公路工程施工中路基壓實(shí)技術(shù)研究

王丹丹 (北京市政路橋股份有限公司 北京 豐臺(tái) 100000)

前言

公路路基壓實(shí)是公路工程施工中非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié),對(duì)公路的整體質(zhì)量有極其重要的意義。達(dá)到好的壓實(shí)效果,可以減少塑性形變、滲透系數(shù)、飽水量及可能產(chǎn)生的形變,不僅能夠確保施工質(zhì)量,還能夠?yàn)楣饭こ毯罄m(xù)應(yīng)用中的質(zhì)量與安全提供保障,確保公路工程的使用壽命。在不可改變自然環(huán)境的條件下,要控制好路基的施工質(zhì)量,必須嚴(yán)格控制路基填料的選用,加強(qiáng)檢測(cè),控制好路基壓實(shí)度。對(duì)于土方路基,壓實(shí)度的影響因素主要是填料的顆粒級(jí)配情況、含水量、壓實(shí)功能(壓實(shí)時(shí)間、壓實(shí)遍數(shù)、機(jī)械性能、碾壓速度、填料厚度等)及壓實(shí)時(shí)自然、人為和外界影響等。在路基施工中,如何控制才能達(dá)到設(shè)計(jì)要求,克服壓實(shí)度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求導(dǎo)致的路基不均勻沉降,是路基工程施工中必須要解決的關(guān)鍵問(wèn)題。

一、工程概況

本次研究的是某丘陵地區(qū)的公路工程建設(shè)施工。該公路的起始樁號(hào)是K90+1010,終止樁號(hào)是K90+1080。具體施工中,該公路工程具有較大的填筑深度,其最大的填筑深度值是42m,且施工沿線軟土層較多,施工難度比較大。為實(shí)現(xiàn)整體工程質(zhì)量的良好保障,本次施工中,主要將石灰?guī)r用作填料,對(duì)路基進(jìn)行填筑處理,以此來(lái)實(shí)現(xiàn)其穩(wěn)定性的整體加強(qiáng),為壓實(shí)施工技術(shù)應(yīng)用提供有利條件。

二、公路工程路基壓實(shí)技術(shù)應(yīng)用措施

(一)通過(guò)試驗(yàn)確定施工方案

在對(duì)公路工程中的路基進(jìn)行壓實(shí)處理時(shí),土體自身的基本力學(xué)性能、實(shí)際含水量、碾壓功能、填土配級(jí)、分層攤鋪厚度、基層強(qiáng)度、基層壓實(shí)度等都會(huì)對(duì)其產(chǎn)生較大影響。在壓實(shí)施工中,這些影響因素通常都并不是單獨(dú)作用,而是共同存在?；诖?相關(guān)單位一定要對(duì)各種施工方案進(jìn)行試驗(yàn),以此來(lái)實(shí)現(xiàn)施工方案的最佳選擇。

為達(dá)到這一目標(biāo),在正式施工之前,施工單位選擇一個(gè)工段進(jìn)行試驗(yàn)性施工。首先科學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)施方案,明確壓路機(jī)的實(shí)際情況,以確定能夠達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的攤鋪厚度和碾壓次數(shù),也就是對(duì)攤鋪厚度和壓實(shí)次數(shù)之間的比例進(jìn)行確定。需注意,選擇的試驗(yàn)段一定要具有代表性,其長(zhǎng)度需超過(guò)100m。

具體試驗(yàn)中,施工單位要對(duì)以下幾個(gè)方面內(nèi)容高度足夠重視:(1)在重型夯實(shí)試驗(yàn)中,所選的樣品一定要具備良好的代表性,這樣才可以對(duì)最大的填料干密度以及最佳的填料含水量加以確定,并應(yīng)繪制出填料干密度及其含水量的關(guān)系曲線圖。(2)根據(jù)填料干密度及其含水量關(guān)系曲線,嚴(yán)格進(jìn)行填料含水量的控制。(3)對(duì)與工程實(shí)際條件相符合的攤鋪厚度以及碾壓遍數(shù)進(jìn)行確定,一般情況下,可根據(jù)填料自身的基本條件以及壓路機(jī)自身的基本功能,對(duì)攤鋪層的厚度加以確定。

