張福永

(中設(shè)設(shè)計集團(tuán)股份有限公司 南京市 210014)

作為整個道路系統(tǒng)基礎(chǔ)的路基，在建成通車后同時承受著通過路面?zhèn)鬟f而來的行車荷載與路面結(jié)構(gòu)層自重產(chǎn)生的荷載，因此是否擁有滿足質(zhì)量要求的路基直接決定了高速公路運(yùn)營期間的使用壽命，若路基質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，則很可能導(dǎo)致瀝青路面出現(xiàn)車轍等病害，嚴(yán)重時會危害行車安全[1]，而施工技術(shù)對路基填筑質(zhì)量有著顯著影響[2]。自我國上世紀(jì)九十年代大力建設(shè)西部交通設(shè)施以來，中西部高速公路建設(shè)里程不斷增加，巨粒土因西部地區(qū)特殊的自然氣候特點(diǎn)廣泛存在[3]，但目前我國在巨粒土填筑高速公路路基施工技術(shù)方面的研究還存在不足之處。因此，為提高巨粒土填筑高速公路路基的施工質(zhì)量，結(jié)合某高速公路巨粒土路基修筑工程，明確了巨粒土作為路基填料的分類標(biāo)準(zhǔn)，同時通過重型擊實(shí)試驗(yàn)揭示其含水率和干密度與填料內(nèi)部含石率間的關(guān)系，隨后闡述巨粒土填筑高速公路路基的施工技術(shù)，并以沉降量和路基壓實(shí)度作為檢測指標(biāo)判定路基填筑質(zhì)量是否達(dá)標(biāo)。

1 工程性質(zhì)

巨粒土填料因含有石塊故可從材料角度視為土石混合填料，而其工程特性也因土石占比不同而呈現(xiàn)出較大差異，目前我國將粒徑大于60mm的石料占填料總質(zhì)量小于50%的土石混合料定義為巨粒土填料。

巨粒土是一種強(qiáng)度大、透水性好、穩(wěn)定性高的路基填料，較傳統(tǒng)素土填料具有更大的壓縮模量，且排水固結(jié)系數(shù)明顯大于普通土質(zhì)材料，因此巨粒土在路基填筑階段即可將大部分水分排出從而固結(jié)穩(wěn)定[4]。但巨粒土填料也存在明顯缺點(diǎn)，因土石混合特性巨粒土填料的性質(zhì)受土石比例影響，研究表明，隨石料比例的增大巨粒土內(nèi)部將由密實(shí)懸浮結(jié)構(gòu)進(jìn)而變?yōu)楣羌苊軐?shí)結(jié)構(gòu)并最終轉(zhuǎn)化為骨架空隙結(jié)構(gòu)[5]。使用巨粒土作為填料修筑路基時，由于從天然取土場獲得的材料土石組成情況復(fù)雜，若細(xì)粒土含量降低多會導(dǎo)致石料之間嵌擠效果不佳，而且大量存在巨粒土的地區(qū)天然地址狀況多變，丘陵溝壑密布，致使巨粒土填料壓實(shí)困難，所以必須制定正確的施工技術(shù)以解決巨粒土填筑高速公路路基施工過程中的難題，提高工程質(zhì)量。

2 依托項(xiàng)目

2.1 工程概況

依托項(xiàng)目選取西北某巨粒土填筑高速公路路基工程，試驗(yàn)段位于AK200+110～AK342+240區(qū)間，全長12.1km，雙向六車道布置，路基寬度24m。項(xiàng)目沿線經(jīng)過山嶺重丘區(qū)，天然取土場富含巨粒土，考慮到該地區(qū)特殊的地質(zhì)情況，對試驗(yàn)段路基選用沖擊壓實(shí)的施工技術(shù)進(jìn)行施工以保證巨粒土填筑路基的施工質(zhì)量。

2.2 填料性能

(1)擊實(shí)試驗(yàn)

為確定不同含石量對巨粒土填料路用性能的影響，試驗(yàn)選用含石量分別為20%、30%、40%、50%、60%的巨粒土進(jìn)行重型擊實(shí)處理，試驗(yàn)參數(shù)如表1所示，試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

表1 重型擊實(shí)試驗(yàn)參數(shù)

