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[摘要] 随着我国公路建设的发展,土石路基已经成为高等级公路常见的路基形式,土石混填具有强度高、压缩性低的特点,适用于路堤的填筑。通过合理的施工组织,土石混填可以达到较好的压实效果,能满足设计使用要求。土石路基在我区高速公路建设中尚属首次,所以施工中还没有成熟的经验,设计中也没有提出具体的工艺要求和质量控制指标。本人通过土石路基试验段和现场实体工程施工相结合,就怎样保证土石路基的压实质量及检测方法浅谈一些思路,仅供同行参考。
[关键词] 高速公路土石路基质量控制检测方法
一、土石路基压实机理
压实工作是路基施工过程中最重要的组成部分,压实的结果对道路的质量和寿命起着决定性作用,有效的压实性能显著改善填方的承载力和稳定性,可以大大减少将来通车后公路营运的维修成本。
压实是通过外力,使路基填料密实度提高的作用,压实时颗粒发生位移,孔隙体积减少,土石路基填料颗粒大,可塑性小,透水性强,要达到密实状态,通过碾压使填料之间相互挤压,小颗粒掉入孔隙中,达到密实目的,增加了颗粒间的接触面积和咬合度,提高抗剪强度和变形模量,通过压实粗骨料下沉,细集料上浮,整个填料形成嵌挤骨架,板结成整体,这样即能保证压实质量,又能确保路基表面平整度。
压实程度不仅与含水量有关,而且与粒径级配、压实机具的功能有密切关系。
通过现场施工证明,采用重型(20T以上)振动压路机压实土石路基是很有效的方法。土石路基填料由各种不同粒径的无粘性颗粒组成,压实后的填料层的力学强度来源于颗粒间的挤压、摩擦和嵌锁作用。填料级配越好,抗剪强度越大,所以压实后的土石路基可以近似为半刚性体。
二、土石路基的现场施工
现将土石路基施工工艺阐述如下:
1、测量放样及布格上土
1)松铺厚度松铺厚度为45㎝.
基底处理检验合格后,放出路基中线及边线,按每个断面布设3点测出标高作为测量松铺厚度的依据。根据路基设计横断面计算出填筑宽度,每侧加宽0.3m,撒出石灰线,在桩上标示出本层设计标高位置。卸料时严格执行先布方格后上土,三线标示的施工规定,人工用石灰布格,根据设计松铺厚度及每车运料方量(每车18m3)计算网格大小,松铺厚度45cm,格子大小8m×4.5m,将填料运到布格处,专人指挥汽车卸土,间距大致均匀。
2、摊铺
自卸汽车卸料后,用推土机初平,对于边坡缺土处用人工补料整修,摊铺过程中对超粒径填料采用人工配合机械剔除。初平结束后,再用平地机进行准确精平,使表面平整无空洞,保证路基横坡。
3、洒水
根据填料的天然含水量与试验得出的最佳含水量进行比较,决定是否补充洒水。如含水量过大,则将填料晾干至最佳含水量±2%以内。如含水量过小,则需要对土补充洒水,达到压实所需的最佳含水量。
4、测点布设
平地机精平完成后,在初压之前,沿路中桩每40米一个断面布设8个测点,测点采用埋设直径5cm的钢球,埋设后路基表面应平整以保证压路机碾压后钢球与填料同步下沉。
机械组合类型
T220推土机一台,ZL50装载机2台,PY180平地机1台,YZ20B振动压路机2台,3Y18T光轮压路机1台,8T洒水车1台。
5、碾压施工工艺
YZ20B振动压路机关闭振动一档稳压1遍→YZ20B振动压路机一档强振5遍→ 3Y18T三轮光轮压路机一档稳压1遍。
一档行驶速度35~40米/分钟。
三、检测标准
1)沉降差控制标准制定为:沉降量不大于3㎜,标准差不大于2 ㎜.
