淺談砂土路基施工

徐 鵬

0 引言

高速公路設(shè)計(jì)施工要考慮的一個(gè)很重要的問(wèn)題就是盡量能夠就地取材,降低工程成本,同時(shí)也保護(hù)環(huán)境。砂土路基施工時(shí),就要充分掌握砂土的特性,找出最好的施工方法,在保證質(zhì)量的前提下,加快施工進(jìn)度。

1 砂土的特性

砂土水穩(wěn)定性好、透水性強(qiáng)、沉陷快、飽水易壓實(shí)、毛細(xì)水上升高度小,是一種良好的路基填料。但砂土存在塑性指數(shù)極低,不易壓實(shí),失水后易滑坍,干穩(wěn)定性差的缺陷。

砂土級(jí)配不良,天然條件下不可能自己形成較緊密的土體,只有通過(guò)飽水壓實(shí)才能縮小顆粒間距,形成一定結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。

由于砂土與粘土在土質(zhì)、力學(xué)性質(zhì)各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)上的差異,在施工中砂土與粘土的具體操作及各項(xiàng)控制指標(biāo)也存在著很大差別。因此,砂土的壓實(shí)控制便成了施工中一個(gè)最棘手的問(wèn)題,也是工程中最薄弱的環(huán)節(jié)。

2 施工中常遇到的問(wèn)題,解決方法、控制、要求

壓實(shí)效果的好壞,是直接影響工程質(zhì)量?jī)?yōu)劣的重要因素。砂土路基在壓實(shí)過(guò)程中經(jīng)常存在壓實(shí)度達(dá)不到要求,表面松散、起皮,含水量不易控制等問(wèn)題。高密實(shí)度性能可以在正確選擇壓實(shí)方法,所采用的壓實(shí)機(jī)械參數(shù)和壓實(shí)工況的基礎(chǔ)上達(dá)到。主要從以下幾個(gè)方面來(lái)重點(diǎn)控制。

2.1 機(jī)械配置

施工機(jī)械的配備要滿足施工需要,作業(yè)方法簡(jiǎn)單快速,經(jīng)濟(jì)合理,機(jī)械必須要配套。機(jī)械的數(shù)量則要從工程的規(guī)模、性質(zhì)、施工要求、資金來(lái)源、配套設(shè)施、工期長(zhǎng)短等方面來(lái)考慮配備。

在公路施工前,要根據(jù)各種試驗(yàn)數(shù)據(jù),正確的選擇壓路機(jī)。選擇壓路機(jī)的主要根據(jù)是:被壓材料的種類、性質(zhì)、顆粒組成、含水量和鋪層厚度及施工條件、工程進(jìn)度以及所要求的壓實(shí)度、平整度和各種壓路機(jī)的技術(shù)性能等,砂土的抗剪切能力是非常差的,所以羊足碾、三腳碾是不適用于砂土壓實(shí)的。大型振動(dòng)壓路對(duì)壓實(shí)效果并不顯著,激振力 40 t的振動(dòng)壓路機(jī)在碾壓兩遍、三遍、四遍的壓實(shí)度增長(zhǎng)并不明顯,是不經(jīng)濟(jì)適用的。對(duì)于砂土的壓實(shí),可以選用振動(dòng)壓路機(jī)和輪胎壓路機(jī),且振動(dòng)壓路機(jī)應(yīng)選擇22 t以內(nèi)的輕型壓路機(jī)為宜,輪胎壓路機(jī)則應(yīng)選擇 18 t以上的稍大噸位的壓路機(jī)效果更好。

平地機(jī)與推土機(jī)的選擇要綜合考慮,因?yàn)樯巴恋臄備佌绞呛苋菀椎?所以在這兩類機(jī)械的選擇上,可以互補(bǔ)。另外,砂土施工時(shí)含水量控制范圍較小,灑水車(chē)配備要充足,一般兩臺(tái)足夠。在必要的時(shí)候(如砂土的天然含水量大于 24%以上時(shí)),可以增加旋耕拌和機(jī)用以翻松晾曬。

綜上所述,每套機(jī)械的組合為:兩臺(tái) 16 t～22 t振動(dòng)壓路機(jī),一臺(tái)18 t以上膠輪壓路機(jī),一臺(tái)120 kW以上推土機(jī),一臺(tái)160 kW以上平地機(jī),兩臺(tái)灑水車(chē),另可增加 50型旋耕機(jī)一臺(tái)。

