浅析公路路基施工方法
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摘要: 本文介绍了路基工程质量通病及成因，分析了山区公路填石路基的质量控制措施, 从而总结出目前较为合理快速有效的质量控制方法。
Abstract: This paper introduces the sub grade engineering quality problems and causes, analyzes a mountainous area highway stone embankment quality control measures, and summarizes the current relatively reasonable, rapid and effective quality control methods.
Keywords: highway; roadbed; construction method
中图分类号: U416.1文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）
利用灌水法测定试坑的体积得到填石路堤的压实度与固体体积率的工作量较大,不利于大规模施工检测,但可以作为抽检方法,抽检时,对于骨架空隙结构采用固体体积率进行检测；沉降差控制简单易行,是填石路基施工中最常用方法,但是必须与施工工艺管理结合起来；本试验段对比了最基本的压实度、固体体积率以及碾压参数与沉降差的关系的质量控制方法,总结得出沉降差法与施工工艺配合是目前最高效的方法,满足大规模施工的需要。随着筑路施工机械化程度的提高,大功率推土机、大吨位振动压路机的普遍应用,《规范》中对填石路基的一些条文规定偏于保守,影响了大型筑路机械设备的效率发挥,增加了工程造价。笔者认为应尽快通过理论研究和现场试验进一步修订《规范》中有关填石路基的规定,以适应山区公路修建的需要。
1 路基工程质量通病及成因
1.1 路基通病的类型
1.1.1 路基整体或局部不均匀沉降;
1.1.2 路基纵横向开裂;
1.1.3 路基滑动或者边坡滑坍。
1.2 病害形成原因
1.2.1 工程地质条件不良,原地面比较软弱(如泥沼地段等),若填筑前未经换土或软基处理,易形成压缩下沉或挤压位移。
1.2.2 工程地形条件复杂,当路堤穿过沟谷时,沟谷中心填土最大,向两端逐渐减低,由于填土高度不同而产生不均匀下沉。
1.2.3 水文气候等因素,降雨量过大、洪水、冰冻、积雪或温差过大,都可能使高填路堤产生不均匀下沉。
1.2.4 路堤填料,若填料中混入种植土、腐殖土或泥沼等劣质土,或土中含有未经 打碎的大块石或冻土等,石料规格不一,性质不匀,乱石中空隙很大,在一定期限(例如雨季)可能产生局部明显下沉。
1.2.5 设计方面,如断面尺寸不合理,边坡取值不当,排水、防护与加固不妥,未对高填路堤进行稳定性验算,且施工工艺、填料未作特别要求说明。
1.2.6 施工方面,填筑顺序不当,未在全宽范围内分层填筑,填筑厚度不符合规定,填料质量不符合要求,水稳定性差,原路边坡没有去除植被、树根,未做台阶处理;不同性质的填料混填,因不同土类的可压缩性和抗水性差异,形成不均匀沉降,路基填料含水量控制不严,又无大型整平和碾压设备,使压实达不到要求;施工过程中未注意排水,遇雨天时,路基积水严重,无法自行排水,有的积水侵入路基内部,形成水囊,晴天施工时也未排除积水控制含水量就继续填筑,以致造成隐患,施工单位责任心不强,自检控制不到位。
2 填石路基质量控制
本文所探讨填石路基试验路段选在某公路YK3+320～YK3+470,此段为右幅路基,为填方路段。试验按设计要求采用松铺不大于60cm松铺厚度试铺。其填料来源为九嶷山隧道弃渣,通过二次倒运、空压机击碎、人工搬运等方法处理超粒径颗粒,石料强度在15MPa以上,其巨料含量检定超过70%,满足石方路堤的填筑要求。碾压机具为LSS2302(23t)振动压路机及LSS218PA(21t)羊角碾。
2.1 粒径与层厚
《规范》规定:路堤填料粒径应不大于500mm,并不宜超过层厚的2/3,不均匀系数宜为15～20。路床底面以下400mm范围内,填料粒径应小于150mm。路床填料粒径应小于100mm。压实、摊铺机具的功率是影响层厚和最大粒径的最主要因素。
2.2 填筑
《规范》规定,路堤施工前,应先修筑试验路段,确定满足孔隙率标准的松铺厚度、压实机械型号及组合、压实速度及压实遍数、沉降差等参数,压实机械宜选用自重不小于18t的振动压路机。试验路段采用的碾压机具及粒径均满足填石路基的填筑要求。
