公路路基施工中大粒徑填筑技術(shù)研究

夏侯騰福

（江西省路橋工程集團(tuán)有限公司，江西南昌 330038）

0 引言

我國(guó)的地域面積非常廣闊，很多地區(qū)的地形條件較特殊，特別是山區(qū)地帶，進(jìn)行高速公路建設(shè)有著較高的難度，也容易引發(fā)嚴(yán)重的施工問(wèn)題。山區(qū)地帶地形條件較復(fù)雜，地勢(shì)呈現(xiàn)出多樣化的特點(diǎn)，特別是一些交通通行難度較高的區(qū)域，容易發(fā)生嚴(yán)重的安全事故。在公路路基施工環(huán)節(jié)，應(yīng)推廣使用大粒徑填筑技術(shù)，確保路基結(jié)構(gòu)的性能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，滿足當(dāng)前公路通行的需要，為提升公路運(yùn)行的效果奠定良好基礎(chǔ)。

1 大粒徑施工特點(diǎn)

第一，粒徑分布。不同粒徑的碎石材料在性能上有著很大差異，如果在施工中所選擇的粒徑分布不均勻，則會(huì)嚴(yán)重影響大粒徑施工的質(zhì)量。因此，在施工之前要考慮現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，選擇合適粒徑的施工材料，以滿足施工要求。

第二，壓實(shí)特性。比如常用的玄武巖材料，通過(guò)灑水施工方式進(jìn)行對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)灑水玄武巖路基的壓實(shí)度為95%，沒有灑水的則為95.1%，沒有明顯的差異。由此可知，大粒徑的滲水性良好，對(duì)于提高工程的質(zhì)量有著積極的作用。

在大粒徑施工環(huán)節(jié)，需要加強(qiáng)破碎率的研究和應(yīng)用，以保證填料的性能合格，避免影響公路路基的使用性能。經(jīng)過(guò)回歸分析發(fā)現(xiàn)，級(jí)配和破碎率之間的相關(guān)系數(shù)較小，并不會(huì)產(chǎn)生直接影響。經(jīng)過(guò)骨料級(jí)配和破碎率線性回歸分析發(fā)現(xiàn)，填料最大粒徑和破碎率有著直接關(guān)系。

分析破碎率數(shù)據(jù)可知，填料最大粒徑對(duì)于破碎率影響最大，對(duì)松散厚度也會(huì)產(chǎn)生影響，所以在施工過(guò)程中，要加強(qiáng)填料粒徑的選擇和破碎率參數(shù)的分析，以保證現(xiàn)場(chǎng)填料符合施工需求[1]。

2 混合料的組成設(shè)計(jì)

在現(xiàn)場(chǎng)施工開始前，應(yīng)進(jìn)行混合料的組成設(shè)計(jì)，通過(guò)使用緊密嵌擠骨架-密實(shí)原則進(jìn)行設(shè)計(jì)，即將單一粒徑的材料制作為主骨料的結(jié)構(gòu)，使用水泥穩(wěn)定碎石作為填充材料，從而制作成為密實(shí)度合格的結(jié)構(gòu)形式。第一，現(xiàn)場(chǎng)施工中，主骨料通常選擇粒徑為40～80mm 的碎石材料。第二，填充材料的粒徑控制在19mm 以內(nèi)，采用連續(xù)級(jí)配的材料形式。第三，使用的填充材料需要加強(qiáng)水泥比例的控制，按照8%的要求設(shè)定，確保填充效果合格，不會(huì)影響結(jié)構(gòu)的使用性能。第四，主骨料和填充材料的質(zhì)量比按照54∶46 設(shè)定，粗骨料的壓碎值控制在26%以內(nèi)。

3 施工工藝及控制

在大粒徑填筑施工的環(huán)節(jié)，需要加強(qiáng)碎石基層結(jié)構(gòu)施工的控制，選擇使用水穩(wěn)拌和站攪拌的方式。對(duì)主骨料加強(qiáng)控制，以確保結(jié)構(gòu)性能合格，在填充之后整體性達(dá)到要求，經(jīng)過(guò)碾壓成型后即可滿足道路交通通行需要。

