时间:2022-12-29 10:16:39
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路基作为公路重要的组成部分,其不仅承受着路面表层的行车荷载,也承受着道路结构层自身的重量,若路基施工中存在质量问题,势必会造成公路整体结构承载力差,经过长期车辆荷载的作用后,使得路面产生不均匀沉降问题,严重的还会造成公路局部的坍塌,从而引发安全事故。因此,为有效保证公路工程的整体施工质量,应加强对路基填筑压实施工工艺的研究。
1工程概况
某公路工程设计全长为52.7km,为双向四车道,工程设计行车速度110km/h,路基宽度为26.4m,由于工程路线长,涉及范围广,根据工程所在地的实际情况,该工程路基填筑的材料均从施工场地内获取,根据填料类型路基可分为土方路基、土石混填路基、石方路基等三种类型。因此,该工程路基施工难度较大,为研究如何保证路基整体的施工质量,本文对该公路路基填筑压实施工技术展开深入分析。
2路基填筑压实施工技术
2.1场地处理
2.1.1基底处理(1)开始路基填筑压实工作前,需参考相关的施工规范及标准对路基基底进行处理。第一步要分析路基基底土的特性以及周围的植物、结构、地形、气候等信息情况,然后结合调查结果制定详细的基底处理方案;第二步要依据施工方案开展基底清理工作,处理时可采用平地机或推土机,清理结束后再将路基表层存在的腐殖土、表层土、草皮或其他杂物清理干净,清理出的杂物堆放至统一位置集中处理,清理的厚度约为20cm。(2)针对路基范围内存在的特殊土质条件,可以根据其特性选择具有针对性的处理方式。当清理深耕区域时,需将路基土层翻松、翻晒,然后向深耕土中掺加石灰以改良土体情况,翻松深度与深耕土的深度保持一致[1]。当清理软基区域时,可根据软基的土质及深度选择不同的方法,如淤泥土层可采用抛石挤淤法,软基深度大的区域可采用水泥搅拌桩法等,待软基处理完成后再将基底清理干净即可。
2.1.2排水设置基底清理干净后要根据施工现场的实际情况,在场地内布设临时排水设施,路基的排水设施主要包括表面排水及地下排水。针对路基表面的排水,可在路基填筑施工时设置2%~4%的坡度,当路基表层存在积水时可自然向路基两侧汇集,而路基两侧设置有拦截土埂,且每间隔40m设置有一处泄水槽,当积水汇集后便可以利用泄水槽排出路基范围。针对路基地下排水,主要是隔绝地下水对路基基底的侵扰,可采用暗沟、盲沟的形式进行隔绝,同时可以加强对基底的防护处理,待路基排水设施布置完成后,需安排人员在施工期间进行经常性的检查与维护,确保排水系统的畅通。
2.2土料填筑施工
2.2.1土料选择(1)本工程路基土方填筑材料主要在施工场地附近开挖获取,在确定土料选择区域时要满足相关标准要求,若填料选择为黏性土,则要对取料区填料的含水量进行检查,若含水量过大,则不得选用;若取料区内的填料中存在腐殖土、草皮等杂质过多,不得选用;若取料区内填料中富含大量的有机物质,且有机物的含量大于8%,则不得选用,若取料区内填料中含硫酸盐,且含量5%以上,则不得选用[2]]。(2)依据上述土料的选择要求,以及工程所在地周围的土料情况,本次施工选择的填料主要为含水量较低的黏性土,土料的取料场位于工程所在地的左侧,与工程场地的直线距离约为800m,确定取料区后,在开挖土料前,安排检验人员对土料的性能及质量进行检测,检测结果表明土料性能合格后再进行开挖,开挖时可采用挖掘机施工,经挖方得到的土料抽检合格后采用运输车运送至路基施工现场进行填筑摊铺。
