智 桂 英

(山西省晉中路橋建設(shè)集團(tuán)有限公司，山西 晉中 030600)

0 引言

在傳統(tǒng)的高填方高速公路路基施工過(guò)程中，由于路基填方高度明顯超過(guò)一般的高速公路路基填筑高度值，導(dǎo)致路基大填方作業(yè)較為普遍；此外，由于填土路基材料的天然含水率、孔隙率值較高，壓實(shí)度指標(biāo)較低，在后期路基壓實(shí)施工過(guò)程中需要多次夯實(shí)碾壓，且需要配合完善的路基防排水措施，給高填方高速公路路基施工造成嚴(yán)重的負(fù)擔(dān)。為了保證高填方路基施工質(zhì)量和效率，土石混填施工技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，由于土石混合填筑料的表觀粒徑值較大，為了保證壓實(shí)性，提升承載可靠度，必須優(yōu)化壓實(shí)施工流程，做好壓實(shí)施工機(jī)械的高效配合，保證土石填筑路基的承載能力、剛度、壓實(shí)度等指標(biāo)滿足設(shè)計(jì)及施工要求。

1 土石填筑路基壓實(shí)施工及機(jī)械配置

1.1 土石路基碾壓壓實(shí)施工工藝流程設(shè)計(jì)

文章以某山區(qū)高速公路土石填筑路基施工為研究案例，考慮到本工程中用于填筑的土石材料為標(biāo)段內(nèi)隧道盾構(gòu)后的棄土和棄料，碎石粒徑級(jí)配不合理，粒徑值差異懸殊。由于較大粒徑碎石填筑料在壓實(shí)施工過(guò)程中難以達(dá)到既定壓實(shí)指標(biāo)，且原有路基層中存在不同程度的季凍土層，為了保證壓實(shí)施工質(zhì)量，必須保證路基壓實(shí)施工工藝高標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。在具體施工過(guò)程中，應(yīng)使用更加合理、高效的壓實(shí)組合形式，保證大粒徑土石路基中各碎石形成可靠的嵌鎖作用，降低土石混填路基的孔隙比值，提升壓實(shí)度指標(biāo)。在壓實(shí)施工過(guò)程中，不能單純追求壓實(shí)次數(shù)和振動(dòng)頻率，應(yīng)協(xié)調(diào)好壓實(shí)效果和工程經(jīng)濟(jì)性之間的關(guān)系。

經(jīng)工程現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查分析，擬選用組合壓實(shí)作為施工標(biāo)準(zhǔn)流程，具體壓實(shí)流程遵循“靜壓實(shí)+低頻振動(dòng)壓實(shí)+高頻振動(dòng)壓實(shí)+靜壓實(shí)”的要求。為了應(yīng)對(duì)重載交通流量要求，高填方土石混填路基壓實(shí)層厚度值為400 mm，壓實(shí)設(shè)備為20 t級(jí)自行式振動(dòng)壓路機(jī)和20 t自行式靜壓路機(jī)，碾壓作業(yè)流程遵循上文所示，其中，首次靜壓實(shí)次數(shù)為1次，低頻激振壓實(shí)1次，高頻激振壓實(shí)4次，最后靜壓實(shí)1次。每次壓實(shí)對(duì)應(yīng)的路基層沉降值如表1所示。

分析表1數(shù)據(jù)可知，隨著壓實(shí)施工流程的推進(jìn)，沉降率變化值逐步下降，最終趨于穩(wěn)定；經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)施工檢測(cè)有，壓實(shí)路基的孔隙率值為22.8%，路基孔隙率值低于24%的規(guī)范限值要求，經(jīng)工程實(shí)踐表明，該壓實(shí)施工流程滿足設(shè)計(jì)及施工要求，可以在高填方土石路基施工中使用。

表1 壓實(shí)對(duì)應(yīng)的路基層沉降值

1.2 不同壓實(shí)流程對(duì)應(yīng)的施工機(jī)械配置

在壓實(shí)施工過(guò)程中，為了保證土石混填路基結(jié)構(gòu)層的可靠性和施工質(zhì)量，必須優(yōu)化和更新壓實(shí)組合方式，在滿足壓實(shí)指標(biāo)的基礎(chǔ)上，降低壓實(shí)施工能耗，提高施工效率。考慮到本項(xiàng)目重載交通的特點(diǎn)，且填筑材料均來(lái)自標(biāo)段內(nèi)隧道盾構(gòu)碎石，由于隧道盾構(gòu)碎石為非級(jí)配碎石，碎石粒徑跨度較大，為了保證400 mm厚路基結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量，在具體的施工機(jī)械配置過(guò)程中必須綜合分析和考量。

分析壓實(shí)沉降數(shù)據(jù)指標(biāo)可知，從壓實(shí)可靠性角度分析，在壓實(shí)核心環(huán)節(jié)，必須偏重高頻激振壓實(shí)作用，且選用噸位不低于20 t的壓實(shí)機(jī)械設(shè)備，從工程經(jīng)濟(jì)性角度分析，壓實(shí)施工過(guò)程中使用的壓實(shí)機(jī)械設(shè)備應(yīng)盡量控制在3臺(tái)以內(nèi)。綜上，本項(xiàng)目經(jīng)優(yōu)化后的壓實(shí)施工流程與前文所述一致；此外，對(duì)于部分施工作業(yè)空間不足的位置，可以適當(dāng)減少高頻激振壓實(shí)作用次數(shù)，以靜壓實(shí)方式代替。考慮到土石混填路基層厚度值較大，為了保證碾壓覆蓋面的碎石嵌鎖作用能夠充分形成，壓實(shí)推進(jìn)速率應(yīng)控制在3.5 km/h～4 km/h范圍內(nèi)，且高頻激振壓實(shí)作用值不能低于320 kN，本工程項(xiàng)目中，高頻激振壓實(shí)荷載應(yīng)控制在320 kN～350 kN范圍內(nèi)。

