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公路施工中路基压实常见问题及应对措施

2013-08-15褚铁成

交通运输研究 2013年10期
关键词:压路机含水量碾压

褚铁成

(承德市交通运输局机械设备管理处,河北 承德 067000)

0 引言

公路路基的强度和稳定性是决定公路使用效果和寿命的重要因素之一,而公路路基的强度和稳定性又很大程度上决定于施工过程中路基的压实。许多刚建成的道路没有使用多久就出现早期破坏,导致这一问题的主要原因之一是在施工过程中路基压实未采取科学合理的压实方法、填筑材料选择不当,造成压实度未达标。因此,严格控制公路路基压实施工的质量,采取科学有效的措施解决路基压实的常见问题具有重要意义。

1 公路施工中路基压实常见问题

1.1 填筑材料选择不当

填筑材料选择不当主要包括填土的颗粒过大(大于10cm)、颗粒之间的孔隙过大和采用不符合规范要求的填筑材料(天然稠度小于1.1,液限大于40,塑性指数大于18)等。此外,路基填土压实的问题还涉及土的基本性质,不同类土对外界作用反应不同,从而出现不同的压实效果。

1.2 压实机械选择不当

每一台压实机械都有其适用范围,而且土质不同,所使用的机械也可能有所不同,这需要根据具体的工程情况进行选择。但在实际工程中,许多施工人员忽视机械的合理选择,错误地认为对压实效果影响不大,施工现场经常没有合适的机械,或基于节约成本和加快进度等考虑,未对压实机械进行更换。压实机械选择不当主要表现在选择的压实机械功率过小或过大。若机械功能过低则无法达到预期的压实效果,而机械功能过高又会造成机械的严重浪费。

1.3 压实方法不当

相对其他问题而言,压实方法是问题出现最多的环节。压实方法要根据填筑材料、土质、压实机械以及施工要求等进行确定,其中有许多未知因素和不可控因素,因此压实方法不当是路基压实最常见问题之一,施工技术人员要给予足够的重视。下面主要从碾压厚度和碾压遍数两个方面进行阐述。

1.3.1 碾压厚度

路基施工中碾压厚度是根据多方面情况确定的。碾压层厚度过大,不仅会导致下层压实度无法达到设计要求,而且会严重影响上层压实度。碾压层厚度主要根据所使用的压实机械来确定。若使用12~15t三轮压路机进行路基压实,压实厚度通常控制在0.15~0.18m;若采用大型振动压路机或重型轮胎压路机,压实厚度可达0.25m左右。

1.3.2 碾压次数

土的干密度是衡量压实度的一个重要依据,与碾压次数有直接关系。工程试验证明,土的干密度在早期随碾压次数的增加而迅速增大;达到一定阶段后,干密度虽然会随碾压次数的增加而继续增加,但增长速度明显变慢;当碾压次数超过一定数值后,干密度实际上会停止增长。当前在实际工程中,往往出现碾压次数不够的问题,导致土的干密度未达到设计要求,道路建成以后,在过往车辆和路堤自重荷载的作用下出现不均匀沉降,严重影响道路的使用寿命。

1.4 土的含水量控制不当

土的含水量控制不当主要指过干或者过湿。取土时,若自然状态下的土的含水量与最佳含水量相差较大,则当明显低于最佳含水量时便会导致填土过干,从而对路基的压实度造成很大影响;若备土使用之前遇到大雨,造成填土过湿,施工单位如果没有采取措施就直接使用,也会对路基的压实度造成很大影响。

2 解决公路施工路基压实常见问题的措施

2.1 平整度控制

路基施工中,用推土机和平地机结合人工通过直线段每20m设置一个断面、曲线段每10m设置一个断面的方式来控制标高,应严格按要求操作以达到规定的平整度。

2.2 土的含水量控制

在土达到最佳含水量时进行压实才能达到最大密实度,因此,在路基填土压实过程中,必须随时控制土的含水量。当含水量过大时,应晾晒风干至最佳含水量再碾压。施工过程中应连续作业,减少淋雨和暴晒,防止土壤中的含水量发生大的变化。在施工现场可用肉眼检验法和含水量快速测定仪判断各段土质和含水量,以决定加水数量或晾晒时间。在土场中取土时注意区分不同种类的土,分层或分片挖取,在路基上尽量把不同种类的土分段填筑。

