中鐵十四局集團(tuán)第二工程有限公司
摘要:本文結(jié)合阿爾及利亞?wèn)|西高速公路建設(shè)過(guò)程中MI標(biāo)路基施工,主要介紹了強(qiáng)風(fēng)化泥灰?guī)rR34作為路基填料的試驗(yàn)論證和具體施工工藝的控制。
關(guān)鍵詞:R34;路基;試驗(yàn);施工
阿爾及利亞?wèn)|西高速公路項(xiàng)目分東段、中段和西段三個(gè)部分,共計(jì)927公里。我單位承建中標(biāo)段的M1、M2兩個(gè)標(biāo)。其中M1標(biāo)長(zhǎng)36公里,位于布阿拉里季堡省境內(nèi)。
1.工程地質(zhì)概況
1.1工程簡(jiǎn)介
M1標(biāo)段主要為低山、溝谷及丘陵地貌,挖方地段覆土厚度一般0-2m,為碎石、角礫土為主。全線(片狀)泥灰?guī)r廣泛分布,地段總長(zhǎng)約33km,占全段總長(zhǎng)的90%以上。強(qiáng)風(fēng)化泥灰?guī)r的厚度一般3-8m,個(gè)別達(dá)十余米,強(qiáng)風(fēng)化泥灰?guī)r以下為弱風(fēng)化泥灰?guī)r。
1.2土方調(diào)配思路
M1標(biāo)共計(jì)填方約650萬(wàn) m3。挖方總量的9.8%為A2、C1A2類材料,約75萬(wàn) m3,根據(jù)GTR規(guī)定,可直接作為填料。
經(jīng)過(guò)全面調(diào)查,探明本標(biāo)段非泥灰?guī)r取土場(chǎng)的儲(chǔ)量稀少,所以,如果不對(duì)強(qiáng)風(fēng)化泥灰?guī)r加以有效利用,填方將存在太大的料源缺口。
挖方總量中27%為強(qiáng)風(fēng)化泥灰?guī)rR34,約200萬(wàn)m3。同時(shí),在線路附近分布有大量的強(qiáng)風(fēng)化泥灰?guī)r取土料源。如果考慮將強(qiáng)風(fēng)化泥灰?guī)r利用作為填料,則土方調(diào)配困難的狀況將極大改觀。
1.3強(qiáng)風(fēng)化泥灰?guī)rR34作為路基填料的可能性
強(qiáng)風(fēng)化泥灰?guī)r在開挖過(guò)程中已碎裂成塊石土和碎石土,抗壓強(qiáng)度較低,可碾壓成土狀,已不具備巖石性質(zhì),更多的體現(xiàn)土的特性,Ip=13.35~15.04,直觀判斷具有作為路基填料的可能性。
2.試驗(yàn)的技術(shù)路線
①通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)測(cè)定材料的Wn、WL、Wp、Ip,進(jìn)行擊實(shí)試驗(yàn),為現(xiàn)場(chǎng)碾壓提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
②根據(jù)室內(nèi)試驗(yàn)成果,按最佳含水量調(diào)整現(xiàn)場(chǎng)填料含水狀況。
③按法國(guó)標(biāo)準(zhǔn)結(jié)合施工設(shè)備擬定施工參數(shù),并通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)碾壓及最終測(cè)試驗(yàn)證參數(shù)。
④通過(guò)對(duì)路基挖方巖性的調(diào)查、勘察,確定試驗(yàn)段成果的應(yīng)用地段。
3.路基檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)
根據(jù)法國(guó)標(biāo)準(zhǔn)NF P 94-117-1規(guī)定,通過(guò)平板試驗(yàn)測(cè)量變形模數(shù)(EV1 和EV2)或者用g射線密度計(jì)測(cè)量干密度gd來(lái)對(duì)路基壓實(shí)進(jìn)行檢測(cè),規(guī)定數(shù)值如下:
表1
工程部位gd干密度平板試驗(yàn)
gdmoy(*)gdfc(*)EV2EV2 / EV1
土方上部397% gdOPN395% gdOPN3 50 MPa< 2.0
填方體395% gdOPN392% gdOPN3 50 MPa< 2.0
填方底面層390% gdOPN-3 30 MPa< 2.2
(*)gdmoy:在整層上的平均干密度
gdfc:(填方)底面層(8厘米以下處)的干密度。
4.試驗(yàn)過(guò)程及成果分析
4.1試驗(yàn)步驟
原材料物理力學(xué)指標(biāo)試驗(yàn)→原地面處理及檢測(cè)→填料攤鋪→灑水、燜料→碾壓→檢測(cè)。
4.2原地面處理
