徐彬
盛玖建設(shè)集團(tuán)有限公司 山西 太原 030032
如圖1所示,路基壓實(shí)度施工總共分為三個(gè)部分。很多情況下,由于壓實(shí)工藝、填料含水率等諸多因素的制約,使得市政道路工程對(duì)路面的穩(wěn)定性和耐久性產(chǎn)生了很大的影響。市政路基的壓實(shí)作用是通過(guò)壓縮土體,使得土體之間的孔隙變小,從而增加土壤的容重,從而形成一個(gè)致密的整體,從而達(dá)到高強(qiáng)度、高穩(wěn)定的目的。由于地基的建設(shè)對(duì)土壤的自然形態(tài)造成了嚴(yán)重的破壞,使得土壤的顆粒結(jié)構(gòu)松散,重新組合。為了提高路基的強(qiáng)度和穩(wěn)定性,必須進(jìn)行碾壓,提高路基的致密程度。因此,路基壓實(shí)是路基工程建設(shè)的重要環(huán)節(jié),也是提高路基強(qiáng)度和穩(wěn)定性的重要技術(shù)手段。
圖1 路基壓實(shí)施工總體流程圖
近年來(lái),隨著城市化進(jìn)程的加快,市政道路建設(shè)的質(zhì)量也在不斷提升,但道路建設(shè)的質(zhì)量卻越來(lái)越差。[1]路基壓實(shí)在道路施工中起到了很大的作用,而路基的碾壓作業(yè)對(duì)公路的各項(xiàng)指標(biāo)有很大的影響。
填筑過(guò)程中,填筑材料的含水率對(duì)壓實(shí)過(guò)程的影響不是單純的線性關(guān)系,而當(dāng)壓實(shí)過(guò)程中含水率過(guò)高或過(guò)低時(shí),都會(huì)對(duì)壓實(shí)過(guò)程造成一定的影響。當(dāng)土壤水分含量太低時(shí),很容易造成路基的壓實(shí)問(wèn)題。同時(shí),在土壤含水率較高的地區(qū),會(huì)產(chǎn)生彈性土,從而對(duì)路基的壓實(shí)性產(chǎn)生不利的影響。因此,在建設(shè)單位進(jìn)行路基填筑時(shí),必須解決其含水量問(wèn)題,使其含水量保持在一個(gè)合理的范圍之內(nèi),不能有太高或太低的問(wèn)題。另外,填料的含水率還會(huì)影響顆粒間的摩擦力和粘性。一般認(rèn)為,在普通物料的基礎(chǔ)上,應(yīng)將水分含量控制在2%左右,才能進(jìn)行路基的壓實(shí)。
由于水分會(huì)對(duì)路基的壓實(shí)度產(chǎn)生較大的影響,因此,施工前要根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)情況進(jìn)行檢測(cè)和打?qū)?,以保證路基的含水量合理[2]。
適當(dāng)?shù)乃挚梢蕴岣咄寥赖臏囟刃裕绻植蛔?,土壤的密度就?huì)變得不合理,在這個(gè)位置進(jìn)行壓縮,可以很容易的將土壤中的空氣擠出來(lái),但是由于水膜無(wú)法起到很好的潤(rùn)滑作用,會(huì)影響土壤的質(zhì)量,從而降低壓實(shí)的質(zhì)量。
如果土壤水分含量過(guò)高,就會(huì)在土壤裂縫中形成一定數(shù)量的自由水,壓縮后無(wú)法將土壤中的空氣排出,從而影響到路基的壓實(shí)力,從而降低路基的壓實(shí)度。在鋪砌公路路基時(shí),必須先進(jìn)行確認(rèn),以保證路基在碾壓作業(yè)過(guò)程中的水分含量是否合理。
在進(jìn)行路基壓實(shí)施工時(shí),地基條件對(duì)壓實(shí)效果有一定的影響。由于不同的公路工程所處的土層不同,地基的穩(wěn)定性也不同,為了保證地基的壓實(shí)度達(dá)到相關(guān)的要求,就必須在施工前對(duì)地基進(jìn)行勘察,并根據(jù)不同的地基情況,制定相應(yīng)的施工措施。
譬如,如果地基比較松軟,就必須進(jìn)行土壤置換,也可以采用水泥攪拌樁加固軟土,提高土層的承載力,控制路基中的水分,從而保證路基的壓實(shí)度[3]。
