高速公路路基施工中巨粒土填筑技術(shù)的應(yīng)用

楊勁

【摘要：】文章分析了巨粒土填筑技術(shù)的特點(diǎn)和影響巨粒土填筑施工的因素，并與工程實(shí)際相結(jié)合，對(duì)高速公路路基巨粒土填筑施工需要開(kāi)展的填料性能檢測(cè)、施工工藝以及施工結(jié)果進(jìn)行探討，證明將巨粒土填筑技術(shù)應(yīng)用在高速公路路基施工中不但能使施工成本降低，還能使施工質(zhì)量和施工效率得到提高。

【關(guān)鍵詞：】巨粒土填筑技術(shù);路基施工;高速公路

U416.1+11A080253

0 引言

在高速公路結(jié)構(gòu)中路基是非常重要的部分，高速公路的穩(wěn)定性會(huì)受到路基填筑質(zhì)量的影響。在路基填筑中使用巨粒土材料，必須對(duì)含泥量進(jìn)行合理控制，從而防止對(duì)壓實(shí)效果產(chǎn)生影響。當(dāng)擁有過(guò)大的粒徑時(shí)，必須合理地進(jìn)行剔除與壓碎處理。為了使巨粒土填筑路基擁有更高的質(zhì)量，必須充分了解和掌握相關(guān)技術(shù)要點(diǎn)。

1 巨粒土填筑技術(shù)的特點(diǎn)

巨粒土路基是一種使用土石混合填料作為填筑土，采用不同的內(nèi)部土石占比，使其擁有不同的結(jié)構(gòu)特性，在通過(guò)碾壓施工后表現(xiàn)出不同工程性質(zhì)的路基。巨粒土擁有較好的透水性和較高的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，相比于普通填筑土擁有更大的壓縮模量和固結(jié)系數(shù)，在施工時(shí)使用巨粒土可以對(duì)大面積變形進(jìn)行有效預(yù)防，使路基的整體穩(wěn)定性得到明顯提升[1]。但是當(dāng)增加巨粒土的含石量時(shí)，整個(gè)填料就會(huì)向骨架空隙結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，所以在含石量不同時(shí)對(duì)巨粒土的工程性質(zhì)存在不同的影響：當(dāng)擁有較大含石量時(shí)，填料土質(zhì)為影響巨粒土工程性質(zhì)的主要因素;當(dāng)擁有較小含石量時(shí)，石料性質(zhì)能夠直接影響其工程性質(zhì);當(dāng)擁有較少的細(xì)粒土含量時(shí)會(huì)對(duì)填料內(nèi)粗細(xì)集料組成差異產(chǎn)生影響，使各粒徑集料之間的嵌擠作用降低[2]。巨粒土含量豐富的地區(qū)大多存在非常復(fù)雜的地形，如溝谷或斜坡等，壓實(shí)難度較高，如果不合理選擇施工技術(shù)會(huì)對(duì)路基壓實(shí)效果產(chǎn)生不利影響，所以必須對(duì)巨粒土壓實(shí)工藝進(jìn)行合理選擇與控制。

2 影響巨粒土填筑施工的因素

2.1 巨粒土填料性質(zhì)

填料性質(zhì)主要是由填料的級(jí)配、結(jié)構(gòu)、粒徑等決定的。填料性質(zhì)能夠?qū)Ω咚俟仿坊┕さ碾y度和方式產(chǎn)生影響，填料質(zhì)量好，在施工時(shí)受到其他因素的影響較小，能夠有效提高施工效率、縮短施工周期;如果填料性質(zhì)較差，會(huì)增加施工過(guò)程中出現(xiàn)問(wèn)題的概率，需要滿足更高的管理要求和技術(shù)規(guī)范，同時(shí)在填料的級(jí)配、粒徑存在差異時(shí)，需要采用不同的壓實(shí)機(jī)械和壓實(shí)方式。

2.2 氣候條件

當(dāng)填料為硬質(zhì)碎石或軟質(zhì)巖石時(shí)，風(fēng)化的可能性很大，這時(shí)處在水分較大的環(huán)境中會(huì)導(dǎo)致填料崩解或松散，如遇雨水天氣會(huì)使車輛行駛的難度提升，在很大程度上對(duì)施工進(jìn)度產(chǎn)生影響[3]。