2.2.2土料摊铺(1)填筑材料选择完成后开始土方填筑施工,在路基正式填筑施工前,应选择一段路基作为试验段开展试填筑,试验段的长度不得小于200m,经试验段填筑完成且合格后,将试验段的路基填筑参数全部详细记录,如填筑的厚度、填料的最佳含水率、填料的宽度等,然后在正式填筑过程中依据记录的参数开展施工,若试验段填筑后不满足要求,则可适当调整参数,直至各方面满足施工标准要求。(2)依据试验段路基的填筑要求和顺序,本工程采用分层填筑的方式,填筑时先将运输车上的填料卸放至指定的位置,然后利用推土机将填料推平,经推平后填料的厚度与试验段厚度参数保持一致,待推土机初平结束后,再利用平地机将路基精平1~2遍,保证路基表面的平整度,此时再安排检测人员对路基的填筑平整度、宽度等参数进行检测,经检测合格后开始碾压,然后进行下一层路基填筑施工,直至路基全部填筑完成[3]。
2.2.3土料压实(1)路基碾压施工前要做好准备工作,应先安排人员对路基表面进行清理,并检测路基填筑宽度及平整度,检查过程中可着重检测路堤两侧的边缘位置宽度,如路基填筑时按照设计宽度施工,则路基碾压时很难保证边缘位置的压实度,使得路堤容易出现滑塌问题。因此,路基填筑时针对路堤边缘其填筑宽度宜超出设计宽度30~50cm,待碾压结束后再根据设计要求进行修正,若路基填筑宽度及平整度检测合格后,将其表面的杂物清理干净即可开始碾压。(2)本工程土方路基碾压时,先采用光轮压路机对路基表面静压,使路基填土稳固,然后再采用振动压路机振动压实。对直线段或大半径曲线段路基进行碾压时,需先碾压路基边缘位置,然后逐步向中间靠拢。针对路基小半径曲线段,由于路基内外存在较大的高度差,碾压时需从路基内侧开始碾压,并逐步向外侧移动。(3)碾压过程中,压路机的碾压速度要始终保持在一定的范围内。如压路机的行进速度过快,则碾压时间会大幅缩短,土体之间无法有效地形成整体,其压实度必然会受到影响。如碾压速度过慢,则碾压时间会大幅增加,从而影响公路整体的施工进度,增加施工成本。本次碾压施工中采用光轮压路机静压时,其碾压速度宜保持在2.5~3.5km/h,采用振动压路机振压时,其碾压速度宜保持在3.0~4.0km/h。(4)路基在碾压过程中,路基土体之间的压实度会随着碾压遍数的增加而逐渐增加,其中路基表面层5.0cm厚度的土层压实度最好,随着深度越大则压实度越差,因此,碾压时针对不同区域土层的压实度其验收要求也有不同。底层路基土体的压实度不小于90%即可,针对底层以上,顶层以下的路基层其压实度需不小于93%,针对顶层路基其压实度需不小于95%。待路基碾压结束后,需安排检测人员对其压实度进行检测,无论哪一层土体,若其压实度未满足设计要求,均不得组织验收[4]。
2.3土石混填施工
(1)对土石混填段路基填筑施工时,首先要选择合适的填料,土石混填的填料中包含土料与石料,其中石料若采用软质的岩石材料,则石料占总填料的比例宜控制在60%以上,石料若采用硬质的岩石材料,则石料总填料的比例宜控制在40%以上。土石混合料中的土料可选择黏性土,以实现与石料的充分混合,从而增加填料的密实度。在填料比例确定后,在取料区内将填料混合拌制,然后利用运输车运送至施工场地填筑。(2)土石混填施工时,不得采用运输车倾填的形式,宜与土料的填筑方式保持一致,分层填筑,分层压实。每层填料的厚度保持在30cm以内,且每层填料中石料的最大粒径不得大于填筑厚度的一半,即控制在15cm以内,每层填筑后采用振动压路机逐层碾压密实。此外,在土石混填段路基填筑施工时,其底层可采用土石混合料,但当填筑至路基顶层时应采用土料进行填筑,以确保路基表层的平整度。
2.4石料填筑施工
2.4.1石料加工对路基周围岩石较多的路段进行填筑时,主要采用石料填筑,采用的填料均从施工场地周围开挖或爆破获取,以降低工程造价。在石料爆破开采时,需要制定专项施工方案,并组织专家对爆破方式进行论证,经论证通过后方可依据相关施工要求展开爆破。爆破时,施工人员必须做好安全防护,爆破区域严禁存在无关人员,经开采后的石料由于粒径大小不一,因此,石料应在取料区内进行处理,待石料粒径满足要求后,再安排运输车辆将石料运送至施工现场进行填筑[5]。
