滹沱河流域砂砾填筑路基施工技术

周香平

张石高速公路石家庄段ZS3合同段临近跨越磁河、滹沱河,路基用土资源匮乏,施工中就地取材,采用了附近河道取砂筛出的废料——砂砾填筑路基,路基外侧每侧水平宽度不小于2.7 m宽填筑包边黏土,既节约了土资源,减少投资,又保证了路基施工质量。

1 原材料要求

1.1 填砂砾路基填料的质量控制指标

1)砂砾料不得含有树根、草皮和易腐朽物质;2)含有沼泽、淤泥的砂砾不得用于路基填筑;3)含泥量小于5%,有机质含量小于1%;4)含砂量不超过40%;5)填料最大粒径要求:≤100 mm。

1.2 包边黏土的填筑要求

包边黏土虚铺厚度控制在25 cm以内,摊铺工作主要由推土机和平地机来完成,并结合人工整理土砂砾交界处,使其形成较整齐的交界线。每间距10 m设高0.4 m,宽0.4 m的排水砂砾渗沟,外裹土工布。施工中禁止横向碾压路基和在路基上随意转弯,保证压实面上无漏压、无死角。

2 填砂砾路基施工工艺

2.1 砂砾的摊铺和平整

采用履带式TY220推土机按路中心低,路侧高,横坡控制在1.5%～2.0%摊铺粗平,即呈“锅底形”;摊铺粗平厚度经检查不超过规定30 cm要求后,先洒水至砂砾的表层含水量不小于7.0%,再用平地机仔细整平,砂砾间隙采用细砂人工找平补满,平整结束,立即采用压路机碾压。

2.2 填砂砾路堤的压实

填筑面采用平地机仔细整平后,在砂砾的最佳压实含水量范围,压路机从路缘(低侧)向路中心(高侧)碾压,碾压速度控制在2 km/h～4 km/h,用高频率、低振幅,直线进退法进行碾压;碾压时,压路机往返轮迹重叠不小于1/3钢轮宽,压完全路宽为一遍。采用18 t压路机,一般振动碾压4遍～6遍,压实度可达到94%～97.8%之间。

2.3 填砂砾路堤的洒水

填砂砾路堤施工,洒水是关键,现场施工洒水主要是利用洒水车洒水。在已验收合格的填砂砾路堤表面继续填筑时,必须洒水保持已填筑砂砾层的表层(≥20 cm厚),砂的含水量不小于6.5%。洒水量控制视天气情况和碾压前检测的砂的含水量确定。现场洒水时,先路侧后路中心,洒水三遍后进行碾压,碾压前表面应无积水,检测此时砂的含水量,基本在最佳含水量范围内。

2.4 纵向边坡临时排水

为保证每层填筑的宽度,同时避免雨水对边坡的冲刷,导致砂砾中细砂流失淤塞边沟,毁坏农田,在路堤填筑1层～2层后,用人工按设计路基加宽宽度对边坡进行清刷,然后采用塑料布由人工按路堤边坡挖沟埋设排水,路堤边设土埝挡水,使之能沿人工边沟排出。

3 主要质量指标控制方法

3.1 路基宽度、填筑厚度控制

宽度采用层层放样控制,根据路侧标高计算填层宽度加宽30 cm撒灰线控制,推土机手要按宽度线将砂摊铺至边线,并用履带机进一步压实。厚度由运输车辆在砂砾层上卸车到指定位置,施工时按填层段落长度、填筑宽度和厚度,计算本层填筑的工程量,乘以1.15的车载松方系数控制本层卸砂砾车数,总量控制本层填砂砾的松铺厚度;推土机粗平后,测量复核控制断面标高控制本层松铺厚度,复测的层厚按小于30 cm控制,满足要求时,采用平地机整平后压实。

3.2 沉降量控制

每层碾压一遍后,立即做沉降量观测确定压实度是否合格,合格标准:每强振一次沉降量在2 mm以内。若自检不合格则可调整碾压次数再次进行碾压并测定,若仍然未能达到规定压实度则要通过调整松铺厚度来解决,路侧边缘局部压实不到位的部位采用小型振动夯补充洒水压实。