2.3 場(chǎng)地條件

料場(chǎng)、邊坡及原地面的處理是項(xiàng)目施工場(chǎng)地的主要影響因素。當(dāng)高速公路邊坡穩(wěn)定性較好時(shí)，能夠有效避免在雨季發(fā)生崩塌、滑坡等問(wèn)題，對(duì)施工影響較小。當(dāng)原地面邊坡?lián)碛休^好的穩(wěn)定性時(shí)，無(wú)須特別處理即可使安全性得到一定保障。如果存在完整的巖體結(jié)構(gòu)，可以利用洞室爆破;在缺乏穩(wěn)定性時(shí)，可以對(duì)地面爆破的方式進(jìn)行利用;如果在爆破后還有較大的顆粒粒徑以及級(jí)配，需再次進(jìn)行爆破。

2.4 施工周期

施工周期就是對(duì)于各項(xiàng)施工任務(wù)的時(shí)間安排計(jì)劃。能否合理地安排工期將對(duì)整個(gè)高速公路路基工程的效益和質(zhì)量產(chǎn)生直接影響。如果一味地縮短工期，將會(huì)在不同程度上降低施工質(zhì)量。

2.5 項(xiàng)目管理

由于巨粒土填筑路基工程的工作量較大且施工難度較高，參與施工的人員較多，因此必須充分重視管理工作的有效開(kāi)展[4]。同時(shí)，由于各種機(jī)械的操作非常復(fù)雜，需要有效地協(xié)調(diào)各項(xiàng)施工任務(wù)和人員調(diào)配，所以在管理時(shí)應(yīng)該對(duì)現(xiàn)階段各種先進(jìn)的技術(shù)進(jìn)行充分利用，如多媒體技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等。

2.6 壓實(shí)方式

在巨粒土路基填筑施工中，利用不同的壓實(shí)機(jī)械會(huì)產(chǎn)生不同的施工效果、質(zhì)量以及效率。在氣候條件、場(chǎng)地條件以及填料性質(zhì)一致的基礎(chǔ)上，選擇不同的壓實(shí)機(jī)械和壓實(shí)方式會(huì)產(chǎn)生不同的經(jīng)濟(jì)效益。

3 工程實(shí)例

3.1 工程概況

某高速公路路基工程寬24.5 m，長(zhǎng)32.3 km，設(shè)計(jì)為雙向六車道，線路中存在山嶺重丘地形地貌，結(jié)合降低工程造價(jià)的目標(biāo)和該路段的實(shí)際條件，決定對(duì)當(dāng)?shù)卦胁牧线M(jìn)行利用，到附近天然取土場(chǎng)完成路基填筑材料巨粒土的獲取，并與沖擊碾壓技術(shù)相結(jié)合，使巨粒土填筑路基擁有更高的施工質(zhì)量。

高速公路路基施工中巨粒土填筑技術(shù)的應(yīng)用/楊 勁

3.2 填料性能

在開(kāi)展正式施工前，選擇一路段為試驗(yàn)段，開(kāi)展路基巨粒土的界限含水率檢測(cè)、CBR值檢測(cè)以及重型擊實(shí)試驗(yàn)。

3.2.1 重型擊實(shí)試驗(yàn)

試驗(yàn)的目的是為了明確本次工程中巨粒土填料中石料的最佳摻加比。所以在進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)分別選擇含有60%、50%、40%、30%、20%石料摻量的巨粒土，并選擇重4.5 kg、直徑50 mm的擊實(shí)錘進(jìn)行重型擊實(shí)試驗(yàn)。將擊實(shí)錘提升至45 cm高度，并選擇高12 cm、內(nèi)徑15.5 cm的試驗(yàn)桶，確定三層擊實(shí)層數(shù)，進(jìn)行共98次擊實(shí)。具體重型擊實(shí)試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。

3.2.2 界限含水率檢測(cè)和CBR值檢測(cè)

界限含水率能夠直接反映巨粒土填筑材料的物理性能，選取40%石料摻量的巨粒土填料，利用液塑限聯(lián)合檢測(cè)儀檢測(cè)界限含水率。顯示結(jié)果為，其擁有7%的塑性指數(shù)、23%的塑限、26%的液限，能夠滿足有關(guān)規(guī)范。

對(duì)巨粒土填料的CBR值進(jìn)行檢測(cè)得出，上路堤為36.6%，下路堤為14.1%，路基頂面0.8 m以下為75.2%。與相關(guān)規(guī)定中的路基填料強(qiáng)度下限相比，巨粒土填料明顯擁有更高的CBR值，表明本次路基工程選用的巨粒土填料能夠滿足相關(guān)的強(qiáng)度要求。