2.4.2石料摊铺(1)石料的摊铺也采取分层填筑碾压的方式。本工程石料填筑共分为2层,其上层的填筑厚度在40cm以内,下层的填筑厚度在50cm以内。每层对石料粒径的要求与混填时一致,石料的最大粒径不得超过填筑厚度的一半,即上层石料最大粒径控制在20cm以内,下层石料最大粒径控制在22.5cm以内。经处理后得到的石料运送至场地后,在指定的网格处完成卸料,将石料按照梅花形进行堆料布置,然后等待摊铺整平。(2)石料的摊铺整平采用机械和人工联合作业的方式,先利用推土机将堆放的石料全部推平,然后安排施工人员检测石料的平整度及孔隙率。若石料的最大粒径超出上述要求,则直接将其挑出,大粒径的石料尽量放置于底层,并向石料中间的空隙嵌入适量的石渣,从而降低石料间的孔隙率,使填料内部保持饱满的状态,经摊铺整平结束后,再安排施工人员对路基进行碾压处理。
2.4.3石料碾压石料路基碾压需要采用重型振动压路机,碾压时与土料路基一致,需要遵循先两侧后中间,先慢后快,先静后振的碾压原则,碾压遍数持续4~6遍,碾压时机械的横向搭接距离控制在0.4~0.5m,纵向搭接距离控制在1.5~2.0m。经碾压结束后及时安排人员检测路基的压实度,石质路基的压实度不得小于95%。此外,路基碾压过程中,应安排人员时刻监测碾压效果,若发现石料间存在较大的空隙,应注意采用小粒径的石块进行填充,以确保路基整体的碾压质量,待路基全路段碾压结束后再组织验收[6]。
2.5质量控制方法
2.5.1含水率控制
由于土方路基施工时采用的主要是黏性土,若黏性土中含水率无法精确把控,势必会对路基的施工质量造成影响。若土料的含水率过低,则填料之间的摩擦力就会增加,碾压后土料的密实性就会下降;若土料的含水率过高,则填料的摩擦力减少,导致填料的干容重降低,致使土体难以有效压实。因此,在本工程土方路基填筑压实过程中,应注意控制填料的含水率,将其控制在最佳含水率±0.1%的范围内,从而保证路基施工质量。
2.5.2工后沉降控制在石质路基填筑施工中,由于石料之间的孔隙率较大,当机械碾压后,可能会出现路基沉降的问题,若沉降量较大,就会对路基施工质量造成直接影响。因此,为确保路基的使用安全及寿命,可等石质路基碾压结束后,在路基范围内设置几个检测点,安排人员对路基的沉降量实施检测,如发现沉降量超出相关规范要求的范围,则立即采取补救措施,如经检测后其沉降量稳定,始终保持在规范要求的范围内,则表示路基稳定安全[7]。
2.5.3结构层厚度及宽度控制路基施工中,其宽度与厚度是经过详细勘查计算得到的,需严格按照设计的路基宽度、厚度进行作业,从而保证路基整体的性能及质量。因此,在本工程路基填筑压实施工中,应做好对路基结构层宽度及厚度的控制,施工人员在施工前可合理设置边线、中线及标高,在施工中要经常检测填筑宽度及厚度,施工后再次核验路基实际填筑的厚度及宽度,并与设计要求进行对比确认。
3结语
综上所述,填筑及压实施工技术是公路路基施工中的关键环节,其施工效果将直接影响路基整体施工质量以及公路使用寿命。在路基施工中要结合工程实际情况,根据需求选择合理的施工方案和施工设备,在施工过程中,严格按照相关技术要求和操作规范进行施工,从而保证施工质量。
作者:马月明 单位:河北省沧州市东光县公路管理站
公路工程施工技术论文篇2
1沥青路面常见的质量问题分析