(二)做好含水量檢測(cè)與控制

在公路工程施工中,其路基強(qiáng)度及其穩(wěn)定性通常都需要合理的壓實(shí)施工才能達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),滿足實(shí)際要求。而應(yīng)用到路基施工中的填料自身含水量將會(huì)對(duì)其壓實(shí)度產(chǎn)生直接的影響與制約,因此,只有使其含水量達(dá)到最佳,才可以讓填料被碾壓至最大的理論干密度。根據(jù)實(shí)際情況,施工中的填料含水量與最佳含水量之間的誤差不可超過(guò)±2%,這樣才能夠獲得良好的壓實(shí)效果。為了讓填料含水量滿足預(yù)期要求,相關(guān)單位可按照以下公式來(lái)進(jìn)行填料加水量計(jì)算:

其中,m 所代表的是填料加水量,其單位是kg/m;ω所代表的是最佳含水量,其單位是kg/m;ω所代表的是填料土體中的含水量初始值,其單位是kg/m。

(三)路基碾壓施工

碾壓施工中,為保障施工質(zhì)量,施工單位需要高度重視以下幾個(gè)方面的注意事項(xiàng):(1)碾壓時(shí)的速度應(yīng)相對(duì)較慢,使其不超過(guò)4km/h。(2)對(duì)于橫向接頭,其重疊寬度應(yīng)控制在0.4～0.5m 之間,如果應(yīng)用的是三輪式壓路機(jī),其重疊寬度應(yīng)達(dá)到輪寬的50%,前后兩相鄰段的縱向重疊寬度應(yīng)控制在1～1.5m 之間。(3)在直線段施工中,應(yīng)按照從兩邊向中間的順序碾壓;在小半徑段中,應(yīng)按照從里到外的順序碾壓。(4)碾壓施工一定要足夠充分,不可出現(xiàn)遺漏和死角,并確保碾壓施工的均勻性。(5)在振動(dòng)碾壓施工中,第一遍碾壓過(guò)程中應(yīng)將振動(dòng)關(guān)閉,之后再按照從慢到快的方式進(jìn)行振動(dòng)碾壓。

碾壓中,先通過(guò)輕型壓路機(jī)碾壓1～2遍,嚴(yán)格控制其平整度和高程,如果出現(xiàn)了高低不平問(wèn)題,則需要將高的部分拆除,對(duì)低的部分進(jìn)行填補(bǔ)。填補(bǔ)中,需要先將低洼位置做翻松處理,再將適量的混合料加入,最后再通過(guò)重型壓路機(jī)將其壓實(shí)。碾壓中,壓路機(jī)后輪位置的重疊寬度應(yīng)保持在輪寬度的1/2,壓實(shí)度應(yīng)符合實(shí)際要求,且填料表面不可出現(xiàn)明顯輪跡。同時(shí)應(yīng)做好碾壓速度的控制,對(duì)于第一遍以及第二遍碾壓施工,其速度應(yīng)控制在1.5～1.7km/h之間,后續(xù)碾壓速度應(yīng)控制在2～2.5lm.h之間。碾壓中應(yīng)始終保持基層濕潤(rùn),若表面出現(xiàn)了干燥現(xiàn)象,則需要立即通過(guò)灑水的方式做好濕潤(rùn)處理;如果局部出現(xiàn)了濕度過(guò)大情況,或者是出現(xiàn)了彈簧、松散等現(xiàn)象,則需要將其挖除之后再用新料填補(bǔ)好。施工中的接茬長(zhǎng)度需要超過(guò)設(shè)備長(zhǎng)度,一般情況下,在碾壓第一個(gè)作業(yè)段的過(guò)程中,需要先預(yù)留出4-5m 的長(zhǎng)度不做碾壓,并在第二段碾壓中對(duì)其進(jìn)行接茬處理,使其與第二段共同碾壓。在基層碾壓到位之后,需要通過(guò)監(jiān)理工程師進(jìn)行質(zhì)量驗(yàn)收。

三、公路工程路基壓實(shí)施工技術(shù)的具體應(yīng)用分析

(一)工藝流程

在公路工程的路基施工中,壓實(shí)處理工作流程主要包括以下幾個(gè)方面:第一是施工準(zhǔn)備,第二是基底處理,第三是分層澆筑,第四是攤鋪整平,第五是灑水晾曬,第六是碾壓夯實(shí),第七是檢驗(yàn)簽證,第八是路基整修。圖1是公路路基壓實(shí)施工工藝流程圖:

