巨粒土填筑施工技术在高速公路路基建设中的应用

2020-01-16

中国建材科技 2020年2期

（中铁十六局集团电气化工程有限公司，北京 100018）

高速公路具有跨越性，不同区域的地质环境存在差异，常遇到碎石土等特殊地质环境，若要全面处理碎石土与岩石难度较大，需投入大量成本。对此，为发挥出此类资源的价值，在高速公路工程中“变废为宝”，将其作为路基填筑的主要材料，此举在控制废渣量的同时，还省去了填筑材料运输环节，具有较好的经济效益。

1 工程概况

新机场北线高速公路（北京段），本标段从涿州北京界引出，向东延展至廊坊北京界，总长度24.68km。依据线路走向，沿线会对北京境内的耕地造成破坏性影响。对此，本项目回填土均通过外购方式获得，但本项目临近北京市界，大量的土方材料要从河北省引入，因此存在运距远、成本高的问题。基于此，为提升资源利用效率，项目决定收集施工弃渣，引入巨粒土填筑技术。

2 高速公路路基工程用土分类

2.1 巨粒土

巨粒组质量若超过整体质量的1/2，即可称为巨粒土。从力学性质层面来看，巨粒土的强度与稳定性都更为良好，因此是路基填筑施工的重要材料，部分情况下还可作为公路边坡砌筑的原材料。

2.2 粗粒土

以砂粒组含量为准，若材料中的砾粒组含量超出该值，便可视为砾类土。此类材料的粒径相对较大，且伴随有明显的摩擦力，因此是建筑施工中极为重要的材料。反之，若砾粒组含量≤砂粒组含量，此时可将其视为砂类土，其在强度与水稳定两项指标上都较为良好，主要被应用于路基修筑施工中[1]。此外，砂土中含有大量细颗粒，其具备较好的黏合性，有助于提升路基稳定性。

2.3 细粒土

细粒土粒径＜0.75mm，与此同时需满足质量≥总质量50%的条件，诸如粉土、黏土等均是较为典型的细粒土。部分工程项目所在区域的地质环境苛刻，为典型的季节性冰冻项目，需高度注重粉土的使用。此类土质在遇水后易发生明显的毛细作用，加之处于低温环境中，因此会出现冻胀与翻浆现象，不利于最终的施工质量。含水量是影响黏性土特性的重要因素，当处于含水量较低的环境中，将显著提升黏性土硬度，随之加大挖掘难度。此时，若向黏性土中加入适量的水分，便可起到保水锁水的效果。因此，在实际使用中需要严格控制黏土含水率，以实际情况为准确定合适的施工工艺，并辅以高效排水设施，全面提升路基稳定性。

3 巨粒土填筑材料的特点

高速公路建设中，对于工程质量提出了较高要求，与此同时还要最大程度提升效益性，此时选择合适的填筑材料显得尤为关键，而巨粒土正是较为可行的材料，通过隧道开挖的方式可产生弃渣，将其转移到周边施工场所内，部分弃渣在透水性与强度上都较为良好，可满足直接填筑的条件，此举有效解决了弃渣占地问题[2]。当然，考虑到巨粒土稳定性欠佳的特点，实际施工中需采取合适的压实措施，通过强夯的方式加以处理，以提升各弃渣的紧固程度，避免在后续使用中出现坍塌等不良问题，为高速公路质量提供保障。

4 巨粒土路基填筑施工技术

4.1 基底处理

从路基结构的角度来看，基底部分尤为关键，是决定路基整体稳定性的重要因素。若基底自身状况欠佳，加之外界环境的不良影响，极容易发生路基沉降现象。鉴于此，需做好基底处理工作，全面确保基底强度，以免出现沉降等不良问题。施工中，需以原地面横坡坡率为准，若在1：5以内，则要将地表腐蚀土清理干净，在整个表面都足够洁净后方可填筑施工。以覆盖土厚度为准，若在2m内，有必要通过挖除的方式全面清理土层，加之对现场水文土质等因素的分析，全面掌握原地表性能。结束清理作业后，便可进入夯实环节，此过程应控制好路基承载力。值得注意的是，若路基高度超过10m，考虑到整体稳定性要求，地基承载力应＞200kPa；若路基高度在10m内，在此工况下地基承载力应＞150kPa。

4.2 巨粒土路基摊铺施工

巨粒土粒径并非完全相同，因此在装运环节需尽可能提升装料的均匀性，不可出现粒径悬殊过大的情况。以设计规范为指导，采取机械与人工结合的方式准确选料，在确保原材料质量的同时，提升施工进度。将巨粒土转移到施工区域后，便可用于摊铺作业中，必须做到一次性卸料。禁止边走边卸，否则易出现离析现象，且不利于摊铺均匀性，后续施工中需二次填补，施工时间随之延长。摊铺作业环节采用渐进式摊铺方法，优先处理低处，并逐步向高处推进，且遵循先两侧后中间的原则。适配大功率推土机，在此基础上辅以人工作业的方式，部分巨粒土不满足设计要求，需采取替换清理措施，经处理后摊铺表面应足够平整。路基路肩处较为特殊，该处需使用细粒料加以处理，避免离析现象。

4.3 巨粒土路基碾压施工

1）碾压试验。结束摊铺作业后，便进入碾压施工环节，为给后续施工提供指导，需通过试验的方式确定工艺参数，选取的试验段长度应≥100m。结束填筑施工后，需要经过静压、精平与碾压三个环节的处理。碾压作业优先从两侧展开，逐步向中间推进，处理速度做到先慢后快，结束静压后再采取振压措施。本工程中共需3遍碾压，结束碾压作业后检测压实度与沉降量，在两项指标都满足设计要求后，方可结束碾压施工，随后静压收光。值得注意的是，相邻路段的衔接区域较为特殊，需在路段两端设置1：1台阶，此举目的在于改善衔接效果。

2）碾压方式。依据本工程实际情况，优先处理两侧，随后逐步向中间推进。静压作业时，使用羊角年碾压机与自行式压路机两大设备，各自施工速度为3.5km/h、1.7km/h；此后，调节自行式压路机速度，将其提升至2.5km/h，针对两边重压，在此基础上辅以静压补振措施；结束上述作业后，需调节路基平整度，最后静压收光，此环节依然使用到自行式压路机。

3）碾压作业注意事项。伴随碾压作业的持续推进，部分情况下会遇到桥涵或挡土墙，此类区域较为特殊，不具备使用大型碾压设备的条件，对此需在小型设备的支持下完成碾压作业[3]。碾压作业时，易对周边构造物造成不良影响，为确保安全性，需合理设置涵洞保护板，相较于设计高度需向上提升3cm。

5 质量管控与评定标准

1）巨粒土填筑施工的工艺较为复杂，需注重多方面内容，例如填料粒径、填筑分布均匀性、碾压参数、工程设备的配合等，简言之，各项与施工有关的因素都要得到有效控制，并做好数据记录工作。

2）路堤过渡层较特殊，该处的厚度需在400mm内，该区域所用填料的最大粒径需在10cm内，经填筑与碾压施工后，表面应足够均匀并具有较高的密实度；关于顶面横坡的设置，其与路拱横坡相同。

3）因碾压工艺等因素的不同，各区段的沉降情况存在差异，总体上沉降平均值需在5mm内，并要满足标准差＜3mm的要求。经施工作业后，若部分区域的检测结果无法满足设计要求，需针对该区域采取补压措施。各区段设置有局部观测点，彼此间的沉降差值若超过工程许可的5mm，需针对不满足要求的区域采取补充碾压措施，全面确保碾压质量。