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        濕陷性黃土路基沖擊碾壓施工技術(shù)研究

        2021-04-09 03:49:40趙果萍
        運輸經(jīng)理世界 2021年9期
        關(guān)鍵詞:作業(yè)檢測施工

        趙果萍

        (山西交通控股集團(tuán)有限公司,山西太原030006)

        0 引言

        現(xiàn)階段,隨著交通運輸系統(tǒng)建設(shè)覆蓋度的增加,施工所處的地質(zhì)水文環(huán)境日趨復(fù)雜。此背景下,濕陷性黃土,作為特殊性質(zhì)土,結(jié)構(gòu)受到破壞就容易出現(xiàn)軟化與屈服等現(xiàn)象。為緩解此土壤環(huán)境對道路路基工程建設(shè)質(zhì)量帶來的失穩(wěn)影響,相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)加大沖擊碾壓施工技術(shù)的應(yīng)用水平控制的研究力度,以使技術(shù)水平能夠滿足不同路基巖土環(huán)境的質(zhì)控需求。這是促進(jìn)道路交通行業(yè)以健康、可持續(xù)狀態(tài)向前發(fā)展的關(guān)鍵,應(yīng)引起業(yè)內(nèi)重視,進(jìn)而推動地區(qū)經(jīng)濟(jì)全面發(fā)展。

        1 研究濕陷性黃土路基沖擊碾壓施工技術(shù)的現(xiàn)實意義

        沖擊碾壓技術(shù)是經(jīng)壓路機(jī)滾輪作用于土地達(dá)到壓實目的。因其滾輪為多邊形,所以滾動過程會與地面產(chǎn)生落差。在這種反復(fù)沖擊碾壓下,路面土石材料的壓實度就可滿足工程建設(shè)要求。濕陷性黃土的顆粒組成,以0.05~0.005mm 粒徑的粉粒為主,含量超過60%,鮮少粒徑超過0.25mm。孔隙率通常在1.0 上下。作為特殊性質(zhì)的土,其結(jié)構(gòu)性一旦受到破壞,力學(xué)性質(zhì)就會呈現(xiàn)出軟化、濕陷以及屈服等形狀,還伴有明顯下沉現(xiàn)象。當(dāng)沖擊碾壓施工技術(shù)運用環(huán)境為濕陷性黃土,采用雙輪沖擊壓路機(jī)設(shè)備,以12km/h 的速度行駛。再經(jīng)周期性、持續(xù)性的高能狀態(tài)對地面進(jìn)行沖擊,就可增加濕陷性黃土顆粒間的密度,使空隙變小的同時,還強(qiáng)化了地面的夯實效果。然而,在實際施工作業(yè)過程,相關(guān)人員并未對路基所處環(huán)境進(jìn)行科學(xué)檢測,導(dǎo)致獲得的數(shù)據(jù)結(jié)果無法確定適用的工藝參數(shù)。再加上,沖擊碾壓施工本身具有系統(tǒng)性與復(fù)雜性特點,一旦一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題,就會對整個路基工程的施工質(zhì)量造成影響。為此,工程建設(shè)者應(yīng)借鑒以往濕陷性黃土路基沖擊碾壓施工技術(shù)應(yīng)用控制經(jīng)驗,以強(qiáng)化技術(shù)水平。這是推動道路交通行業(yè)健康穩(wěn)定發(fā)展的重要課題,應(yīng)引起更多重視,以服務(wù)于所處地區(qū)經(jīng)濟(jì)建設(shè)。

        2 沖擊碾壓施工技術(shù)在濕陷性黃土路基中的應(yīng)用要點

        2.1 做好前期準(zhǔn)備工作

        濕陷性黃土路基施工環(huán)境下,碾壓施工前應(yīng)在清表工作完成后對路基進(jìn)行放樣,以確定邊線。為使邊部位置壓實度達(dá)到預(yù)期,應(yīng)保證每邊寬度超出設(shè)計0.5m。含水量,應(yīng)根據(jù)土壤塑性指數(shù)確定,稠度控制在1.1~1.2。實際作業(yè)前,應(yīng)對路基含水量進(jìn)行檢測,含水量在±4%以內(nèi)。經(jīng)檢測,如含水量較高,則應(yīng)進(jìn)行翻土晾曬處理;含水量過低,則要灑水濕潤。如控制不好,80~100cm 的土層沖壓作業(yè)就會形成彈簧土,無法實現(xiàn)壓實。壓實機(jī)設(shè)備的選用,應(yīng)將機(jī)型最大瞬間沖擊功率控制在25kJ 以上[1]。設(shè)備沖壓壓實過程速度應(yīng)不小于12km/h,行駛兩次記為一遍。第二次單輪應(yīng)從第一次兩輪內(nèi)的邊距中間經(jīng)過,以留出沖擊碾壓間隙雙邊各0.13m。