3.1 施工準(zhǔn)備階段

大粒徑碎石路基現(xiàn)場(chǎng)施工過(guò)程中，做好施工準(zhǔn)備工作非常重要，通常包括以下三個(gè)方面的工作。

一是施工前準(zhǔn)備。組建高水平的施工團(tuán)隊(duì)，加強(qiáng)人員的專業(yè)技能學(xué)習(xí)，了解設(shè)計(jì)方案和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)格落實(shí)各項(xiàng)施工技術(shù)措施。設(shè)置土工試驗(yàn)室，展開土工試驗(yàn)工作。

二是基底處理。由于大粒徑碎石材料的密度較大，硬度較高，透水性較強(qiáng)，所以在現(xiàn)場(chǎng)施工的過(guò)程中，可以將其直接鋪設(shè)在路基結(jié)構(gòu)內(nèi)部，但是要加強(qiáng)處理，避免發(fā)生路基不均勻沉降的問(wèn)題。

三是準(zhǔn)備底基層。第一，處理原底基層結(jié)構(gòu)。將原底基層結(jié)構(gòu)進(jìn)行處理，特別是處治舊瀝青路面病害，并將松散的材料清理干凈，填補(bǔ)坑槽，作業(yè)合格之后上報(bào)監(jiān)理工程師，達(dá)到要求才能繼續(xù)施工。第二，現(xiàn)場(chǎng)放樣，按照設(shè)計(jì)要求布置導(dǎo)線點(diǎn)和水準(zhǔn)點(diǎn)，恢復(fù)道路中線，間隔5～10m 設(shè)置控制樁。第三，基層高程控制。為了能夠確?；鶎硬牧蠅簩?shí)度合格，達(dá)到均勻性、準(zhǔn)確性的要求，在基層結(jié)構(gòu)鋪設(shè)施工之前，對(duì)舊路基進(jìn)行找平處理。第四，找平方案設(shè)置。按照設(shè)計(jì)方案進(jìn)行標(biāo)高控制，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)計(jì)算分析，選擇合適的結(jié)構(gòu)形式，確保標(biāo)高數(shù)據(jù)合格。在找平環(huán)節(jié)，加強(qiáng)結(jié)構(gòu)平整度的控制，組織專業(yè)技術(shù)人員對(duì)現(xiàn)場(chǎng)開展檢測(cè)工作，以免影響結(jié)構(gòu)的施工效果[2]。

3.2 主骨料攤鋪

第一，在施工開始之前，選擇試驗(yàn)路段進(jìn)行攤鋪試驗(yàn)工作，確定基層厚度、攤鋪主骨料厚度等參數(shù)。第二，在主骨料攤鋪過(guò)程中，使用雙側(cè)鋼絲線進(jìn)行標(biāo)高的控制，詳細(xì)記錄基層的厚度參數(shù)，端部的位置上要設(shè)置隔擋結(jié)構(gòu)，確保壓實(shí)效果達(dá)到要求（攤鋪施工現(xiàn)場(chǎng)如圖1 所示）。第三，嚴(yán)格落實(shí)技術(shù)方案對(duì)主骨料攤鋪進(jìn)行控制，確保厚度、平整度、粒徑、規(guī)格等參數(shù)符合要求，如果存在任何問(wèn)題，則立即組織人員進(jìn)行處理。第四，加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督管理工作，保證壓實(shí)機(jī)械設(shè)備的性能達(dá)到要求，確保壓實(shí)效果合格。

圖1 攤鋪施工現(xiàn)場(chǎng)

3.3 填隙料拌和及攤鋪

根據(jù)計(jì)算確定填充材料的厚度，使用小型機(jī)械設(shè)備進(jìn)行攤鋪?zhàn)鳂I(yè)，確保主骨料的碾壓效果合格，并且進(jìn)行內(nèi)部材料的填充處理，使結(jié)構(gòu)的整體性達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。如果發(fā)現(xiàn)有離析的問(wèn)題，則及時(shí)組織人員進(jìn)行翻拌處理。加強(qiáng)材料性能檢測(cè)，保證含水量處于合理的范圍內(nèi)，以免影響結(jié)構(gòu)的性能。填充材料的攤鋪施工分兩次進(jìn)行，確保其與主料結(jié)構(gòu)組合形成整體。每日組織人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督檢測(cè)工作，確保粒徑合格、潔凈度達(dá)標(biāo)、材料的使用量符合標(biāo)準(zhǔn)[3]。

