官渡黄河大桥北引线低液限粉砂土路基成型工艺与施工质量控制方法

2017-09-07李文龙

中华建设科技 2017年7期

【摘要】本文通过官渡黄河大桥项目粉砂土路基施工试验段及后续施工改进，对粉砂土填筑路基的施工工艺进行了探索和总结。

【关键词】低液限粉质粘土；路基；含水量；喷灌带

【Abstract】This paper explores and summarizes the construction technology of silt soil filling roadbed through the construction test section of silty soil subgrade of Guandu Yellow River Bridge and the subsequent construction improvement.

【Key words】Low liquid limit silty clay；Subgrade；Water content；

1. 工程概况

官渡黄河大桥位于河南省新乡市原阳县及郑州市中牟县，北岸引线段位于原阳县境，采用一级公路技术标准，双向六车道，设计速度100公里/小时，路基宽度33.5米，路基长度11.624Km，填筑方量184.9万立方。

2. 问题提出

项目地处黄河冲积平原，地形平坦。地表土层多为低液限粉质粘土及粉土。粉土天然含水率低，塑性小，水分散发快，压实后土体松散不板结，不易碾压成型，且成型的路基承载力不足，在车轮荷载的作用下，容易产生较深的车辙，使施工现场显得混乱，目前仍没有有效的控制措施。

3. 问题解决方法

沿线两侧均为基本农田保护区，不能取土，项目土源选定黄河大堤内滩地上。由此，施工者面临着一个急需解决的问题就是采用何种成型工艺及施工质量控制方法来保证路基的工程质量。我们根据工程实际，通过对粉砂土填筑路基的施工工艺的改进，经修筑试验路段取得了较好的效果，并总结如下：

3.1 粉砂土的物理性质。

3.1.1 粉砂土的颗粒组成。

土的颗粒组成决定了土的结构特征，是土分类与描述的主要指标。土的粒度成如何，对土的工程性质有着决定性的影响。确定土的颗粒组成方法有两种，对于粒径大0.075mm、

小于60mm的粗颗粒土，选用筛分析法对于粒径小于0.075mm的细颗粒土，需选用沉降分析法（包括密度计法和移液管法）当土中粗细兼有，则可同时使用两种方法。根据土的粒径分布曲线，计算粉砂土的两个级配指标，不均匀系数Cu和曲率系数Ce，反映大小不同粒组的分布情况。不均匀系数越大，表示土粒大小分布范围大，土的级配良好。曲率系数Ce则是描述累计曲线的分布范围，反映累计曲线的整体形状。一般认为不均匀系数Cu<5时，称为匀粒土，级配不好，C>10时，为级配良好的土。

3.1.2 粉砂土的命名。

目前我國尚无统一的岩土分类和命名标准，不同部门有不同的规定。对于公路路基用土，《公路土工试验规程》JTG E40.2007中规定按照土的颗粒组成特征以及塑性指标：液限、塑限和塑性指数进行分类和命名。

3.2 工程性质指标。

本项目根据土工试验数据判定为低液限粉砂土，见表1。

3.3 粉砂土压实机理。

粉砂土的压实过程实际就是土颗粒在外力的作用下，由于土中水的润滑作用，致使土颗粒之间的阻力减小而产生错动，相对位置发生变化，孔隙中的气体被挤出，土颗粒相互填充的过程，即较小颗粒填充大颗粒组成的孔隙，水分填充较小颗粒的孔隙，从而达到土体被压密的效果。

3.4 粉砂土路基的成型工艺现场试验。

3.4.1 主要工艺流程（见图1）。

3.4.2 准备下承层。

应对底层成型路基进行检查，确保没有任何松散材料和软弱点，其平整度和压实度应符合规范要求，对压实度不满足规范要求或出现的松散和车辙，应进行洒水复压，经检查验收合格。

3.4.3 施工放样。

根据监理工程师批复的导线、水准点复测成果，用全站仪测放路基中线、边线。填筑边线较设计宽度每侧加宽50cm。

3.4.4 卸料推平。

3.4.4.1 依据拟定压实厚度，及要求达到的压实度，计算出每平方米所需松铺土方数量，再根据运料车的吨位，确定出每车料的摊铺面积。

3.4.4.2 试验路段计算每车卸料面积7×9.5m。

推土机随卸土随推平，做到大致平整，推平过程中初步形成路拱。

推平过程松铺厚度按30cm控制。

推土机平整完毕用平地机精平，路拱横坡控制在2～3%（见图2，松铺系数数据汇总表见表2）。

3.4.4.3 经试验路段验证，拟定的卸料间距、松铺厚度、压实厚度基本相符。

3.4.5 调整含水量。

3.4.5.1 实测天然含水量处于8～12%范围，普遍低于最佳含水量范围，现场需要补水至大于最佳含水量2～3%范围，便于碾压。根据实测天然含水量、最佳含水量确定用水量。

