全斷面填砂路基施工技術(shù)研究

文/吳盡、羅勝

1 前言

在公路項(xiàng)目的施工中，通常會(huì)把砂作為主要的材料進(jìn)行處理，這樣不僅可以減少項(xiàng)目成本，保證公路維護(hù)管理有效進(jìn)行，還能夠產(chǎn)生更高的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益，為現(xiàn)代社會(huì)的穩(wěn)步發(fā)展和進(jìn)步奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

2 工程概況及水文地質(zhì)

某公路項(xiàng)目為當(dāng)?shù)刂匾煌ǖ缆返姆种У缆?，根?jù)城市主干道的設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)速度為60km/h，可以達(dá)到雙層集裝箱車輛同時(shí)行駛的需要。經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量分析，地面高程在2～16m。按照當(dāng)?shù)厮牡刭|(zhì)條件觀測(cè)的需要，現(xiàn)場(chǎng)的地下水主要是第四系孔隙水、基巖裂隙水，地下水位的深度在1.3～4.98m。空隙潛水具體分布在滲水性好、富水性不足的弱勢(shì)水層粉質(zhì)粘土內(nèi)；基巖裂隙水主要是出現(xiàn)在凝灰?guī)r的強(qiáng)弱風(fēng)化層裂隙內(nèi)，水量總體來說是比較少的[1]。

3 試驗(yàn)

3.1 試驗(yàn)項(xiàng)目主要分析要點(diǎn)

顆粒尺寸測(cè)量分析；界限水含量分析；CBR 承載參數(shù)的分析；最大干密度；天然含水量；有機(jī)質(zhì)含量。

3.2 填砂路基施工材料應(yīng)滿足的要求

路基填筑施工材料內(nèi)不能存在腐朽物質(zhì)，比如樹根、草皮等；路基填筑不能使用含泥量超標(biāo)的砂；有機(jī)質(zhì)所占比例應(yīng)控制在5%以內(nèi)；液限控制在50%以下，塑性指數(shù)限定在26 以下；路堤填料粒徑與強(qiáng)度應(yīng)符合表1 的要求。

3.3 砂的最大干密度確定方法

主要采取標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)重型擊實(shí)法。

3.4 壓實(shí)度的檢測(cè)方法

壓實(shí)度測(cè)試需要應(yīng)用大容積的1000cm3環(huán)刀，把現(xiàn)場(chǎng)表面存在的10～20cm 的物質(zhì)清理干凈后，并且再次檢測(cè)分析下部。

4 填砂主要施工工藝詳述

4.1 施工前的準(zhǔn)備

正式作業(yè)施工開始前，應(yīng)做好現(xiàn)場(chǎng)的清理工作，試驗(yàn)分析土質(zhì)；機(jī)械工作人員做好現(xiàn)場(chǎng)的準(zhǔn)備工作，保證測(cè)量符合要求，準(zhǔn)備工作完全滿足要求，且全部都要按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。

4.2 粘土下封層的施工

在本次公路項(xiàng)目施工作業(yè)階段，對(duì)于實(shí)驗(yàn)路段實(shí)施必要的路基設(shè)計(jì)，采取粘土下封層的結(jié)構(gòu)形式。在取土作業(yè)環(huán)節(jié)，相關(guān)人員應(yīng)全面檢測(cè)土質(zhì)，一旦存在土質(zhì)變化的情況，就要加強(qiáng)檢測(cè)，最終保障土質(zhì)液限達(dá)到技術(shù)要求。但是土體顆粒相對(duì)較細(xì)，CBR 值偏小，如果含水量較高，粘結(jié)性能就會(huì)難以提升，板結(jié)性較差。而土體主要的用途就是封水、排水，由此工作人員應(yīng)該加強(qiáng)土體質(zhì)量檢查和控制工作。

4.3 路基填砂施工

4.3.1 填砂的運(yùn)輸

填砂路堤表面檢查和驗(yàn)收環(huán)節(jié)，現(xiàn)場(chǎng)需再次填筑作業(yè)，同時(shí)確保一天內(nèi)砂層表面砂的含水量在10%以上；運(yùn)輸環(huán)節(jié)，發(fā)生車轍深度較大的情況時(shí)，應(yīng)采取壓路機(jī)等設(shè)備進(jìn)行壓實(shí)施工，保證運(yùn)輸安全、穩(wěn)定進(jìn)行。