        2.2 碾壓作業(yè)質(zhì)量控制

        施工過程應(yīng)先明確施工起始位置,通常為路基一側(cè),而后再進(jìn)行來回轉(zhuǎn)彎碾壓作業(yè),最后回到出發(fā)位置。此外,來回碾壓過程,應(yīng)保證兩側(cè)重疊進(jìn)行,尺寸要嚴(yán)格控制,以滿足規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)提出的要求。當(dāng)?shù)诙榈谝淮螞_碾要向內(nèi)移動0.2m,以對第一遍碾壓間隙進(jìn)行覆蓋。第三遍,應(yīng)回到第一遍位置,依次完成目標(biāo)遍數(shù)。路基回填土的選擇,應(yīng)保證質(zhì)量性能達(dá)標(biāo)。當(dāng)回填作業(yè)達(dá)到預(yù)期標(biāo)高,應(yīng)選用地平機(jī)來完成沖擊工作面的整平與清理工作。此過程,還要做好觀測點標(biāo)志的埋設(shè)。碾壓作業(yè)應(yīng)遵循先兩側(cè)、后中間原則。對于輪跡超出允許范圍,應(yīng)運用地平機(jī)處理。如表層土質(zhì)較干,為保證壓實效果應(yīng)進(jìn)行灑水潤濕處理。值得注意的是,因受到弧形壓實輪影響,一遍沖碾作業(yè)后,仍存在未碾壓區(qū)域。這種情況下,需要進(jìn)行第二遍、第三遍的碾壓,直至達(dá)到設(shè)計要求。檢測濕陷性黃土路基的高程與壓實度,如不達(dá)標(biāo),就要繼續(xù)沖擊碾壓作業(yè),并做好檢測記錄數(shù)據(jù)。

        2.3 測點多次測量,數(shù)據(jù)記錄

        測點過程中,應(yīng)結(jié)合濕陷性黃土路基工程的實際情況,即在保證有效操作前提下多次測量,并做好詳細(xì)記錄[2]。如此,就可為后續(xù)的施工效果控制提供必要依據(jù)。

        2.4 施工參數(shù)記錄

        根據(jù)路基工程的施工要求確定沖擊碾壓的次數(shù)與頻率。除了一些技術(shù)參數(shù)以外,還要對沉降量進(jìn)行檢測記錄。壓實度檢測,應(yīng)在填土層20cm 以下位置,并做好獲取數(shù)值的詳細(xì)記錄工作。路基壓實施工處理完畢后,應(yīng)保證參數(shù)與數(shù)據(jù)達(dá)到技術(shù)規(guī)范要求和設(shè)計方案預(yù)期。

        以某工程對濕陷性黃土路基經(jīng)沖擊碾壓20 遍后,采用灌砂法分別在20、70、90、120cm 位置進(jìn)行了壓實度、含水量和干密度測試,具體結(jié)果如表1所示。

        表1 土質(zhì)性能指標(biāo)測試結(jié)果

        經(jīng)對土體沖擊碾壓20 遍后,土體沉降量基本處于穩(wěn)定狀態(tài),壓實度、干密度等性能指標(biāo)也有顯著提升。對于未達(dá)到指定目標(biāo)的情況,則要返工,直至達(dá)到預(yù)期作業(yè)效果。

        3 關(guān)于濕陷性黃土路基沖擊碾壓施工技術(shù)的應(yīng)用實踐

        某地高速公路的全長約67km,設(shè)計時速為100km/h,路基寬為25m。經(jīng)對施工現(xiàn)場進(jìn)行試驗,確定全線大多數(shù)路段土質(zhì)為濕陷性黃土,即地質(zhì)構(gòu)造為第四系全新沖洪積土,土體大孔隙與垂直節(jié)理發(fā)育,具有濕陷性。土層厚度較小,通常在0.8~8.0m。據(jù)統(tǒng)計,主線濕陷性黃土共計66.054km。參照工程情況相似的公路建設(shè)經(jīng)驗,采用沖擊碾壓施工技術(shù)來提升地基強(qiáng)度,減少沉降量。

