特殊填方路基施工技术——张家口市城市快速路环城路施工体会<br/>

特殊填方路基施工技术——张家口市城市快速路环城路施工体会

2010-08-15葛超

黑龙江交通科技 2010年9期

葛超

(河北省交通厅机关服务中心)

张家口市城市快速路平门 1号互通东侧属于特殊填方路基,高约 6m,且是垂直型的,两侧是用石块砌的石头墙,路两侧都是辅路。石质路基作为一种特殊结构型式的路基,目前正得到广泛应用。由于其填料的粒径较大,且具有抗剪强度高、透水性强、孔隙率大、存在破碎性等工程特性,在施工工艺方面与常规的填土路基有较大区别。目前国内外对石质路基施工工艺没有较为系统和完善的研究成果,施工现场缺少定量的技术指导,从而导致石质路基的施工质量得不到有力地保证。鉴于此情况,对石质路基中的地基处理要求、摊铺与整平技术以及压实工艺和边坡的施工技术进行探究很有必要。

1 石质路基的地基处理要求

1.1 地基承载能力处理要求

对于石质路基而言,尤其是高填方路堤,地基承载力是保证路基压实质量和正常使用性能的前提条件,如果地基承载力不足,必将会导致路基的坍塌和失稳,进而使路面产生病害破坏。

因为石质路基高度大于 80cm,基底压实不应小于95%,当路基底部原状土的强度不符合要求时,应进行换填,换填深度不小于30cm。若遇到不良地基(膨胀土、盐渍土、黄土等)时,应视具体工程条件采取清淤、排水固结、抛石、换填或复合地基等技术措施进行加固处理。

1.2 石质路基对地基的排水要求

由于石质路基的孔隙较大,水较易从边坡或路面等部位进入路基中,而且由于路基填筑体的渗透性好,水很容易浸湿地基,同时若地基范围内存在地下水,这都会影响石质路基的整体稳定。因此,当路基底部范围内由于地面水或地下水影响路基稳定时,石质路基应采取必要的引排、拦截等措施,或在路基底部填筑不易风化的片石、砂砾石或块石等透水性材料来设置透水层,其厚度应不小于 30cm,以防止水对地基的不良影响。

1.3 石质路基对地基坡度的处理要求

因为地基横坡陡于 1∶5,应将原地面挖成宽度不小于1m,高30cm的搭接台阶,同时台阶进行内倾处理,然后进行平整压实,使基底强度和密实度达到设计要求。

2 石质路基填料的摊铺与整平技术分析

2.1 石质路基的填料摊铺

对于石质路基的施工质量而言,摊铺工艺尤为重要。在填料岩性一定的条件下,它在很大程度上决定了石质路基压实层的结构类型,从而直接影响路基的压实效果。所以说摊铺的施工工艺与技术要求是石质路基压实质量的重要决定因素之一。研究石质路基填料摊铺工艺的目的在于,明确采取何种摊铺方法能够有效地将填料摊铺到路基上,以形成较为理想的结构状态,从而最大程度上避免填料的离析现象,提高压实效果。目前常用的路基摊铺方法主要有渐进式摊铺法、后退式摊铺法和混合摊铺法三种。据现场施工经验,对于石质路基而言,采用后退式摊铺法进行施工时,填料的表面不易整平,离析现象较为严重,层厚也不好控制,同时较大粒径的石料也没有较好地被摊到压实层的层底,容易露出层面,从而增加了整平的难度。相比而言,采用渐进式摊铺法时的路基表面较为平整,没有较大的石块突出。究其原因,这是由于后者在用推土机将石料向前推进时,填料前面没有阻挡物,且已有的卸料面与原有的压实面形成一定的落差,这就能够为较大粒径的石料提供一个较为充分寻求最佳位置的过程,使其落到压实层的层底,最终到达一个较为稳定的位置,同时细料也能较好地填充空隙,使填料嵌挤紧密,从而为压路机提供了一个较好的工作面。因此,对于石质路基的摊铺应采用渐进式摊铺方法。

2.2 石质路基的填料填平

石质路基的填料摊铺完后,其待压层的平整度不仅在一定程度上决定压实层填料的粒径组成,而且会影响压路机在碾压过程中对路基的压实作用。因此应在摊铺后的压实层表面填充细料,加强人工整平工作,以给下一步的碾压工序提供一个良好平顺的工作面,在最大程度上保证理想的压实效果。石质路基整平工艺的关键是保证使较大的石块居于每层的底部,较细的颗粒居于顶部,并填充其间的孔隙,以确保最佳的嵌锁和压力传递,同时提供一个不会致使压路机的碾轮在行驶时受损的压实表面。对于摊铺后路基表面明显缺少细料的地方应补充细料,铺洒一层碎石或石屑料,使碎石或石屑料填满大粒径碎石间的缝隙。特别要强调的是,严禁使用细粒土填充孔隙。此外,摊铺到施工现场的石料中会不可避免地存在局部有超过最大粒径限制或填料有明显空洞与空隙的现象。这需要配有专门的施工人员进行超大粒径碎石的破碎、清除和整平工作。一般来说,一台推土机或挖掘机大约应配备 2～4人进行该项工作。对于超大粒径碎石的处理,应先就地挖坑将其大面朝上摆放妥当;如果不便摆放时,可将其高于初平表面的石料部分破碎掉;若石料坚硬不易破碎时,应即时将其清除出场,集中放置,等待二次破碎工序。需要强调的是,在路基边缘部位,由于大粒径碎石易于集中,不易整平,所以路肩位置是石质路基摊铺与整平的薄弱环节,应引起高度重视。