施工單位要根據(jù)施工地點(diǎn)進(jìn)行清理,以確保工地?zé)o其它物體,確保零件位置的總體清潔;對(duì)施工地點(diǎn)的地理位置進(jìn)行良好的勘察,根據(jù)相關(guān)規(guī)范處理異常地質(zhì);由于建材中含有的水分會(huì)對(duì)建筑產(chǎn)生一定的影響,所以必須嚴(yán)格控制物料中的濕度,相關(guān)文件中也有明確的要求。根據(jù)地基的實(shí)際情況,選擇壓路機(jī)、平地機(jī)、攤鋪機(jī)等壓實(shí)機(jī),以保證壓實(shí)度。如果是在碾壓作業(yè)中,碾壓作業(yè)時(shí),必須選擇碾壓設(shè)備,而在碾壓作業(yè)中,則要選擇一臺(tái)重型壓路機(jī)[4]。
如圖2所示,在確定了最佳施工設(shè)備、碾壓次數(shù)、最優(yōu)含水率等參數(shù)后,再進(jìn)行碾壓施工。在碾壓施工前,要檢查土層的具體含水率,確定相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn),禁止不能進(jìn)行碾壓,必須要有很好的處理障礙。
圖2 填石路基施工流程圖
在碾壓期間必須考慮到下列問(wèn)題:
①碾磨要求采用相對(duì)較慢的轉(zhuǎn)速,一般不能超過(guò)4公里/小時(shí);
②在一條直線上,應(yīng)按照從兩側(cè)到中間的原則進(jìn)行碾壓,在半徑不大的地方,按從中間到外圍的原則進(jìn)行碾壓;
③橫向連接位置,要求長(zhǎng)度為40-50厘米,使用單輪式壓路機(jī)時(shí),要保證50%的搭接長(zhǎng)度,如果是前后方向相同,則要保證1~1.5米;
④碾壓必須滿足一定的質(zhì)量,如果有不正常的情況,必須保證碾壓均勻;
⑤振動(dòng)碾壓過(guò)程中,首先要停止振動(dòng),然后按速度緩慢進(jìn)行。如果在一個(gè)標(biāo)段內(nèi)有大型車輛時(shí),就必須按照行車路線進(jìn)行設(shè)計(jì),以充分展示大型車輛所具備的壓實(shí)性;
大型汽車由于軸載大,對(duì)路基的影響更大,但由于在同一條道路上行駛的時(shí)間過(guò)長(zhǎng),很可能會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的碾壓,從而在路基表面留下痕跡。在這種情況下,在施工過(guò)程中,必須對(duì)車輛的行駛進(jìn)行合理的規(guī)劃。
在所述填料處于或超過(guò)所述最優(yōu)含水率的過(guò)程中,所述碾壓層的厚度必須與所施加的壓實(shí)機(jī)的有關(guān)特性相一致。如果層間的厚度比較高,那么,劣質(zhì)的設(shè)備就不能直接作用在層間的底部,只有表面的層狀壓力,而在層間的緊實(shí)度達(dá)不到要求,會(huì)留下一層比較松軟的泥土,從而影響到施工。不同類型的壓實(shí)設(shè)備,其分層壓實(shí)的厚度要根據(jù)施工環(huán)境和分層測(cè)試的壓實(shí)度來(lái)判斷。相關(guān)資料表明,在滿足施工設(shè)備等條件下,最佳鋪層厚度為30厘米。
在確定了最優(yōu)的松層厚度后,大部分人都認(rèn)為,如果松層厚度較小,那么壓縮后的壓實(shí)度就會(huì)更好,但事實(shí)證明這是錯(cuò)誤的。碾壓層的厚度越小,路基的力學(xué)性能越差,即兩個(gè)壓實(shí)路面的粘結(jié)力越弱。特別是在進(jìn)行路基填筑至路床頂部時(shí),如果壓實(shí)層很薄,則路基與路基框架的銜接度就會(huì)降低。
水分是反映土壤物理狀況的最基本的物理參數(shù),水分含量的變化會(huì)影響土壤的許多力學(xué)性能。在保證路基壓實(shí)度的前提下,合理的含水率是至關(guān)重要的。在土壤干密度、孔隙率等方面,宜采用最佳含水率作為基礎(chǔ)。所以,在確定了土料場(chǎng)地后,在進(jìn)行地基處理時(shí),必須首先確定土壤的最優(yōu)含水率。
確定最優(yōu)含水率是為了指導(dǎo)施工,對(duì)于超過(guò)最佳含水率的充填土,應(yīng)及時(shí)晾干,低于最優(yōu)含水率的土壤應(yīng)及時(shí)噴灑。在取水條件較差的區(qū)域,可以采用增大壓實(shí)功的方式,以提高地基的壓實(shí)度。