车辙、水损坏是沥青路面最为常见的早损。导致沥青路面出现车辙的因素非常多,主要是施工过程中压实工艺差及混料配比不合理所致,也同沥青层的厚度相关,尤其是施工过程中的施工操作不规范、不细致会造成温度离析和集料离析的发生,进而会引发车辙[1]。同时,早期水损坏主要是路面渗水、沥青混料空隙率不符合设计要求、排水设施不健全、混合料抗水害性能差及压实度不足等所致,但最主要的仍是施工中不重视处理细节性问题,导致路面不均匀沉降的形成,这是沥青路面整体质量差的主要因素。沥青路面质量问题主要表现为原材料不均匀、原料堆积离析、混料运输、摊铺离析及温度离析,以及压实均匀度差等。在沥青原料生产中,因沥青胶结材料均匀度差,含泥量、软弱颗粒等技术指标会根据沥青胶结材料质量的改变而发生波动,从而导致原料生产质量出现不统一现象[2]。原料进入料场,若料仓隔墙不规范,会导致粗集料向下滚落或集料混仓,出现单粒级配离析。拌合混料过程中,若仓筛网出现破损、质量偏差太大等都会导致级配偏离而发生离析。在混料运输过程中也会产生严重的离析,裸露卸料会导致混料温度局部散失,而卸料尾留部分的混料级配发生离析非常普遍[3],也非常严重。拌合缸掉落的冷料块、倒料尾留下的冷料粗料温度都会降至70℃以下,不符合初始碾压的温度要求,怎么碾压都达不到密实度要求。路面成型后遇到雨天会渗水,渗水系数严重超标,进而导致水损坏。在摊铺施工过程中,采用的摊铺机比较多,摊铺搭接处也容易出现纵向离析。若摊铺机机型不一致,技术参数设置不统一,摊铺面的初始密度也就不一致。每台摊铺机的螺旋直径、输送器高度的不合适都会导致粗集料集中的现象发生。这样易导致沥青混合料与车厢板粘结,还易导致出现局部孔隙率太大的细集料镜面或粗糙面,若粗糙面的渗水系数过大,更易发生水损害。此外,沥青混料热量的不均匀散失导致温差的存在也是其离析的原因。在摊铺中,深度及平面居中的沥青混料温度散失比较慢,通常高于标准温度,而居边或表面位置的沥青混料温度散失则比较快,温度低于标准温度10℃左右,而相同横断面沥青混料的温度相差较少。从压实度来看,在路面碾压施工中,因碾压速度太快、漏压,以及外界温度、雨水等因素的影响,会造成压实不均匀[4]。这些都是沥青路面施工质量问题的具体表现,都是由施工操作不规范、不注意细节等所致。
2控制沥青路面施工质量的措施
2.1控制原材料质量在集料生产环节,将岩体爆破为粗集料后,装载环节尽可能地降低土块装载,加工沥青碎石时要用三级及三级以上的破碎,选用颚式破碎机进行初破,圆锥式破碎机进行二级破碎,整形机或反击式破碎机开展三级破碎。同时要定时检查衬板及板锤的磨损情况,观察筛网是否破损,一旦发现改变了集料规格和针片状过多,要及时更换和调整筛网。粉尘量的控制必须严格执行施工要求,确保除尘设施能正常运行。集料加工结束后,按照集料标准进行检查,按集料规格、待用状况对其分类,并做好防潮防雨措施。加工矿粉时,要采用洁净的石灰岩,禁止将土块混入原材料中。质量检查者要认真观察矿粉颜色及其细腻度,并按照质量控制规范要求筛选出不合格矿粉,保证矿粉质量满足施工要求。做好沥青、矿粉质量检测工作,要一车一检测。在进场前对沥青原材料进行检测和留样,明确其是基质沥青或改性沥青,及时上报当天检测结果。检测粗细集料也要一日检测一次,若当日进料数量较多,检测次数也应随之增加;若在检测中发现原材料不符合施工规范及要求,应及时上报并进行有效处理。
2.2做好配比试验及设计沥青混料级配是否符合沥青路面施工要求直接关系到原材料质量和施工质量。为此,在设计密实沥青混料时,需要对其耐久性、密实性、抗滑性等进行试验,确保其性能,同时对其低温抗裂、高温抗车辙的性能也应进行试验,对原材料的变异状况、油石比、级配变动状况进行全面分析,以确保沥青路面的整体质量。设计级配时,首先初步明确级配及沥青用量;然后确定热料仓筛网比例及尺寸,明确混合料搅拌时间及温度,保证混料各项技术指标符合施工规范要求,以及拌合设备能够正常运行;最后在完成拌合后,通过铺筑试验检验混合料级配、沥青含量、马歇尔指标的合格情况,进而确定松铺系数及施工的最佳工艺。在混合料配比中,明确沥青用量级配离不开矿料间隙率,要经专业技术人员检查拌合站的原料配比,每3天检查一次热料仓集料,依据有关规范要求取样检查,确保试验结果的可靠性和精准性。试验显示,矿料间隙率的油石比呈下凹型曲线,矿料间隙率在谷底处时,矿料的排列最紧密,此时的沥青含量最佳。