2.2 含水量控制

砂土路基施工時(shí)有一句行話:“大雨大干,小雨小干,不下雨灑水干。”可見(jiàn)含水量對(duì)砂土路基壓實(shí)的重要性。

低液限土的擊實(shí)曲線,較粘性類土來(lái)說(shuō)兩側(cè)坡度較陡(砂土的最大干密度一般在1.68 g/cm3～1.79g/cm3),也就是施工時(shí)含水量控制范圍更小,因此,施工時(shí)含水量控制要求較高,過(guò)大、過(guò)小都容易引起松散、起皮。

砂土和粉砂土現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí),水分容易蒸發(fā),所以在最佳含水量±2%并不能達(dá)到壓實(shí)度要求。含水量比最佳含水量大時(shí)更容易壓實(shí)。但就低液限粘土而言,如果含水量過(guò)大,機(jī)械振動(dòng)會(huì)出現(xiàn)液化現(xiàn)象。相對(duì)其他土質(zhì)更容易出現(xiàn)“軟彈”現(xiàn)象,因此,氣溫較高且空氣干燥時(shí),砂土碾壓時(shí)含水量控制在比最佳含水量高出4%～6%,雨季施工時(shí)控制在高出 3%～5%為宜。

當(dāng)土的含水量偏低時(shí),一般做法是灑水車(chē)灑水后拌和。但這種作法由于水的沖力,在松土上灑水,水容易在表面形成水窩。在光面上灑水,水流淌造成浪費(fèi),滲透不到底部,效果不佳,而且造成含水量不均勻。對(duì)于純砂土路基,采用在路基旁邊打井的方法解決水源問(wèn)題,這樣既加快了施工速度,還節(jié)省了施工費(fèi)用,比灑水車(chē)灑水節(jié)省 2/3費(fèi)用。

在原狀土天然含水量很大時(shí),如 24%以上時(shí),就應(yīng)當(dāng)用旋耕拌和機(jī)翻拌晾曬,在含水量大于最佳含水量 5%左右時(shí)馬上碾壓。

2.3 作業(yè)方法

作業(yè)段長(zhǎng)度在 100m以內(nèi),主要是考慮砂土的水分散失快,如果壓實(shí)不及時(shí),那么在后來(lái)碾壓時(shí),前段的含水量已經(jīng)偏低,造成了含水量的不均勻,會(huì)給壓實(shí)造成一定的困難。壓實(shí)層厚控制在25 cm之內(nèi)。

整平后,先由振動(dòng)壓路機(jī)穩(wěn)壓一遍,一般壓實(shí)度達(dá) 80%左右,接著振動(dòng)壓路機(jī)對(duì)砂土碾壓 4遍 ～6遍,振動(dòng)碾壓時(shí)宜采用 2擋(2.0 km/h～2.5 km/h),碾壓輪跡相互搭接。輪跡重疊的方法是由寬到窄,再由窄到寬。碾壓時(shí),先錯(cuò) 1/2輪弱振 1遍,然后錯(cuò) 1/3輪強(qiáng)振碾壓直到壓實(shí)度基本合格為止(一般 4遍),再錯(cuò) 1/2輪弱振 1遍。機(jī)械不宜在碾壓過(guò)的路基上掉頭。

振動(dòng)碾壓后,再用輪胎壓路機(jī)壓1遍 ～2遍,輪胎壓路機(jī)正好壓實(shí)表層不能被振動(dòng)壓路機(jī)壓實(shí)的 2 cm,保證表層壓實(shí)度及表面平整度。如此錯(cuò)輪方法能最大限度地保證表面平整度,消除輪跡。

對(duì)于路基局部邊角地帶,如橋臺(tái)或擋墻后背,壓路機(jī)不能碾壓的部位,應(yīng)采用小型手扶式振動(dòng)壓路機(jī)或采用蛙式夯實(shí)機(jī)進(jìn)行碾壓夯實(shí),或采用灌水法。碾壓完畢,檢驗(yàn)壓實(shí)度、平整度、標(biāo)高、寬度、橫坡度,各項(xiàng)指標(biāo)合格后,及時(shí)進(jìn)行下一層的填筑施工,盡可能減少成型的砂土路基失水。當(dāng)不能及時(shí)填筑下一層砂土?xí)r,應(yīng)注意及時(shí)灑水,保持足夠的水分。在碾壓過(guò)程中要突出快速作業(yè),這樣的壓實(shí)會(huì)更容易達(dá)到要求。

