公路路基分层填筑施工技术探讨

2021-10-20刘丙河

中国公路 2021年16期

刘丙河

（张家口市公路施工管理处，河北张家口 075000）

一、工程概况

某公路路堤高1.5m，公路沿线共有4座桥梁和55道涵洞，路面结构层按照厚24cm的天然砂砾垫层+厚18cm的C-4基层混合料层+厚15cm的沥青混凝土下面层+厚10cm的沥青混凝土中面层+厚5cm的SMA-20沥青玛蹄脂混合料层设计。为充分利用施工现场既有土体，施工方决定将粉质黏土、粉煤灰和消石灰按照设计比拌和，并按双灰材料分层碾压填筑。粉质黏土吸水性强，而石灰吸水后随即膨胀。粉煤灰中含有大量酸性氧化物，自凝性较差，黏聚力低，但是与石灰中的化学成分发生水化反应后会生成水化硅酸钙、水化铝酸钙、水化铁酸钙等不溶于水的性能稳定的结晶体，在自然环境下硬度逐渐增强，并能与双灰材料中的固体颗粒胶结，增加混合物强度。此外，混合料经充分搅拌后可实现控制材料含水量目的，并通过室内试验及施工现场综合测试控制材料含水量变动。

二、土料含水量试验

密实度是象征路基施工质量的重要指标，而路基密实度主要受路基土含水量的影响。因此，在路基分层填筑施工前必须全面研究路基土最佳含水量和干密度的关系，以指导施工。

（一）室内击实试验

选取粉煤灰、石灰和黏土混合的双灰材料开展试验，粒径级别为细粒土，不均匀系数12.3，曲率系数2.05，塑限15.9%，颗粒级配不小于10，符合规范要求。将双灰材料室内轻型击实试验，锤重2.5kg，锤落距30cm，击实桶设计直径10cm，桶高11.6cm，击实次数25次，摊铺3层，各层击实处理后余土高度应为桶高+0.6cm。试验过程中选取7个含水量不等的试样，并将其含水量控制在双灰材料塑限值左右，得出土料干密度最大值和含水量最优值，试验结果如表1所示。通过分析试验结果可知，击实处理后的双灰材料土料含水量均有不同程度的降低，含水量损失率在0.80%～1.51%范围内变动，表明在土料击实试验过程中有水分散失，散失程度与随击实试验时间的延长及外界环境的变化存在直接关系。由表中的试验结果可知，双灰材料土料最终含水量值约为初始含水量值的-1.0%～-2.0%。因此，在施工过程中必须重视施工含水量损失的问题。

表1 双灰材料试样室内击实试验结果汇总

双灰土料含水量和干密度的函数关系如图1所示，土料最佳含水量为15.4%时，最大干密度达到最大值2.15g/cm3，此时对应的土料含水量初始值为16.8%，含水量净损失1.4%。土料最优初始含水量w00和最优最终含水量wf0的关系如式（1）所示。

考虑到室内击实试验时间短、试样少，受外界影响小，土料含水量损失应比实际施工过程中的含水量损失小。为增保障验结果的真实性与实用性，必须测试施工现场的含水量。

图1 双灰土料含水量和干密度关系

（二）施工现场含水量测试

某公路路基工程设计摊铺厚度30cm，施工现场影响因素多而复杂，所以3层土料每层只选取10个试样检测实际含水量均值。结果显示，1层、2层、3层土料初始含水量均值分别为18.9%、18.6%、18.4%，最终含水量均值分别为15.8%、15.6%和15.5%，干密度均值分别为2.08g/cm3、2.11g/cm3和2.09g/cm3。由试验结果可知，施工现场导致土料含水量损失2.9%～3.1%，施工现场含水量损失程度比室内击实试验高，加之施工现场存在洒水现象，导致含水量损失更大。根据试验结果所得出的施工现场含水量初始值0w和最终值wf之间的关系如式（2）所示。

三、路基分层填筑施工

（一）施工测量

通过施工测量引导路基填筑施工，具体包括导线复测联测、中线复测校对、水平基准点设置等工序。在导线复测时，应加强相邻导线点位控制，并保证达到通视状态。由于某公路路基施工现场干扰因素较多，路基填筑施工和导线点冲突问题必须及时上报负责人，采取有效措施缓解施工冲突，保证测量仪器回调。导线复测结束后还应实施导线联测，并将联测闭合精度控制在设计范围内。

采用坐标法恢复中线时，必须保证其与相邻工段中线完整闭合，并加强路基处控制桩的有效防护，保证其具有足够的稳定性，避免路基填筑施工发生偏位。

最终，全面校对各水平基准点，将闭合差控制在规范范围内，并检查相邻水平基准点的位置，将间距控制在1km以内。此外，为提升测量精度，还应按照规范增设水平基准点。

（二）路基预压

对于一般路段，将路基分层填筑至路床顶面设计标高以下20cm后再通过预压土填筑至设计标高，并待预压施工结束后实施填筑段标高复测，再开挖至设计路床标高以下40cm彻底清除预压土。碾压密实开挖后的路基顶面，保证其压实度达到96%及以上。桥头等特殊路段应按照预压土方填筑至设计标高之上1.0m的高度。预压土填料填筑时通过推土机排压、轻型压路机碾压，将压实度控制在85%。

（三）摊铺、碾压

为保证填筑施工质量，当前公路路基施工中普遍采用分层填筑的方式，除应严格按照设计规范加强各层压实度控制外，还应严格测量各层压实度。在摊铺阶段加强各层厚度控制，底层厚度应为50cm；在持续推进施工的情况下，可适当减小摊铺层厚度，邻近路堤顶面、路床底部等区域摊铺厚度应分别控制在40cm和30cm左右，保证过渡平缓，最终完成顶部摊铺施工。摊铺施工的同时应借助平地机整平，避免出现坑槽、凹凸不平的现象。

摊铺施工结束后，采用振动压路机按照“静压-振动静压-整平”的次序从两侧向中间逐步推进碾压。初压阶段碾压速度应按照设计区间的最低限控制，此后逐步加快，并应避免短时间内大幅提速。加强碾压设备选型是保证碾压质量的重要前提，某公路工程选择单钢轮振动压路机静压1遍～2遍后再强振2遍、弱振2遍，最终静压1遍。对于路床与路面间距小、路基施工条件恶劣的情况，必须加强最后一层填筑层压实厚度，至少为30cm，以避免影响路基整体施工质量。

（四）路基沉降检测

根据监测路基填筑后沉降稳定情况检验路基分层填筑效果，监测前按设计要求在路基沉降区范围外的稳定区内设置2个～3个观测基点，并通过全站仪和水准仪等测量仪器测定基点标高和基线方位；在路基两侧路堤坡脚等位置和坡脚外2.0m和4.0m处按照200m间隔对称设置监测点。在路基分层填筑前，应采用全站仪按照基点标高和基线方位测定出初始测点位置；在分层填筑施工过程中，应按天监测。若所得测点水平、竖向位移超出规范值，则表明地基沉降不稳定，应暂停填筑并采取有效应对措施，待路基沉降稳定后再恢复填筑。