土石混填路堤关键施工及防护技术研究

2015-08-15 00:51:34次仁巴珠西藏天顺路桥工程有限公司西藏拉萨850000
江西建材 2015年15期
关键词:松铺土石路堤

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山区修建公路过程中大填大挖不可避免,很难做到填挖平衡,往往需要土石方借调或设置弃土场,增加工程费用的同时也不利于水土保持,同时在山区公路建设中,时常遇到采用路堑边坡和隧道开挖的土石混填料填筑路基的问题。土石混填料往往来源于隧道、边坡爆破开挖,具有颗粒级配复杂和变异性大等特点,填料的工程特性会对路基稳定及变形产生较大影响。如果填筑高度不大,较容易满足工程使用性能,当填方高度较高且山区地面坡度较大,形成陡斜坡土石混填路堤时,将面临一系列的工程技术问题。因此,土石混填路基填筑、压实及防护工程显得尤为重要。

1 土石混填路堤填筑及压实技术

土石混填路堤施工质量好坏的关键在于施工工艺的控制和压实质量的控制两个方面。主要通过以下关键点来控制:

(1)填料性质

土石混填料岩性、粒径以及级配组成都会对填筑路基造成很大的影响。根据工程对填料岩性要求,通常选择98 区石料中含泥量小于15%,90 区石料中含泥量小于40%。影响压实效果主要是填料的最大粒径,对一定的填料,某种压实机械有效压实深度和松铺厚度是一定的,当填料的最大粒径大于某一数值时,使用该机械达不到要求的压实效果。超大粒径也会影响到填筑层的平整度,需进行二次破碎直到满足设计要求。通常来说,要求碾压填料的最大粒径是30cm,冲压则是50cm,强夯是80cm。对于颗粒的级配组成,良好的级配土体密实度好,力学性能高。高填方路堤一般要求不均匀系数Cv >5,曲率系数1~3。

(2)填筑方式控制

填筑方式控制就是选择堆填或抛填。在填筑厚度及填筑材料相近的条件下,堆填和抛填而成的填筑层,不但颗粒级配及密实度有着明显的差别,而且整体均匀性也存在着很大差异,用堆填法填筑而成的填筑路基,在颗粒级配、路基加固效果以及填筑体的整体均匀性上都明显优于抛填法。

(3)松铺厚度控制

松铺厚度的控制应严格按照填筑方案,一般来说碾压松铺厚度小于50cm,冲压松铺厚度小于1.2m,一般小于1.0m,强夯松铺厚度小于4.0m,每层分四个亚层填筑,每个亚层厚度约1.0m。松铺厚度的误差一般要求小于10%。

(4)压实机械的选择

良好的机械设备是保证填筑质量的前提。在选择压实机械时,根据填料的种类和填筑技术要求以及工程数量合理选择,充分发挥机械使用效率。在土石混填路堤的填筑工程中常使用的压实方法有强夯、碾压以及冲压等。

振动碾压技术已经有近90 年的应用史。二战前,振动压实机械主要应用于压实无粘聚力的材料,如砂、砂砾石及碎石等。二战后,随着工业技术的快速发展,新材料和新工艺的推广使用,使振动压路机获得了飞速地发展,振动压实技术不仅广泛应用于路基工程,在路面工程也获得了较好的效果,如沥青混合料铺装层、碾压混凝土等等。

上世纪50 年代,南非共和国Berrange 最先创造了连续冲击压实技术及相应的设备,提出了区别于传统压路机的设计思路,把压实的轮由圆形改成非圆形,创造了用于压实作业的连续冲击、揉压、碾压、剪切作用于土石体,使用新的设计思路得到了深层压实效果。冲击碾压就是选择冲击压路机对地基、路基填料等进行充分的冲压,从而降低路基的工后沉降,快速提高路基的压实度、强度及整体稳定性。

