劉江偉, 鄧明長(zhǎng), 鄧江云, 何躍軍, 楊 艷

(成都建工集團(tuán)有限公司, 四川成都 610031)

為促進(jìn)區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展，推進(jìn)新型城鎮(zhèn)化建設(shè)，在“天府新區(qū)”獲批為國(guó)家級(jí)新區(qū)后，成都市根據(jù)區(qū)域特點(diǎn)，實(shí)施了“東進(jìn)”戰(zhàn)略。成都天府國(guó)際機(jī)場(chǎng)作為“天府新區(qū)”的標(biāo)志性工程，在成都“東進(jìn)”戰(zhàn)略實(shí)施中開(kāi)工建設(shè)。天府國(guó)際機(jī)場(chǎng)位于成都市的東南方向，簡(jiǎn)陽(yáng)市南部，距離成都中心城區(qū)直線距離50 km，場(chǎng)地屬于新華夏系四川盆地沉降帶川中褶皺帶，構(gòu)造形跡展布方向?yàn)楸逼珫|向，屬于龍泉山褶皺帶和威遠(yuǎn)旋扭構(gòu)造特征區(qū)域，處龍泉山大斷裂及賈家場(chǎng)向斜東翼。根據(jù)該區(qū)域范圍內(nèi)地層巖性構(gòu)造，填土各項(xiàng)指標(biāo)要求，適用于路基填筑的優(yōu)質(zhì)填料較少，黏土和粉質(zhì)黏土覆蓋層也較薄，CBR值較小，而該區(qū)域挖方段石方比例又較大，多為泥巖和砂質(zhì)泥巖。針對(duì)路基要求和特性，以及區(qū)域特點(diǎn)，為避免石質(zhì)挖方棄置，在滿足施工工藝要求，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)符合規(guī)定的前提下，該區(qū)域的天府國(guó)際機(jī)場(chǎng)配套服務(wù)工程簡(jiǎn)三路工程在高填方路堤段施工中，從經(jīng)濟(jì)和環(huán)保角度出發(fā)，通過(guò)對(duì)填料改良，施工工藝技術(shù)創(chuàng)新，采用了“利用開(kāi)挖石方?jīng)_擊補(bǔ)壓、強(qiáng)夯補(bǔ)強(qiáng)的高填方路堤施工關(guān)鍵技術(shù)”。該技術(shù)的采用有效提高了路基挖方中石方利用率，同時(shí)也滿足高填方路基的各項(xiàng)要求，技術(shù)安全可靠，施工工藝合理，適用性強(qiáng)。

1 施工工藝流程

該技術(shù)通過(guò)將挖方石方破碎形成混合料用于路基填筑，每填筑5層采用沖擊式壓路機(jī)沖擊補(bǔ)壓，路堤填筑完成后采用強(qiáng)夯補(bǔ)強(qiáng)的方法形成高填方路堤。施工工藝流程如圖1所示。

圖1 破碎原石填筑路堤工藝流程

2 填料的生產(chǎn)、運(yùn)輸

(1)首先將路基開(kāi)挖時(shí)過(guò)大的中風(fēng)化泥質(zhì)砂巖，通過(guò)帶破碎頭的挖掘機(jī)解小至方便移動(dòng)碎石機(jī)械破碎的大小，再采用移動(dòng)反擊式破碎機(jī)破碎，將破碎解小后的砂質(zhì)泥巖或泥質(zhì)砂巖和黏土或粉質(zhì)黏土拌合，形成10～20 cm粒徑含量在30 %～70 %范圍內(nèi)土石混合料(圖2)。

圖2 挖方原石破碎利用

(2)分別測(cè)定破碎后石方和土方填料含水量，根據(jù)混合料土石比例及“土石比例-最佳含水量最大干密度曲線”確定最佳含水量。

(3)拌合時(shí)，填料石方比例大時(shí)，以石料為基料，將土料摻入石料中，土方比例大時(shí)，以土料為基料，將石料摻入土料中，采用挖掘機(jī)或裝載機(jī)進(jìn)行拌合。拌合時(shí)，如含水量偏小，可根據(jù)預(yù)估最佳含水量確定加水量，采用霧炮噴水拌合，如含水量過(guò)大，可在填筑時(shí)進(jìn)行晾曬。

