(中鐵十六局集團電氣化工程有限公司,北京 100018)
高速公路具有跨越性,不同區(qū)域的地質(zhì)環(huán)境存在差異,常遇到碎石土等特殊地質(zhì)環(huán)境,若要全面處理碎石土與巖石難度較大,需投入大量成本。對此,為發(fā)揮出此類資源的價值,在高速公路工程中“變廢為寶”,將其作為路基填筑的主要材料,此舉在控制廢渣量的同時,還省去了填筑材料運輸環(huán)節(jié),具有較好的經(jīng)濟效益。
新機場北線高速公路(北京段),本標段從涿州北京界引出,向東延展至廊坊北京界,總長度24.68km。依據(jù)線路走向,沿線會對北京境內(nèi)的耕地造成破壞性影響。對此,本項目回填土均通過外購方式獲得,但本項目臨近北京市界,大量的土方材料要從河北省引入,因此存在運距遠、成本高的問題。基于此,為提升資源利用效率,項目決定收集施工棄渣,引入巨粒土填筑技術(shù)。
巨粒組質(zhì)量若超過整體質(zhì)量的1/2,即可稱為巨粒土。從力學性質(zhì)層面來看,巨粒土的強度與穩(wěn)定性都更為良好,因此是路基填筑施工的重要材料,部分情況下還可作為公路邊坡砌筑的原材料。
以砂粒組含量為準,若材料中的礫粒組含量超出該值,便可視為礫類土。此類材料的粒徑相對較大,且伴隨有明顯的摩擦力,因此是建筑施工中極為重要的材料。反之,若礫粒組含量≤砂粒組含量,此時可將其視為砂類土,其在強度與水穩(wěn)定兩項指標上都較為良好,主要被應用于路基修筑施工中[1]。此外,砂土中含有大量細顆粒,其具備較好的黏合性,有助于提升路基穩(wěn)定性。
細粒土粒徑<0.75mm,與此同時需滿足質(zhì)量≥總質(zhì)量50%的條件,諸如粉土、黏土等均是較為典型的細粒土。部分工程項目所在區(qū)域的地質(zhì)環(huán)境苛刻,為典型的季節(jié)性冰凍項目,需高度注重粉土的使用。此類土質(zhì)在遇水后易發(fā)生明顯的毛細作用,加之處于低溫環(huán)境中,因此會出現(xiàn)凍脹與翻漿現(xiàn)象,不利于最終的施工質(zhì)量。含水量是影響?zhàn)ば酝撂匦缘闹匾蛩兀斕幱诤枯^低的環(huán)境中,將顯著提升黏性土硬度,隨之加大挖掘難度。此時,若向黏性土中加入適量的水分,便可起到保水鎖水的效果。因此,在實際使用中需要嚴格控制黏土含水率,以實際情況為準確定合適的施工工藝,并輔以高效排水設(shè)施,全面提升路基穩(wěn)定性。
高速公路建設(shè)中,對于工程質(zhì)量提出了較高要求,與此同時還要最大程度提升效益性,此時選擇合適的填筑材料顯得尤為關(guān)鍵,而巨粒土正是較為可行的材料,通過隧道開挖的方式可產(chǎn)生棄渣,將其轉(zhuǎn)移到周邊施工場所內(nèi),部分棄渣在透水性與強度上都較為良好,可滿足直接填筑的條件,此舉有效解決了棄渣占地問題[2]。當然,考慮到巨粒土穩(wěn)定性欠佳的特點,實際施工中需采取合適的壓實措施,通過強夯的方式加以處理,以提升各棄渣的緊固程度,避免在后續(xù)使用中出現(xiàn)坍塌等不良問題,為高速公路質(zhì)量提供保障。
從路基結(jié)構(gòu)的角度來看,基底部分尤為關(guān)鍵,是決定路基整體穩(wěn)定性的重要因素。若基底自身狀況欠佳,加之外界環(huán)境的不良影響,極容易發(fā)生路基沉降現(xiàn)象。鑒于此,需做好基底處理工作,全面確保基底強度,以免出現(xiàn)沉降等不良問題。施工中,需以原地面橫坡坡率為準,若在1:5以內(nèi),則要將地表腐蝕土清理干凈,在整個表面都足夠潔凈后方可填筑施工。以覆蓋土厚度為準,若在2m內(nèi),有必要通過挖除的方式全面清理土層,加之對現(xiàn)場水文土質(zhì)等因素的分析,全面掌握原地表性能。結(jié)束清理作業(yè)后,便可進入夯實環(huán)節(jié),此過程應控制好路基承載力。值得注意的是,若路基高度超過10m,考慮到整體穩(wěn)定性要求,地基承載力應>200kPa;若路基高度在10m內(nèi),在此工況下地基承載力應>150kPa。