由以上總結(jié)出:砂土路基的施工控制含水量要大于最佳含水量 4%左右,這樣在施工中才能保證壓實(shí),在碾壓過(guò)程當(dāng)中如出現(xiàn)含水量不足的現(xiàn)象,就應(yīng)當(dāng)立即停止碾壓,開(kāi)始灑水,待含水量合適時(shí)繼續(xù)碾壓,如不灑水,很難達(dá)到規(guī)范要求的壓實(shí)度。而如果因?yàn)楹窟^(guò)大出現(xiàn)濕軟彈簧時(shí),進(jìn)行適當(dāng)?shù)牧罆窬涂梢粤?因?yàn)樯巴琳舭l(fā)和滲水速度都比較快。這一點(diǎn)尤其體現(xiàn)在雨后,砂土路基表面稍經(jīng)風(fēng)干,馬上碾壓,可取得突出的壓實(shí)效果。碾壓時(shí)要注意錯(cuò)輪方法,消除輪跡,并在含水量合適時(shí)盡快完成。

2.4 其他方面的要求

目前常采用重型標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)法來(lái)測(cè)定土的最佳含水量和最大密實(shí)度,擊實(shí)標(biāo)準(zhǔn)的準(zhǔn)確性對(duì)路基施工來(lái)說(shuō)就是一桿稱,擊實(shí)試驗(yàn)不準(zhǔn)確,檢查壓實(shí)度就失去了意義。擊實(shí)試驗(yàn)的土樣要能夠充分代表本段路基施工的情況,用來(lái)試驗(yàn)的儀器應(yīng)當(dāng)是經(jīng)過(guò)標(biāo)定和檢定,所得出的擊實(shí)數(shù)據(jù)應(yīng)當(dāng)是絕對(duì)可靠的。

砂土的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)比粘土要更加嚴(yán)格,避免誤差超過(guò)允許范圍。

3 砂土路基的壓實(shí)度檢測(cè)

對(duì)填砂路基壓實(shí)度,采用什么方法進(jìn)行檢測(cè)更為準(zhǔn)確,我們?cè)谑┕ぶ袑?duì)灌砂法、環(huán)刀法進(jìn)行同點(diǎn)對(duì)比試驗(yàn)。

環(huán)刀法快捷方便,尤其是極細(xì)砂在不失水狀態(tài)下,用環(huán)刀法測(cè)試較為快捷。但在取樣時(shí)有一定的難度,也可能引起較大的誤差。

灌砂法是最常見(jiàn)的實(shí)驗(yàn)方法之一,操作簡(jiǎn)單,結(jié)果較為精確。

4 遺留的問(wèn)題

1)砂土路基的防護(hù)。由于砂土受水流沖刷非常容易流失塌陷,所以采用什么樣的防護(hù)形式就非常值得思考,而且如果是高填方路基,則更加需要保證路基不受雨水的沖蝕,保證其穩(wěn)定性。

2)砂土摻灰后的CBR值較低,甚至不能達(dá)到規(guī)范的要求,那么砂土地區(qū)底基層施工就有一定的難度,采取什么樣的處理方法值得研究。

3)砂土路段與粘土路段的銜接。砂土與粘土路基在后期的沉降是有很大差異的,要保證其銜接接頭的平整度,不至于發(fā)生錯(cuò)臺(tái)將是施工控制的一項(xiàng)關(guān)鍵難點(diǎn)。

4)干旱缺水地區(qū)砂土路基的施工。以上是在有充足水源的情況下施工,倘若在干旱缺水地區(qū)施工,如何達(dá)到其壓實(shí)度將是一項(xiàng)重要的課題。

5 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)實(shí)踐,我們提出了適宜的壓實(shí)機(jī)械組配及操作工藝,對(duì)確保工程質(zhì)量,加快施工進(jìn)度有重要意義,具有較大的實(shí)用價(jià)值。但還存在一些疑問(wèn),需要在以后的施工中不斷的試驗(yàn)、總結(jié)和完善。

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