公路路基填筑施工中大粒径无黏性混合料的应用分析.pdf

交通世界TRANSPOWORLD1 工程概况某公路工程中的第二标段，路线全长 28.654 km，按照高等级公路标准建设，采用双向四车道，路基宽度为24.5 m。该标段地处山地丘陵区，普通填料较为匮乏，但存在大量路堑开挖和隧道爆破产生的大粒径无黏性混合料，此类混合料的特点为强度高、刚度大，按照经济性的原则，可在路基填筑施工中，对这部分混合料加以合理应用。本文重点对路基填筑施工中大粒径无黏性混合料的应用展开分析。2 公路路基填筑施工中大粒径无黏性混合料的应用2.1 大粒径无黏性混合料的性能大粒径无黏性混合料在强度等级、破碎率、岩性组成以及棱角性等方面的变异性相对较大。在外界条件的综合作用下，该混合料表现出的力学性能也存在较大差异。为此，在公路路基填筑施工中，对大粒径无黏性混合料应用时，应通过试验的方法分析其性能。具体包括以下试验：颗粒分析试验、标准重型击实试验、CBR试验、单轴抗压试验等。2.1.1 颗粒分析试验1）试验步骤。将试样过2 mm筛，称筛上和筛下的试样质量。当筛下的试样质量小于试样总质量的10%时，不做细筛分析；筛上的试样质量小于试样总质量的10%时，不做粗筛分析。取筛上的试样倒入依次叠好的粗筛中，筛下的试样倒入依次叠好的细筛中，进行筛析。细筛宜置于振筛机上振筛，振筛时间宜为1015 min，再按由上而下的顺序将各筛取下，称各级筛上及底盘内试样的质量，准确至0.1 g1。2）试验方法。采用四分法，从烘干后的土体中取样，分批次过2 mm筛。粒径超过2 mm 的试样依次通过各级粗筛，将筛上剩余的试样用电子天平称量。将2mm筛下的试样，通过振筛机振摇10 min，随后根据筛孔尺寸，依次将筛底放置在白纸上，轻叩摇晃并将筛出的土体颗粒放到下一级筛内。称量时要用钢刷刷净各细筛上剩余的试样。3）结果分析。颗粒分析试验结果如下：筛孔直径分别为 60、40、20、10、5.0、2.0、1.0、0.5、0.25、0.075 mm，对 应 的 累 计 通 过 百 分 比 依 次 为 100%、95.7%、83%、64.7%、49.3%、33.5%、25.5%、16.1%、9.6%、3.9%。当土石混合料的级配组成确定后，以粒径作为横坐标，以小于某粒径颗粒的质量占比作为纵坐标，绘制出颗粒级配曲线，据此计算出不均匀系数为31.92，曲率系数为1.26，级配判定结果为良好。2.1.2 标准重型击实试验在分析土体的压实特性时，可以采用击实试验，从而确定出土体压实的最佳含水率，以及与该含水率相对应的最大干密度。常用的击实试验有两种，一种为轻型，另一种为重型，可以按照土体颗粒的粒径大小予以选择。本次试验中选用重型击实试验。1）试验方法。本次试验中，采用干土法制备试样，为保证试验结果的准确性，试验时的土体试样为一次性使用。将土石混合料烘干后，按四分法选取5个试样，分别为各个试样配置不同的含水率，搅拌均匀后，将试样置于密封袋内，按照规程的方法，养护12 h备用。用电子秤称量出击实筒的质量，在内壁均匀涂抹一层凡士林，并在试筒底部放置一张蜡纸，采用三收稿日期：2023-03-06作者简介：徐静荣（1992），女，工程师，从事高速公路建设工作。公路路基填筑施工中大粒径无黏性混合料的应用分析徐静荣（石家庄市交建高速公路建设管理有限公司平赞分公司，河北 石家庄 050000）摘要：为保护自然生态环境并降低工程造价，路基填筑施工应遵循就地取材的原则，需要将隧道爆破产生的大粒径无黏性混合料应用到路基填筑施工中。以某公路工程实例为例，对该公路路基填筑施工中大粒径无黏性混合料的应用展开分析论述。研究结果表明，在路基填筑施工过程中，应用大粒径无黏性混合料时，要先通过试验的方法，分析大粒径无黏性混合料的性能，在此基础上，了解并掌握相关的施工要点，确保路基的填筑质量达到现行规范标准的规定要求，此举对于延长公路的使用寿命具有重要意义。关键词：公路路基填筑；大粒径无黏性混合料；颗粒分析中图分类号：U416.1文献标识码：B85总661期2023年第31期（11月 上）层法将土样装入试筒内，装入量控制在1 700 g，装料后整平压紧。每层的击实次数为98次，测量出试样表面上升的高度，击实后修整表面，使试样与筒套脱离，将筒外壁残留土样清理干净，对试筒和试样的总重量进行称量，最后从试样中心处取样测定含水率。2）结果分析。