準(zhǔn)。運(yùn)輸時(shí)為防止級(jí)配碎石混合料的離析，可以采取的措施有：（1）在級(jí)配碎石混合料裝料上車時(shí)，在車廂內(nèi)混合料不應(yīng)一次堆積過高，可分三次堆積；（2）自卸車在運(yùn)輸?shù)倪^程中應(yīng)當(dāng)保持勻速行駛;（3）卸料時(shí)不應(yīng)一次卸完混合料，應(yīng)當(dāng)分次卸料并應(yīng)降低堆料高度。

4.4 土工格室鋪設(shè)與固定

為了保證土工格室加固級(jí)配碎石基層的施工質(zhì)量，土工格室的施工要滿足三個(gè)基本原則：一是保證邊端部土工格室的固定牢固，并且有側(cè)向支撐；二是保證土工格室充分張開錨定牢固；三是保證土工格室搭接緊密沒有空隙。這三個(gè)原則可以保證土工格室鋪設(shè)均勻、緊密并具有良好力學(xué)特性和穩(wěn)定性，并且為后續(xù)級(jí)配碎石混合料的鋪撒質(zhì)量提供保證。

首先，需要路線的走向橫向展開縮疊的土工格室，充分拉伸張開至兩側(cè)路緣石位置，整體寬度應(yīng)與行車道同寬，以保證土工格室處于張力狀態(tài)，不能出現(xiàn)松弛。土工格室充分均勻展開，用定位卡固定后，如果墊層太堅(jiān)硬，定位卡無法固定時(shí)，可在土工格室端部用鋼釬作為支撐，然后在土工格室內(nèi)人工填筑級(jí)配碎石，填料后可以取出鋼釬。土工格室鋪設(shè)與固定示意圖如圖3 所示。

圖3 土工格室鋪設(shè)與固定

用定位卡來固定土工格室的具體操作為：用定位卡先將兩側(cè)路緣石處土工格室固定，定位卡采用鐵錘打入，打入下承層深度為10cm，頂面與格室頂面平齊，但應(yīng)避免點(diǎn)位卡打入過深而損壞土工格室頂面。

在土工格室前后兩塊搭接時(shí)，應(yīng)在前一段鋪設(shè)完成后，后一段土工格室再沿橫向展開，并于前一段保持對(duì)齊，然后采用專用螺絲扭緊固定，用定位卡將前后兩段土工格室搭接處固定在一起，并在搭接范圍的土工格室內(nèi)人工填筑級(jí)配碎石。施工中根據(jù)土工格室展開情況，可以適當(dāng)加密定位卡的布置，避免錨桿受土工格室收縮影響而失穩(wěn)松脫。以后各段依次進(jìn)行。最后一段終點(diǎn)一排格室需要人工填充級(jí)配碎石。

在級(jí)配碎石混合料撒鋪前，土工格室需要預(yù)先鋪設(shè)固定，根據(jù)級(jí)配碎石混合料的鋪撒進(jìn)度，可預(yù)先對(duì)土工格室鋪設(shè)固定2～3 段的預(yù)鋪設(shè)段數(shù)距離，以保證土工格室加固級(jí)配碎石基層的連續(xù)施工。

在土工格室鋪設(shè)和固定過程中以及級(jí)配碎石鋪撒前，要避免施工的機(jī)械對(duì)土工格室造成損壞。

4.5 級(jí)配碎石鋪撒

在土工格室鋪設(shè)加固完成后，應(yīng)重點(diǎn)檢查級(jí)配碎石的鋪筑厚度及填筑是否均勻。

4.5.1 在倒卸級(jí)配碎石時(shí)，應(yīng)先倒卸到填筑有級(jí)配碎石的土工格室頂層，嚴(yán)禁將混合料直接倒卸在空土工格室內(nèi)；通常松散狀態(tài)的級(jí)配碎石厚度宜高出5～10cm，同時(shí)也能避免在級(jí)配碎石運(yùn)輸和碾壓過程中對(duì)土工格室造成破壞。