4.3.2 砂的平整和攤鋪

根據(jù)設(shè)計(jì)方案和技術(shù)規(guī)范，公路采取中心低、兩側(cè)高的方式，應(yīng)用推土機(jī)做好橫坡整平處理，確保坡度在1.5%～2%之間；在全面檢查現(xiàn)場(chǎng)后，攤鋪粗平厚度不足50cm 的情況下應(yīng)進(jìn)行必要的處理，灑水濕潤(rùn)處理再整平；整平實(shí)施后，開始碾壓作業(yè)，保證壓實(shí)度符合技術(shù)要求。對(duì)于含水量較低的位置，應(yīng)該再次進(jìn)行灑水保濕處理。

4.3.3 填砂路堤的壓實(shí)

碾壓施工主要應(yīng)用自重超過18t 的前后驅(qū)壓路機(jī)作業(yè)，速度從慢到快逐漸增速，同時(shí)松鋪厚度確保不會(huì)超過40cm。壓路機(jī)運(yùn)行的速度不能超過4km/h，并且還要根據(jù)碾壓施工的順序要求逐步進(jìn)行，曲線位置從內(nèi)到外、直線位置從兩側(cè)到中間的順序進(jìn)行。各個(gè)位置都應(yīng)經(jīng)過碾壓作業(yè)施工，不能存在遺漏，確保所有部位都達(dá)到碾壓均勻性的標(biāo)準(zhǔn)。碾壓施工作業(yè)階段，振動(dòng)壓路機(jī)的壓實(shí)次數(shù)不能少于6 遍；輪跡沒有布滿的位置上再次進(jìn)行整個(gè)循環(huán)，深疊厚度在自身結(jié)構(gòu)的1/3 以內(nèi)[2]。

水墜碾壓法壓實(shí)工藝：推送填料，推土機(jī)進(jìn)行材料的配送處理，自路基兩側(cè)逐步向中部運(yùn)行至填方的位置上。攤鋪填料，攤鋪施工范圍內(nèi)先應(yīng)用推土機(jī)整平處理材料，或者攤鋪機(jī)聯(lián)合推土機(jī)進(jìn)行處理，直至達(dá)到平整度的要求，單層結(jié)構(gòu)的厚度不超過30cm。圍堰，攤鋪、平整全部結(jié)束的路基部分設(shè)置好圍堰結(jié)構(gòu)，并且結(jié)合橫坡、縱坡的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)置，通常情況下長(zhǎng)度不足10cm、寬度不足5cm，圍堰高度、寬度應(yīng)該根據(jù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定。灌水，該階段是在圍堰施工后實(shí)施的，應(yīng)適當(dāng)增加水流速度，通常要保證砂基的水頭高度超過20cm。碾壓，碾壓施工階段的水頭不能小于20cm，碾壓通常應(yīng)用振動(dòng)壓路機(jī)進(jìn)行，輪跡重疊滿足工程的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，碾壓一次后布滿整個(gè)施工范圍，通常應(yīng)該碾壓3 遍以上，對(duì)于無(wú)法壓實(shí)的邊角等位置，需要插入振搗棒進(jìn)行振搗夯實(shí)處理，達(dá)到結(jié)密實(shí)度的標(biāo)準(zhǔn)要求。

4.4 路基邊坡臨時(shí)防護(hù)

為了有效預(yù)防雨水沖刷而造成的水土流失、堵塞溝渠等問題，應(yīng)嚴(yán)格控制每一層的填筑厚度與寬度。路基填筑作業(yè)環(huán)節(jié)，應(yīng)用挖掘機(jī)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)施工，保證路基寬度達(dá)到技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的要求，然后再清刷處理；對(duì)于填筑施工已經(jīng)結(jié)束的兩側(cè)位置，可以把砂直接裝入編織袋的結(jié)構(gòu)內(nèi)，并放置在兩側(cè)的位置上，此時(shí)應(yīng)該保證單層填筑的高度達(dá)到40～50cm。