由試驗(yàn)結(jié)果可知：隨填料中含石率增加，巨粒土的最大干密度出現(xiàn)先增大后減小趨勢，當(dāng)含石率為40%時最大干密度達(dá)到最大值2.24 g/cm3，故巨粒土填料在含石率為40%時骨架密實(shí)效果最好，因此采用40%含石率的巨粒土作為填料填筑路基。此外，最佳含水率隨含石率增大逐漸減小，且與最大干密度不呈線性規(guī)律變化。

(2)界限含水率

含水率是控制巨粒土填料質(zhì)量必不可少的檢測指標(biāo)，選取40%含石率的巨粒土，使用液塑限聯(lián)合測定儀對其界限含水率進(jìn)行測定，檢測結(jié)果如表3所示。結(jié)果表明，填料含水率滿足規(guī)范中的技術(shù)控制指標(biāo)，達(dá)到填筑要求。

(3)加州承載比

對所用巨粒土填料進(jìn)行CBR試驗(yàn)，結(jié)果如表4所示。由結(jié)果可知，實(shí)測CBR值遠(yuǎn)高于JTG D30—2015《公路路基設(shè)計規(guī)范》[6]規(guī)定的路基填料所要求達(dá)到的強(qiáng)度下限，因此所用巨粒土的強(qiáng)度滿足規(guī)范要求，可用于路基填筑。

表4 所用巨粒土CBR值檢測結(jié)果

3 施工技術(shù)

巨粒土填筑高速公路路基的施工過程必須高度重視壓實(shí)工藝，只有對路基填筑及壓實(shí)過程進(jìn)行嚴(yán)格控制，才能保證路基具有較高的整體強(qiáng)度與變形穩(wěn)定性。因此，在本研究依托項(xiàng)目的試驗(yàn)段內(nèi)確定壓實(shí)方式與攤鋪厚度、碾壓遍數(shù)等各項(xiàng)指標(biāo)。試驗(yàn)路段采用分層壓實(shí)法施工，且包邊土同步施工。

(1)填料攤鋪

攤鋪前巨粒土填料由天然取土場取得并由運(yùn)輸車輛送至施工場地，運(yùn)輸途中車輛應(yīng)保持中低速行駛以避免車速較快而導(dǎo)致大顆粒填料因受到劇烈晃動而出現(xiàn)離析現(xiàn)象，影響填料級配。巨粒土填料在經(jīng)由事先規(guī)劃出合理的路線運(yùn)輸至現(xiàn)場后，進(jìn)行攤鋪工作。為使填料在攤鋪結(jié)束后不出現(xiàn)攤鋪不均而進(jìn)行二次補(bǔ)、挖方作業(yè)增大額外投入問題，攤鋪過程遵循漸進(jìn)原則。具體實(shí)施時應(yīng)按水平分層、先低后高、先兩側(cè)后中間的原則進(jìn)行卸料，每側(cè)填料鋪設(shè)的寬度要超過填層設(shè)計寬度50cm，保證路基邊緣也可被壓實(shí)。推土機(jī)粗平后再使用平地機(jī)精平，若發(fā)現(xiàn)攤鋪過程中存在粒徑過大的填料，則應(yīng)在人工剔除或二次分解后進(jìn)行攤鋪。

(2)灑水晾曬

施工含水率是路基填料在攤鋪完成之后及開展碾壓工作之前都必須檢測的重要指標(biāo)，需由室內(nèi)擊實(shí)試驗(yàn)得出的最佳含水率進(jìn)行把控，實(shí)際含水率與最佳含水率的差值不得大于2%。如果出現(xiàn)填料含水率與最佳含水率相差過大的現(xiàn)象，則應(yīng)采用及時補(bǔ)灑水或晾曬對填料含水率進(jìn)行調(diào)整，值得強(qiáng)調(diào)的是灑水后需悶料2～4h才能開展隨后的填料碾壓工作。