(4)裝料運(yùn)輸時(shí)記錄填料實(shí)測(cè)含水量和填筑時(shí)氣溫，便于根據(jù)填筑壓實(shí)度檢測(cè)數(shù)據(jù)及時(shí)對(duì)填料拌合時(shí)加水量等進(jìn)行必要調(diào)整。

3 填筑壓實(shí)控制方法

3.1 確定“土石比例-最佳含水量最大干密度曲線”

由于填筑填料含石率的不均勻性，為正確求得路堤壓實(shí)度，須配置不同含石比例(一般按10 %、20 %、30 %、40 %、50 %、60 %、70 %)的混合料，采用重型擊實(shí)試驗(yàn)法根據(jù)不同含石率，求得 “含石率-最佳含水量”，“ 含石率-最大干密度”關(guān)系曲線。

3.2 壓實(shí)度檢測(cè)

壓實(shí)度檢測(cè)采用灌砂法。求得土體濕容重和含水量后，篩分出石料，求得含石率(含石率=混合料石重 /混合料重)，根據(jù)含石率和“含石率-最佳含水量”，“ 含石率-最大干密度”關(guān)系曲線，采用內(nèi)插法求出測(cè)試料的最佳含水量和最大干密度，計(jì)算出正確壓實(shí)度。

4 路堤填筑

采用混合料進(jìn)行路堤填筑時(shí)，先采用20～26 t壓路機(jī)進(jìn)行碾壓，每填筑5層采用沖擊式壓路機(jī)進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)作業(yè)，將不平整處找平并采用大噸位壓路機(jī)進(jìn)行碾壓，以保證回填下層的平整度，在填筑高度達(dá)到5 m后采用強(qiáng)夯加強(qiáng)，依次循環(huán)作業(yè)至路堤回填完成。

4.1 分層填筑

填筑時(shí)應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)混合料含水量，并將數(shù)據(jù)反饋給混合料拌合場(chǎng)，含水量控制在最佳實(shí)際含水量±2 %之內(nèi)。路堤填筑采用25 t振動(dòng)壓路機(jī)水平分層填筑法施工。填筑前鋪筑試驗(yàn)段確定松鋪系數(shù)，填料分層松鋪厚度一般控制在30 cm內(nèi)。采用裝載機(jī)配合推土機(jī)進(jìn)行攤鋪?zhàn)鳂I(yè)，攤鋪厚度采用拉桿掛線方式控制，松鋪厚度采用人工挖坑檢測(cè)。

每層碾壓完成后檢測(cè)壓實(shí)度，含石量小于70 %時(shí)，采用灌砂法檢測(cè)壓實(shí)度；含石率大于70 %時(shí)，采用標(biāo)高法檢測(cè)壓實(shí)度。必要時(shí)可通過(guò)鉆芯取樣法，對(duì)含石量過(guò)大填料進(jìn)行壓實(shí)度校驗(yàn)(圖3)。

圖3 振動(dòng)壓路機(jī)分層壓實(shí)填筑

4.2 沖擊補(bǔ)壓

當(dāng)分層填筑5層后，便可采用YCT-25沖擊式壓路機(jī)進(jìn)行補(bǔ)壓。沖擊式壓路機(jī)行進(jìn)速度控制在10～12 km/h。沖擊壓路機(jī)的總沖擊能量由靜態(tài)能量、平動(dòng)能量、轉(zhuǎn)動(dòng)慣性能量組成,沖擊總能量公式計(jì)算：

N=N1+1/2MV2+1/2Iw

(1)

式中：N為總沖擊能量(kJ)；N1為靜態(tài)能量( kJ)；M為沖擊輪質(zhì)量(kg)；V為行進(jìn)速度(m/s)；I為轉(zhuǎn)動(dòng)慣量(kg·m2)；w為轉(zhuǎn)速(r/s)。

根據(jù)YCT25沖擊式壓路機(jī)性能參數(shù),N1=25 kJ;M=1000 kg;V=12 km/h;計(jì)算可得總沖擊能量為131 kJ。

根據(jù)求得的總沖擊能量，YCT-25沖擊式壓路機(jī)行進(jìn)速度控制在10～12 km/h時(shí)，沖擊力可達(dá)2 000 kN，有效影響深度大于1.5 m,由此可見(jiàn)沖擊碾壓能有效提高路基質(zhì)量。

