滹沱河流域砂礫填筑路基施工技術

周香平

張石高速公路石家莊段ZS3合同段臨近跨越磁河、滹沱河,路基用土資源匱乏,施工中就地取材,采用了附近河道取砂篩出的廢料——砂礫填筑路基,路基外側每側水平寬度不小于2.7 m寬填筑包邊黏土,既節約了土資源,減少投資,又保證了路基施工質量。

1 原材料要求

1.1 填砂礫路基填料的質量控制指標

1)砂礫料不得含有樹根、草皮和易腐朽物質;2)含有沼澤、淤泥的砂礫不得用于路基填筑;3)含泥量小于5%,有機質含量小于1%;4)含砂量不超過40%;5)填料最大粒徑要求:≤100 mm。

1.2 包邊黏土的填筑要求

包邊黏土虛鋪厚度控制在25 cm以內,攤鋪工作主要由推土機和平地機來完成,并結合人工整理土砂礫交界處,使其形成較整齊的交界線。每間距10 m設高0.4 m,寬0.4 m的排水砂礫滲溝,外裹土工布。施工中禁止橫向碾壓路基和在路基上隨意轉彎,保證壓實面上無漏壓、無死角。

2 填砂礫路基施工工藝

2.1 砂礫的攤鋪和平整

采用履帶式TY220推土機按路中心低,路側高,橫坡控制在1.5%～2.0%攤鋪粗平,即呈“鍋底形”;攤鋪粗平厚度經檢查不超過規定30 cm要求后,先灑水至砂礫的表層含水量不小于7.0%,再用平地機仔細整平,砂礫間隙采用細砂人工找平補滿,平整結束,立即采用壓路機碾壓。

2.2 填砂礫路堤的壓實

填筑面采用平地機仔細整平后,在砂礫的最佳壓實含水量范圍,壓路機從路緣(低側)向路中心(高側)碾壓,碾壓速度控制在2 km/h～4 km/h,用高頻率、低振幅,直線進退法進行碾壓;碾壓時,壓路機往返輪跡重疊不小于1/3鋼輪寬,壓完全路寬為一遍。采用18 t壓路機,一般振動碾壓4遍～6遍,壓實度可達到94%～97.8%之間。

2.3 填砂礫路堤的灑水

填砂礫路堤施工,灑水是關鍵,現場施工灑水主要是利用灑水車灑水。在已驗收合格的填砂礫路堤表面繼續填筑時,必須灑水保持已填筑砂礫層的表層(≥20 cm厚),砂的含水量不小于6.5%。灑水量控制視天氣情況和碾壓前檢測的砂的含水量確定。現場灑水時,先路側后路中心,灑水三遍后進行碾壓,碾壓前表面應無積水,檢測此時砂的含水量,基本在最佳含水量范圍內。

2.4 縱向邊坡臨時排水

為保證每層填筑的寬度,同時避免雨水對邊坡的沖刷,導致砂礫中細砂流失淤塞邊溝,毀壞農田,在路堤填筑1層～2層后,用人工按設計路基加寬寬度對邊坡進行清刷,然后采用塑料布由人工按路堤邊坡挖溝埋設排水,路堤邊設土埝擋水,使之能沿人工邊溝排出。

3 主要質量指標控制方法

3.1 路基寬度、填筑厚度控制

寬度采用層層放樣控制,根據路側標高計算填層寬度加寬30 cm撒灰線控制,推土機手要按寬度線將砂攤鋪至邊線,并用履帶機進一步壓實。厚度由運輸車輛在砂礫層上卸車到指定位置,施工時按填層段落長度、填筑寬度和厚度,計算本層填筑的工程量,乘以1.15的車載松方系數控制本層卸砂礫車數,總量控制本層填砂礫的松鋪厚度;推土機粗平后,測量復核控制斷面標高控制本層松鋪厚度,復測的層厚按小于30 cm控制,滿足要求時,采用平地機整平后壓實。

3.2 沉降量控制

每層碾壓一遍后,立即做沉降量觀測確定壓實度是否合格,合格標準:每強振一次沉降量在2 mm以內。若自檢不合格則可調整碾壓次數再次進行碾壓并測定,若仍然未能達到規定壓實度則要通過調整松鋪厚度來解決,路側邊緣局部壓實不到位的部位采用小型振動夯補充灑水壓實。