3.3 试验检测控制

3.3.1 试验检测的主要项目

室内:填砂砾路基砂砾的物理力学性能是否满足路基填料技术规范要求指标。分别对磁河砂场取样分析,主要试验项目有颗粒分析、标准击实:颗粒分析:采用筛分法,筛分前取干土总质量10 000 g,最大粒径为60 mm,0.074 mm～60 mm颗粒占总土质量的98.1%,根据土的工程分类,该土为粗粒土。其中大于2 mm的颗粒占总土质量的61.4%,2 mm～5 mm的土颗粒占总土质量的8.2%,根据JTJ 051-93公路土工试验规程,该土为含细粒土砾,其不均匀系数Cu=41.627,曲率系数 Cc=0.261,级配不良,现场施工时需将较大颗粒剔除。标准击实:采用重型击实Ⅱ法,试样制备采用干土法,加水量按1%递进,分别为4%,5%,6%,7%,8%,测出干密度及含水量分别为2.18 g/m3,4.1%;2.199 g/m3,5.3%;2.24 g/m3,6.4%;2.21 g/m3,7.4%;2.183 g/m3,8.2%。从含水量与干密度关系曲线得出,该砂砾最大干密度为2.24 g/m3,最佳含水量为6.4%,随着含水量的增大,干密度逐渐减小,因此施工中应严格控制含水量。室外:主要测定填砂砾路基压实度及含水情况,采用沉降观测法及灌砂法,反映不同层厚中(上、下)及与相接的下一层压实情况,来确定压实遍数与压实含水量。由现场检测组按照放样中桩,平均25 m测一横断面,每断面分上、下及下一层做密实度试验,同时每层按压实遍数来进行试验。

3.3.2 试验取得的主要数据

最佳含水量:砂砾的含水量确定为6.4%。

最大干密度:采用重型击实确定为 2.24 g/m3。

3.3.3 数据分析整理

1)现场压实度试验:砂砾经砂场运出摊铺在路基上,此时含水量在4%～6%之间,经过洒水碾压后均能达到最佳含水量和所要求的压实度。碾压遍数与所能达到的压实度的结果分析见表1。

2)现场含水量检测:a.从现场装砂砾到现场卸砂砾、摊铺、碾压等各阶段的取样情况来看,料场装砂砾取样的含水量为5.6%,现场卸砂取样的含水量为5.4%,现场摊铺取样的含水量为5.2,现场碾压取样的含水量为6%～7.8%。b.砂的含水量烘干时间的关系见表2。

通过试验结果表可知含水量在4%至饱和状态下质量100 g～150 g以内烘箱干燥时间在4 h趋于稳定。

表1 沉降量与碾压遍数的关系 mm

表2 砂的含水量烘干时间的关系表

3.3.4 试验检测结果

1)砂砾土物理力学性能满足路基填料的技术要求。2)含水量在4%～6.4%之间时随着含水量的增加,压实度增大。含水量大于6.4%以后,含水量越大,压实度变小。3)碾压遍数在初期4遍～6遍,碾压影响较大,大部分近似线形关系。4)试验表明压实层表面松散,在施工下层时能有效的恢复甚至增大。5)砂土的标准干密度:统一采用重型击实法确定最大干密度。6)含水量测定采用烘箱,干燥时间为不小于6 h。7)采用沉降量观测测压实度具有快速准确的优点,可作为填砂砾路基的检测方法。8)砂的含泥量控制在5%以内,对路基不会造成大的影响,在砂场出现的淤泥团,绝对禁止运到现场。9)成型路基砂砾应保持一定的含水量(控制在压实状态下)。

4 结语

通过一个阶段的填砂砾路堤填筑施工,在河北土地干旱、沙化现象日益严重地区的高速公路填砂砾路堤施工,可以在四季无水的季节性河道中就近取材,既解决了路基填料的匮乏,又疏通了河道,运距较近,经济效益较好,检测方法也比较简单易行,对路基基底处理更是不可多得的材料,能确保路基工后沉降量较小,是一种很经济的填筑方式。

[1] 程 萍.沙漠地区高速公路路基风积沙填筑施工技术[J].山西建筑,2009,35(9):282-283.