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摘要:以具體公路工程為例,分別從試驗段施工、換填施工準備、測量放樣、路塹開挖、填料準備、填筑碾壓等方面論述了路基換填施工技術要點。結果表明,路基是公路施工質量控制的關鍵性環節,對于軟弱路基必須采用恰當的換填技術,以提升公路軟土地基穩定性;路基換填施工必須緊密結合施工環境,規范施工過程控制,保證換填加固施工效果。
關鍵詞:公路工程;路基換填;施工技術
1 工程概況
某公路 LJ3 合同段路基工程起訖樁號 K22+000—K28+451,線路長 6.451km,其 K22+000—K22+850段為魚塘,屬于半填半挖式路基,換填厚度 1.0m。根據工程實際,應借助換填技術達到提升公路地基穩定性的目的,采用挖掘機配合人工的施工方式,開挖至設計標高后由自卸車運輸換填料,并按照后傾法卸料,配合推土機和平地機攤鋪整平處理,壓路機碾壓并分層填筑,直至設計標高。
2 試驗段施工
為獲取真實的填筑層厚度、碾壓機具組合、碾壓施工工序、壓實系數、填料類別等路基換填施工工藝參數,在路基填方施工前 28d,選擇樁號 K22+000—K22+250 段為試驗段,試驗段長度 850m,路基換填處理厚度為 80cm,松鋪厚度為 30cm,橋涵、擋墻臺后等區域每層虛方厚度應在20cm 以內;在采用輕碾壓技術的同時加大碾壓力度,并按照由小到大、由輕到重的原則控制碾壓速度與力量,從路基兩側向中間逐步碾壓。先靜壓 1 遍,再強振壓實 1 遍,強震壓實速度應控制在 2.0~2.5km/h范圍內,碾壓過程應勻速進行。通過壓路機進行二遍碾壓時必須實時檢測壓實度,同時使其余非施工機械均處于關閉的非工作狀態,以確保檢測結果不受施工機械運行的干擾。壓實度檢測點應按照1.0m的間隔設置,并在壓實度達93%時停止檢測。
3 路基換填施工
3.1 施工準備
本公路路基換填所需要的施工機具主要包括推土機、挖掘機、鑿巖機等,型號及數量詳見表 1所示。將原地面基底表層植被、雜物徹底清除,挖除樹根,設置臨時排水,并保證基底平整密實,路拱橫坡達到設計要求,對于原地面坡度大于1∶5的情況必須由上至下開挖臺階[1]。水田、溝塘及地表過于潮濕的地段應在路堤兩側坡道外按縱向開挖排水溝,排出積水的同時切斷地下水。在護坡道外側的排水溝以外填筑截水土埂,避免積水流向路基,并在路基以內設置橫向排水溝以回填性能良好的砂礫滲料,達到切斷地下水位的目的。總之,本公路路基應采取臨時與永久相結合的排水措施。確定出原地面換填處理范圍后還應在施工開始前復查換填范圍和換填深度,換填深度原則上必須到達地層下部強風化黃崗巖等較好地層,并結合地基以下地層實際及填料從坡腳處道換填深度向外進行換填。在施工準備階段還應在取土場取代表性強的土樣,按照 《公路路基設計規范》(JTG D30—2015) 的相關要求進行填料液塑限、顆粒粒徑、含水量、土體承載比、易溶鹽含量及有機質含量等的試驗[2]。在填料進場前必須先進行實際含水量的測定,并隨土方一起進場整平處理,如果實際含水量不符合設計要求,則應灑水或晾曬。如果使用的是透水性不良甚至不透水的填料,則應按最佳含水量的±2% 控制實際含水量[3]。壓實施工過程中必須保證填料含水量均勻,填料補灑水或晾曬的同時可進行前后交叉作業。
3.2 測量放樣
在路基換填施工開始前必須根據相關施工設計圖紙,將圖紙數據和施工現場實際情況進行比較和現場勘查,對于施工設計圖紙與現場不符的情況必須立即采取處理措施,并會同部門負責人協商改進。確保設計圖紙具備可行性后再依據圖紙測量放樣,完成測放后進行各項工作的質量檢驗,以確保測放過程及結果的準確性。
3.3 路塹開挖沿本公路
W8線道路縱向開挖出一條通道,再向通道兩側拓寬,并一直開挖至挖方路基設計頂面標高,預留通道用于機械通行、土方運輸等流水作業。本公路路基土石方開挖機械施工均屬于流水性作業,為保證施工工效、施工質量及工程進度,必須加強作業面設置的合理性,即每個土方機械作業班所設置的作業面為 2~3 個,土方完工量保持在 1000~2000m3/d;土方運輸距離小于 100m 時應選用推土機,當土方運輸距離在 500m 及以上時應使用自卸車。為提升施工機械工效,必須保證機械組合并列化,即將主要設備至少配備 2臺,以多開工作面,如遇機械故障時不致停工。相同流程中各種機械應聯合作業相互匹配,對于路塹開挖而言,應按照推土開挖、推土裝車運輸、棄土場棄置的流程,如果其中任何環節出現機械不匹配等問題,便會導致自卸車輛數量不足、待裝車輛過多等資源閑置浪費現象。