圖1 公路路基壓實(shí)施工工藝流程圖

(二)工程實(shí)踐

1、填石材料壓實(shí)特征

在本次工程的施工中,主要將石灰?guī)r用作路基填料,填筑過(guò)程中,需要進(jìn)行石灰?guī)r的壓實(shí)試驗(yàn),并對(duì)其試驗(yàn)情況進(jìn)行分析。具體試驗(yàn)是在施工現(xiàn)場(chǎng)選出一個(gè)典型的試驗(yàn)路段,然后對(duì)整體試驗(yàn)段中的路基進(jìn)行石灰?guī)r干密度試驗(yàn),并將其按照灑水段和未灑水段進(jìn)行劃分,全面分析不同試驗(yàn)段中的路基壓實(shí)度差異。通過(guò)灑水段和未灑水段之間的干密度對(duì)比分析發(fā)現(xiàn),這兩段的干密度都能夠達(dá)到設(shè)計(jì)要求,且兩者之間的差異比較小。由此可見(jiàn),將石灰?guī)r用作本次工程中的路基填料將使路基具備足夠的穩(wěn)定性,同時(shí)也說(shuō)明了石灰?guī)r的透水性比較好,將其用作路基填料,將會(huì)有效防止公路路基積水問(wèn)題及其所帶來(lái)的不良影響。

2、填石材料顆粒破碎性

為實(shí)現(xiàn)填石的合理選擇,本次施工中,特對(duì)填石材料進(jìn)行了顆粒破碎性分析。首先是顆粒級(jí)配在壓實(shí)性能方面的影響分析,在壓實(shí)試驗(yàn)過(guò)程中,需做好路基填石顆粒級(jí)配的分析,并仔細(xì)研究其整體的破碎率關(guān)系,通過(guò)科學(xué)的數(shù)據(jù)擬合,便可明確填石材料自身破碎率及其級(jí)配之間的關(guān)系。其次是填石最大粒徑在破碎率方面的影響分析,采用多重回歸法,對(duì)填石顆粒破碎率進(jìn)行了多重回歸相關(guān)影響系數(shù)的分析。經(jīng)分析發(fā)現(xiàn),填石最大粒徑并不會(huì)對(duì)其破碎率產(chǎn)生過(guò)大影響。但是在具體的路基填筑施工中,填筑層厚度將會(huì)和填石破碎率具有相對(duì)較大的影響,而填石粒徑則是影響填筑厚度的關(guān)鍵,基于此,在具體施工中,施工單位一定要根據(jù)實(shí)際情況,通過(guò)填石粒徑合理選擇來(lái)實(shí)現(xiàn)填筑厚度的嚴(yán)格控制。表1是本次施工中的路基填料填石粒徑要求標(biāo)準(zhǔn):

表1 本次施工中的路基填料填石粒徑要求標(biāo)準(zhǔn)

最后是壓實(shí)強(qiáng)度在填石破碎方面的影響分析,在實(shí)驗(yàn) 室中對(duì)機(jī)械壓實(shí)強(qiáng)度與填石破碎率之間的關(guān)系進(jìn)行研究。通過(guò)研究發(fā)現(xiàn),伴隨著壓實(shí)強(qiáng)度的逐漸增大,填石材料的破碎率也會(huì)上升,由此可見(jiàn),填石材料破碎率和壓實(shí)強(qiáng)度之間具有正比關(guān)系?；诖?在具體的壓實(shí)施工過(guò)程中,施工單位一定要根據(jù)實(shí)際情況做好壓實(shí)強(qiáng)度的控制。因本次工程所選的填料為石灰石,其應(yīng)對(duì)比較大,所以經(jīng)壓實(shí)試驗(yàn)分析之后,對(duì)其壓實(shí)強(qiáng)度進(jìn)行了合理確定,表2為本次公路工程路基壓實(shí)強(qiáng)度設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn):

表2 本次公路工程路基壓實(shí)強(qiáng)度設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

3、填石材料力學(xué)性能

在公路工程的具體應(yīng)用中,因不同車(chē)輛通行時(shí)會(huì)使其承受不同的荷載,因此,要想有效防止公路工程因荷載不足而破壞的現(xiàn)象發(fā)生,相關(guān)單位就需要根據(jù)實(shí)際情況提出不同的質(zhì)量要求,以此來(lái)確保公路路基的整體強(qiáng)度。在車(chē)輛行駛荷載的影響作用下,路基和路床中集料會(huì)重新排列,且具有不斷下降的趨勢(shì),在這樣的情況下,路基中的填石空隙也會(huì)隨之不斷增大,從而對(duì)整體的路基結(jié)構(gòu)造成不良影響?；诖?在具體的路基施工中,相關(guān)單位應(yīng)注意做好路基高度控制,并通過(guò)合理的壓實(shí)措施來(lái)進(jìn)行處理,以此來(lái)有效延長(zhǎng)路基的使用壽命。