巨粒土粒徑并非完全相同,因此在裝運環(huán)節(jié)需盡可能提升裝料的均勻性,不可出現(xiàn)粒徑懸殊過大的情況。以設(shè)計規(guī)范為指導,采取機械與人工結(jié)合的方式準確選料,在確保原材料質(zhì)量的同時,提升施工進度。將巨粒土轉(zhuǎn)移到施工區(qū)域后,便可用于攤鋪作業(yè)中,必須做到一次性卸料。禁止邊走邊卸,否則易出現(xiàn)離析現(xiàn)象,且不利于攤鋪均勻性,后續(xù)施工中需二次填補,施工時間隨之延長。攤鋪作業(yè)環(huán)節(jié)采用漸進式攤鋪方法,優(yōu)先處理低處,并逐步向高處推進,且遵循先兩側(cè)后中間的原則。適配大功率推土機,在此基礎(chǔ)上輔以人工作業(yè)的方式,部分巨粒土不滿足設(shè)計要求,需采取替換清理措施,經(jīng)處理后攤鋪表面應足夠平整。路基路肩處較為特殊,該處需使用細粒料加以處理,避免離析現(xiàn)象。
1)碾壓試驗。結(jié)束攤鋪作業(yè)后,便進入碾壓施工環(huán)節(jié),為給后續(xù)施工提供指導,需通過試驗的方式確定工藝參數(shù),選取的試驗段長度應≥100m。結(jié)束填筑施工后,需要經(jīng)過靜壓、精平與碾壓三個環(huán)節(jié)的處理。碾壓作業(yè)優(yōu)先從兩側(cè)展開,逐步向中間推進,處理速度做到先慢后快,結(jié)束靜壓后再采取振壓措施。本工程中共需3遍碾壓,結(jié)束碾壓作業(yè)后檢測壓實度與沉降量,在兩項指標都滿足設(shè)計要求后,方可結(jié)束碾壓施工,隨后靜壓收光。值得注意的是,相鄰路段的銜接區(qū)域較為特殊,需在路段兩端設(shè)置1:1臺階,此舉目的在于改善銜接效果。
2)碾壓方式。依據(jù)本工程實際情況,優(yōu)先處理兩側(cè),隨后逐步向中間推進。靜壓作業(yè)時,使用羊角年碾壓機與自行式壓路機兩大設(shè)備,各自施工速度為3.5km/h、1.7km/h;此后,調(diào)節(jié)自行式壓路機速度,將其提升至2.5km/h,針對兩邊重壓,在此基礎(chǔ)上輔以靜壓補振措施;結(jié)束上述作業(yè)后,需調(diào)節(jié)路基平整度,最后靜壓收光,此環(huán)節(jié)依然使用到自行式壓路機。
3)碾壓作業(yè)注意事項。伴隨碾壓作業(yè)的持續(xù)推進,部分情況下會遇到橋涵或擋土墻,此類區(qū)域較為特殊,不具備使用大型碾壓設(shè)備的條件,對此需在小型設(shè)備的支持下完成碾壓作業(yè)[3]。碾壓作業(yè)時,易對周邊構(gòu)造物造成不良影響,為確保安全性,需合理設(shè)置涵洞保護板,相較于設(shè)計高度需向上提升3cm。
1)巨粒土填筑施工的工藝較為復雜,需注重多方面內(nèi)容,例如填料粒徑、填筑分布均勻性、碾壓參數(shù)、工程設(shè)備的配合等,簡言之,各項與施工有關(guān)的因素都要得到有效控制,并做好數(shù)據(jù)記錄工作。
2)路堤過渡層較特殊,該處的厚度需在400mm內(nèi),該區(qū)域所用填料的最大粒徑需在10cm內(nèi),經(jīng)填筑與碾壓施工后,表面應足夠均勻并具有較高的密實度;關(guān)于頂面橫坡的設(shè)置,其與路拱橫坡相同。
3)因碾壓工藝等因素的不同,各區(qū)段的沉降情況存在差異,總體上沉降平均值需在5mm內(nèi),并要滿足標準差<3mm的要求。經(jīng)施工作業(yè)后,若部分區(qū)域的檢測結(jié)果無法滿足設(shè)計要求,需針對該區(qū)域采取補壓措施。各區(qū)段設(shè)置有局部觀測點,彼此間的沉降差值若超過工程許可的5mm,需針對不滿足要求的區(qū)域采取補充碾壓措施,全面確保碾壓質(zhì)量。
綜上所述,本文以高速公路實例為背景,針對其中的路基施工作業(yè)展開探討。由于巨粒土能夠滿足路基填筑要求,且縮減了工程成本,因此將其作為填筑材料,在此基礎(chǔ)上輔以合適的攤鋪與碾壓工藝,順利完成施工作業(yè)。結(jié)果表明,本文提及的方法在確保施工質(zhì)量的同時縮減了工程成本,是一項較為可行的方法,具有一定的參考價值。