上路床以下孔隙率控制标准为: <13%。
2)含水率控制
最佳含水率为4.0%左右。
3)外观质量
外观及平整度检测标准:平整度不大于20㎜,路基表面平整密实,表面无松散、填料无离析现象,大粒径填石无松动,无明显轮迹和孔洞,表面及边部无超粒径石料,边线顺直。
其余检查项目同填石路基检测标准。
四、施工检测控制要点
1>在摊铺时,人工配合机械拣出超粒径填料(大于30㎝)后,用平地机精平,确保填筑表面无空洞和超粒径石料。当振压遍数达到5遍后,在用灌水法做孔隙率检测时发现压实后的填筑料,粗骨料下沉,细集料上浮,而且整个填料形成嵌挤骨架,即能保证压实质量,又能确保路基表面平整度。
2>采用大于20T以上的振动压路机一档稳压1遍,再强振5遍,18T以上的三轮压路机碾压一遍。
3>及时补水:在YZ20B振动压路机碾压到第3~4遍时,3Y18T三轮压路机进行收光时,路基表面出现松散现象,此时用洒水车适当进行补水,让水分渗入路基表面1~2㎝,确保表面湿润,在不粘轮的情况下,继续进行碾压。
4>应用埋设钢球,通过水准仪测量沉降差的方法来判断压实效果。
5>仪器采用苏光DSE2以上水准仪,水准标尺有毫米刻划并加装圆水准气泡。水准仪和标尺使用前须鉴定合格,仪器i角小于15”。
6>沉降观测点的最大距离不能超过80米,水准仪须在观测点的中间,每层检测高程时,仪器位置始终是固定位置。
7>测点采用埋设直径5cm的钢球,沿路中桩每40米一断面布设8个测点,并且埋设后钢球表面应与路基表面齐平以保证经压路机碾压后钢球与填料同步下沉。
8>测量沉降差时,将钢球表面的土粒清理干净,确保测量精度。
五、进一步建议
1)施工中存在一些不稳定因素需消除:
a、最佳含水量确定
在碾压前,洒水焖料十分重要,通过后续施工中发现洒水焖料不彻底,就进行碾压,在用灌水法做孔隙率指标检测时,发现填料上层20㎝左右,集料处于潮湿状态且板结成整体,密实效果很好,填料下层20㎝左右,集料处干燥状态且嵌挤松散,压实效果较差.鉴于此,建议在压实之前,现场试验人员严格检查填料含水量是否达到最佳含水量4%左右后,方可进行碾压。
b、压实遍数是否达到规定要求
在路基展开大面积施工后,由于作业面大,机械较少,造成压实遍数达不到规定的要求。
因此建议:现场施工人员和监理人员加大监督力度,保证压实遍数,确保路基压实质量。如有条件在振动压路机上安装GPS定位系统,监督施工机械工作时间。
2)半幅施工路基中部大料集中
由于路基半幅施工,易于现场施工,但同时造成路基中部有大料集中的现象。
为了保证路基中部压实质量,在另半幅施工时需用推土机或装载机将路基中部大料铲除,均匀摊铺到其他施工区域。
2)建议在后续的施工中,在加大监督力度的同时,在检测方法上以控制沉降量为主,并随机检测孔隙率,以双指标来控制路基压实质量。
3)建议在路基高填方段或原地面为湖塘地段,路基沉降变形观测中应用沉降板的埋设及观测技术,进一步控制路基压实质量。
4)弯沉不仅能反映出土基的整体强度和刚度,而且与道路的使用状态存在一定关系。建议在路基检测过程中,尤其在路基界面验收时增加弯沉检测项目,进一步论证用沉降差控制路基压实质量的方法是否可靠。
六、结束语
通过石银高速三个合同段土石路基近6个月的施工,土石路基的施工工艺、过程控制、检测方法和检测标准。能够满足JTG F10-2006《公路路基施工技术规范》及石嘴山至银川高速公路的设计要求。使本项目取得了具有突破性进展的成果,具有较大的经济和社会效益,值得推广。
[关键词] 高速公路土石路基质量控制检测方法
一、土石路基压实机理
压实工作是路基施工过程中最重要的组成部分,压实的结果对道路的质量和寿命起着决定性作用,有效的压实性能显著改善填方的承载力和稳定性,可以大大减少将来通车后公路营运的维修成本。
压实是通过外力,使路基填料密实度提高的作用,压实时颗粒发生位移,孔隙体积减少,土石路基填料颗粒大,可塑性小,透水性强,要达到密实状态,通过碾压使填料之间相互挤压,小颗粒掉入孔隙中,达到密实目的,增加了颗粒间的接触面积和咬合度,提高抗剪强度和变形模量,通过压实粗骨料下沉,细集料上浮,整个填料形成嵌挤骨架,板结成整体,这样即能保证压实质量,又能确保路基表面平整度。
压实程度不仅与含水量有关,而且与粒径级配、压实机具的功能有密切关系。
通过现场施工证明,采用重型(20T以上)振动压路机压实土石路基是很有效的方法。土石路基填料由各种不同粒径的无粘性颗粒组成,压实后的填料层的力学强度来源于颗粒间的挤压、摩擦和嵌锁作用。填料级配越好,抗剪强度越大,所以压实后的土石路基可以近似为半刚性体。
二、土石路基的现场施工
现将土石路基施工工艺阐述如下:
1、测量放样及布格上土
1)松铺厚度松铺厚度为45㎝.