3.4 路基填筑
3.4.1 填料選擇,對于回填集料中的大石塊,應先按 50cm 的層厚逐層水平填筑,且石塊粒徑應控制在碾壓厚度的 2/3 以內,且大面向下放置,在縫隙內填小石塊。同時通過硬質石料按至少1.0m 的厚度砌筑邊坡,并將最大粒徑在 10cm 以內的設計級配砂石料填鋪在路床頂面以下 50cm 以內。通過振動壓路機將填料分層灑水碾壓,碾壓過程中同時用小塊石填縫,直至頂面平整穩定、石塊緊密。路基填筑材料性能要求詳見表2。3.4.2 路基填筑,施工本公路采用縱向分層、橫斷面全寬的路基填筑施工方式。通過挖掘機配合自卸車輛進行填料運輸,推土機和平地機攤鋪,并按設計層厚分層填筑,振動壓路機振壓。施工工序的安排按照“四區段、八流程”進行,保證開挖、裝填、運輸卸料、碾壓等工序緊密銜接、連續作業。路基填土標高結合路基平行線分層控制,并分層平行攤鋪,確保路基壓實度;各層填料兩側攤鋪寬度均為路堤設計寬度+30cm,以確保路基邊坡修整后路堤邊緣壓實度符合設計要求。進行不同土質填料分層填筑厚度至少為 50cm,填筑至路床頂面后最上層壓實厚度至少10cm。在填土達到設計壓實度后還應進行路面振動壓實處理,振動壓路機碾壓速度按照 3.0~4.0km/h執行,并逐漸增大碾壓力度,穩壓后以振壓方式向高程處碾壓,并按設計要保證相鄰斷重疊寬度。對于零填及路基填土厚度不足 80cm 的情況,應將挖除后的土質基地清理后將表面 30cm 以內翻松處理并整平壓實。對于路基填土厚度超出 80cm 的情況,應整平處理路堤基底并碾壓壓實后填筑。對于陡于 1∶5 的地面自然橫縱坡應開挖出寬度至少 1.0m 的臺階狀,并采用小型夯機夯實,同時還應在臺階頂部增設 2% 的內傾斜坡。本公路路基填筑分若干作業段進行,相鄰作業段銜接處若不能同時填筑,則應按 1∶1 的坡度在先填筑段預留臺階,若能同時填筑,則應分層并按至少 2.0m 的長度交叉搭接。向路基填土灑水至最佳含水量后進行碾壓施工,并嚴格檢測和控制路基填土土質,對不符合 CBR 要求的土必須換填處理。
3.5 土方挖方
土方開挖方式主要根據路塹尺寸、地形地質、土方調配、開挖條件等情況確定,對于較淺路塹,應進行單層橫向全寬開挖,而較深路塹,應按橫向劃分數個臺階開挖;對于既長又深的路塹,則應按照縱向分段分層開挖。對于風化破碎巖體,則應按照階梯式開挖方式增設平臺,階梯式開挖。土方開挖必須嚴格按照設計要求由上至下進行,避免超挖欠挖,且不得采用爆破開挖等破壞性開挖方式。根據壓實可能產生的沉降并結合試驗結果確定土方路床頂面標高,路床頂面以下 30cm 的壓實度應至少達到 96%,并通過重型擊實試驗進行檢測。
3.6 路基整形
待完成路基土石方施工后進行路床頂面標高和中心線、路基寬度和邊坡坡度的檢測,檢測完成后便進行路基整形。保證路基表面平整密實,邊線順直,坡面平穩無虧坡,曲線圓滑,整齊,路基邊坡無險石和松石,路基表面密實。
4 結語
綜上所述,公路建設過程中常遇軟土路基等較差的地質條件,在處理方法方面常采用換填技術,通過換填處理,能有效控制路基沉降,提升路基頂面承載力,并能通過填料的選用較好地排出進入路基中的自由水,并阻隔地下毛細水上升,加快基底土固結并形成強度。填料土通常選擇來源廣泛的天然砂礫,其強度高,承載力強,且平整度容易控制,是公路路基換填開挖施工較好的填料選擇。
參考文獻:
[1] 王振遠 . 填石路基施工技術在公路工程中的應用[J]. 住宅與房地產,2020(21):212.
[2] 中交第二公路勘查設計研究院有限公司 . 公路路基設計規范:JTG D30—2015[S]. 北京:人民交通出版社股份有限公司,2015.
[3] 杜偉 . 路基換填技術在公路工程中的應用研究[J]. 工程技術研究,2020(19):62-63.110
作者:劉榮 張春暉 單位:江西省交通工程集團有限公司