高填方路堤沖擊碾壓施工時(shí)，以壓實(shí)遍數(shù)控制為主，壓實(shí)度控制為輔。根據(jù)試驗(yàn)段，當(dāng)沖壓10遍時(shí)，檢測(cè)壓實(shí)度在92 %～95 %；當(dāng)碾壓15遍時(shí)，所有壓實(shí)度檢測(cè)點(diǎn)位大于95 %，部分點(diǎn)位壓實(shí)度達(dá)到100 %。因此壓實(shí)遍數(shù)控制在10～15遍最合理(圖4)。

圖4 沖擊碾壓補(bǔ)強(qiáng)

4.3 強(qiáng)夯加強(qiáng)

強(qiáng)夯影響深度一般大于5 m，該技術(shù)主要是利用重錘勢(shì)能，沖擊土體，形成一定沉降，使土體迅速固結(jié)，從而提高地基承載力，減小高填方路堤沉降。當(dāng)路堤高度不大于5 m時(shí)，路堤頂面采用強(qiáng)夯補(bǔ)強(qiáng)；路堤填筑高度大于5 m時(shí)，每5 m進(jìn)行一次補(bǔ)強(qiáng)作業(yè)，強(qiáng)夯補(bǔ)強(qiáng)面層無(wú)需進(jìn)行沖擊式碾壓。路堤回填高度須略高于設(shè)計(jì)標(biāo)高。

強(qiáng)夯施工前，應(yīng)選擇有代表性地段進(jìn)行強(qiáng)夯試驗(yàn)，具體測(cè)試項(xiàng)目包括：地面沉降量、孔隙水壓力觀測(cè)、深層沉降和側(cè)向位移觀測(cè)、強(qiáng)夯振動(dòng)影響范圍觀測(cè)，根據(jù)觀測(cè)試驗(yàn)結(jié)果，確定單點(diǎn)夯擊能(錘重乘落距)、最佳夯擊能、夯點(diǎn)距離、夯擊擊數(shù)、夯擊遍數(shù)、間歇時(shí)間強(qiáng)夯工藝參數(shù)。強(qiáng)夯時(shí)，應(yīng)放樣夯點(diǎn)位置，根據(jù)強(qiáng)夯工藝參數(shù)的夯擊次數(shù)完成夯點(diǎn)夯擊，當(dāng)夯坑傾斜造成夯錘傾斜時(shí)，及時(shí)整平夯坑。所有夯點(diǎn)按夯擊次數(shù)完成即完成一遍強(qiáng)夯。逐次完成全部夯擊遍數(shù)，最后低能量滿夯將場(chǎng)地表層松土夯實(shí)，并測(cè)量強(qiáng)夯后路堤高程(圖5)。

圖5 路堤填筑完成強(qiáng)夯補(bǔ)強(qiáng)

強(qiáng)夯完成后，采用人工配合機(jī)械，找平路堤面，光輪壓路機(jī)壓實(shí)，形成路堤。

4.4 路堤檢測(cè)驗(yàn)收

路堤成型后對(duì)路堤進(jìn)行檢測(cè)，路堤壓實(shí)度、彎沉值、平整度、高程、軸線、幾何尺寸、外觀符合規(guī)定，即完成路堤施工(圖6)。

圖6 路堤檢測(cè)驗(yàn)收

5 結(jié)束語(yǔ)

該技術(shù)主要將中風(fēng)化泥質(zhì)砂巖或砂質(zhì)泥巖破碎，與土方拌合，形成填筑混合料，在常規(guī)壓實(shí)基礎(chǔ)上采用沖擊補(bǔ)壓和強(qiáng)強(qiáng)夯加強(qiáng)的方式進(jìn)行施工。該施工技術(shù)能合理利用挖方石方(砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)砂巖)，避免了挖方石方因無(wú)法利用而被棄置，減少了石方棄置造成的費(fèi)用增加，避免石方棄置造成資源環(huán)境破壞。同時(shí)，混合料CBR值也較高，改善了路堤填料性能。沖擊補(bǔ)壓、強(qiáng)夯補(bǔ)強(qiáng)后路堤強(qiáng)度顯著提高，減少了路基沉降，使高填方路堤質(zhì)量顯著提高，既滿足高填方路基的各項(xiàng)要求，也提高了路基挖方中石方利用率。