由试验结果，绘制击实曲线，经计算后，得出土石混合料的最佳含水率为5.2%，与该含水率对应的最大干密度为2.054 g/cm2。2.1.3 CBR试验1）试验方法。本次试验中，试样的制备方法与重型击实试验相同。将制备好的试样置于空槽内，加装指针归零的百分表，试样在水中浸泡96 h后，读取百分表上的读数，根据公式计算出膨胀量。从水中取出试样擦干后，静置15 min，称其质量并完成贯入试验。2）结果分析。试样经96 h浸泡后，通过百分表和电子秤测得膨胀量及吸水率分别为0.08%和2.1%。利用强度试验仪，对试样测定后得到的CBR值为63.2%，该值比规范的要求高。由此判断混合料能够满足承载力的要求。2.1.4 岩石单轴抗压试验1）试验方法。试验开始前，先将大粒径的块石切成边长为50 mm的立方体试样，按需选择含水状态，随后将试样放置在自动试验机上，以1.0 MPa/s的速率加载，直至试样破损停止并对荷载加以记录。2）结果分析。试验结果显示，块石单轴抗压强度为77 MPa，岩石密度为2.75 g/cm，与公路路基施工技术规范（JTG/T 36102019）规范对照，本工程中使用的块石归属于中硬岩的范畴3。2.2 土石混填路基施工要点在土石混合料填筑路基施工前，根据室内常规试验和模型试验确定大粒径石块的布设方案，结合本工程所选取的大粒径块石物理力学性质，优化调整土石混合料填筑施工工艺。施工工艺流程为选石布放处理基底测量放样混合料摊铺混合料整平混合料碾压，在土石混合料施工过程中检测施工质量，采用沉降差作为施工质量评价依据。2.2.1 选石及布放1）大粒径无黏性土石混合料在岩性组成、强度等级、破碎率等性能指标方面存在一定差异，在选石前需进行土石混合料室内试验，研究土石混合料的基本物理力学指标。本工程对所选大粒径块石进行室内试验，检测块石的饱和单轴抗压强度，通过CBR试验检测混合料的承载比，判定石块为硬质石料。在筛选大粒径块石时，筛除存在明显裂缝的岩石和片状岩石，此类岩石结构不稳定，易受到外力作用发生破碎。2）根据施工技术规范要求，土石路堤填料中的硬质石料最大粒径不允许超过压实层厚度的2/3；当填料粒径不超过500 mm时，不允许大于层厚2/3；当填料粒径不超过150 mm时，控制细粒含量，粒径小于5 mm的颗粒含量不得低于30%4。在筛选石料时，按照上述技术指标进行分选，对超大粒径石块破碎处理，保证本工程所用石料粒径规格为3550 cm3）施工过程中均匀分布大粒径块石，在水平方向上块石间距需超过块石直径的1.5倍；在垂直方向上块石需分层布置，块石间相互错位，尽量将较大粒径的石料放在底层。2.2.2 处理基底1）在路基铺筑前处理基底，清理干净基底上的农作物、杂草以及其他植物，保证基底干净整洁；检查基底平整情况，用推土机回填压实凹凸不平的坑洞，再用平地机整平地表。2）整平后，根据设计要求使用压路机碾压基底，检测压实度是否达到要求；如果遇到不良土质，如湿陷性黄土、膨胀土、软土等，则要先置换出不良土质后再回填压实。3）对局部路段横坡坡度超过15的情况，要采用台阶处理技术，台阶宽度大于1 m，高为30 cm；设置台阶后做内倾处理，处理后整平压实地基，保证压实度达到设计要求。4）本工程大部分路段位于低山区和丘陵区，也有部分路段位于地形起伏较大的区域，需采用高填方路基施工技术，将大粒径土石混合料作为填料，以提高下部地基的承载力。5）在填筑过程中，根据填筑高度计算基底压力，试验测试地基承载力，保证地基承载力达到设计要求，避免因承载力不足造成工后路基沉降变形。2.2.3 测量放样地基处理后检查压实度、平整度是否达到设计要求，上报监理方进行验收；待验收通过后进入测量放样工序，采用GPS仪器测量原地面标高，放出路基中线和坡脚线，坡脚线用灰线划出；在确定路基两侧的坡脚线之后，每边加宽30 cm，要求路基边沿处得到充分压实5。2.2.4 摊铺石料1）在石料摊铺施工阶段搭配使用挖掘机和自卸式汽车，挖掘机负责挖掘石料，将石料装入自卸式汽车的车厢内，再由企业负责运输配送，将土石料运输到施工区域。2）根据石料粒径大小选择适合的摊铺方法，对大粒径石料摊铺采用渐进式摊铺法，如大型推土机，搭配自卸式汽车摊铺石料；在新填松料的基础上，使用自卸汽车将填料从两侧向中线卸料，再用推土机摊铺整平石料。3）对细料含量较多的土石混合料采用卸上推下摊86交通世界TRANSPOWORLD铺法，在新填松料的基础上使用自卸式汽车后退式卸料，呈梅花状密集堆放石料，再用大型推土机摊铺整平石料。