公路工程施工中路基壓實技術研究

王丹丹 (北京市政路橋股份有限公司 北京 豐臺 100000)

前言

公路路基壓實是公路工程施工中非常重要的一個環節,對公路的整體質量有極其重要的意義。達到好的壓實效果,可以減少塑性形變、滲透系數、飽水量及可能產生的形變,不僅能夠確保施工質量,還能夠為公路工程后續應用中的質量與安全提供保障,確保公路工程的使用壽命。在不可改變自然環境的條件下,要控制好路基的施工質量,必須嚴格控制路基填料的選用,加強檢測,控制好路基壓實度。對于土方路基,壓實度的影響因素主要是填料的顆粒級配情況、含水量、壓實功能(壓實時間、壓實遍數、機械性能、碾壓速度、填料厚度等)及壓實時自然、人為和外界影響等。在路基施工中,如何控制才能達到設計要求,克服壓實度達不到設計要求導致的路基不均勻沉降,是路基工程施工中必須要解決的關鍵問題。

一、工程概況

本次研究的是某丘陵地區的公路工程建設施工。該公路的起始樁號是K90+1010,終止樁號是K90+1080。具體施工中,該公路工程具有較大的填筑深度,其最大的填筑深度值是42m,且施工沿線軟土層較多,施工難度比較大。為實現整體工程質量的良好保障,本次施工中,主要將石灰巖用作填料,對路基進行填筑處理,以此來實現其穩定性的整體加強,為壓實施工技術應用提供有利條件。

二、公路工程路基壓實技術應用措施

(一)通過試驗確定施工方案

在對公路工程中的路基進行壓實處理時,土體自身的基本力學性能、實際含水量、碾壓功能、填土配級、分層攤鋪厚度、基層強度、基層壓實度等都會對其產生較大影響。在壓實施工中,這些影響因素通常都并不是單獨作用,而是共同存在。基于此,相關單位一定要對各種施工方案進行試驗,以此來實現施工方案的最佳選擇。

為達到這一目標,在正式施工之前,施工單位選擇一個工段進行試驗性施工。首先科學設計實施方案,明確壓路機的實際情況,以確定能夠達到標準的攤鋪厚度和碾壓次數,也就是對攤鋪厚度和壓實次數之間的比例進行確定。需注意,選擇的試驗段一定要具有代表性,其長度需超過100m。

具體試驗中,施工單位要對以下幾個方面內容高度足夠重視:(1)在重型夯實試驗中,所選的樣品一定要具備良好的代表性,這樣才可以對最大的填料干密度以及最佳的填料含水量加以確定,并應繪制出填料干密度及其含水量的關系曲線圖。(2)根據填料干密度及其含水量關系曲線,嚴格進行填料含水量的控制。(3)對與工程實際條件相符合的攤鋪厚度以及碾壓遍數進行確定,一般情況下,可根據填料自身的基本條件以及壓路機自身的基本功能,對攤鋪層的厚度加以確定。

(二)做好含水量檢測與控制

在公路工程施工中,其路基強度及其穩定性通常都需要合理的壓實施工才能達到設計標準,滿足實際要求。而應用到路基施工中的填料自身含水量將會對其壓實度產生直接的影響與制約,因此,只有使其含水量達到最佳,才可以讓填料被碾壓至最大的理論干密度。根據實際情況,施工中的填料含水量與最佳含水量之間的誤差不可超過±2%,這樣才能夠獲得良好的壓實效果。為了讓填料含水量滿足預期要求,相關單位可按照以下公式來進行填料加水量計算:

其中,m 所代表的是填料加水量,其單位是kg/m;ω所代表的是最佳含水量,其單位是kg/m;ω所代表的是填料土體中的含水量初始值,其單位是kg/m。

(三)路基碾壓施工

碾壓施工中,為保障施工質量,施工單位需要高度重視以下幾個方面的注意事項:(1)碾壓時的速度應相對較慢,使其不超過4km/h。(2)對于橫向接頭,其重疊寬度應控制在0.4～0.5m 之間,如果應用的是三輪式壓路機,其重疊寬度應達到輪寬的50%,前后兩相鄰段的縱向重疊寬度應控制在1～1.5m 之間。(3)在直線段施工中,應按照從兩邊向中間的順序碾壓;在小半徑段中,應按照從里到外的順序碾壓。(4)碾壓施工一定要足夠充分,不可出現遺漏和死角,并確保碾壓施工的均勻性。(5)在振動碾壓施工中,第一遍碾壓過程中應將振動關閉,之后再按照從慢到快的方式進行振動碾壓。

碾壓中,先通過輕型壓路機碾壓1～2遍,嚴格控制其平整度和高程,如果出現了高低不平問題,則需要將高的部分拆除,對低的部分進行填補。填補中,需要先將低洼位置做翻松處理,再將適量的混合料加入,最后再通過重型壓路機將其壓實。碾壓中,壓路機后輪位置的重疊寬度應保持在輪寬度的1/2,壓實度應符合實際要求,且填料表面不可出現明顯輪跡。同時應做好碾壓速度的控制,對于第一遍以及第二遍碾壓施工,其速度應控制在1.5～1.7km/h之間,后續碾壓速度應控制在2～2.5lm.h之間。碾壓中應始終保持基層濕潤,若表面出現了干燥現象,則需要立即通過灑水的方式做好濕潤處理;如果局部出現了濕度過大情況,或者是出現了彈簧、松散等現象,則需要將其挖除之后再用新料填補好。施工中的接茬長度需要超過設備長度,一般情況下,在碾壓第一個作業段的過程中,需要先預留出4-5m 的長度不做碾壓,并在第二段碾壓中對其進行接茬處理,使其與第二段共同碾壓。在基層碾壓到位之后,需要通過監理工程師進行質量驗收。

三、公路工程路基壓實施工技術的具體應用分析

(一)工藝流程

在公路工程的路基施工中,壓實處理工作流程主要包括以下幾個方面:第一是施工準備,第二是基底處理,第三是分層澆筑,第四是攤鋪整平,第五是灑水晾曬,第六是碾壓夯實,第七是檢驗簽證,第八是路基整修。圖1是公路路基壓實施工工藝流程圖:

圖1 公路路基壓實施工工藝流程圖

(二)工程實踐

1、填石材料壓實特征

在本次工程的施工中,主要將石灰巖用作路基填料,填筑過程中,需要進行石灰巖的壓實試驗,并對其試驗情況進行分析。具體試驗是在施工現場選出一個典型的試驗路段,然后對整體試驗段中的路基進行石灰巖干密度試驗,并將其按照灑水段和未灑水段進行劃分,全面分析不同試驗段中的路基壓實度差異。通過灑水段和未灑水段之間的干密度對比分析發現,這兩段的干密度都能夠達到設計要求,且兩者之間的差異比較小。由此可見,將石灰巖用作本次工程中的路基填料將使路基具備足夠的穩定性,同時也說明了石灰巖的透水性比較好,將其用作路基填料,將會有效防止公路路基積水問題及其所帶來的不良影響。

2、填石材料顆粒破碎性

為實現填石的合理選擇,本次施工中,特對填石材料進行了顆粒破碎性分析。首先是顆粒級配在壓實性能方面的影響分析,在壓實試驗過程中,需做好路基填石顆粒級配的分析,并仔細研究其整體的破碎率關系,通過科學的數據擬合,便可明確填石材料自身破碎率及其級配之間的關系。其次是填石最大粒徑在破碎率方面的影響分析,采用多重回歸法,對填石顆粒破碎率進行了多重回歸相關影響系數的分析。經分析發現,填石最大粒徑并不會對其破碎率產生過大影響。但是在具體的路基填筑施工中,填筑層厚度將會和填石破碎率具有相對較大的影響,而填石粒徑則是影響填筑厚度的關鍵,基于此,在具體施工中,施工單位一定要根據實際情況,通過填石粒徑合理選擇來實現填筑厚度的嚴格控制。表1是本次施工中的路基填料填石粒徑要求標準:

表1 本次施工中的路基填料填石粒徑要求標準

最后是壓實強度在填石破碎方面的影響分析,在實驗 室中對機械壓實強度與填石破碎率之間的關系進行研究。通過研究發現,伴隨著壓實強度的逐漸增大,填石材料的破碎率也會上升,由此可見,填石材料破碎率和壓實強度之間具有正比關系。基于此,在具體的壓實施工過程中,施工單位一定要根據實際情況做好壓實強度的控制。因本次工程所選的填料為石灰石,其應對比較大,所以經壓實試驗分析之后,對其壓實強度進行了合理確定,表2為本次公路工程路基壓實強度設計標準:

表2 本次公路工程路基壓實強度設計標準

3、填石材料力學性能

在公路工程的具體應用中,因不同車輛通行時會使其承受不同的荷載,因此,要想有效防止公路工程因荷載不足而破壞的現象發生,相關單位就需要根據實際情況提出不同的質量要求,以此來確保公路路基的整體強度。在車輛行駛荷載的影響作用下,路基和路床中集料會重新排列,且具有不斷下降的趨勢,在這樣的情況下,路基中的填石空隙也會隨之不斷增大,從而對整體的路基結構造成不良影響。基于此,在具體的路基施工中,相關單位應注意做好路基高度控制,并通過合理的壓實措施來進行處理,以此來有效延長路基的使用壽命。

(三)路基壓實

1、壓實試驗

為確保壓實效果,本次壓實試驗中,主要技術措施包括以下幾個方面:一是壓路機類型的合理選擇;二是對施工中的碾壓次數加以合理控制;三是對碾壓厚度加以嚴格控制;四是對松浦厚度加以嚴格控制。具體試驗中,需通過中型機對土樣進行試驗,并根據試驗結果分析現場土質情況,以此來實現其干密度最大值選取,確定干密度和含水量的關系,并根據壓路機和土質情況來進行松浦系數的合理確定。本次工程中,經過壓實試驗,最終確定將含水量控制在11.2～12.4之間,將松浦厚度控制在43cm和90cm。

2、機械選擇

因本次路基填料選擇的是石灰巖,所以在完成填筑之后,需對其進行壓實處理。通過壓實試驗、結合現場實際情況,最終決定通過振動式壓路機以及規格為55t的輪胎式壓路機對其進行處理。

3、含水率控制

在完成了路基壓實之后,為實現整體工程強度及其穩定性的良好保障,避免含水量過大對其產生不良影響,在土體被壓實到了最大干密度之后,一定要對其含水量加以嚴格控制,使其處于合理范圍內,實際含水量不可超過設計值的±2%。

4、壓實施工

在通過上述試驗確定了具體的施工參數之后,便可通過選好的壓實施工設備,根據確定好的施工參數來進行壓實施工。在結束了碾壓施工之后,為確保其壓實度能夠達標,通常需要將填料層的厚度適當增加一些,其增加范圍在1～3cm 之間,以此來確保壓實效果。在確定壓實施工達到了預期指標之后,下一步的施工才可以開展。在結束了壓實施工之后,需要對其施工結果進行檢驗,如果經檢驗發現壓實施工結果不達標,則需要重新做壓實處理,在壓實質量達標后,還需要補壓兩次,以此來進一步確保壓實質量。整個施工中,壓路機都應該按照從弱到強、從慢到快的原則進行壓實施工,碾壓速度最大值為3.4km/h。

結束語

本次工程中的路基為軟土路基,通過試驗分析,綜合考慮多方面因素,最終決定將石灰石作為路基填料,經試驗施工確定了施工設備與各項施工參數,最后按照確定好的參數和標準進行施工。經質量檢測發現,該公路工程路基壓實處理之后,其壓實質量完全達到了施工標準,為后續施工及其應用奠定了良好基礎,確保了施工質量和效率,也保障了整體公路工程的安全性,使其使用壽命得以進一步延長。