4.5.2 不同車輛在路面寬度方向撒鋪過程中，兩輛車輛鋪撒寬度的縱向搭接部位，應(yīng)安排人工及時(shí)補(bǔ)料，避免縱向搭接位置出現(xiàn)虧料或不平整現(xiàn)象。

4.5.3 當(dāng)施工路段全幅撒鋪縱向長(zhǎng)度大于30～50m時(shí)，暫停運(yùn)輸車輛倒料作業(yè)，采用裝載機(jī)將堆積的級(jí)配碎石混合料填入空土工格室內(nèi)，嚴(yán)格控制裝載機(jī)鏟斗鏟料的進(jìn)入深度，裝載機(jī)鏟斗向空土工格室內(nèi)填料時(shí)，盡量以垂直的角度將混合料填入土工格室內(nèi)。大致分勻后，暫停裝載機(jī)鏟料工作，然后利用平地機(jī)進(jìn)行整平，并控制虛鋪厚度，必要時(shí)人工配合補(bǔ)料。

4.6 整平與碾壓成型

在級(jí)配碎石混合料填筑施工完成后，應(yīng)對(duì)其表面進(jìn)行整平，并設(shè)置橫坡，以保證其路面平整且滿足車輛轉(zhuǎn)彎及排水要求。在整平施工時(shí)，應(yīng)有專人檢查并找補(bǔ)缺失處，遇到混合料離析情況時(shí)，應(yīng)先清除后再重新填筑。級(jí)配碎石混合料鋪撒、整平完畢，應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)級(jí)配碎石的含水量，在級(jí)配碎石含水量達(dá)到最佳含水量時(shí)，才可開始碾壓施工，碾壓施工的方法應(yīng)該遵循“先輕后重，先慢后快，先弱后強(qiáng)，先邊緣后中間”的原則。

不用型號(hào)的壓路機(jī)在不同階段碾壓過程中，速度都應(yīng)先慢后快，先邊緣后中間；當(dāng)需要采用振壓時(shí)，振幅和頻率應(yīng)控制為先弱后強(qiáng)，在采用大振幅振動(dòng)碾壓時(shí)要隨時(shí)觀察級(jí)配碎石混合料表面，防止振幅過大導(dǎo)致級(jí)配碎石混合料碾壓破碎[8]。

壓路機(jī)碾壓過程中，要注意碾壓操作的順序，遵循碾壓操作的基本原則，不能顛倒順序，確保最終收面壓實(shí)后表面平整，壓實(shí)度可以達(dá)到規(guī)范要求。若現(xiàn)場(chǎng)抽查的壓實(shí)度有不合格的地方，應(yīng)采取補(bǔ)壓或鏟除重新攤鋪碾壓。對(duì)于邊緣部位土工格室加固級(jí)配碎石碾壓應(yīng)予以重視，如果壓路機(jī)無法保證充分壓實(shí)，應(yīng)采用小型壓路機(jī)進(jìn)行補(bǔ)充壓實(shí)。

4.7 封層及成型后的管理

土工格室加固級(jí)配碎石基層施工結(jié)束后，應(yīng)及時(shí)鋪筑封層，以保護(hù)施工完的基層不會(huì)松散，同時(shí)也能起一定的封水作用，封層可采用“單油雙料”。施工結(jié)束后應(yīng)禁止開放交通，以保護(hù)表層不受車輛行駛對(duì)基層表面造成破壞。

5 結(jié)論

土工格室加固級(jí)配碎石柔性基層施工關(guān)鍵技術(shù)中，首先對(duì)土工格室加固級(jí)配碎石基層原材料的控制指標(biāo)嚴(yán)格要求，從源頭抓起；本文在參考國(guó)內(nèi)現(xiàn)行粒料類基層施工規(guī)范的基礎(chǔ)上，結(jié)合土工格室加固級(jí)配碎石基層的試驗(yàn)路現(xiàn)場(chǎng)鋪筑，對(duì)土工格室加固級(jí)配碎石基層的關(guān)鍵施工工藝進(jìn)行了總結(jié)，以期為此類路面結(jié)構(gòu)施工提供參考借鑒。