2.3 合适填土材料的选择

选择填土材料应在考虑经济性、施工便利性以及满足设计要求的前提下优先选择项目所在地能提供的材料。填筑材料一般为土、碎石、砂砾和石屑等。其中,土的工程性质较为稳定且最为经济,应用最为广泛。但并不是所有种类的土都能用于路基施工。可用于路基施工的土主要有五类:粉性土、粘性土、砂土、砂性土和重粘土。在这五类中,粉性土易被压碎且易成流体状态,不适合作路基填筑材料,在实际工程中应用很少;粘性土的可塑性和粘结性均十分良好,但存在毛细管现象显著、有明显的膨胀性的不足,会给土的压实带来很大困难;砂土透水性能好、摩擦系数大,但颗粒之间粘结性差、易松散,并不是路基填筑材料的理想选择;砂性土既含有一定数量的粗颗粒,又含有一定数量的细颗粒,前者能够确保路基获得较大的内摩擦力,而后者能够使其拥有较好的粘结力,不致过分松散且易被压实,并易构成平整紧密的表面,是填筑路基的良好材料。

2.4 压实机械的选择

路基施工过程中,要根据项目的具体情况、填筑材料的具体类别以及设计要求选择压实机械。平碾压路机的轮与填筑材料的接触面积非常大,因此其单位面积的压力相对较小,通常会出现上层碾压密实度大于下层的情况。静作用压路机由于作用力较小,因此比较适用于公路工程的薄层填土或表面压实。相对前两种压实机械而言,振动平碾压路机的作用力较大,可用于碎石类土、杂填土或粉土等填筑材料的压实,适用范围较大。此外,还有一些小型打夯机,如蛙式打夯机、柴油打夯机和电动打夯机等,可适用黏性较低的土类,而且还可以与其他大型压实机械配合使用。使用大型压路机时,必然会存在一些边角部位无法进行碾压,可用打夯机进行处理。综上所述,正确选择压实机械对提高路基压实质量具有重要作用。

2.5 压实方法的合理选择

施工填土时尽量采用同类土进行填筑,并将填土的含水率控制在最佳含水量范围之内。若采用不同性质的土填筑时,要按土的类别进行有规则地分层填铺,将透水性大的土层置于透水性小的土层之下,不得进行混杂使用,且边坡不得使用透水性较小的土进行封闭,以利于其水分的排除和基土的稳定,避免在填方内形成水囊,产生滑动现象。

填土要从最低处开始,由下往上进行,按整个宽度分层铺垫碾压。在地形起伏较大的地方,需要对填筑材料进行接槎施工;分段填筑时,接槎处要重叠碾压,不宜小于0.5m,上下层的错缝长度不宜小于1.0m。

填土时需要对下沉高度进行预留,因为在填土自重、行车荷载以及自然力作用下,填筑材料会逐渐密实下沉,其下沉的高度要根据土的工程性质、填筑高度等多种因素综合考虑,一般砂性土为1.5%,粉质黏土为3%~3.5%。使用路基压实机械进行压实时,要采用“薄填、慢驶、多次”的压实方法,且每次填土厚度不宜过大,最好小于30cm;碾压方向也十分重要,应该从两边向中间进行压实,压实时碾轮路线需要一定的重叠,以避免漏压,每次重叠宽度为20cm左右。边角和边坡边缘等压实不到之处,可使用人力夯或小型夯实机具进行夯实。压实密实度除另有规定外,应压至轮子下沉量不超过1~2cm为宜。平碾碾压完一层后,应用人工或推土机将表面拉毛。土层表面太干时,应洒水湿润,继续回填,以保证上、下层接合良好。用铲运机及运土工具进行压实时,铲运机及运土工具的移动须均匀分布于全部填筑层,逐次卸土碾压。

压实过程中要严格进行质量控制和检验,填土施工过程中应检查排水措施,控制每层填筑厚度、含水量和压实程序。

对有密实度要求的填方,在夯实或压实之后,要对每层回填土的质量进行检验,一般采用环刀法(或灌砂法)取样测定土的干密度,求出土的密实度;或用小型轻便触探仪直接通过锤击数来检验干密度和密实度,符合设计要求后,才能填筑下一层。

填土压实后的干密度应有90%以上符合设计要求,其余10%的最低值与设计值之差,不得大于0.08t/m3, 且不应集中。

3 结语

公路施工过程中确保路基压实并且密实度合格,既是确保公路施工质量的重要环节,也是顺利实现公路的经济价值与社会价值的重要保证。良好的压实度可以使路基土的强度得到充分发挥,从而减小路基在道路建成后在行车荷载和道路自重作用下的变形,还可以使路基土的不透水性和强度稳定性都有一定程度的提高,增强道路的使用性能、延长道路的使用寿命。

[1]刘肇生.含砂低液限粉土的击实试验与研究[J].公路, 1994, (8): 29-31.

[2]申爱琴,郑南翔,苏毅,等.含砂低液限粉土填筑路基压实机理及施工技术研究[J].中国公路学报, 2000, 13(4):12-15.

[3]文畅平.路基填筑碾压工艺及质量控制的研究[D].长沙:中南大学,2005.

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