3 石质路基压实工艺探究

石质路基的施工现场中由于石料爆破后的粒径较大,变化差异复杂,难以达到满意的技术要求。且细粒土的含量较少,从而导致填料的粒径组成不佳,大块石之间点面接触容易松动,不易嵌锁紧密。如果施工管理上再存在一定的疏漏,将使石质路基不易压实达到稳定的状态,给竣工后公路的正常使用留下较大的隐患。不同条件下的石质路基要想达到最佳压实效果对压路机的碾压组合、碾压速度及碾压遍数都有着不同的要求。

结合自己现场工作工作经验,对这碾压组合、碾压速度及碾压遍数提出自己的几点看法。

3.1 碾压组合

石质路基的碾压组合直接决定了路基压实施工的质量与效率。合理的碾压组合不仅可以保证路基的强度与变形指标满足设计要求,同时还可以大大提高生产率,具有良好的工程经济性。由于石质路基的施工特点,其填料的工程性质变化较大,包括石料岩性、粒径组成、风化程度等都会在施工中出现较大的差异性,从而导致路基的压实要求会相应变化。同时,摊铺整平过程中的不同工艺也会对填料的粒径组成产生较大的影响作用。所以总的来说,碾压组合的研究应与填料的工程特性研究、摊铺整平工艺研究等相互联系,紧密结合,统一考虑。通过各种压路机碾压组合的现场试验后,对于石质路基压实施工的碾压组合原则应是优先选择拖式振动压路机进行碾压组合,而不应单一选用自行式压路机;优先选用吨位及激振力较大的压路机;碾压组合的压路机数量越少越好。

3.2 碾压速度

压路机的碾压速度直接影响着压路机振动轮对单位面积内压实材料的压实时间。碾压速度低时,单位面积内的振动次数比碾压速度高时要多,而速度过高时振动轮对石块的接触点停留时间过短。因此作用在石质路基压实层上的能量,前者明显多于后者。对于一定层厚的石质路基而言,压路机从路基压实层表面传递到层内下部的能量与碾压速度有如下关系：能量=碾压遍数 /碾压速度。所以从理论上讲,如果要想保证压实层的压实能量不变,达到相同的压实效果。则当碾压速度提高 1倍时,碾压遍数也应增加 1倍,故一般认为碾压速度宜慢时才可能达到较好的压实效果,但是另一方面,碾压速度又是决定压路机面积生产率的主要因素,不能因为无限制地降低碾压速度以达到理想压实质量的目的,而影响压实工作的劳动生产率,忽视工程经济性。因此在考虑到压实机械的性能、经济性、安全性等综合因素下,认为石质路基的压实施工中存在着最佳碾压速度,一般认为其在3～6km/h之间,且压路机的碾压速度开始宜用慢速。但是在具体施工中,还应针对不同岩性的碎石路基和所选用的压路机,通过铺筑试验路段来选择具体合适的碾压速度。

3.3 碾压遍数

总的来说,压实施工中的碾压遍数与石质路基压实质量的关系因填料的岩性、粒径组成、碾压机械等条件的不同有所差异。但一般的规律是,路基填筑体的密实程度随碾压遍数的增加而增加,而碾压遍数增加到一定程度后,路基填筑体密实程度的增长率变小,趋于缓和,甚至有可能降低。对于不同的碾压组合,压买层达到相同沉降率时的碾压遍数是不同的。具体可以事先应进行试验路段铺筑,此时结合填料具体的工程性质和现场压实机械情况进行碾压遍数与压实质量关系的研究,以寻找在满足压实质量要求的前提下较为经济的碾压遍数。

4 石质路基的边坡施工技术

石质路基的边坡能较好地保护路基不致因地表水流和气候变化等影响而失稳,因此路基边坡的施工质量直接影响着路基的强度和变形的稳定性。在路基施工过程中如若对边坡的处理不当,则会导致路基在竣工通车后发生较大的病害,甚至在施工期间就发生诸如路基沉陷、边坡鼓胀坍塌等破坏现象。根据施工经验,石质路基的边坡施工应遵循如下几个原则。

(1)边坡的码砌施工工序应与路基填筑同步进行,否则不利于码砌部分与路基的结合,在一定程度上导致了路基填筑体部分与码砌部分的分离现象。

(2)在边坡的码砌施工过程中,对石料的质量要求要严格要求,其强度不足、形状各异、粒径偏小、级配单一都是造成边坡发生变形失稳的重要因素。

(3)应该严格边坡码砌的施工工艺控制,石块摆放不规范,其间的咬合力度不足,码砌的厚度较薄,导致边坡本身不稳定。

(4)边坡码砌时,不仅要注意坡面的平整程度,还要注意石料间的填隙。