3.3 施工工藝

由于巨粒土填筑材料擁有較高的石料含量，為了使路基工程擁有更高的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和強(qiáng)度，必須充分重視碾壓壓實(shí)施工。所以，在正式開(kāi)展該高速公路路基施工前，在試驗(yàn)段同時(shí)開(kāi)展分層壓實(shí)施工試驗(yàn)，從而對(duì)最佳的碾壓次數(shù)、碾壓速度、碾壓方式以及攤鋪厚度等參數(shù)進(jìn)行明確，并與相關(guān)參數(shù)相結(jié)合開(kāi)展正式路基施工[5]。F9B57ECE-6143-440D-9FE3-977D76C47B17

3.3.1 基底處理

路基的整體質(zhì)量受路基基底壓實(shí)度和基底強(qiáng)度的影響。由于巨粒土填筑路基出現(xiàn)沉降問(wèn)題的概率較大，所以更應(yīng)該開(kāi)展高質(zhì)量的基底處理工作。在開(kāi)展基底處理施工時(shí)，對(duì)于原地面橫坡1/5以下的路段，需要先對(duì)土層和雜草進(jìn)行有效處理，然后再進(jìn)行路基填筑施工。如果存在不足2 m的覆蓋土，應(yīng)先挖除覆蓋土層。由于當(dāng)?shù)貧夂蜃兓鄻?，所以在清理原地表時(shí)，正常情況下應(yīng)選擇約30 cm的地表處理厚度。與設(shè)計(jì)和施工相關(guān)規(guī)范相結(jié)合，當(dāng)碾壓和夯實(shí)基底時(shí)，如果路堤整體高度>10 m，地基應(yīng)該達(dá)到180 kPa以上的承載強(qiáng)度;如果路堤擁有10 m以內(nèi)的整體高度，地基應(yīng)達(dá)到145 kPa以上的承載強(qiáng)度。當(dāng)完成地基驗(yàn)收后，需要與施工方案相結(jié)合開(kāi)展中線和邊線的測(cè)量放樣，確定“設(shè)計(jì)值+50 cm”的路基測(cè)放寬度，并將路基邊線、中線以及相應(yīng)高程標(biāo)出。

3.3.2 運(yùn)輸及攤鋪填料

在對(duì)巨粒土填料進(jìn)行采集時(shí)必須保證相應(yīng)的強(qiáng)度滿足要求，并且結(jié)合人工和機(jī)械的選料方式提升選料的準(zhǔn)確度。由于巨粒土存在不同的粒徑和形狀，離析現(xiàn)象出現(xiàn)的概率較大，在路基攤鋪施工開(kāi)展前，運(yùn)輸車輛應(yīng)以較低的速度將巨粒土填料從天然取土場(chǎng)運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng)，這樣做能夠有效避免因劇烈晃動(dòng)產(chǎn)生的離析現(xiàn)象。

巨粒土填料攤鋪施工時(shí)會(huì)有攤鋪不均勻的現(xiàn)象出現(xiàn)，往往需要二次補(bǔ)挖。為了避免這種情況，必須與設(shè)計(jì)的施工流程相結(jié)合，有序地開(kāi)展攤鋪施工。該高速公路路基工程的施工流程為：按照先兩側(cè)后中間、由低至高、水平分層的次序卸料，并且對(duì)各側(cè)填料鋪設(shè)寬度進(jìn)行嚴(yán)格控制，使其滿足“設(shè)計(jì)寬度+50 cm”的標(biāo)準(zhǔn)，從而為路基邊緣壓實(shí)提供有效保障。在根據(jù)相關(guān)要求卸下巨粒土后，應(yīng)該先利用推土機(jī)粗略找平，再利用平地機(jī)進(jìn)行精確找平。如果發(fā)現(xiàn)巨粒土填料存在過(guò)大的粒徑，應(yīng)該采用人工方式進(jìn)行剔除。

在使用巨粒土填筑高速公路路基時(shí)，必須與設(shè)計(jì)坡度相結(jié)合完成專用排水橫坡的修建，保證順利排出路基積水及降雨，并且應(yīng)該將排水溝、截水溝等設(shè)施修建在橫坡下，從而防止路基邊坡受到水流的過(guò)度沖刷，為邊坡穩(wěn)定提供有效保障。