基底处理检验合格后,放出路基中线及边线,按每个断面布设3点测出标高作为测量松铺厚度的依据。根据路基设计横断面计算出填筑宽度,每侧加宽0.3m,撒出石灰线,在桩上标示出本层设计标高位置。卸料时严格执行先布方格后上土,三线标示的施工规定,人工用石灰布格,根据设计松铺厚度及每车运料方量(每车18m3)计算网格大小,松铺厚度45cm,格子大小8m×4.5m,将填料运到布格处,专人指挥汽车卸土,间距大致均匀。
2、摊铺
自卸汽车卸料后,用推土机初平,对于边坡缺土处用人工补料整修,摊铺过程中对超粒径填料采用人工配合机械剔除。初平结束后,再用平地机进行准确精平,使表面平整无空洞,保证路基横坡。
3、洒水
根据填料的天然含水量与试验得出的最佳含水量进行比较,决定是否补充洒水。如含水量过大,则将填料晾干至最佳含水量±2%以内。如含水量过小,则需要对土补充洒水,达到压实所需的最佳含水量。
4、测点布设
平地机精平完成后,在初压之前,沿路中桩每40米一个断面布设8个测点,测点采用埋设直径5cm的钢球,埋设后路基表面应平整以保证压路机碾压后钢球与填料同步下沉。
机械组合类型
T220推土机一台,ZL50装载机2台,PY180平地机1台,YZ20B振动压路机2台,3Y18T光轮压路机1台,8T洒水车1台。
5、碾压施工工艺
YZ20B振动压路机关闭振动一档稳压1遍→YZ20B振动压路机一档强振5遍→ 3Y18T三轮光轮压路机一档稳压1遍。
一档行驶速度35~40米/分钟。
三、检测标准
1)沉降差控制标准制定为:沉降量不大于3㎜,标准差不大于2 ㎜.
上路床以下孔隙率控制标准为: <13%。
2)含水率控制
最佳含水率为4.0%左右。
3)外观质量
外观及平整度检测标准:平整度不大于20㎜,路基表面平整密实,表面无松散、填料无离析现象,大粒径填石无松动,无明显轮迹和孔洞,表面及边部无超粒径石料,边线顺直。
其余检查项目同填石路基检测标准。
四、施工检测控制要点
1>在摊铺时,人工配合机械拣出超粒径填料(大于30㎝)后,用平地机精平,确保填筑表面无空洞和超粒径石料。当振压遍数达到5遍后,在用灌水法做孔隙率检测时发现压实后的填筑料,粗骨料下沉,细集料上浮,而且整个填料形成嵌挤骨架,即能保证压实质量,又能确保路基表面平整度。
2>采用大于20T以上的振动压路机一档稳压1遍,再强振5遍,18T以上的三轮压路机碾压一遍。
3>及时补水:在YZ20B振动压路机碾压到第3~4遍时,3Y18T三轮压路机进行收光时,路基表面出现松散现象,此时用洒水车适当进行补水,让水分渗入路基表面1~2㎝,确保表面湿润,在不粘轮的情况下,继续进行碾压。
4>应用埋设钢球,通过水准仪测量沉降差的方法来判断压实效果。
5>仪器采用苏光DSE2以上水准仪,水准标尺有毫米刻划并加装圆水准气泡。水准仪和标尺使用前须鉴定合格,仪器i角小于15”。
6>沉降观测点的最大距离不能超过80米,水准仪须在观测点的中间,每层检测高程时,仪器位置始终是固定位置。
7>测点采用埋设直径5cm的钢球,沿路中桩每40米一断面布设8个测点,并且埋设后钢球表面应与路基表面齐平以保证经压路机碾压后钢球与填料同步下沉。
8>测量沉降差时,将钢球表面的土粒清理干净,确保测量精度。
五、进一步建议
1)施工中存在一些不稳定因素需消除:
a、最佳含水量确定
在碾压前,洒水焖料十分重要,通过后续施工中发现洒水焖料不彻底,就进行碾压,在用灌水法做孔隙率指标检测时,发现填料上层20㎝左右,集料处于潮湿状态且板结成整体,密实效果很好,填料下层20㎝左右,集料处干燥状态且嵌挤松散,压实效果较差.鉴于此,建议在压实之前,现场试验人员严格检查填料含水量是否达到最佳含水量4%左右后,方可进行碾压。
b、压实遍数是否达到规定要求
在路基展开大面积施工后,由于作业面大,机械较少,造成压实遍数达不到规定的要求。
因此建议:现场施工人员和监理人员加大监督力度,保证压实遍数,确保路基压实质量。如有条件在振动压路机上安装GPS定位系统,监督施工机械工作时间。
2)半幅施工路基中部大料集中
由于路基半幅施工,易于现场施工,但同时造成路基中部有大料集中的现象。
为了保证路基中部压实质量,在另半幅施工时需用推土机或装载机将路基中部大料铲除,均匀摊铺到其他施工区域。
2)建议在后续的施工中,在加大监督力度的同时,在检测方法上以控制沉降量为主,并随机检测孔隙率,以双指标来控制路基压实质量。
3)建议在路基高填方段或原地面为湖塘地段,路基沉降变形观测中应用沉降板的埋设及观测技术,进一步控制路基压实质量。
4)弯沉不仅能反映出土基的整体强度和刚度,而且与道路的使用状态存在一定关系。建议在路基检测过程中,尤其在路基界面验收时增加弯沉检测项目,进一步论证用沉降差控制路基压实质量的方法是否可靠。
六、结束语
通过石银高速三个合同段土石路基近6个月的施工,土石路基的施工工艺、过程控制、检测方法和检测标准。能够满足JTG F10-2006《公路路基施工技术规范》及石嘴山至银川高速公路的设计要求。使本项目取得了具有突破性进展的成果,具有较大的经济和社会效益,值得推广。