本文結(jié)合某山嶺重丘地區(qū)高速公路施工實例,系統(tǒng)闡述了土方路基、石方路基和土石混填路基施工技術(shù)和相應(yīng)標準,并簡要探討填料最大粒徑、不均勻系數(shù)和松鋪厚度等指標控制標準,同時結(jié)合試驗路段質(zhì)量檢測驗證施工技術(shù)的可靠性。
某高速公路試驗路段全長2 k m,起訖樁號為K15+300~K17+300,其中K15+300~K16+040為土方路基填筑路段,K16+120~K16+790為填石路基路段,K16+820~K17+300為土石方混填路段。道路設(shè)計標準為雙向四車道,全線設(shè)計行車時速為100km,路基設(shè)計寬度為26.0m。施工過程嚴格按照土方填筑、石方填筑和土石方混填施工技術(shù)和質(zhì)量控制標準進行施工。
基底處理。按照施工規(guī)范要求,在路基土石方填筑之前,路基基底應(yīng)根據(jù)地形、填筑高度和地下水位等進行相應(yīng)的處理。當基底屬于松散土質(zhì)時,在填筑前需要壓實處理,而當松散土質(zhì)厚度大于30cm時,應(yīng)先挖除再分層回填壓實;當基底地下水位影響路基穩(wěn)定性時,應(yīng)采用攔截或引排水措施處理基底;而當?shù)缆费鼐€的,處于河流、河塘附近的路基,應(yīng)對基底進行排水、清淤、晾曬等加固措施。
測量放樣?;滋幚硗戤吅螅谕潦教钪?,應(yīng)首先完成導(dǎo)線、中線和水準點等樁點位置的復(fù)測,待完全符合要求后方可進行下一步施工。測量放樣過程按照先整體再細部的原則,結(jié)合現(xiàn)場測量結(jié)果,增加有必要的導(dǎo)線點及復(fù)測點。
材料選擇。在選擇土方材料時,優(yōu)先選擇級配良好的砂礫土或亞砂土,確保填筑土方具有較小內(nèi)摩擦阻力和黏結(jié)力,便于土方壓實擠密。另外施工前試驗檢驗填筑土方液塑限、相對密度等指標,確保滿足路基填筑規(guī)范要求。在選擇石方材料時,首先檢驗石方質(zhì)量指標,控制巖石最大粒徑不得大于500mm,且不超過填筑厚度的2/3,不均勻系數(shù)需控制在15~20范圍內(nèi)。
機械設(shè)備選擇。施工機械的選擇不僅與土石方填筑工程大小、施工場地和填料特性有關(guān),還受到工地所在地氣候條件、地質(zhì)特征的影響,另外要考慮施工機械成本、施工效率和施工質(zhì)量等因素。
路基土方填筑。土方填筑施工工序為填筑—整平—灑水晾曬—碾壓夯實—整修。其中土方填筑采用橫斷面全寬縱向水平分層填筑壓實方法,以作業(yè)區(qū)段分段填筑。在填筑每層填料時,左右兩幅均需超過路基設(shè)計寬度30cm左右,確保路基邊緣也被充分壓實。同時,填筑順序遵循由低向高,從兩邊往中間的原則,嚴格控制每層填筑松鋪厚度,并根據(jù)填筑厚度、土質(zhì)類型、氣候條件等確定預(yù)留沉降量。
在每層填筑完成后,首先使用推平機初平填料,然后由平地機終平,整平過程中保證滿足路基平整度要求,并預(yù)留1%~2%橫坡,方便施工現(xiàn)場排水要求。將填料含水量控制在最佳含水量±3%左右,當含水量較低時,采用灑水車處理填筑表面,含水量較高時,采用晾曬方式處理。碾壓時使用40t以上重型壓路機振動碾壓,碾壓遍數(shù)根據(jù)現(xiàn)場壓實度檢測確定。
待土方路基碾壓完成后,由現(xiàn)場施工人員配合機械設(shè)備對路基整修處理,補料重修路基局部存在松散、缺料、翻漿的區(qū)域,并按邊坡施工要求由上至下修整邊坡,當邊坡易受雨水沖蝕時,將邊坡做成臺階形式,并重新夯實。