標(biāo)準(zhǔn)中段地基土層填土?xí)r,沒(méi)有對(duì)平整度做規(guī)定,根據(jù)多年的施工經(jīng)驗(yàn),壓路機(jī)在平坦的道路上,各個(gè)部位的壓實(shí)作用相同,壓實(shí)后各點(diǎn)的壓實(shí)度較為均勻,且統(tǒng)計(jì)曲線分布不均勻。平整性較差的路基,在碾壓過(guò)程中,壓路機(jī)會(huì)對(duì)路基土體造成向下的壓力,因?yàn)閴毫Ψ峙洳痪?,壓?shí)效果不同,壓實(shí)效果不均衡,有可能出現(xiàn)某段、某區(qū)域的壓實(shí)度達(dá)不到要求時(shí),還要加大檢查次數(shù),將不合格區(qū)域劃分出來(lái),再進(jìn)行碾壓。
集料的品質(zhì)主要取決于集料本身的強(qiáng)度、級(jí)配以及集料中是否存在有害成分。作為地基地基的骨料,其強(qiáng)度要求不高,而作為鋪面或基層的骨料必須具備所需的強(qiáng)度。在壓路機(jī)的碾壓中,由于骨料自身的強(qiáng)度太低,極易發(fā)生破碎,導(dǎo)致骨料自身的級(jí)配損壞。結(jié)果表明:?jiǎn)蝹€(gè)粒徑材料的比表面積和孔隙率都很高,物料之間的摩擦阻力很低,物料之間的摩擦阻力也比較小,物料之間存在著相對(duì)的滑動(dòng),因此很難達(dá)到壓實(shí)的穩(wěn)定。因此,要想改善結(jié)構(gòu)層的強(qiáng)度、降低其空隙率、增強(qiáng)結(jié)構(gòu)層的穩(wěn)定性,就需要對(duì)道路材料,尤其是用作道路結(jié)構(gòu)層的骨料進(jìn)行合理的級(jí)配。由于不同級(jí)配的不同,會(huì)導(dǎo)致不同粒度的粒子在物料中發(fā)生改變。
級(jí)配不當(dāng)會(huì)導(dǎo)致骨料中的微粒無(wú)法充分嵌合,從而影響骨料的致密性,并導(dǎo)致最大干重和最優(yōu)含水率的變化,從而影響到壓實(shí)效果和壓實(shí)度的檢驗(yàn)。當(dāng)集料中含有易容鹽、有機(jī)質(zhì)等有害成分時(shí),其密實(shí)性雖能暫時(shí)滿足要求,但會(huì)與有害物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng),造成“鹽脹”等病害。
由于地基的下臥層結(jié)構(gòu)必須承受全部的上部荷載,因此,確保地基的下部結(jié)構(gòu)的施工是非常關(guān)鍵的。所以,在施工前進(jìn)行路基填筑時(shí),一定要把路面中的污物清理干凈,其中含有腐蝕性的土層、草苗、淤泥等,都要清理得很好。同時(shí),對(duì)于彈簧土,也要采取相應(yīng)的處理措施,否則會(huì)導(dǎo)致路基壓實(shí)質(zhì)量下降。如果不能很好地清除路基中的積水,就需要在上面鋪一層泥土,如若不然其后果是路面的地基會(huì)出現(xiàn)裂縫。特別是在軟粘土基礎(chǔ)上,要采取較好的處理方法,否則會(huì)引起路面的異常[5]。
公路路基施工完成后,必須進(jìn)行碾壓作業(yè),確保路面能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)。在鋪裝鋪裝作業(yè)中,應(yīng)合理計(jì)算工期和數(shù)量。路基工程完工后,應(yīng)立即進(jìn)行碾壓,碾壓施工的長(zhǎng)度和效率要與鋪裝效率保持一致;碾壓施工地點(diǎn)的長(zhǎng)度規(guī)劃要根據(jù)建筑材料的性能、施工期間的氣候條件和道路的溫度來(lái)確定;對(duì)異常位置進(jìn)行合理的碾壓施工。當(dāng)遇到路面太小,導(dǎo)致碾壓機(jī)械無(wú)法順利通過(guò)時(shí),就需要采用振動(dòng)夯法進(jìn)行壓實(shí)。路基路面的碾壓作業(yè)結(jié)束后,應(yīng)根據(jù)施工場(chǎng)地的具體情況進(jìn)行清理,尤其是在低溫工況下,應(yīng)保證路面清潔。
由于振動(dòng)壓路機(jī)的振動(dòng)頻率是固定的,所以碾壓速度會(huì)影響到碾壓輪對(duì)單位面積的壓實(shí)力。在同樣的碾壓次數(shù)下,在壓路機(jī)運(yùn)行速度較慢的條件下,碾壓輪的夯打點(diǎn)間隔變短,且碾壓輪對(duì)單位面積的壓實(shí)力更大。在壓路機(jī)轉(zhuǎn)速較高的情況下,碾壓輪的擊打點(diǎn)間隔較大,且在單位面積內(nèi)受壓實(shí)功較少。