2007年8月20日開始整平處理,把清除完腐殖土的原地面翻挖30cm,灑水、碾壓。經(jīng)檢測(cè),壓實(shí)度、EV2、EV2/EV1均滿足CCTP規(guī)定要求。
4.3強(qiáng)風(fēng)化泥灰?guī)rR34路基試驗(yàn)段施工
①料場(chǎng)原材料顆粒分析及物理指標(biāo)試驗(yàn)
原材料顆粒分析及物理指標(biāo)試驗(yàn)結(jié)果表2、表3:
表2
粒 徑
(mm)≤80≤50≤31.5≤20≤10≤5≤2≤1≤0.4≤0.2≤0.1≤0.08
所占比例
(%)10072.163.253.342.331.512.45.53.22.82.42.0
表3
物理指標(biāo)天然含水量ω
(%)塑限含水量Wp
(%)液限含水量WL
(%)塑性指數(shù)Ip
數(shù)值4.2-4.6935.07-35.1520.11-21.7213.35-15.04
根據(jù)以上試驗(yàn)結(jié)果,按GTR分類填料為C1B4,屬土質(zhì)填料。
②室內(nèi)擊實(shí)試驗(yàn)
擊實(shí)試驗(yàn)材料來(lái)源于PK255+860-PK256+000挖方段中的強(qiáng)風(fēng)化泥灰?guī)r,采用葡氏標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行擊實(shí)。
擊實(shí)試驗(yàn)結(jié)果:
表4
試驗(yàn)內(nèi)容最佳含水量WOPN(%)最大干容重γOPN(g/cm3)
試驗(yàn)結(jié)果13.751.951
③施工工藝及流程
a、測(cè)量放線:每20米一個(gè)斷面測(cè)出碾壓后基底標(biāo)高H1,每個(gè)斷面各測(cè)5點(diǎn)。根據(jù)壓實(shí)后的基底標(biāo)高計(jì)算出路基的設(shè)計(jì)寬度,按照設(shè)計(jì)寬度每側(cè)加寬100cm作為布料的邊線。
b、布料:松鋪厚度控制在30cm。根據(jù)自卸車的容積計(jì)算出每車的卸料面積為42m2,用白灰灑出6m×7m方格網(wǎng)。
c、攤鋪整平:
推土機(jī)攤平→測(cè)出填土的松鋪標(biāo)高H2→測(cè)填土含水量→灑水或晾曬至該填料最佳含水量±10%Wopn→推土機(jī)推平并碾壓兩次→平地機(jī)刮平→壓路機(jī)靜壓一遍→平地機(jī)精平。
d、碾壓:記錄碾壓遍數(shù)、壓路機(jī)的行走速度、振幅及振動(dòng)頻率。
e、標(biāo)高測(cè)量:測(cè)出碾壓后各點(diǎn)的標(biāo)高H3,計(jì)算松鋪系數(shù):(H2- H1)/(H3- H1)。
④碾壓參數(shù)
試驗(yàn)時(shí)松鋪厚度按30cm計(jì)。
施工碾壓參數(shù)見下表5:
表5
序號(hào)工藝類別工藝參數(shù)
1本層額定厚度30cm
2壓實(shí)機(jī)夯實(shí)類型V4
3Q/S0.045m
4Q/L115 m3/h.m
5N7
6壓路機(jī)碾壓速度靜壓1.5Km/h
弱振2Km/h
強(qiáng)振3Km/h
7壓路機(jī)碾壓遍數(shù)靜壓1遍
弱振1遍
強(qiáng)振1遍
強(qiáng)振1遍
弱振1遍
靜壓1遍
靜壓1遍
8壓路機(jī)理論小時(shí)油耗量靜壓15L/h
弱振20L/h
強(qiáng)振25L/h
9壓路機(jī)的運(yùn)行參數(shù)振動(dòng)頻率弱振:27.5HZ;強(qiáng)振:31HZ
振幅弱振:1.1㎜;強(qiáng)振:2.1㎜
10碾壓時(shí)平均含水量12.5%
按上述參數(shù)碾壓后的各層測(cè)量結(jié)果如下表6:
表6
測(cè)量結(jié)果平均松鋪厚度(cm)壓實(shí)后平均厚度(cm)平均松鋪系數(shù)
數(shù)值第1層28.9624.831.17
第2層28.8924.761.17
第3層28.9624.831.17
⑤施工質(zhì)量檢測(cè)及分析
質(zhì)量檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn):壓實(shí)度(%)≥95,EV2≥50MPa,EV2/EV1 <2。
質(zhì)量檢測(cè)點(diǎn)數(shù)見下表7:
表7
檢測(cè)內(nèi)容壓實(shí)度EV2EV2/EV1
檢
測(cè)
點(diǎn)
數(shù)第1層自 檢1866
外部監(jiān)督18
第2層自 檢1866
外部監(jiān)督2133
第3層自 檢1844
外部監(jiān)督1833