3.4.5.2 现场控制方法：利用现有灌溉机井或自打井，间距300～400m。井内安装4000～5500KW水泵。水泵接150m～200m喷灌带（喷灌带为直径8cm，一侧螺旋打孔的塑料软管）。每条喷灌带喷洒的辐射范围2～2.5m宽度，现场沿路基纵向按4m间距布置。一次布设2～3条喷灌带，压力水均匀喷洒。现场挖探，实测喷水40分钟后，可均匀渗透土层全部厚度，含水量达到15.2%～17.1%。（见图3、图4）

3.4.6 机械组合与碾压。

（1）每种压实厚度均铺筑100m长，压路机只选用20t重的一种振动压路机进行碾压，endprint

分析粉砂土路基在同一吨位振动压路机条件下，压实度与压实厚度、碾压遍数的关系，

总结粉砂土路基合理的压实厚度和碾压遍数。

（2）先沿试验路段布置1～2条喷灌带含水量调整完毕后，压路机即可开始碾压。

（3）碾压工艺：1遍静压，压路机行驶速度控制在3～4Km/h。

1遍弱振，压路机行驶速度控制在2～3Km/h。

2～3遍强振，压路机行驶速度控制在2～3Km/h。

碾压从路基低侧向高侧进行，轮带重叠30～50cm，压路机往返行进，压完路基全宽为1遍。

（4）根据试验段现场检测记录数据，3遍强振后压实度全部达到93%的要求（试验段压实度数据汇总见表3）。

4. 施工要点及总结改进

粉砂土路基施工质量控制。

通过试验段的施工，施工时有以下几方面作为控制要点：

（1）保证土质均匀性。粉砂土夹杂一些粘土以及少量的树根：形成一些土层鳞片状的“土饼”， “弹簧”現象；在路基土方填筑过程中，若发现大块黏土和树根时，应立即清除，保证土质的均匀性。

（2）采取适当措施减少外部荷载对粉砂土路基的破坏。粉砂土的天然含水率低，水分散失快，因此碾压成型的土体抗剪强度较低。容易发生松散，甚至产生较深的车辙。因此，对粉砂土路基施工，土方运输车辆应控制行驶速度，不得在底层土上高速行驶、急刹车、掉头等；同时封闭交通非常重要，要做到“成型一段，封闭一段”尽可能的减少车辆通行对粉砂土路基的破坏。

（3）采取适当措施减少两层土中间出现松散夹层。粉砂土表层很容易因为水分散失形成松散的结皮，进行下一层施工时，在自卸车的碾压下形成一层浮土和车辙，存在一定的质量隐患在进行下一层施工前对底层进行洒水复压可以起到一定的作用。

（4）由于粉砂土单粒结构及天然状态下结构松散的特点，粉砂土路基边坡受到雨水冲刷时，极易形成冲沟破坏。因此要预先做好防范措施，在雨季来临前必须施作完善临时排水设施，主要有挡水埝、临时急流槽、临时排水沟。路基纵、横坡保持在2%～3%。

（5）粉砂土易造成水分积聚。粉砂土透水性强，含水率大时容易产生液化。在原地表处理时要做好排水隔离措施，防止水分侵入粉砂土路基。阴雨天应挖临时排水沟，以利于路线内地表水的排出。

（6）粉砂土的透水性好，也易失水，干燥时易扬尘，且压实困难。因此各道工序应衔接好，当天上土，当天摊铺，当天碾压成型。

5. 结束语

通过现场试验，对粉砂土填筑路基的成型工艺与施工质量控制方法进行了研究，为粉砂土路基施工和保证粉砂土路基强度的整体性提供参考依据。根据试验结果得出以下结论：

（1）在粉砂土填筑路基施工中，小吨位的振动压路机压实质量难以满足要求，且经济上不合理，建议使用大吨位振动压路机。

（2）试验段的施工方法是可行的，其压实质量能够满足要求，通过对比分析试验路段数据可知，对于20t重的振动压路机，25～30cm的压实厚度最为合理。

（3）粉砂土路基压实后，空间位置不同对压实效果有很大影响，具体表现为：在相同的压实厚度，碾压遍数和压实机械情况下，行车道中间部位处的压实效果要比路肩处好，在施工过程中应该注意加强路肩压实。

（4）粉砂土路基土方填筑过程中，若发现大块黏土和树根时，应立即清除，保证土质的均匀性，避免产生碾压“弹簧”现象，影响压实质量。

（5）粉砂土路基施工，封闭交通非常重要，要做到“成型一段，封闭一段”。

参考文献