2.3控制好拌合操作质量在混合料拌合中,操作人员的专业技能、机械操作熟练程度都影响拌合质量。为此,要加强拌合人员管理,提升其操作熟练程度,加强专业技能培训,使其充分认识热料仓、燃烧器、拌合锅间的温度关系,全面控制拌合时间、拌合程序、燃烧器的温度。专业技术人员要仔细检查矿料温度状况,有效控制拌合温度,保证所有拌合的混合料符合施工要求。同时,要控制好拌合时间和拌合量,拌合量要控制为产能的80%,按照原料应用部位的不同来严控拌合时间及投放顺序。
2.4严格按照规程控制运输及摊铺工艺运输过程中要不离析并快速地将沥青混合料送达施工现场,规范混合料装卸操作,以降低级配离析,并采取措施确保温度损失达到最低。为此,要采用混料专用运输车,车厢四周及箱盖的制作材料均是保温材料,采用液压推杆式自动开合,以安全快捷地装卸混合料,并保证温度控制质量。车厢内要设置4个以上温度探头,驾驶室及车外要有温度数字显示屏,以缩短测温时间和便于管控温度。车厢底部要设置自动推杆,以将箱底尾料全部推出,达到清理车厢余料的目的,降低卸料尾料离析的发生。车厢内要设置监视装置,确保驾驶员能在驾驶室观察卸料情况,防止出现余留冷料块。可以对车辆发动机尾气热量进行再利用,将排气管设置在车厢易降温处,达到节能保温的目的。在侧板、车底上涂抹植物油与水混合液,以确保卸料顺畅。运输沥青集料时要覆盖保温材料,以免沥青集料温度快速下降。同时,要仔细检查运输车辆,实行全程监控。装料操作必须规范,在拌合料下料口中间处停放运输车,停放要正,装料时可以前后移动料车,车厢高度1m以上时要分层装料,尽量降低粗集料滚动所致的离析。在摊铺过程中,要处理好路面特异点,以小型振动压路机进行压实,在桥涵搭板、路面断面连接不顺处控制好摊铺速度,强化初始压实度,增强平整度。在改性乳化沥青粘层摊铺前,应对沥青面层进行彻底清扫,摊铺上层前24小时要覆盖洒布,确保粘层的改性乳化沥青质量满足施工要求,且沥青洒布量应控制为0.2~0.3kg/m2,保证洒布的均匀度,防止出现漏洒状况,洒布后不得有车辆通行。同时,按照沥青混凝土路面摊铺工艺流程施工(见第107页图1),并控制好摊铺设备及速度。为减少摊铺前沥青混料过快损失,增强摊铺均匀度,在施工中要采用梯队式作业,需要两台摊铺机同时作业,两机间距通常为10m左右。沥青层找平方式是非接触式找平,采用红外线混凝土找平仪实施找平作业,以稳定控制好摊铺厚度。另外,更要控制好摊铺速度,摊铺前应由超过两辆的运料车等待摊铺,速度宜为2~3m/min,以确保摊铺设备作业的均匀度和连续性。应按照施工设备配置情况、摊铺设计、路宽及集料生产速度等设置摊铺速度参数。
2.5摊铺机接料及接缝作业质量控制为减少离析现象,需要确保摊铺机匀速旋转,若摊铺中出现局部离析,应依据实际状况进行新料的人工填补,以确保沥青路面的整体质量。同时,要严格控制摊铺设备接料斗,集料斗应在没露出刮板前开始拢料,并以缓慢而均匀的速度作业,避免粗集料突然出现滑落。此外,接缝处理也是影响沥青路面质量的重要因素。纵向接缝要根据路面宽度和施工铺筑宽度设置。一次铺筑宽度小于路面宽度时,同时设置带拉杆的平缝形式的纵向施工缝。一次铺筑宽度大于4.5m时,应设置带拉杆的假缝形式的纵向缩缝,纵缝应与线路中线平行。在横向接缝施工时尽量采用平接缝。将已摊铺的路面尽头边缘在冷却但尚未结硬时锯成垂直面,并与纵向边缘成直角,或趁其未冷透时用凿岩机或人工垂直刨除端部层厚不足的部分,且需对其横向施工缝、桥梁伸缩缝间的距离进行合理控制,确保二者距离超过20m,伸缩缝两侧的铺装面必须平整,以免纵向拼接缝发生油斑问题,最为重要的是需要有效控制设备仰角参数,降低摊铺设备上细集料的黏附度,避免或减少油斑问题的发生[5]。摊铺宽度宜保持为10~15m,这样不但能降低连接问题导致的影响,也能遮挡油斑。