3.4 翻拌

填充材料填充到位之后使用旋耕機(jī)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)翻拌處理，每一次操作之前都要進(jìn)行刀片的調(diào)整，確保施工的效果合格。在翻拌環(huán)節(jié)，按照從兩側(cè)到中間的順序進(jìn)行，并且相連的部位重疊15～20cm，確保不會(huì)發(fā)生遺漏的情況?，F(xiàn)場(chǎng)組織人員進(jìn)行檢查，確保填充作業(yè)的均勻性合格，填充材料的使用效果合格。對(duì)于接縫以及邊角的位置，組織人工的方式進(jìn)行翻拌作業(yè)，確保各個(gè)部位的質(zhì)量合格。為了防止出現(xiàn)過(guò)度翻拌的問(wèn)題，應(yīng)加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督管理，以免產(chǎn)生嚴(yán)重的危害。

3.5 粗整平、精平

根據(jù)工藝方案的要求，先進(jìn)行粗整平處理，達(dá)到基本平整的要求，然后使用振動(dòng)壓路機(jī)進(jìn)行穩(wěn)定壓實(shí)，再開啟強(qiáng)振動(dòng)功能，進(jìn)行兩遍碾壓。對(duì)于邊角的位置或者不合格的部位，及時(shí)進(jìn)行找補(bǔ)處理，實(shí)現(xiàn)整體結(jié)構(gòu)性能的提升。組織人員對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行全面檢查，如果發(fā)現(xiàn)存在嚴(yán)重質(zhì)量問(wèn)題或者缺陷，則立即組織人工進(jìn)行修補(bǔ)。在施工結(jié)束之后，確保平整度在8mm以內(nèi)。

3.6 二次撒布填隙料

組織人員對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行檢查，并且二次進(jìn)行撒布作業(yè)，要求主骨料之間的縫隙填充達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。

3.7 壓實(shí)

壓實(shí)作業(yè)關(guān)系到整個(gè)路基結(jié)構(gòu)的使用效果。在施工結(jié)束之后，每個(gè)作業(yè)面都需要使用25t 以上的振動(dòng)壓路機(jī)碾壓4～6 遍，使用18～21t 之間三輪壓路機(jī)靜壓3 遍以上。對(duì)于接縫及邊角的位置要尤為關(guān)注，碾壓結(jié)束之后立即組織人員對(duì)于特殊位置進(jìn)行檢查。碾壓施工現(xiàn)場(chǎng)如圖2 所示。如果發(fā)現(xiàn)壓實(shí)度不合格，應(yīng)該及時(shí)采取補(bǔ)充壓實(shí)作業(yè)，確保平整度和壓實(shí)度符合標(biāo)準(zhǔn)。在碾壓的過(guò)程中，如果發(fā)現(xiàn)路面出現(xiàn)彈簧現(xiàn)象，則應(yīng)將該位置挖開并補(bǔ)充骨料，之后再進(jìn)行碾壓施工[4]。

圖2 碾壓施工現(xiàn)場(chǎng)

3.8 養(yǎng)生

現(xiàn)場(chǎng)碾壓工作結(jié)束之后，即可開放交通，但是要保證車輛重量及速度不能超標(biāo)。同時(shí)，進(jìn)行灑水養(yǎng)生作業(yè)，時(shí)間在7d 以上。車輛通行的過(guò)程中，如果發(fā)現(xiàn)路面出現(xiàn)骨料露出的情況，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行修補(bǔ)處理。

3.9 橫縫及縱縫的處理

將前一段施工的最后段落部分使用挖掘機(jī)挖出，然后換填為新的混合料。在相鄰路段合龍施工的環(huán)節(jié)，縱縫處理非常重要，通常需要將結(jié)構(gòu)不合格的材料挖除，然后填充合格的材料，再進(jìn)行碾壓處理，形成整體的結(jié)構(gòu)。

3.10 表面處理

表面處理尤為重要，確保表面的尺寸、平整度都符合要求，以免因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)的性能、質(zhì)量差異影響公路路面的施工效果。此外，對(duì)于表面檢查不合格的情況，及時(shí)組織施工人員返修處理。