(3)碾壓整平

為確保巨粒土填料在碾壓完成后具有較高質(zhì)量，碾壓時采用自行式壓路機(jī)與振動壓路機(jī)組合的形式，嚴(yán)格遵循施工工序按照由路基兩側(cè)向路基中心進(jìn)行碾壓，壓路機(jī)的碾壓行駛速度開始時采用慢速，時速控制在2km/h，最大速度不宜超過4 km/h，碾壓時從低向高進(jìn)行，直線段由兩邊向中間，小半徑曲線段由內(nèi)側(cè)向外側(cè)，縱向式進(jìn)行。壓實(shí)路線對于輪碾縱向互相平行、行與行之間重疊40～50cm，前后相鄰區(qū)段應(yīng)重疊100～150cm，對路基的邊緣碾壓時，壓路機(jī)與線路橫斷面成45°角，達(dá)到無漏壓、無死角，確保碾壓均勻。碾壓時控制中振碾壓行駛速度為2～2.5km/h，碾壓1～2遍，重振碾壓速度控制為2.5～3km/h，碾壓遍數(shù)為3～4遍，碾壓結(jié)束后使用灑水車向路基灑水，最后用光輪壓路機(jī)靜壓1遍整平輪跡。

4 質(zhì)量控制與注意事項(xiàng)

4.1 質(zhì)量控制

(1)沉降觀測

路基施工完成后，在自重等因素作用下必將發(fā)生不同程度的沉降，過大的沉降量易導(dǎo)致諸多工程病害進(jìn)而影響工程質(zhì)量危害行車安全，故工后需對路基進(jìn)行長期沉降觀測?？紤]到路基寬度較大，若每個斷面僅埋設(shè)1塊沉降觀測板不能全面掌握路基沉降情況，因此每個斷面均埋設(shè)3塊沉降板，觀測間隔逐漸增大，沉降觀測結(jié)果如表5所示。

表5 試驗(yàn)段路基沉降觀測結(jié)果

分析結(jié)果可知，施工結(jié)束初期路基沉降速率較大，隨時間推移逐漸緩慢并最終趨于穩(wěn)定狀態(tài)，路基日平均沉降量不超過10mm，沉降速率滿足規(guī)范要求。此外，路基兩側(cè)的沉降量與沉降速率小于路基中心處，路基形變呈現(xiàn)出“彎沉盆”式變化，這與相關(guān)學(xué)者研究所得結(jié)論一致[7]。

(2)壓實(shí)質(zhì)量

待路基填筑與碾壓工作結(jié)束后參照隨機(jī)數(shù)表抽檢路基碾壓后的壓實(shí)度以把控路基碾壓質(zhì)量，結(jié)果如表6所示。分析結(jié)果可得：巨粒土填料在前文所述的施工技術(shù)修筑路基后，各測點(diǎn)壓實(shí)度現(xiàn)場實(shí)測值均超過規(guī)范要求的96%，且均值為97.5%，說明路基壓實(shí)效果較好。

表6 巨粒土路基壓實(shí)度檢測結(jié)果

4.2 注意事項(xiàng)

(1)路基填筑時應(yīng)在設(shè)計路基寬度的范圍以外適當(dāng)增大填料攤鋪碾壓寬度，避免壓路機(jī)碾壓路基邊緣時邊坡滑塌。

(2)路基經(jīng)平地機(jī)整平處理后，若仍有大塊礫石存在需經(jīng)人工分揀后剔除，同時對路基進(jìn)行補(bǔ)灑水以保持路基表面濕潤。

(3)安全管理部門需定期對施工人員進(jìn)行安全教育，提高施工安全意識，杜絕施工過程中出現(xiàn)危險作業(yè)及違規(guī)操作施工機(jī)具事件，在施工現(xiàn)場安放醒目的危險警告標(biāo)志并派專人監(jiān)督施工人員在進(jìn)入現(xiàn)場前佩戴安全防護(hù)設(shè)備。

(4)路基填筑過程中需修建一定坡度的專用排水橫坡，保證雨后路基積水可以順利排出，同時在橫坡下部應(yīng)修筑排水溝與截水溝以確保路基邊坡免受積水沖刷，保證邊坡具有較高的穩(wěn)定性。

5 結(jié)語

結(jié)合巨粒土填筑高速公路路基實(shí)際工程對其施工技術(shù)進(jìn)行探究分析，通過室內(nèi)試驗(yàn)確定巨粒土填料的最佳含石率及基本物理力學(xué)性能指標(biāo)，對建設(shè)實(shí)際項(xiàng)目中的巨粒土填筑路基技術(shù)加以總結(jié)，最終對沉降量與路基壓實(shí)度進(jìn)行檢測，結(jié)果表明：按照所述施工技術(shù)修筑的高速公路路基壓實(shí)度與沉降表現(xiàn)均符合規(guī)范要求，路基質(zhì)量合格，可促進(jìn)我國同類工程的實(shí)施。