2.6压实作业质量控制控制压实质量需要从设备及工艺操作着手。压实操作中,主要选用的设备为小型双钢轮、胶轮、双钢轮等压路机,以组合碾压法开展碾压。沥青混凝土路面要使用两台摊铺机,以两侧为基准线,采用中置铝梁的方式进行摊铺作业,压路机要严格按照路堤填筑压实标准(见表1)进行压实作业质量控制,以增强压实度。在初压中,要用双钢轮压路机给予静压,双钢轮机进行复压,且设置为低幅高频振压,或选胶轮压路机进行碾压,碾压5遍左右,终压可选双钢轮机静压2遍,但要确保碾压不提浆、推移,应尽早尽快作业,坚持低幅紧跟、高频及慢压原则。双钢轮机初压速度应控制在2~2.5km/h,由边缘至中间碾压,强化控制错轴宽度,防止漏压。胶轮或双钢轮机的复压速度要控制在3~4km/h。终压收面至无轮迹,速度要控制在3~5km/h。根据表1标准,压实工作必须在高温状态下完成,细料土压实系数要≥0.95,砂类、细铄土、碎石类和粗砾土孔隙率必须<28%,以免粗集料发生磨碎问题。完成碾压后,沥青路面禁止停放车辆和压路设备,且由专人巡视,以免出现垃圾及油料散落在沥青路面。
3结束语
影响沥青施工质量的因素非常多。沥青路面施工是系统性工程,需要从原料生产、设计、施工及通车后养护等方面进行提高,但最重要的是施工因素的影响,因此,原材料质量、设备性能、温度控制、级配离析等环节都应细致而专业地操作,最大可能地杜绝或减少质量问题。
作者:高春娜 单位:鲁山县公路事业发展中心
公路工程施工技术论文篇3
在我国沿海区域公路工程建设中,经常会遇到高液限土的区域,此类土质分布范围广,具有可塑性大、稳定性能差的特点,若直接采用高液限土填筑路基,则极易影响路基的施工质量,但若全部将高液限土换填或加固,则不仅浪费大量时间和精力,还会大幅增加施工成本。为有效节省施工成本,保证路基填筑质量,应积极研究高液限土路基填筑施工技术,以防止此类土对路基填筑质量的影响。
1工程概况
某公路工程路线全长31.26km,位于我国沿海区域,工程路基宽度设计为26.4m,填方路段总量约为120万m3。工程路基施工前经勘查后得知,路基区域沿线及周边存在大量的高液限土,无法直接进行路基填筑作业,若直接采取换填措施不仅会增加施工成本,还会对周边环境造成污染,因此,为保证施工成本,该工程拟采用高液限土进行路基填筑施工,在填筑前可采取必要的措施对土质进行改良,本文对此进行分析。
2高液限土路基填筑施工
2.1高液限土的特性
(1)高液限土主要是塑性指数不小于26,液限含水量不小于50%的土质材料,CBR强度多在3~15。根据相关规范及要求得知,此类土料的颗粒较小,土中含水率过高,导致土料的渗水速度慢、稳定性差,一般呈现为流态,在施工过程中不宜晾晒和压实,即使被晾晒处理,土料的含水量下降,此时土料虽具备一定强度,但碾压时容易出现破碎现象,因此,高液限土不得直接用作路基土填筑施工[1]。(2)由于高液限土本身的物理特性,在采用高液限土填筑路基施工前,必须对所采用的土料进行土工试验,以检测高液限土的含水率、CBR强度、膨胀率及其他矿物质含量、成分等,然后结合《公路路基施工技术规范》(JTGF10—2006)要求,以及土料的具体检测情况进行改良处理。经改良后的高液限土含水率需控制在最佳含水率±2%的范围内,CBR强度满足路基填料设计强度,土料中矿物质成分符合规范要求。
2.2高液限土改良方法