路基石方填筑。路基石方填筑完全按照攤鋪—整平—碾壓施工工序。同樣采用分層填筑的方式,其中石方的攤鋪采用漸進式攤鋪,遵循石料卸料和攤鋪同步進行的方式,首先由現(xiàn)場施工人員指揮卸料車攤鋪出一個工作面,然后由大功率推平機初平,之后將運來的石料直接傾倒于表面,再用大功率推平機向前攤鋪,使填筑碎石自由滾動,達到一個穩(wěn)定的位置。待每層填筑攤鋪完成后,由整平機終平,終平要保證表面均勻,對少許大粒徑石料突出部分,及時破碎或換填處理,對存在缺料區(qū)域,選擇合適細料填充整平。整平后采用50t羊角碾初壓,隨后對壓實坑槽填筑少量石渣,最后使用50t以上重型壓路機加壓,直到填筑面層穩(wěn)定、無明顯下沉為止。
路基土石方填筑。對于路基土石方,同樣采用分層、分段的方式填筑,且每層填筑厚度不得大于30cm。在施工過程中,如果土石混填料中石料占總含量的70%以上,則應(yīng)首先進行大粒徑石料的填筑,填筑過程中盡量將石塊的大面朝上,小面朝下,待完全填筑完成后,再使用小塊石料填充。當石料占總量70%以下時,則直接采用土石混料填筑,硬質(zhì)石料不得集中放置。
石料最大粒徑。填石路基石料最大粒徑直接影響路基填筑體結(jié)構(gòu)的密實和穩(wěn)定性,最大粒徑的確定不僅取決于攤鋪厚度、壓實機械,還受石料壓碎值、強度的影響。其具體石料最大粒徑控制值如表1所示。
石料不均勻系數(shù)。石料不均勻系數(shù)會影響路基填筑壓實度和擠密程度,不同巖性石料具有不同的不均勻系數(shù)控制值,具體匯總數(shù)據(jù)如表2所示。
表2 石料不均勻系數(shù)匯總
松鋪厚度。松鋪厚度同樣也是路基填筑質(zhì)量控制的一個重要指標,直接影響路基的壓實質(zhì)量。不同巖性石料路基松鋪厚度建議值如表3所示。
根據(jù)《公路工程質(zhì)量檢驗評定標準》(JTG F80/1-2004)要求,對試驗路段進行壓實度檢測,其具體檢測結(jié)果如表4所示。
表3 不同石料路基松鋪厚度建議值
表4 壓實度檢測數(shù)據(jù)匯總
表5 試驗路段密度檢測結(jié)果
表6 試驗路段空隙率檢測結(jié)構(gòu)
由上述數(shù)據(jù)可知,試驗路土方填筑路段壓實度平均值為97.25%,石方填筑路段為96.56%,土石混填路段平均值為97.0%,均滿足《公路路基設(shè)計規(guī)范》(JTG D30-2015)填方路基不得小于96%的要求,說明該土石方填筑施工技術(shù)的應(yīng)用,能有效保證路基壓實質(zhì)量,提高路基整體穩(wěn)定性。
根據(jù)《公路工程質(zhì)量檢驗評定標準》(JTG F80/1-2004)要求,對填筑后試驗路段進行密度檢測,具體密度檢測結(jié)果如表5所示。
由檢測數(shù)據(jù)可知,試驗路土方填筑路段密度檢測平均值為1990g/cm3,石方填筑路段密度平均值為1757g/cm3,土石混填路段為1865g/cm3,均滿足路基設(shè)計規(guī)范要求,且遠遠大于該施工技術(shù)應(yīng)用前壓實質(zhì)量,說明按照該路基土石方填筑技術(shù)施工后,可明顯改善路基密實程度,增加路基承載能力。
根據(jù)《公路工程質(zhì)量檢驗評定標準》(JTG F80/1-2004)要求,對土石路基填筑試驗路段進行空隙率檢測,具體檢測結(jié)果如表6所示。
《公路路基設(shè)計規(guī)范》(JTG D30-2015)規(guī)定攤鋪厚度小于400mm的填石路基空隙率不得大于23%,土方路基不得大于15%。由表6可知,試驗路土方填筑路段空隙率平均值為14.5%,石方路段平均值為20%,土石混填路段為17.5%,均滿足規(guī)范要求。說明該土石填筑技術(shù)的應(yīng)用,可有效提高路基施工質(zhì)量,改善土石路基壓實承載能力。