高速公路填砂路基压实施工技术的应用

张波

(中交建冀交高速公路投资发展有限公司,河北 石家庄050000)

路基是高速公路重要的组成部分,影响着高速公路最终的使用效果。随着工程质量要求的逐渐提升,路基施工技术的要求也更加严格,本文针对填砂路基施工,对其施工准备、填筑、压实及观测进行介绍分析。

1 施工流程

图1 填砂路基施工流程

2 施工准备

路基施工前须认真做好测量放样,施工场地清理,路基断面测量、各项填料的击实标准等准备工作。

2.1 测量放样。为保证施工符合设计要求,施工前需认真做好导线点、水准点的复测及加密工作,线路中、边桩的放样工作。

2.2 场地准备。测量放样完成后使用挖掘机、推土机对路基施工范围内的杂物及杂土进行清除,用自卸车运至指定的堆放区。将路堤填筑范围内清理留下的坑、洞、墓穴填平,路基基底压实度不得小于93%；当路基处理段落自然横坡缓于1:5时,清除杂物及杂土并压实后直接进行路基填筑；当路基处理段落自然横坡陡于1:5时,则需要设置向内并大于4%、宽度大于2m的台阶。

2.3 填料、压实标准。路基填料主要采用细粒土砂,细粒土砂质量需满足路基填料的最小强度以及最大粒径要求,含泥量(粒径小于0.074 mm的颗粒)＜15%。填砂路堤封顶采用0.4 m厚7%石灰改善土,填砂路堤包边、封顶、采用路基清表后翻挖素土。

3 填筑压实施工

砂为细粉砂,因为填料颗粒较细、粘结力差,自卸车只能在便道上卸料,需用挖机、铲车配合填筑；第一层填筑高度为1m,填筑完成后采用灌水密实,水来源主要依靠现场打井取水,水井位于路基左侧排水沟上(避开右侧施工便道),水井的直径为30cm,井深范围为44～50m,每小时出水量为80cm3,一口井可以满足200m范围供水需求。

3.1 基底灰土施工。基底采用6%石灰土处治50cm,石灰土用生石灰必须按照规范要求的检查频率进行Ca、Mg含量检测,不合格的生石灰严禁使用。灰土施工采用Ⅲ级以上的生石灰进行集中充分消解,然后使用。施工用水利用洒水车从水井内取水,运至现场。采用厂拌法拌和6%石灰土填筑材料。晾晒填土至最佳含水量,运抵标准场地,均匀摊铺,根据土的用量计算石灰量,人工配合机械均匀摊铺已消解的石灰。灰土摊铺压实厚度不大于30cm,压实度大于90%,每200m每压实层设置4个监测点。平整后用振动压路机碾压,分层填筑。

图2 6%石灰土基底处理施工

表1 6%石灰土土工试验(标准击实试验)报告

表2 6%石灰土第1-2层压实度检测

3.2 砂砾垫层施工。为了排除砂芯体内渗水,在灰土层顶面设置50cm砂砾垫层,砂砾垫层分两层摊铺碾压,分层厚度不大于30cm。按照计算摊铺厚度控制卸料,然后推土机推平,振动压路机碾压密实,表面无明显车辙痕迹即可,两侧采用宽度为1m的干砌片石墙拦挡。砂砾垫层的压实度检测现场按照工艺施工法控制,确保压实效果。砂砾垫层施工工艺同填砂路基施工。

图3 砂砾垫层

表3 砂砾土工试验(标准击实试验)报告

3.3 砂土注水及洒水。填砂路堤施工中含水量控制是关键,利用洒水车配合潜水泵进行洒水。利用沿路堤边沟外打设直径为φ300mm、深度为45m左右(可满足24h不间断供水)的机井作为水源,根据天气情况和碾压前检测的砂的含水量控制注水量。现场注水时,为确保注水效果,在路基顶面按照5.0 m×10.0 m用砂做埂分格,先路侧后路中心依次分格注水。碾压前砂土表面不得有积水,碾压过程中表层砂不松散、不液化,随时检测砂的含水量,确保在砂土的含水量在最佳范围内。经取样试验,粉细砂天然含水量在15%-16%,根据最大干密度与最佳含水量关系曲线可知,在粉细砂含水量达到13.4 %时干密度最大,达到1.56 g/cm3。时刻注意:碾压过程中的关键环节是含水量的控制。