2 土石填筑路基壓實(shí)機(jī)械施工協(xié)調(diào)配合

2.1 壓實(shí)施工階段壓實(shí)機(jī)械配置方法

壓實(shí)施工機(jī)械設(shè)備振動(dòng)碾是壓實(shí)機(jī)械的核心組件，在振動(dòng)碾型號(hào)選取上必須綜合分析以下相關(guān)因素，第一，振動(dòng)碾壓實(shí)功能，達(dá)標(biāo)的振動(dòng)碾在設(shè)計(jì)振動(dòng)次數(shù)下對(duì)應(yīng)的壓實(shí)度指標(biāo)必須滿足設(shè)計(jì)及施工要求；第二，壓實(shí)振動(dòng)碾施工效率以單位時(shí)間的施工體積值為衡量標(biāo)準(zhǔn)。假定Q表示單位時(shí)間的施工體積值，則Q值計(jì)算公式如式(1)所示。

(1)

其中，β為施工效率影響因素；H為路基層厚度值，mm；L為振動(dòng)碾寬度值，mm；V為振動(dòng)碾速率，mm/s；n為壓實(shí)施工次數(shù)。

式(1)計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)為理想連續(xù)施工情況下的壓實(shí)Q值計(jì)算，尚未考慮其他影響因素。在施工實(shí)踐中，理論計(jì)算值一般略低于實(shí)際值，在路基層厚度值為400 mm條件下，對(duì)應(yīng)的Q值為241.3 m3/h，在壓實(shí)機(jī)械設(shè)備行進(jìn)速率上應(yīng)以該值為準(zhǔn)。

除了保證Q值外，壓實(shí)設(shè)備選型也直接關(guān)系到高填方土石混填路基的施工質(zhì)量。考慮到本次施工的壓實(shí)路基層厚度值較高，且填筑碎石材料為非級(jí)配碎石，碎石粒徑值差異懸殊，大粒徑碎石占比較高，導(dǎo)致松鋪狀態(tài)下的路基層厚度值大于400 mm，為了保證壓實(shí)質(zhì)量，應(yīng)選用大振幅高激振頻率的壓實(shí)機(jī)械設(shè)備，振動(dòng)幅值應(yīng)達(dá)到1 mm，壓實(shí)機(jī)械噸位應(yīng)不低于20 t，以保證較佳的壓實(shí)施工效果。

2.2 相關(guān)機(jī)械設(shè)備相互協(xié)調(diào)

高填方土石混填路基正式壓實(shí)之前，必須先進(jìn)行必要的預(yù)處理，在預(yù)處理階段，可聯(lián)合載重車和裝載機(jī)取料，使用挖掘機(jī)對(duì)取土場(chǎng)的碎石進(jìn)行初處理，并將粗篩分的碎石混合料依照不同粒徑指標(biāo)分別碼放在對(duì)應(yīng)的取土場(chǎng)，以便于后續(xù)施工取用。路基填筑階段，可借助裝載機(jī)和載重車將不同粒徑值的碎石充分混合后并均勻填筑；路基碎石攤鋪使用推土機(jī)均勻推進(jìn)，攤鋪應(yīng)嚴(yán)格控制路基層厚度值，攤鋪完成后，應(yīng)由專人在對(duì)應(yīng)位置檢測(cè)攤鋪厚度值，對(duì)于大粒徑碎石填筑料應(yīng)先進(jìn)行破碎并及時(shí)篩分。攤鋪施工完畢后，應(yīng)檢測(cè)攤鋪層表面平整度，達(dá)標(biāo)后，繼續(xù)進(jìn)行后續(xù)工序。壓實(shí)施工過(guò)程中，必須嚴(yán)格根據(jù)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行壓實(shí)繼續(xù)設(shè)備組合，壓實(shí)機(jī)械設(shè)備輪跡重疊值不能低于全輪寬度的1/3；多次壓實(shí)施工現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)做好施工組織協(xié)調(diào)，保證無(wú)縫銜接，就不同厚度的攤鋪層而言，必須嚴(yán)格控制壓實(shí)機(jī)械設(shè)備的推進(jìn)速率及壓實(shí)激振荷載值。

3 結(jié)語(yǔ)

在山區(qū)大填方高速公路路基施工建設(shè)實(shí)踐中，路基土石混合填筑法能夠彌補(bǔ)傳統(tǒng)路基填筑材料粒徑值小、承載能力差的問(wèn)題，在高填方路基填筑過(guò)程中，能夠削減填筑量，提高施工效率。為了保證高填方土石路基混填路基的施工質(zhì)量和施工效率，必須做好施工機(jī)械設(shè)備的優(yōu)化配置，尤其是重視壓實(shí)機(jī)械設(shè)備的協(xié)調(diào)控制。文章以某山區(qū)高速公路土石填筑路基壓實(shí)施工項(xiàng)目為研究案例，著重探討了壓實(shí)機(jī)械設(shè)備的配置及施工組合問(wèn)題，以期提升土石填筑路基的壓實(shí)施工質(zhì)量，為后續(xù)山區(qū)高速公路土石填筑路基壓實(shí)施工提供借鑒。