目前,填石路基常采用渐进法摊铺,该法的优点是:第一,避免出现粗细料分离、细料全部沉淀在摊铺层下层的现象。第二,每一次从摊铺好的表面将填石向前推进,可使大粒料有一个较充分的寻求最佳位置的过程。渐进法摊铺必须配备大功率推土机及大量附属工人。此法尤其对级配不好的混合料摊铺,能提高摊铺料的平整度,压实度。具体做法是:自卸车根据摊铺厚度鱼鳞状间隔卸料,卸料达到一定数量后,用挖掘机将大块石头挖移至底层后,再用细渣填平大块石头之间的缝隙,最后用装载机洒布整平,人工配合。
2.3 质检
《规范》对填石路基的质量控制在压实质量标准、平整度及外观质量都作了要求,填石路堤施工过程中的每一压实层,可用试验路段确定的工艺流程和工艺参数,控制压实过程。填石路堤所选用的压实控制方法必须适应工程特点,简便快速,易于操作。因此,本文通过研究压实度、固体体积率、沉降差与碾压参数之间的关系,总结出适合填石路堤现场快速有效检测压实质量的方法。
2.3.1 灌水法测定现场干密度
填石路基压实干密度法同填土路基密实度检测原理相同。但填石路基压实干密度法检测无法用核子密度仪、环刀法、灌砂法测定干容重,而只能用水袋法测定其干密度。首先测出填石料室内的最大标准干密度,对于填石料,根据室内击实试验确定最大干密度,将现场填料进行筛分试验,取40mm粒径以下的填料进行重型击实试验,然后根据40mm粒径以上的百分含量推出现场填石料的最大干密度。实际现场干密度采用灌水法测定,试坑尺寸为填石料最大粒径的2～3倍,用挖出来粗粒料的质量与试坑体积之比算出现场密度,最后得到摊铺碾压层的压实度,该法虽然检测原理易于接受,但由于水袋法挖试坑工作量大(每个试坑要挖出石料约1000kg)且石料的最大干密度测定相当繁琐,因此该法不易大规模施工中采用。
2.3.2固体体积率
固体体积率为固体体积与所测试坑体积比值的百分率。由于碾压是将石料间的空隙进行压缩,固体颗粒的开口孔隙与闭口孔隙受碾压的影响较小,因而,所谓的固体体积应该包括颗粒本身的开口孔隙和闭口孔隙。试坑的体积在现场用灌水法测定,固体体积为从试坑中挖出各粒径的干质量除以各自的毛体积密度得到的体积之和。由于隧道弃渣粗粒径颗粒比较多,在这种填石路堤中,部分已形成骨架空隙结构,在这里采用固体体积率来评价填石路堤的压实效果比较合适。
2.3.3 沉降量检测
压实的最终目的是使被压实体有足够的强度和稳定性,只要被压实体强度达到一定标准,它在承受某一标准荷重时的变形量和残余变形量将小于某一值,沉降差检测正是基于这样的理论。试验沉降量的控制为表面沉降控制,在石料摊铺完毕后,按每20m观测一个断面,每个断面布设5个点,并用全站仪及钢尺准确测放出测点位置,放上钢板桩,并用水准仪测量、计算出松铺厚度及沉降差。
压实沉降差检测结果是几种检测手段中规律性最好的,随着碾压遍数增加,沉降差下降。因此压实沉降差法是目前填石路基质量检测的一种较好的方法,但在压实机具固定的情况下,压实沉降差与层厚无关系,不管层厚是100cm,还是50cm,只要碾压到一定遍数,采用该机具检测时,其沉降差就能小于某一值。因此,在质量控制中,沉降差不能作为唯一的标准,必须和施工工序管理结合起来才能进行有效的质量控制。
在整个路段大规模填石路基施工前,修筑填石路基试验段。通过试验确定各项施工工艺参数及压实控制标准并采用压实干密度法对沉降差法等质量控制标准进行标定,将是填石路基现场最为快速有效的质量控制措施。
3 结语
路基是道路的重要组成部分,是在天然地表面按路线位置和设计断面的要求填筑或开挖形成的岩土结构物,承受由路面传来的荷载,应有足够的强度、稳定性和耐久性。路基的强度与稳定性,受水、温度、土质等客观因素影响,同时也受行车荷载的作用,路基设计、施工方法及养护方法是否正确等受人为因素制约。在山区公路建设中采用填石路基可以充分利用隧道弃渣、石质路堑挖方以减少弃渣占地和取土占地。现行《公路路基施工技术规范》(以下简称《规范》)对填石路基的规定较为笼统、保守,通常填石路基一般均以施工工艺参数控制为主要手段,同时辅以其它检测方法(如灌水法、沉降差法等)作为施工记录和抽查指标,供宏观分析、控制填石路基的施工质量。
参考文献：
[1] 陈鹏.公路填石路基施工技术研究.石家庄铁道学院学报,2001(14).
[2] 沙庆林.公路压实及压实标准(第三版)[M].北京:人民交通出版社,1999:8～20.
[3] 邵腊庚,等.山区公路填石路堤压实质量控制.公路交通科技,2005(22).