(三)路基壓實(shí)

1、壓實(shí)試驗(yàn)

為確保壓實(shí)效果,本次壓實(shí)試驗(yàn)中,主要技術(shù)措施包括以下幾個(gè)方面:一是壓路機(jī)類(lèi)型的合理選擇;二是對(duì)施工中的碾壓次數(shù)加以合理控制;三是對(duì)碾壓厚度加以嚴(yán)格控制;四是對(duì)松浦厚度加以嚴(yán)格控制。具體試驗(yàn)中,需通過(guò)中型機(jī)對(duì)土樣進(jìn)行試驗(yàn),并根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果分析現(xiàn)場(chǎng)土質(zhì)情況,以此來(lái)實(shí)現(xiàn)其干密度最大值選取,確定干密度和含水量的關(guān)系,并根據(jù)壓路機(jī)和土質(zhì)情況來(lái)進(jìn)行松浦系數(shù)的合理確定。本次工程中,經(jīng)過(guò)壓實(shí)試驗(yàn),最終確定將含水量控制在11.2～12.4之間,將松浦厚度控制在43cm和90cm。

2、機(jī)械選擇

因本次路基填料選擇的是石灰?guī)r,所以在完成填筑之后,需對(duì)其進(jìn)行壓實(shí)處理。通過(guò)壓實(shí)試驗(yàn)、結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況,最終決定通過(guò)振動(dòng)式壓路機(jī)以及規(guī)格為55t的輪胎式壓路機(jī)對(duì)其進(jìn)行處理。

3、含水率控制

在完成了路基壓實(shí)之后,為實(shí)現(xiàn)整體工程強(qiáng)度及其穩(wěn)定性的良好保障,避免含水量過(guò)大對(duì)其產(chǎn)生不良影響,在土體被壓實(shí)到了最大干密度之后,一定要對(duì)其含水量加以嚴(yán)格控制,使其處于合理范圍內(nèi),實(shí)際含水量不可超過(guò)設(shè)計(jì)值的±2%。

4、壓實(shí)施工

在通過(guò)上述試驗(yàn)確定了具體的施工參數(shù)之后,便可通過(guò)選好的壓實(shí)施工設(shè)備,根據(jù)確定好的施工參數(shù)來(lái)進(jìn)行壓實(shí)施工。在結(jié)束了碾壓施工之后,為確保其壓實(shí)度能夠達(dá)標(biāo),通常需要將填料層的厚度適當(dāng)增加一些,其增加范圍在1～3cm 之間,以此來(lái)確保壓實(shí)效果。在確定壓實(shí)施工達(dá)到了預(yù)期指標(biāo)之后,下一步的施工才可以開(kāi)展。在結(jié)束了壓實(shí)施工之后,需要對(duì)其施工結(jié)果進(jìn)行檢驗(yàn),如果經(jīng)檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)壓實(shí)施工結(jié)果不達(dá)標(biāo),則需要重新做壓實(shí)處理,在壓實(shí)質(zhì)量達(dá)標(biāo)后,還需要補(bǔ)壓兩次,以此來(lái)進(jìn)一步確保壓實(shí)質(zhì)量。整個(gè)施工中,壓路機(jī)都應(yīng)該按照從弱到強(qiáng)、從慢到快的原則進(jìn)行壓實(shí)施工,碾壓速度最大值為3.4km/h。

結(jié)束語(yǔ)

本次工程中的路基為軟土路基,通過(guò)試驗(yàn)分析,綜合考慮多方面因素,最終決定將石灰石作為路基填料,經(jīng)試驗(yàn)施工確定了施工設(shè)備與各項(xiàng)施工參數(shù),最后按照確定好的參數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行施工。經(jīng)質(zhì)量檢測(cè)發(fā)現(xiàn),該公路工程路基壓實(shí)處理之后,其壓實(shí)質(zhì)量完全達(dá)到了施工標(biāo)準(zhǔn),為后續(xù)施工及其應(yīng)用奠定了良好基礎(chǔ),確保了施工質(zhì)量和效率,也保障了整體公路工程的安全性,使其使用壽命得以進(jìn)一步延長(zhǎng)。