表4 砂土试验(标准击实试验)报告

图4 砂的最大干密度与含水量曲线图

3.4 填砂路基压实。保证填砂含水充足,采用水平分层全断面填筑法施工,根据设计断面,分层填筑、分层压实。为确保压实层的匀质性,介于粉细砂填料的本身特性,碾压时,应选择不小于18t的振动压路机,松铺厚度按不大于100cm控制。遵循“先轻后重,先稳后振,先慢后快以及轮迹重叠”等原则,碾压速度控制在4km/h之内。碾压时,直线路段应从两边向中间进行碾压；小半径曲线路段,应从内向外进行碾压,纵向碾压轮迹重叠宽度控制在20cm,不得出现漏洞、死角,必须保持碾压均匀。控制碾压次数,不少于6遍,以6遍为例:头2遍采用压路机静压,速度控制在1.7 ～2.0 km/h,第三、四遍开始弱振压实,第五遍采用18t振动压路机强振压实,速度均控制在4km/h以下,最后一遍采用静压。待水充分渗透之后,在砂基顶面进行取样检测,严格检查压实厚度,检测固体体积率、压实度等。若压实度达不到标准,应重新进行碾压,直到合格为止。

具体压实遍数由施工现场检测压实度控制,达到压实度要求后即可停止碾压。

3.5 土工格栅铺设。土工格栅采用TGSG40双向塑料拉伸土工格栅,每延米纵、横向拉伸强度大于40KN/m,纵、横向2%、5%伸长率,拉伸力分别大于14KN、28KN,纵、横向标称伸长率小于13%,炭黑含量超过2%。土工格栅纵、横向搭接宽度不小于20cm,搭接位置用U型卡子固定,间距为1.0 m。

表5 填筑砂压实度检测

图5 填砂压实

4 路基沉降、位移观测与控制

采用大环刀法(1000cm3的大环刀)进行填砂路基的压实度检测。由试验室安排专职人员进行检测,检测频率为每1000m2每压实层至少检测2点。各测点压实度必须满足规范要求。填砂路基完工后,按照每100～200m设一个沉降观测点,每天观测1次沉降情况,直到不再发生沉降(以每3天观测值变化小于1mm为准)时,方可进行中间交工验收和进行下道工序。

路基每填筑一层需对其沉降和稳定性观测一次,若出现两次填筑时间间隔较长的情况时,必须保证每三天至少观测一次。当沉降和位移变化速率在设计的允许值范围内时,方可进行下一层填筑作业,否则需停止施工查明原因并采取措施进行处理。

5 注意事项

5.1 填砂路基设计填筑高度范围为3.0 ～8.0 m,按照施工工艺控制,填筑时分层厚度为1.0 m,每填筑层都需注水密实,注水的时间和含水量的控制直接影响路基压实度,施工过程中能否确保砂的最佳含水量,是控制的关键所在。

5.2 在施工过程中,应加强对填料的物理特性及技术指标等相关参数的检测,特别是对砂的含泥量和含水量的检测,以确保工程质量。

5.3 施工过程中加强监测。当出现沉降及水平位移等指标异常情况时,必须停止施工同时向业主、设计、监理等单位报告,查明原因并采取有效解决措施进行处理。

6 结论

本文以高速公路填砂路基工程为背景,对填砂路基施工的新工艺、新技术及质量控制进行全面介绍,以此达到为各大施工项目提供借鉴的作用。但对于填砂路基施工技术,目前还存在较大的发展空间,尤其是对砂土中水资源的利用以及水量和砂土之间关系的研究。加大这方面的分析研究,也会对提高高速公路的施工质量产生较大影响,同时通过对附近有效资源的合理利用也有利于提高高速公路的经济效益。