        沖擊碾壓的施工場地要做好排水,以避免水流入作業(yè)環(huán)境,導(dǎo)致路基受到浸泡。施工前期,在填方范圍內(nèi)進(jìn)行了清表處理,對地表植被與腐殖土進(jìn)行清除,并運用推土機(jī)整平。壓實作業(yè)范圍是公路坡腳,且各向外擴(kuò)展1m。對于工作面起伏較大的情況,停止沖擊碾壓的同時,采用平地機(jī)進(jìn)行刮平處理。對于地面自然橫坡陡度超過1∶5,在路基基底部位開挖臺階,并將寬度控制在2m 以上。值得注意的是,臺階內(nèi)向傾斜坡度要設(shè)置在4%。機(jī)械設(shè)備采用三邊形雙輪沖擊壓路機(jī),沖擊功率為25kJ。設(shè)備行駛速度控制在10~12km/h 以內(nèi)。每沖擊碾壓5 遍后,采用平地機(jī)對擊坑進(jìn)行一次刮平處理。將路基中線,設(shè)置為分界線,經(jīng)路基一側(cè)向另一側(cè)以轉(zhuǎn)圈方式?jīng)_擊碾壓。具體順序,遵循由邊向中的原則進(jìn)行錯輪沖碾。當(dāng)輪跡覆蓋整個濕陷性黃土路基的表面,即為一遍。采用沖擊波峰錯峰壓實,碾壓5 遍后可對沖壓方向進(jìn)行調(diào)整。作業(yè)完畢后,運用平地機(jī)對沖碾路段進(jìn)行整平。而后,選用重型鋼輪壓路機(jī)對路基表面的平整與密實效果進(jìn)行處理控制[3]。

        在施工至淺層軟弱地基時,為處理含水量偏高問題,除了翻松晾曬,還可通過將一層砂礫或是碎石墊層鋪設(shè)在地基上來提高濕陷性黃土的強(qiáng)度。這里的墊層厚度,應(yīng)結(jié)合地基軟弱程度與含水量情況來確定,通常在30~40cm。墊層材料選擇上,含泥量應(yīng)控制在5%以下;最多粒徑在40cm 以下,且礫石強(qiáng)度不少于四級。濕陷性黃土路基的沖擊碾壓施工前,應(yīng)從作業(yè)路段范圍獲取具有代表性土樣,以對液塑限、含水量以及干密度進(jìn)行測定。此外,還要采用分層取樣方式,來確定黃土的濕陷性系數(shù),以保證施工參數(shù)確定的科學(xué)有效性。

        當(dāng)施工進(jìn)行到擋墻墻背、橋臺以及涵臺臺背2m范圍時,不得采用沖擊碾壓施工技術(shù),可通過液壓夯實設(shè)備對邊角與死角進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)壓實處理。對于沖擊碾壓作業(yè)氣溫環(huán)境較高,風(fēng)力較大,或是壓實土層表面較為干燥的情況,應(yīng)通過灑水潤濕處理,避免表面粉塵化現(xiàn)象出現(xiàn),繼而影響沖擊傳遞能力。沖擊碾壓車輛轉(zhuǎn)彎操作,應(yīng)對路線進(jìn)行調(diào)整,以保證沖擊凸輪落點與前次落點不重復(fù),進(jìn)而規(guī)避波浪現(xiàn)象發(fā)生[4]。質(zhì)量檢查工作,應(yīng)對觀測點進(jìn)行布置,并對不同沖擊碾壓遍數(shù)的沉降標(biāo)高進(jìn)行檢測。值得注意的是,壓實度檢測過程,應(yīng)保證每個斷面測點數(shù)量為2 點,且測定距離在中線的2/3 位置。每完成一段沖擊碾壓施工后,就要對檢測結(jié)果進(jìn)行全面的整理分析,并為后續(xù)整體施工質(zhì)量的檢測控制提供重要依據(jù)。

        4 結(jié)語

        綜上所述,針對濕陷性黃土路基的軟化與屈服現(xiàn)象,可通過做好沖擊碾壓施工前期的準(zhǔn)備,如放樣檢測與合理化機(jī)械設(shè)備選擇,來為后續(xù)施工作業(yè)開展提供便利。對于施工過程可能出現(xiàn)的含水量偏高問題,應(yīng)結(jié)合實際情況對淺層軟弱地基進(jìn)行翻松晾曬處理,或是鋪設(shè)墊層來強(qiáng)化濕陷性黃土結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。事實證明,只有這樣,才能最大限度地降低濕陷性黃土環(huán)境對路基工程建設(shè)帶來的影響。故,工程建設(shè)者應(yīng)將上述分析內(nèi)容與科研結(jié)果更多地作用于實踐,以不斷提升沖擊碾壓施工技術(shù)的應(yīng)用水平。

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