4 大粒徑碎石路基施工的質(zhì)量檢測(cè)措施

4.1 灌水檢測(cè)法

大粒徑填筑技術(shù)和普通的施工技術(shù)有著很大差異，所以在施工完成之后必須進(jìn)行全面的質(zhì)量檢查，才能保證結(jié)構(gòu)的性能合格，以免產(chǎn)生嚴(yán)重的質(zhì)量缺陷問(wèn)題。在進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)試驗(yàn)的過(guò)程中，必須考慮到路基結(jié)構(gòu)的性能差異，選擇最佳的檢驗(yàn)工具和方法，明確試驗(yàn)檢測(cè)的工藝流程，才能落實(shí)各項(xiàng)試驗(yàn)檢測(cè)分析工作。考慮到大粒徑碎石路基結(jié)構(gòu)的特性，分析不同粒徑材料之間的關(guān)系，了解粒徑對(duì)于整個(gè)路基結(jié)構(gòu)施工效果的影響，所以要結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)情況，選擇最佳的檢測(cè)技術(shù)，才能保證檢測(cè)結(jié)果具備準(zhǔn)確性，符合當(dāng)前公路質(zhì)量管理標(biāo)準(zhǔn)要求。就目前而言，灌水檢測(cè)法應(yīng)用非常普遍，在操作過(guò)程中需要開挖1 處超過(guò)粒徑3 倍的試坑，然后進(jìn)行灌水試驗(yàn)。該檢測(cè)方法會(huì)對(duì)路基結(jié)構(gòu)造成一定破壞，但是檢驗(yàn)結(jié)果非常準(zhǔn)確。在具體檢驗(yàn)過(guò)程中，以試坑作為中心，在周邊設(shè)置4 個(gè)左右的檢測(cè)點(diǎn)，以觀察坑內(nèi)是否出現(xiàn)變形的情況，也能夠更好地了解路基結(jié)構(gòu)的性能是否合格。在灌水試驗(yàn)環(huán)節(jié)，應(yīng)該選擇合適的塑料薄膜，以保證檢測(cè)工作順利進(jìn)行：如果厚度過(guò)大，將不能和坑壁結(jié)合，對(duì)于試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性也造成一定影響；如果塑料薄膜較薄，會(huì)導(dǎo)致試驗(yàn)過(guò)程中發(fā)生損壞，也會(huì)影響試驗(yàn)的準(zhǔn)確性[5]。

4.2 彎坑檢測(cè)

大粒徑碎石路基施工中，粒徑較大的石料是主要的施工材料，對(duì)于路基結(jié)構(gòu)的性能和質(zhì)量有著直接影響。該材料的主要特點(diǎn)是粒徑較大，性能非常優(yōu)越，但是也有一定缺陷，即容易出現(xiàn)結(jié)構(gòu)松動(dòng)的情況，對(duì)于整個(gè)路基的性能和質(zhì)量產(chǎn)生不利影響。所以在檢測(cè)過(guò)程中，需要考慮到大粒徑碎石材料的特性，選擇合適的檢測(cè)方式。但是目前在檢測(cè)過(guò)程中，大粒徑容易出現(xiàn)松動(dòng)的情況，使得傳感器收到的數(shù)據(jù)發(fā)生變化，對(duì)于最終檢測(cè)效果造成不利影響。因此，在進(jìn)行彎坑檢測(cè)的過(guò)程中，應(yīng)該盡量消除大粒徑碎石產(chǎn)生的影響，確保選擇的試驗(yàn)路段符合要求，不會(huì)影響檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。選擇路基壓實(shí)層較平整的位置進(jìn)行檢測(cè)，能更好地避免各種不良因素的影響。在檢測(cè)過(guò)程中，要考慮到施工環(huán)節(jié)的實(shí)際情況，選擇合適的試驗(yàn)荷載，以此提高試驗(yàn)檢測(cè)的精確性。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在公路路基施工中，大粒徑填筑技術(shù)應(yīng)用非常普遍。如何發(fā)揮出大粒徑填筑技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，提高路基結(jié)構(gòu)的整體性和穩(wěn)定性，滿足公路工程的運(yùn)行需要，是一個(gè)具有重大研究意義的課題。在具體施工的環(huán)節(jié)，應(yīng)加強(qiáng)各個(gè)環(huán)節(jié)的管控，尤其要重點(diǎn)保證粒徑碎石的性能合格，確保路基結(jié)構(gòu)的施工效果，以此提升公路路基的施工質(zhì)量，滿足公路工程的使用要求，促進(jìn)交通事業(yè)的全面發(fā)展。