3.3.3 實(shí)際含水率控制

在路基填料攤鋪完成后，必須先檢測(cè)巨粒土填料的實(shí)際含水率，并以重型擊實(shí)試驗(yàn)得到的最佳含水率為標(biāo)準(zhǔn)，確保填料實(shí)際含水率值與試驗(yàn)值的誤差≤2%。若是填料實(shí)際含水率無(wú)法滿足上述要求，需要合理選擇晾曬或者補(bǔ)水的方式對(duì)其含水率進(jìn)行調(diào)整，在補(bǔ)水后需要進(jìn)行持續(xù)2～4 h的悶料，從而為碾壓施工提供有效保證。

3.3.4 碾壓施工

使用振動(dòng)壓路機(jī)和自行式壓路機(jī)相結(jié)合的方式碾壓高速公路路基巨粒土，在碾壓曲線段時(shí)應(yīng)該由內(nèi)側(cè)向外側(cè)進(jìn)行，碾壓直線段時(shí)應(yīng)該由兩邊向內(nèi)側(cè)進(jìn)行。兩種碾壓機(jī)應(yīng)該控制約3 km/h的行進(jìn)速度，其中保持2.0～2.5 km/h的中振碾壓速度和2.5～3.0 km/h的重振碾壓速度。在進(jìn)行壓實(shí)時(shí)，行與行之間應(yīng)該保持約45 cm的重疊，前后相鄰段應(yīng)保持約130 cm重疊。在對(duì)路基邊緣進(jìn)行碾壓時(shí)，兩種機(jī)械的碾壓應(yīng)與路線橫斷面保持45°，從而有效避免死角、漏壓等問(wèn)題[6]。在完成碾壓后還應(yīng)該用灑水的方式養(yǎng)護(hù)路基，最后使用光輪壓路機(jī)進(jìn)行一遍靜壓收光整平。

3.4 實(shí)際施工效果

3.4.1 沉降觀測(cè)

完成高速公路巨粒土路基填筑施工后，在碾壓和自重等因素的共同作用下，路基結(jié)構(gòu)中必然會(huì)發(fā)生沉降，高速公路的行車舒適性和安全性會(huì)受到沉降情況的影響，所以必須在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)觀測(cè)該路段的沉降情況。本工程擁有較大的路基寬度，應(yīng)該將3塊沉降板分別設(shè)置在路基斷面的兩側(cè)及中間，從而做到全面掌握路基沉降情況，詳細(xì)沉降結(jié)果見(jiàn)表2。

由表2可知，剛結(jié)束填筑施工的路基擁有較大的沉降量和較快的沉降速率，而后期則越來(lái)越穩(wěn)定;早期的沉降速率和沉降量能夠滿足相關(guān)規(guī)范;與路基中間相比，路基兩側(cè)的沉降速率和沉降量更小。這些路基沉降趨勢(shì)也與相關(guān)研究的結(jié)論相符合。

3.4.2 壓實(shí)質(zhì)量觀測(cè)

在高速公路路基填筑施工完成后，應(yīng)該采用環(huán)刀法來(lái)抽檢路基實(shí)際壓實(shí)度，與相關(guān)結(jié)果相結(jié)合，所選取的8個(gè)測(cè)點(diǎn)分別擁有98.0%、97.2%、96.9%、98.8%、96.8%、96.7%、97.7%、97.3%的壓實(shí)度。抽檢結(jié)果表明，在完成巨粒土路基填筑施工后，本公路路基工程滿足了相關(guān)規(guī)范要求，證明工程施工取得了較好的壓實(shí)效果。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，高速公路路基的填筑材料可以選用巨粒土，但要使巨粒土的優(yōu)勢(shì)得到充分發(fā)揮，必須對(duì)相關(guān)的施工規(guī)范與要點(diǎn)進(jìn)行準(zhǔn)確掌握，同時(shí)結(jié)合科學(xué)準(zhǔn)確的測(cè)試試驗(yàn)，保證巨粒土的性能符合相關(guān)要求，為高速公路路基的穩(wěn)定提供有效保障。所以，相關(guān)人員應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)巨粒土路基填筑施工技術(shù)的研究力度，促進(jìn)其不斷完善和改進(jìn)，助力于我國(guó)的公路建設(shè)。

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