上世纪60 年代,法国Menard Soltraitement 公司创造了强夯技术并应用于工程施工,1978 年开始应用于我国的工程项目,快速运用于港口、路基、码头、厂矿场地等工程的施工。强夯技术在我国得到广泛的推广使用和迅猛发展,强夯机主要由起重机、脱钩器和夯锤构成,在夯击能量的要求比较大时,应配置相应的门架。当前应用强夯法用于工程建设较多,包括工业与民用建筑、油罐、仓库、公路和铁路路基、码头等。

2 提高路堤高边坡稳定性的措施

为了保证填筑体在可控范围内沉降、位移,减少路堤土石方灾害,确保道路运行安全,保证道路的使用品质、提高投资效益。如何提高填筑体的稳定性有着相当重要的意义。对于提高填筑体稳定性,主要有两个关键性因素。分别是原地面地基承载力及填筑体密实度。

2.1 提高原地面地基承载力

(1)优化坡脚软弱土基处治方案

当原地面第四系土层过厚时,清挖软弱土基就很有必要。软土置换后地基承载力能达到最大值,能够最大限度的控制上部载荷对路基沉降的影响,避免因基础沉降量过大而引起的薄弱滑动面进而造成边坡失稳。同时,在清挖过程中为了保证地基承载力达到最大且均匀,坡脚软弱土基区域开挖必须要不留死角,并深挖至稳定岩层。基槽中的孤石要破除干净,基槽面垂直于坡面方向基底形成反坡。

(2)与原地面搭接处理

工程施工中高填方可能面临单面大斜坡情况。由于坡脚没有反压存在,坡脚侧向位移过大可能引起薄弱滑动面进而引起边坡失稳。这时如何处理与原地面搭接问题变得尤为重要。对于单面大斜坡情况,工程中一般采用开挖抗滑台阶方法进行处理。开挖后台阶平整且形成反坡,在填筑过程中规定摊铺于抗滑台阶上的填料料虚铺厚度不大于1m,摊铺完后对相应高程的抗滑台阶进行强夯补强处理。

2.2 提高填筑体密实度

(1)优选填料

工程施工中因开采填料是直接对原土层及岩层开挖,填料可能混入腐质土等杂物,会影响填筑体密实度。对关键部位填筑时候优选填料有助于提高填筑体密实度。尽可能减少工后沉降及薄弱面形成。由于土石混填料抗剪能力不如石料好,边坡区尽量优选石料填筑。且边坡坡面修筑选用石料不受天气影响。减少天气不利影响对工程进度及质量影响。

(2)控制层厚

对于高填方施工,填筑层厚最直接影响着填筑密实度。通过经验公式Z=a√MH 计算得知设计强夯有效加固深度(Z 为强夯有效加固深度,m;M 为夯锤的重量,t;H 为落距,m;a 为与土类有关修正系数,碎石土和砂土,α=0.6-0.39,粉土粘性土湿陷性黄土α=0.5-0.35),然后根据层厚分为两堆填,两平铺,每次分层填料厚度不大于层厚1/4。通过控制层厚,填筑过程中强夯有效深度能得到保证。通过分层填筑,填料不均匀系数达到规范要求。

(3)铺设土工格栅

在土石混填路堤中采用铺设土工格栅方法,可以使粒状填料与网格互相锁合在一起,形成稳定的平面,防止填料下陷,并可将垂直载苛分散。对于现场地势陡峭,地理条件恶劣的施工情况,采用铺设土工格栅,钢筋固定施工方案可提高填筑体整体性,并可承受较大的交变载荷。

3 结语

山区修建公路,会产生大量边坡、隧道弃渣,由于开挖过程大多采用爆破施工导致弃渣颗粒级配复杂、变异性大,土石混填路堤成为山区公路路堤主要形式之一。本文结合多年施工经验,总结了土石混填路堤关键施工技术及质量控制点,并从提高原地基承载力、填筑体密实度两方面提出了提高路堤稳定的措施,对土石混填路堤施工具有广泛的指导意义。

[1]李峻利,姚代禄.填筑体设计原理与计算[M].人民交通出版社,2001.12.

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