结合上述高液限土的特性及填筑要求,在高液限土路基填筑前,需通过实验选择合理的改良方法。目前针对高液限土常用的改良方法为石灰改良法、砂土改良法以及化学材料改良法。石灰改良法是向高液限土中掺加石灰材料,以降低土料的含水率,增加其强度;砂土改良法是利用砂土与高液限土混合,以改善土料的性能;化学材料改良法是利用化学物质改善土体本身的特性。根据工程实际情况及实验对比,本次施工选择石灰改良法,且经试验得知,当石灰产量为4%时,高液限土28d后的强度最大[2]。石灰改良原理为:(1)离子交换作用:石灰材料加入高液限土料中后,会与液限土中的水分相溶,此时石灰材料会分解形成钙离子和氢氧离子,并在水的作用下使溶液呈现碱性。伴随着钙离子的逐渐增加,高液限土中的其他金属材料就会与钙离子发生反应,土中的钠离子、钾离子等会被钙离子所替代,形成阳离子交换的过程,当离子交换之后,高液限土的分散性、黏附性、膨胀性会出现下降,土料的性能得以改善。(2)结晶作用:当石灰材料掺入高液限土之后,石灰材料会与碳酸气体在土中发生反应,并形成碳酸钙化合物,碳酸钙是一种坚硬的结晶体,具有稳定性及较高的强度,可以有效改善高液限土的性能[3]。此外,石灰材料中具有大量的氢氧化钙材料,一小部分会与土体中的其他物质发生反应,而大部分的氢氧化钙会在土体中自行结晶,使氢氧化钙胶体逐渐形成晶体,并与液限土充分结合,从而形成一种共晶体,该结晶材料的溶解度较小、稳定性较高,可以充分提高高液限土的水稳定性。(3)火山灰作用:经前期土料试验得知,本工程高液限土中富含大量的氧化硅和氧化铝物质,当向土料中掺加石灰之后,大量的氧化硅和氧化铝会与石灰材料发生反应,形成硅酸钙和铝酸钙化合物,此类化合物是一种水稳定性良好的结合材料,能在水分的作用下逐渐变硬,从而增加土体的早期强度,此过程成为火山灰反应,这也是构成高液限土早期强度增加的主要原因。
2.3路基高液限土改良施工
2.3.1试验段作业(1)本工程高液限土改良填筑路基施工前,应按规定进行试验段施工。利用试验段施工的方式,检验高液限土路基填筑施工方案、施工工序是否合理,施工中是否存在漏洞,然后结合试验结果制定符合实际情况的工序流程。同时,还需利用试验段施工确定路基填筑时的最佳含水率、指标干密度、饱和度的控制范围、路基碾压的机械组成方式、碾压遍数、速度等多项具体参数,为后续施工做指导。(2)试验段的选取应具有代表性,可以充分反映工程施工的实际情况,试验段的选取长度需控制在200m以上,施工时间宜选择在旱季或少雨季节,试验段施工结束后,应在施工现场选取样本,并在实验室对样本进行分析,以检验路基的CBR强度、含水率、塑限、液限、最大干密度等指标是否满足施工要求,如不满足则可以在开工前调整施工方案、流程等,如满足则在开工前依据试验段施工方案及要求进行技术交底[4]。
2.3.2土方开挖试验段施工结束后开始高液限土路基填筑施工。首先要在取土区域开挖,然后将高液限土运送至施工路段填筑。本工程取土场与施工现场直线距离约为800m,由于高液限土中含水率较高,在取土前先要开挖松土,并利用土层中毛细水的作用,降低高液限土中的含水量,同时开挖区域内要做好排水系统,以降低地下水位,土料开挖过程中应设置一定的坡度,以避免出现局部积水问题,土料挖开后及时运送至施工场地。
2.3.3运输卸料高液限土的运输主要采用自卸式运输车,为实现运输过程中水分的快速蒸发,采用的运输车载重量宜控制在10t,以增加倒土的接触面积,加快施工循环,运输车上装载高液限土后,沿着既定的运输路线将土料运送至施工区域。在运输车到达施工区域前,施工人员应在施工场地内依据每车高液限土的装载容量和松铺厚度等参数,确定每车土料的卸载面积,然后根据卸载的面积及厚度。在场地内划格放样,由试验段参数得知,本次施工松铺厚度为30cm,划格尺寸为8m×10m,待车辆运送至施工场地后,由专人负责指挥将高液限土卸料至划好的方格中,每个方格可卸料1车[5]。