3.3 試驗檢測控制

3.3.1 試驗檢測的主要項目

室內:填砂礫路基砂礫的物理力學性能是否滿足路基填料技術規范要求指標。分別對磁河砂場取樣分析,主要試驗項目有顆粒分析、標準擊實:顆粒分析:采用篩分法,篩分前取干土總質量10 000 g,最大粒徑為60 mm,0.074 mm～60 mm顆粒占總土質量的98.1%,根據土的工程分類,該土為粗粒土。其中大于2 mm的顆粒占總土質量的61.4%,2 mm～5 mm的土顆粒占總土質量的8.2%,根據JTJ 051-93公路土工試驗規程,該土為含細粒土礫,其不均勻系數Cu=41.627,曲率系數 Cc=0.261,級配不良,現場施工時需將較大顆粒剔除。標準擊實:采用重型擊實Ⅱ法,試樣制備采用干土法,加水量按1%遞進,分別為4%,5%,6%,7%,8%,測出干密度及含水量分別為2.18 g/m3,4.1%;2.199 g/m3,5.3%;2.24 g/m3,6.4%;2.21 g/m3,7.4%;2.183 g/m3,8.2%。從含水量與干密度關系曲線得出,該砂礫最大干密度為2.24 g/m3,最佳含水量為6.4%,隨著含水量的增大,干密度逐漸減小,因此施工中應嚴格控制含水量。室外:主要測定填砂礫路基壓實度及含水情況,采用沉降觀測法及灌砂法,反映不同層厚中(上、下)及與相接的下一層壓實情況,來確定壓實遍數與壓實含水量。由現場檢測組按照放樣中樁,平均25 m測一橫斷面,每斷面分上、下及下一層做密實度試驗,同時每層按壓實遍數來進行試驗。

3.3.2 試驗取得的主要數據

最佳含水量:砂礫的含水量確定為6.4%。

最大干密度:采用重型擊實確定為 2.24 g/m3。

3.3.3 數據分析整理

1)現場壓實度試驗:砂礫經砂場運出攤鋪在路基上,此時含水量在4%～6%之間,經過灑水碾壓后均能達到最佳含水量和所要求的壓實度。碾壓遍數與所能達到的壓實度的結果分析見表1。

2)現場含水量檢測:a.從現場裝砂礫到現場卸砂礫、攤鋪、碾壓等各階段的取樣情況來看,料場裝砂礫取樣的含水量為5.6%,現場卸砂取樣的含水量為5.4%,現場攤鋪取樣的含水量為5.2,現場碾壓取樣的含水量為6%～7.8%。b.砂的含水量烘干時間的關系見表2。

通過試驗結果表可知含水量在4%至飽和狀態下質量100 g～150 g以內烘箱干燥時間在4 h趨于穩定。

表1 沉降量與碾壓遍數的關系 mm

表2 砂的含水量烘干時間的關系表

3.3.4 試驗檢測結果

1)砂礫土物理力學性能滿足路基填料的技術要求。2)含水量在4%～6.4%之間時隨著含水量的增加,壓實度增大。含水量大于6.4%以后,含水量越大,壓實度變小。3)碾壓遍數在初期4遍～6遍,碾壓影響較大,大部分近似線形關系。4)試驗表明壓實層表面松散,在施工下層時能有效的恢復甚至增大。5)砂土的標準干密度:統一采用重型擊實法確定最大干密度。6)含水量測定采用烘箱,干燥時間為不小于6 h。7)采用沉降量觀測測壓實度具有快速準確的優點,可作為填砂礫路基的檢測方法。8)砂的含泥量控制在5%以內,對路基不會造成大的影響,在砂場出現的淤泥團,絕對禁止運到現場。9)成型路基砂礫應保持一定的含水量(控制在壓實狀態下)。

4 結語

通過一個階段的填砂礫路堤填筑施工,在河北土地干旱、沙化現象日益嚴重地區的高速公路填砂礫路堤施工,可以在四季無水的季節性河道中就近取材,既解決了路基填料的匱乏,又疏通了河道,運距較近,經濟效益較好,檢測方法也比較簡單易行,對路基基底處理更是不可多得的材料,能確保路基工后沉降量較小,是一種很經濟的填筑方式。

[1] 程 萍.沙漠地區高速公路路基風積沙填筑施工技術[J].山西建筑,2009,35(9):282-283.