目前,壓實(shí)設(shè)備的類型很多,根據(jù)其功能可以分為靜碾式、夯擊式和振動(dòng)式。選用儀器時(shí),應(yīng)依據(jù)設(shè)備的特性及所處環(huán)境而定。在這當(dāng)中,靜碾壓路機(jī)是根據(jù)其自身的特點(diǎn),利用其在薄板路面上的線負(fù)荷、作業(yè)次數(shù)、推進(jìn)速度等特點(diǎn),來(lái)體現(xiàn)其功能。通過(guò)振動(dòng)輪的作用,振動(dòng)壓路機(jī)產(chǎn)生了很大的壓力,從而使土壤中的顆粒發(fā)生變化,從而確保了更小的顆??梢赃M(jìn)入更大的顆粒之間,從而達(dá)到壓縮的效果。夯錘壓實(shí)機(jī)是利用夯錘反復(fù)下落所帶來(lái)的動(dòng)力,從而使土壤得到壓縮,其中,夯錘、夯板和夯實(shí)機(jī)對(duì)土壤的沖擊比靜壓大,且具有更大的傳遞深度和更高的壓實(shí)質(zhì)量,適用于各種土壤。
在施工過(guò)程中,要根據(jù)路基填料的有關(guān)特性選擇合適的壓實(shí)設(shè)備。振動(dòng)式機(jī)械在砂質(zhì)土壤中的使用效果最好,在粘性土壤中可以選擇靜態(tài)碾壓和夯擊。在建造之前,施工單位必須根據(jù)試驗(yàn)地點(diǎn)確定合適的碾壓方式,從而提高工程的建設(shè)效率。當(dāng)填料達(dá)到或稍大于理想含水率時(shí),碾壓層的厚度必須與壓實(shí)機(jī)的作用相符。在物料層厚度大的情況下,壓路機(jī)的能量無(wú)法到達(dá)層底,壓實(shí)的只能在層間形成一層硬殼,而在層間的致密程度達(dá)不到壓實(shí)度的要求,導(dǎo)致層間出現(xiàn)了松散的層狀結(jié)構(gòu),從而導(dǎo)致質(zhì)量問(wèn)題。
目前常用的壓實(shí)度測(cè)試方法有很多,常用的方法有:砂灌法、水袋法、核子密度計(jì)、環(huán)刀法等。通常采用的是灌沙法,這種方法工作量大,試驗(yàn)耗時(shí)多,但是試驗(yàn)數(shù)據(jù)直接、真實(shí)、準(zhǔn)確,是目前最普遍使用的礫類土壤壓實(shí)度測(cè)量方法。第二種方法為環(huán)式刀法,它具有操作簡(jiǎn)單、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確等特點(diǎn),在質(zhì)量檢驗(yàn)和施工中得到廣泛應(yīng)用。但環(huán)刀法不適合用來(lái)測(cè)試礫質(zhì)土壤,而用核子密度計(jì)測(cè)量則是最好的選擇。用此方法可以測(cè)量土壤的含水量和密度。它的優(yōu)點(diǎn)是使用方便,快速,但是精度較低,不能作為仲裁檢驗(yàn)和驗(yàn)收的基礎(chǔ)。無(wú)論使用哪一種方法,都必須嚴(yán)格遵循測(cè)試規(guī)范,以保證所測(cè)數(shù)據(jù)的真實(shí)性和可靠性[6]。
組織施工人員進(jìn)行相關(guān)知識(shí)的學(xué)習(xí),從而提升他們的專業(yè)知識(shí)水平和技術(shù)水平,以確保他們能正確地應(yīng)對(duì)非正常狀況。相關(guān)的建筑工人需要不斷地學(xué)習(xí)新的技術(shù),并將其用于市政公路工程的地基鋪裝施工。
為了保證壓實(shí)作業(yè)的順利進(jìn)行,應(yīng)采用不同的壓實(shí)技術(shù)。同時(shí),要提高施工人員的綜合素質(zhì),使施工人員了解公路工程路基壓實(shí)工作的重要性,使他們具備高度的責(zé)任感,主動(dòng)提高自身綜合素質(zhì),抓住一切機(jī)會(huì)進(jìn)行學(xué)習(xí)。
市政公路建設(shè)已成為我國(guó)交通界的一項(xiàng)重大工程,對(duì)保障我國(guó)交通運(yùn)輸業(yè)的迅速發(fā)展具有十分重要的意義。在市政公路施工中,為了確保路基的良好性能,提高路基的抗壓強(qiáng)度,必須重視路基的壓實(shí)度質(zhì)量。在公路路基進(jìn)行壓縮處理后,可以顯著提高路基的穩(wěn)定性,降低路面的滲透性,防止路面因低溫而產(chǎn)生的不均勻變形,從而保障公路的壽命。