天然砂砾路基压实施工工艺与质量检测技术研究

2023-01-08张熙

交通世界 2022年7期

张熙

（中建路桥集团有限公司，河北石家庄 050000）

1 工程概况

某高速公路工程设计时速120km/h，路基宽为28m，线路全长112km，路面类型为沥青混凝土路面。在本工程中，路基填筑工程量为1 072.8万m³，对填料的需求量巨大。根据试验检测结果显示，本工程所在区域的天然砂砾最大粒径为40mm，分布较多的天然砂砾粒径集中在1.0～5.0mm，砂砾特征为无黏性中间类填料，且砂砾石级配较为良好，可用于路基填料。

2 天然砂砾路基压实施工工艺与质量检测技术

2.1 施工工艺

本工程的路基压实施工工艺流程为施工放样→布置网格线→挖装运填料→填料摊铺→精平→碾压→质量检测。

2.1.1 测量放样

（1）在路基施工前复测路段导线、中线和水准点，保证复测路段与相邻施工标段的导线点相互通视[1]。

（2）采用全站仪放样中线，在线路中心位置固定控制桩，根据中线放出坡脚边桩，在坡脚处延伸50cm，将其作为刷坡土方；中桩纵线与边桩纵线之间的距离始终为10m，用白灰对坡脚进行标识。

（3）在横断面上设置填筑控制杆，控制杆设置于左边线、中线和右边线位置，每间隔20m设置一组；根据填筑高度拉线，拉线高度为填料松铺厚度控制的基准线。

（4）在上料区域内标识网格线，用白灰划分出方形网格，规格为5m×8m，以保证填料上料分布均匀[2]。

2.1.2 装卸填料

根据运料车容积、网格卸料车数确定运料车的装运土方量，要求每辆车的装运土方量相同；在施工现场分派专人指挥运料车卸料，按照从前往后的顺序依次卸料[3]。

2.1.3 摊铺

（1）本工程采用XG953装载机大致摊平填料，根据填筑控制杆控制填料高程；摊铺过程中配合人工作业，及时处理凹凸不平的已摊铺部位，同时还要清理出超大粒径填料，对这部分填料集中处理。

（2）在粗平后快速进入精平作业，避免填料水分蒸发过快，精平采用718—5型平地机；精平前根据填料松散程度调整平地机的铲刀平面角和倾斜角，保证整平填料，要求平整度不得超过15mm；精平过程中设置横坡，坡度为1.5%，方便排水[4]。

（3）路基施工中的粗粒集料易集中到路肩部位，导致路基碾压不平整，因此应在测量放线时外延50cm宽度，在完成填筑后对富余量部分刷坡处理。

（4）在本工程施工现场中，受当地干燥气候的影响，使得天然砂砾的含水量偏低，极易导致碾压时填料黏结力不足的问题，降低压实度。所以，在填料粗平后需要用多台洒水车对填料洒水，测量填料含水量，确保实际含水量调整到最佳含水量，之后再实施精平作业。

2.1.4 碾压

（1）选用两台22t大功率振动压路机，本工程选用的振动压路机振动频率为28Hz，振动轮宽213cm，振动轮直径155cm，振幅1.2～2.0mm，激振力230～380kN，行进速度分为三挡，分别为2.2km/h、4.3km/h、9.1km/h。

（2）两台压路机同时行进，按照先两侧后中心的顺序碾压，振动频率由慢到快，依次完成初压、复压和终压；初压时压路机行进速度为2.2km/h，静压1遍，碾压后测量填料高程，确定高差点，紧跟1遍精平；复压时压路机行进速度为4.3km/h，先弱振动压实1遍，再强振压实2遍；终压时压路机行进速度为9.1km/h，静压1遍，消除轮迹[5]。

（3）在碾压过程中采用进退式错距碾压方法，两台压路机从路基两侧开始碾压，沿着线路方向前进压实、后退压实，纵向搭接重叠宽度为50cm；当碾压完毕中心线部位后，再从两侧开始继续进退式错距碾压。

（4）碾压后检查填筑路基平整情况，要求基层无明显轮迹，填方边坡平顺；测量建筑面路拱，要求为1.5%双向坡；检测基层压实度，判断是否达到技术规范要求；在路基稳定后，进入刷坡工序[6]。

2.2 质量检测技术

2.2.1 灌砂法

灌砂法是试验检测路基压实质量的常规方法，在采用灌砂法检测时，要严格执行操作流程。

（1）在观测点附近选定平坦区域，面积为40cm×40cm，清理表面；将灌砂筒放置到基板中间的圆孔上，开启开关，使灌砂筒中的砂流入到孔内，当砂不再流动时关闭开关，称量筒内剩余砂的质量[7]。

（2）收回测试区域内的量砂，清理基层表面；尽量在原处再次放置基板，沿着基板中孔位置凿出直径20cm的洞，凿出的材料要装入塑料袋密封保存；凿洞深度为路基压实层厚度，称量塑料袋内的试样质量。

（3）从塑料袋内的样品中取出2kg进行干燥处理，测定含水率；在试洞上安放基板和灌砂筒，保证基试洞的洞壁完全与基板中孔齐平，打开灌砂筒，让砂流入洞内，直至不再流入为止，称量灌砂筒内的剩余砂量；根据灌砂法的计算公式，计算出压实度结果。

（4）检测结果：本次采用灌砂法检测共选取16个检测点，全部检测点的压实度都超过96%，符合路基压实技术规范要求。在松铺厚度分别为36.0cm、45.6cm时，检测点压实度平均值分别为99.1%、97.6%，表明松铺厚度的增加会影响压实效果。

2.2.2 PFWD法

PFWD法（便携式落锤弯沉仪）根据压实度与动回弹模量的关系得出压实度，将其作为评价天然砂砾路基压实施工质量的重要依据。

（1）碾压施工后确定检测点，在检测点上放置承载板，第一层填土检测点为6个，第二层和第三层填土检测点各为16个；在承载板下方铺薄砂，以免因基层过于粗糙影响检测结果。

（2）将便携式落锤弯沉仪的落锤提升到导杆顶端部位，保持导杆垂直，开启按钮放下落锤，在落锤回填后重新将其提升到导杆顶端，如此循环往复测量三次冲击。

（3）便携式落锤弯沉仪的显示系统会自动计算出冲击后的变形峰值，当三次冲击完成后，系统自动计算动回填模量、变形平均值、标准差等指标[8]。

（4）检测结果：在本次质量检测中，约75%的检测点路基动回弹模量集中在60～90MPa，满足路基压实标准中对动态变形模量不小于55MPa的要求。根据检测数据显示，第一层松铺厚度为45.60cm时，动回弹模量平均值为59.09MPa；第二层松铺厚度为35.96cm时，动回弹模量平均值为75.44MPa；第三层松铺厚度为44.30cm时，动回弹模量平均值为71.78MPa。综上所述，松铺厚度越大，压实度越低，与灌砂法检测结果反映出的压实度变化趋势基本一致。