公路大粒径碎石路基施工与质量检测技术研究.pdf

交通世界TRANSPOWORLD0 引言在山区公路建设中，高填深挖路基施工路段占比较大，为节约工程投资，通常会将隧道施工产生的大量碎石作为路基填筑材料。与土路基相比，大粒径碎石路基具备细颗粒含量少、空隙率大、抗剪强度高、透水性好的特点，其压实难度大，对路基施工质量控制提出了更高要求。基于此，在大粒径碎石路基施工中要重点加强压实质量控制，优化制定一套技术可行、经济合理的施工方案。1 工程概况某公路施工采用大粒径碎石作为路基填筑材料，碎石选用坚硬类玄武岩，单轴饱水抗压强度大于60 MPa，抗风化能力强。碎石粒径超过60 mm的颗粒含量不小于50%，粒径小于0.074 mm的颗粒含量不超过10%。在路基施工中采用分层填筑工艺，将体积较大的石料摊铺到路基底层，厚度为50 cm，将体积较小的石料摊铺到中层和上层，厚度为70 cm。碎石最佳含水量为3%7%，为增强碎石路基边坡的稳定性，采用石料码砌工艺修筑边坡。2 公路大粒径碎石路基施工关键技术与质量检测本工程在路基施工中，采用的大粒径碎石路基施工工艺流程为：施工准备基底处理边坡码砌分层填筑摊铺整平振动压实整修路基质量检测1。2.1 施工关键技术2.1.1 施工准备1）施工前进行图纸交底，要求施工人员掌握路基工程设计和施工技术规范，编制施工组织方案，合理安排填料和施工机械进场作业。2）在施工现场建立土工试验室，配备齐全质量检测仪器。3）根据设计图纸测量放样，复核测量结果，确保符合设计要求。2.1.2 基底处理本工程路基施工采用密实度大、质地坚硬的大粒径碎石，在施工后易出现不均匀沉降、路基透水等现象。为解决这一问题，施工前测定地基承载力，保证地基承载力满足大粒径碎石的填筑施工要求，提高地基抗压缩变形能力。1）不同的大粒径碎石填筑高度对地基承载力的要求有所差异，具体包括：当填筑高度小于10 m时，地基承载力需不小于150 kPa；当填筑高度在1020 m之间时，地基承载力需不小于200 kPa；当填筑高度大于20 m时，需在基岩上填筑路基。2）填筑前清理原地表，确保地表上无垃圾、残渣、草皮、腐殖土等杂物2；挖除树根后，采用符合技术规范要求的材料回填树根坑洞，压实填料；检测基底压实度，当大粒碎石填筑高度不足0.8 m时，要求基底压实度超过95%；当大粒碎石填筑高度超过0.8 m时，要求基底压实度超过90%；如果基底强度未达到施工要求，则采用换填工艺处理原状土，换填符合技术规范要求的材料，换填深度不小于30 cm。3）在地基上设过渡层，厚度为 50 cm，避免填料中的细粒料迁移到土质地基上，保证地基强度达到设计要求。4）对有地面水或地下水的路堤基底进行引排、拦截处理，或者将透水层设置在路堤底部，起到疏散水分的作用，预防水浸湿地基，以免影响路基结构的稳定性3。5）对坡度较大的原地基采取处理措施：当地基横坡大于15时，开挖内倾台阶，宽度为1.0 m以上，高收稿日期：2023-03-11作者简介：刘继磊（1986），男，高级工程师，从事道桥工程监理工作。公路大粒径碎石路基施工与质量检测技术研究刘继磊（廊坊市交通技术咨询监理公司，河北 廊坊 065000）摘要：以某公路工程为例，分析大粒径碎石路基施工关键技术与质量检测方法的应用。首先对该工程的施工准备、基底处理、边坡码砌、分层填筑、摊铺整平、振动碾压、路基修正、施工注意事项等进行研究，然后分析了施工质量标准，最后介绍了几种常见的施工检测方法，望能为同类工程提供参考。关键词：大粒径碎石；路基施工；质量检测中图分类号：U416.1文献标识码：B91总651期2023年第21期（7月 下）30 cm，开挖后整平压实台阶，达到基底密实度要求；当地基横坡小于15时，清理地基上的腐殖土和树根草坡，检测地基承载力，在承载力满足施工要求的情况下直接填筑路基4。2.1.3 边坡码砌本工程为保证大粒径碎石路基的整体强度，对路基边坡进行石料码砌，避免施工中发生边坡变形、失稳、坍塌等现象1）边坡施工优选石料，要求石料强度不小于20 MPa，不易风化，遇水不易崩解，且在长期处于干湿循环的环境下不会出现严重的塑性变化；石料厚度大于20cm，最大粒径小于80cm，至少有2个平行面，保证码砌质量。