2.3.4初平掺灰(1)高液限土卸料工作完成后,先利用推土机将公路基层初步整平,保持路基表面的平整。然后再利用平地机进行精平,待土料全部摊铺整平之后,安排人员对土料的含水率进行检测,根据试验段获知的本工程高液限土最佳含水率为16.3%,如经检测填筑至路基的高液限土其含水量与最佳含水率相差过大,则需要施工人员用铧犁结合旋耕机翻晒,待与最佳含水量差值在4%~6%的范围之后,则可以进行下一步掺灰工序。(2)向高液限土中掺加石灰材料前,施工单位需结合每辆车装载的水泥袋数量计算并确定网格化规模,然后按照设计中明确的石灰掺入量,确定每个完成网格中所掺加的石灰量,最后在安排运输车将定量的石灰材料卸料至方格中。
2.3.5拌和整形石灰掺入后采用型号为XL2103路拌机进行拌和,其主要目的是使高液限土与石灰材料充分混合,以改善高液限土的性能,增加路基的稳定性及强度。拌和时,机械的行进速度控制在5m/min为宜,整个拌和过程中保持匀速行驶,前2遍拌和时不宜直接翻拌到底,可与下层保持3~4cm的距离,后2遍拌和时可插入下层翻拌1~2cm,待拌和完成后,路基土的颜色应保持一致,填料的最大粒径在1.5cm以内,此时利用平地机将路基整平,此过程结束后方可进行碾压。
2.3.6碾压施工(1)高液限填土路基碾压施工前,需要检测填料的含水率,此时填料的含水率宜控制在最佳含水率±2%的范围内,若不满足要求则不得压实,经处理合格后再进行碾压,依据试验段的作业方式及要求,本工程路基碾压采用单钢轮压路机和振动压路机完成,其中单钢轮压路机的重量为20t,振动压路机的重量为18t,碾压时先利用单钢轮压路机初压2~4遍,再利用振动压路机碾压至填料密实[7]。(2)碾压过程中应遵循先轻后重、先慢后快、先边后中的碾压原则,每遍碾压结束后均要检测填料的干密度和饱和度,必要时可适当增加碾压遍数,经检测合格后才能进入下一层路基填筑施工,每层施工的时间间隔不宜超过6h,若停留时间过长,路基极易在暴晒的环境下出现网裂,从而影响路基整体施工质量,若因不可抗力因素需中断施工,则施工单位宜采用10cm非高液限土覆盖,以避免路基开裂的问题。
2.4施工注意事项
2.4.1注意含水量高液限土的含水率极难控制,若填土的含水率不能保持在最佳含水率要求的范围内,则无论如何碾压,路基的压实度始终达不到设计要求的标准,甚至还可能出现路基开裂等问题。因此,在本工程路基填筑施工中,施工单位应注意做好含水量的控制,如碾压前路基的含水量过高,则可采取翻晒的处理方式,若含水量过低,则可通过洒水的方式增加其含水量,当遭遇意外情况需中断施工时,还要采取措施进行遮盖,恢复施工后先检测其含水率,如合格再继续施工。
2.4.2注意雨季施工由于本工程位于我国沿海区域,此范围内经常会受到降雨影响,若在施工过程中遇到降雨问题,此时应及时进行抢工压实,利用上层土对下层土进行封盖,同时检查场地内的排水措施是否畅通,必要时可增加排水措施。针对已掺入石灰材料的路段,必须利用防雨布进行覆盖,避免雨水渗入路基内部,雨停之后及时撤掉防雨布,并安排检测人员对已完工及未完工的路段进行检测,若路基填料遭受严重的雨水渗透,则需将此区域填土全部换填后再进行碾压[8]。
2.5填筑效果评价
高液限土路基作为特殊土质路基,经填筑施工完成后最容易出现的问题就是不均匀沉降。因此,为确保本工程高液限土路基的填筑质量,在工程路段施工完成后,施工单位对路基3个月内的沉降进行了观测,同时检测了路基的弯沉值,检测结果见表1。
3结语
综上所述,采用高液限土填筑路基施工时,可以掺加石灰、砂土等进行改良,以提升高液限土的稳定性、强度,不仅可以降低工程成本,还能加快施工进度,实现自然资源的有效利用。为确保路基填筑的质量,在改良填筑过程中,必须加强对施工过程的监督管理,制定必要的应急措施,一旦遇到突发状况,可以及时应对解决,最终保障路基施工质量。
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作者:张雪峰 单位:河北省交通建设监理咨询有限公司