2.2.5 填料整平1）在路基挖方部位，将挖出的石料装入自卸式汽车运输到填筑施工路段，在指定的地点卸料、摊铺；先使用摊铺机粗平，找平土石混合料，确定纵横坡的坡度，再使用平地机精平，保证填料摊铺的平整度达到设计要求。2）在整平土石混合料后，测量工程师按照施工图纸恢复控制点，精确测量土石混合料的标高，每间隔20 m确定一个测量断面，每个断面随机选取 5个检测点，测量填料填筑前后的高程，计算出高程差，确保土石混合料松铺厚度得到有效控制。2.2.6 混合料碾压1）本工程采用分层填筑工艺，优化设计土石混合料的碾压机械组合，具体包括：采用压路机静压路基2遍，对路基收光处理，压路机行进速度控制在4 km/h以内；采用振动压路机振压2遍，从路基两侧开始碾压，向路基中心行驶，减缓压路机启动阶段的行进速度，行进速度由慢过渡到快，正常行进速度控制在4 km/h以内6。2）振压采用先轻后重、前弱后强的振压方式，保证振压均匀，杜绝出现碾压死角。3）压路机横向两幅接头处要保持重叠4050 cm；在直线段碾压过程中，从两边向中间碾压；在曲线段碾压过程中，从内侧向外侧碾压，采用进退式碾压方式，碾压前后相邻区段纵向重叠宽度大于5m。4）在振压过程中，检测路基沉降量和压实厚度是否达到设计要求，全程控制压路机行进速度，保证压实质量；当路基压实度达到设计要求后，记录碾压次数、碾压速度、土石混合料含水量，根据最佳含水量调节实测含水量，控制实测值与最佳值的偏差。5）影响路基施工质量的关键因素在于大粒径土石路基压实情况。为保证工后路基的路用性能，要加强碾压工序质量控制，增强路基整体强度和结构稳定性；在填筑厚度为1220 m的路段时，先采用振动压路机碾压，振压后再夯实施工，选用10 t夯锤，夯击时的夯击能为800kN，在路基施工区域按照梅花状布设夯击点，每点夯击2次，相邻的夯点相互搭接，搭接的范围为1/4d7。6）长度超过100 m的路基填筑路段，每填筑2m使用三角形冲击式压路机补压，补压后检测压实度，保证压实度达到设计要求。2.2.7 压实沉降检测在大粒径无黏性土石混合料摊铺碾压后，检测路堤施工质量，将沉降差作为质量检测依据。1）路堤填料压实度与路堤表面沉降存在正相关，可以根据填筑质量、路堤底面积、填筑体积、填筑高度、夯击n次后摊铺层累计表面沉降量、摊铺层厚度以及累计表面沉降率等施工参数计算出沉降差。2）在大粒径无黏性混合料路堤填筑后，沿纵向布设检测点，在检测点的位置用油漆进行标记，将三块铁板放置到检测点上，避免水准仪在测量高程时产生较大误差。3）土石混合料填筑后，用压路机碾压2遍，压路机行进速度控制在 2.03.5 km/h范围内，保证碾压后消除轮迹8。碾压后用高精度水准仪测量各点的高程，计算出各点的压实沉降差，此数据即为土石混合料碾压前后的高程差。4）土石混合料压实质量控制标准采用碾压两遍测量获取的沉降差，如果沉降差不超过2.0 mm，则表明混合料压实合格。3 结束语在公路路基填筑施工中，对大粒径无黏性混合料应用时，应分析其性能，看是否适合作为路基填筑材料。同时，还应了解并掌握相关的施工要点，以此来确保路基填筑质量达标。实践表明，大粒径无黏性混合料在路基填筑中具有良好的适用性，可以推广使用，由此能够减少弃渣对自然环境的影响和破坏，环保效益非常显著。参考文献：1 莫轻文，朱明双.山区石方路基填筑施工参数设置及沉降变化研究以张家界至南充国家高速公路项目为例J.工程技术研究，2022（15）：220-222.2 樊文娟.机制砂改良高液限土路基填筑施工技术研究J.四川水泥，2022（8）：195-197.3 徐文娟.市政道路石灰土路基填筑施工分析J.建筑安全，2022（8）：56-58.4 杨海辉.公路路基填筑施工中河道淤泥的应用J.交通世界，2022（22）：135-137.5 马钰.强夯施工技术在市政道路路基填筑中的应用以杭甬复线威海互通连接线一期工程项目为例J.工程技术研究，2022（14）：59-61.6 张昌广.高速公路路基填筑施工技术及质量控制J.四川建材，2022（7）：102-103.7 刘玥彤.再生料路基填筑施工工艺在高速公路中的应用J.海峡科技与产业，2022（5）：89-91.8 史倩倩，张晓炜.浅谈基于BIM技术的数字化路基填筑施工过程控制J.居业，2022（5）：53-55.87