2）石料码砌方法采用交错咬码，不得采用层铺法；码砌采用单坡式，先填筑后码砌，保证路基整体稳定性；在路基填筑后，摊铺、碾压填料，根据设计要求的路基宽度刷坡，进入边坡码砌工序；逐个码砌石料，大面朝下，使石料紧贴路基，平稳摆放石料，使相邻石料相互咬扣，不会出现松动；向内倾斜的石块形成承力接触面，增强内倾结构的稳定性；码砌施工中，不得出现贴砌、叠砌、通缝等现象，要求坡面达到平整度要求5。2.1.4 分层填筑1）大粒径碎石填筑主要采用倾填和分层填筑两种方法。其中，倾填采用推土机将石块推入路基，石料在下落之后出现相互交错，空隙增大，不易压实。综合考虑路基施工质量要求，本工程采用分层填筑。2）在分层填筑时，按照横断面全宽幅填筑石料，每层石料由不同粒径的岩块混合，控制填筑厚度；按照先低后高、先两侧后中央的顺序水平分层填筑6。2.1.5 摊铺整平1）大粒径碎石摊铺采用渐进式摊铺法，在卸料的同时进行摊铺；按照水平分层、先低后高、先两侧后中央的顺序卸料，摊铺出面积为50100 m2的工作面，再用推土机初平。2）在工作面上直接堆放填料，选用大功率推土机摊铺，促使大粒径石料相互挤嵌，达到稳定状态；推土机的功率不小于90 kW，能够平顺路基表面，减小大粒径碎石空隙。3）按照从小到大的顺序控制推土机铲刀与压实层的间距，将粒径小的填料漏下来，粒径大的填料推至远处，落到层底，再促使粒径小的填料填充到大料空隙之间，达到挤嵌密实的效果7。4）在摊铺碎石路基后，分配施工人员人工整平基面，保证基面填补细料密实，压实度和平整度达到设计要求。5）检查路基表面是否存在明显离析部位，填充细料，消除大粒径石料之间的缝隙。细料选用石屑料和碎石，不得采用细粒土，避免因雨水冲刷造成细粒土流失，影响路基结构的稳定性。6）检查路基上是否分布超粒径石料，挑拣出超大粒径碎石，对碎石破碎处理，填充碎石坑洼处；如果超大粒径碎石不易被破碎，则清除出场；在路基填筑过程中，大粒径碎石一般堆积在路基边缘位置，这也是摊铺整平施工容易忽视的部位，需要引起施工人员高度重视。7）大粒径碎石摊铺整平后，要保证基面顺直，无明显碎石凸起现象；在基层上不允许堆放多余石料，以免影响路基施工质量。2.1.6 振动碾压1）大粒径碎石的均匀性较差，在碾压过程中碎石受到挤压作用产生碎裂，使得粒径组成发生变化，影响路基结构的稳定性。在大粒径碎石填料碾压前，根据试验路段的施工质量检测结果，确定碾压机械、碾压速度、碾压遍数和碾压方式8。2）采用轮胎压路机碾压，再用振动压路机振压，最后用光面钢轮压路机静压；当虚铺70 cm厚的大粒径碎石层时，静压1遍，微振2遍，强振5遍，静压1遍；当虚铺 50cm 厚的大粒径碎石层时，静压 1遍，微振 1遍，强振3遍，静压1遍。3）压路机碾压速度为23 km/h；按照先轻后重、先慢后快、先边后中的顺序碾压。2.1.7 路基修正大粒径碎石路基填筑后，恢复路基中线，测量水平标高，对路基不平整处进行修正，保证路基平顺，横坡达到设计要求。2.1.8 施工注意事项1）优化施工设计方案。在路基施工前，对大粒径碎石路基的施工过程进行整体规划，制定施工人员方案、施工技术方案、安全管理方案、材料供应方案等，明确路基施工质量、进度和成本控制目标，为路基施工现场管理提供依据。2）填筑工艺控制。按照路基施工技术规范中的相关规定，路基填料的最大粒径不得大于层厚2/3，本工程填筑大粒径碎石时要根据最大粒径确定摊铺层厚度，保证填料级配均匀，避免出现大粒径料或细料占比过大的情况；在路基底部摊铺大粒径料，并在摊铺后将小粒径碎石填补到空隙中，保证摊铺后的层厚满足设计要求。3）施工机械控制。大粒径碎石路基施工对施工机械设备的要求较高，要根据大粒径碎石填料的物理力学性质特点，合理选择施工机械类型，控制施工机械行驶速度、振动频率、发动机转速等参数，既提高路基施工作业效率，又保证路基压实度达到技术规范要求。4）压实工艺控制。大粒径碎石填料的离散性较强，路基不同部位的填料密度存在一定差异，在施工中要针对不同部位的填料采用不同的碾压施工工艺；在碾压过92交通世界TRANSPOWORLD程中，石料持续压碎，导致粒径组成发生变化，因此需关注填料压碎性在碾压前后的变化幅度；大粒径碎石填料具备良好的透水性，当使用细粒料填充空隙时，一旦遇到雨水天气，会导致细粒料流失，出现较大沉降。