4.5 后包邊土的施工

在填筑作業(yè)施工的過程中，傳統(tǒng)的填方路基外部邊坡施工難度比較高，一般情況下都不能達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的密實(shí)度要求，各個(gè)結(jié)構(gòu)之間的聯(lián)系也難以達(dá)到緊密度的要求，比較常見的問題就是塌陷、深溝槽等。另外，土筑路基結(jié)構(gòu)性能很好，粘結(jié)性也比較高，危害一般較小，不會(huì)給路基結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不利影響，且需要達(dá)到包邊土穩(wěn)定性、堅(jiān)固性的要求，避免路面車輛荷載、自重等產(chǎn)生影響而誘發(fā)坍塌事故，因此施工人員要及時(shí)采取必要的防護(hù)措施進(jìn)行施工，同時(shí)保證包邊土的施工順利進(jìn)行。對(duì)于不能采用壓實(shí)機(jī)械作業(yè)施工的外側(cè)30cm 厚度的包邊土，可以選擇使用人工夯實(shí)作業(yè)。為了確保夯實(shí)密實(shí)度達(dá)標(biāo)，作業(yè)階段應(yīng)做好填土粒徑、含水量等參數(shù)的控制工作；另外，后包邊土的施工一般分為兩層施工，每層厚度為15cm，應(yīng)切實(shí)保證現(xiàn)場(chǎng)施工的質(zhì)量合格，嚴(yán)格管控填砂路基包邊土密實(shí)度，達(dá)到技術(shù)要求，不能存在任何的質(zhì)量缺陷[3]。

4.6 施工質(zhì)量控制要點(diǎn)

4.6.1 寬度控制

每層寬度都要進(jìn)行放樣控制，保證尺寸合格。結(jié)合路側(cè)標(biāo)高確定填層寬度尺寸，然后應(yīng)用撒灰線控制尺寸；推土機(jī)根據(jù)寬度直接攤鋪?zhàn)鳂I(yè)，并按照要求壓實(shí)施工。

4.6.2 厚度控制

不同砂廠生產(chǎn)的砂質(zhì)有很大差異，所以在工程的實(shí)施階段，最好不要選擇多種砂土進(jìn)行混合填筑作業(yè)施工。如果在施工環(huán)節(jié)，應(yīng)用的是不同砂廠的砂，就會(huì)給填料的性能產(chǎn)生不利影響，同時(shí)還會(huì)導(dǎo)致試驗(yàn)檢測(cè)數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，工程質(zhì)量無(wú)法達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的要求。由于運(yùn)輸車輛在砂層上卸車并不能保證位置的精準(zhǔn)度，因此一般都會(huì)根據(jù)填層段落長(zhǎng)度、寬度以及厚度方面進(jìn)行控制，保證本層填筑作業(yè)量達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的要求，基本上是乘以系數(shù)1.2 的車載松方系數(shù)控制卸砂車數(shù)，進(jìn)而保證填砂的松鋪厚度滿足要求；推土機(jī)在現(xiàn)場(chǎng)粗平處理之后，檢測(cè)確定標(biāo)高達(dá)到要求，且松鋪寬度達(dá)標(biāo)，復(fù)測(cè)厚度不能小于40cm，在達(dá)到都達(dá)到要求后，整平質(zhì)量控制[4]。

4.6.3 壓實(shí)度控制

經(jīng)過大量的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)分析，很多施工路段路基中央部分比路緣部分的密實(shí)度稍高，因此路堤邊和路基邊緣如果距離相對(duì)較小，覆蓋土壓力也較小的情況下，應(yīng)該加強(qiáng)密實(shí)度的檢測(cè)和控制。如有必要，在砂廠就要檢測(cè)和控制材料的含水量，并且做好濕潤(rùn)處理，達(dá)到最佳含水量的要求，保證碾壓施工的質(zhì)量全部符合要求。壓實(shí)施工應(yīng)根據(jù)要求選擇合適的方式，應(yīng)用先進(jìn)設(shè)備開展施工，且各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)合格，為后續(xù)施工提供良好的基礎(chǔ)[5]。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在全斷面填砂路基施工作業(yè)階段，應(yīng)采取必要的措施進(jìn)行邊坡的防護(hù)處理，防止雨水沖刷產(chǎn)生非常嚴(yán)重的負(fù)面影響，并且保證含水量達(dá)到要求才能滿足工程的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，相關(guān)工作人員還要提升公路施工管理水平，使施工技術(shù)滿足使用要求，進(jìn)而推動(dòng)我國(guó)經(jīng)濟(jì)與社會(huì)的全面發(fā)展。