施工質(zhì)量檢測(cè)成果見下表8:
表8
試驗(yàn)內(nèi)容壓實(shí)度
(%)EV2
(MPa)EV2/EV1結(jié) 果
試驗(yàn)結(jié)果第1層94.41-10087.6-148.11.54-1.99滿足CCTP要求
第2層98.35-100109.5-155.61.45-1.88
第3層97.04-10093.2-101.71.71-1.95
⑥填料壓實(shí)后顆粒分析
碾壓后路基顆粒分析試驗(yàn)結(jié)果見下表9:
表9
粒徑
(mm)≤80≤50≤31.5≤20≤10≤5≤2≤1≤0.4≤0.2≤0.1≤0.08備注
(VBS)
所占比例
%試樣110080.7273.1362.7951.4839.5934.5431.4028.8424.4821.3819.501.53
試樣2 10096.4887.9572.8557.5843.0837.7131.4926.4122.5320.781.33
從上述顆粒分試驗(yàn)結(jié)果可看出,碾壓后填料的最大粒徑dmax<80mm,按GTR分類,其定名為C1B6、B5。而碾壓前為C1B4,說(shuō)明經(jīng)碾壓破碎后,顆粒進(jìn)一步變小,轉(zhuǎn)變成為C1B6、B5。強(qiáng)風(fēng)化泥灰?guī)r填料碾壓前后均為土質(zhì)類填料。
5.結(jié)語(yǔ)
5.1強(qiáng)風(fēng)化泥灰?guī)rR34作為路基填料的可行性
①?gòu)?qiáng)風(fēng)化泥灰?guī)rR34根據(jù)碾壓前后顆粒分析及物理指標(biāo)試驗(yàn)結(jié)果,均屬于土質(zhì)類,并可采用葡式標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行擊實(shí)試驗(yàn),確定最佳含水量WOPN和最大干容重γOPN。因此,強(qiáng)風(fēng)化泥灰?guī)rR34可以利用作為填料。
②通過(guò)在M1標(biāo)段PK254+900-PK255+034段進(jìn)行試驗(yàn),按照上述施工工藝及確定的碾壓參數(shù)進(jìn)行驗(yàn)證,各項(xiàng)指標(biāo)均滿足法國(guó)標(biāo)準(zhǔn)的要求(在不采用羊角碾而采用YZ25振動(dòng)壓路機(jī)進(jìn)行碾壓的情況下仍滿足要求)。因此,強(qiáng)風(fēng)化泥灰?guī)rR34能夠利用作為填料。
5.2強(qiáng)風(fēng)化泥灰?guī)rR34作為路基填料的使用條件
盡管現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)表明強(qiáng)風(fēng)化泥灰?guī)r經(jīng)過(guò)壓實(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)锽5、C1B6,更多地呈現(xiàn)土的特性,但土中少量粗顆粒的母巖成分仍為R34,受R34材料性質(zhì)影響,應(yīng)有條件的使用。
5.2.1控制填筑高度
①用于總高度小于10m的填方。
②總高度大于10m時(shí),在上部10m內(nèi)填筑。
5.2.2控制填筑部位
①只能填筑在PST以下部分。
②填方的浸水區(qū)域不能使用。
③地面橫向坡度大于20%時(shí),上游填方坡腳以下部分不能填筑。
④地下水位于地表的段落,原地面以上1m內(nèi)不能填筑。
5.3強(qiáng)風(fēng)化泥灰?guī)rR34作為路基填料的推廣價(jià)值
根據(jù)全線R34的性質(zhì)分析,路基試驗(yàn)段具有代表性,所確定的施工工藝及碾壓參數(shù)可以加以推廣,而 在M1標(biāo)段充分利用R34作為路基填料也存在如下多方面價(jià)值。
①保護(hù)環(huán)境
全標(biāo)段挖方中可利用的R34約為200萬(wàn)m3。如果不對(duì)這部分材料不加以利用,將增加大量的取土場(chǎng)、棄土場(chǎng)。而沿線土地大部分為林地和斜坡地,大面積的土地征用將砍伐大量樹木,對(duì)生態(tài)環(huán)境將產(chǎn)生負(fù)面影響。
②節(jié)省投資
如果放棄強(qiáng)風(fēng)化泥灰?guī)rR34做填料,必將大大增加取土、棄土、占地、運(yùn)量和環(huán)保的費(fèi)用。
③確保工期
如果放棄強(qiáng)風(fēng)化泥灰?guī)rR34做填料,增加的取土場(chǎng)平均運(yùn)距約50km。在同等碾壓工作面條件下,增加的運(yùn)距將延長(zhǎng)工期。