在施工前，需采取必要的防范措施，保证施工安全。2.2 施工质量检测2.2.1 施工质量标准1）外观。目测路基外观，要求表面无明显空洞，无大粒径碎石松动；边坡码砌石块密实，未见松动、孔洞现象，砌块坡面平顺，向内倾斜。2）沉降差。每40 m检测1个断面，每个断面设5个检测点，采用精密水准仪检测沉降差，要求实测沉降差不得超过设计值。3）纵断高程。每200 m检测4个断面，采用水准仪检测纵断高程，允许偏差控制在-2010 mm之间。4）中线偏位。每200 m检测4个点，弯道处增加2个检测点，允许偏差不得超过50 mm。5）宽度。每200 m检测4个点，用尺测量宽度，要求不小于设计值。6）平整度。每200 m检测4处，采用3 m直尺测量平整度，允许偏差不得超过20 mm。7）横坡。每200 m检测4个断面，采用水准仪测量横坡，允许偏差不得超过0.3%。8）边坡。每200 m检测4处，要求边坡坡度和平顺度不超过设计值。2.2.2 灌水法在大粒径碎石路基压实质量检测中采用灌水法作为抽检方法，检测路基填料干密度和含水量以及填料粒径变化。1）在碾压层开挖试验坑，试验坑的直径为1.0 m，坑深0.8 m；紧贴坑壁铺上柔软的塑料薄膜，塑料薄膜为厚度不小于0.15 mm的透明薄膜；向坑内灌水，确保水面与坑口平齐，测量坑内体积；测量坑内挖出填料的质量，根据现场密度=填料质量/坑内体积，求出现场密度。2）对坑内挖出的填料取样，检测填料含水量，计算出填料干密度；将路基前后的大粒径碎石密度进行对比，掌握压实程度。2.2.3 弯沉检测法本工程采用落锤式弯沉仪检测路基回弹模量，该检测方法具备检测速度快的优势。1）落锤式弯沉仪由牵引车、拖挂体两部分构成，配备计算控制系统，可自动操控落锤下落与提升，直接显示出检测数据。2）选在平整度较好的区域测试弯沉，在测量过程中及时取舍传感器采集到的异常值；弯沉仪施加的动荷载要与车辆荷载保持一致，如实反映出路基结构在车辆荷载下的变化；本工程弯沉检测施加10 t荷载；同一点落锤重复作用3次，当重锤第一次落下后测量数据出现较为分散的情况，则去除第一次测量数据，取第二次和第三次测量数据的平均值；如果三次测量均处于正常测试状态，则取三次测量数据的平均值。3）根据检测结果显示：虚铺厚度为50 cm的大粒径碎石路基的沉降率为7.87%，10 t荷载弯沉值为592.54（0.01 mm），路基模量为315.68 MPa；虚铺厚度为70 cm的大粒径碎石路基的沉降率为6.59%，10 t荷载弯沉值为657.18（0.01 mm），路基模量为279.43 MPa。2.2.4 层厚压缩率检测法1）在路基沉降率检测中，每20 m布设1个检测断面，每个断面随机取510个检测点，形成网格状测点分布状态；采用全站仪布设检测断面，要求检测断面垂直于路基纵断面，将铁钉打入检测点内。2）采用水准仪读取检测点的高程，因石料受到碾压作用会发生压碎现象，影响单一测点测量的准确性，因此将测点作为中心，选取距离测点20 cm处的4个点位作为辅助测点，取5个测点的平均高程值。3）在摊铺整平填料后重新恢复测点，测量出高程，将此高程减去前一层压实后的高程，计算出松铺厚度；碾压施工后，在同一测点测出高程，计算压实沉降差。高程测量采用精密水准仪，提高高程读测精度。4）取最后两次压实的沉降差，控制在 23 mm；本工程设计要求，当碾压n遍后，第n-1遍的路基沉降率不小于第n遍沉降率的95%，即表明压实合格。3 结束语公路大粒径碎石路基施工要结合碎石的物理力学性质优化制定施工方案，合理选择施工机械设备，采用分层填筑、摊铺整平和振动压实施工技术，保证路基压实度达到设计要求。在路基施工的过程中，对路基边坡采用码砌石块的工艺增强路基结构的稳定性，避免大粒径碎石路基受到雨水入侵而引发的结构性破坏，从而提高路基工程整体质量。参考文献：1 吴海泳.基于高速公路大粒径碎石路基施工及检测技术研究J.交通世界，2017（7）：84-85.2 徐基行.基于高速公路大粒径碎石路基施工及检测技术研究J.建材与装饰，2018（14）：264-265.3 何玉利.大粒径碎石路基施工技术探讨J.华东公路，2016（3）：58-60.4 杨立双.大粒径碎石路基施工技术及质量控制措施研究J.绿色环保建材，2017（5）：182.93