公路工程施工中路基压实技术研究

王丹丹 (北京市政路桥股份有限公司 北京 丰台 100000)

前言

公路路基压实是公路工程施工中非常重要的一个环节,对公路的整体质量有极其重要的意义。达到好的压实效果,可以减少塑性形变、渗透系数、饱水量及可能产生的形变,不仅能够确保施工质量,还能够为公路工程后续应用中的质量与安全提供保障,确保公路工程的使用寿命。在不可改变自然环境的条件下,要控制好路基的施工质量,必须严格控制路基填料的选用,加强检测,控制好路基压实度。对于土方路基,压实度的影响因素主要是填料的颗粒级配情况、含水量、压实功能(压实时间、压实遍数、机械性能、碾压速度、填料厚度等)及压实时自然、人为和外界影响等。在路基施工中,如何控制才能达到设计要求,克服压实度达不到设计要求导致的路基不均匀沉降,是路基工程施工中必须要解决的关键问题。

一、工程概况

本次研究的是某丘陵地区的公路工程建设施工。该公路的起始桩号是K90+1010,终止桩号是K90+1080。具体施工中,该公路工程具有较大的填筑深度,其最大的填筑深度值是42m,且施工沿线软土层较多,施工难度比较大。为实现整体工程质量的良好保障,本次施工中,主要将石灰岩用作填料,对路基进行填筑处理,以此来实现其稳定性的整体加强,为压实施工技术应用提供有利条件。

二、公路工程路基压实技术应用措施

(一)通过试验确定施工方案

在对公路工程中的路基进行压实处理时,土体自身的基本力学性能、实际含水量、碾压功能、填土配级、分层摊铺厚度、基层强度、基层压实度等都会对其产生较大影响。在压实施工中,这些影响因素通常都并不是单独作用,而是共同存在。基于此,相关单位一定要对各种施工方案进行试验,以此来实现施工方案的最佳选择。

为达到这一目标,在正式施工之前,施工单位选择一个工段进行试验性施工。首先科学设计实施方案,明确压路机的实际情况,以确定能够达到标准的摊铺厚度和碾压次数,也就是对摊铺厚度和压实次数之间的比例进行确定。需注意,选择的试验段一定要具有代表性,其长度需超过100m。

具体试验中,施工单位要对以下几个方面内容高度足够重视:(1)在重型夯实试验中,所选的样品一定要具备良好的代表性,这样才可以对最大的填料干密度以及最佳的填料含水量加以确定,并应绘制出填料干密度及其含水量的关系曲线图。(2)根据填料干密度及其含水量关系曲线,严格进行填料含水量的控制。(3)对与工程实际条件相符合的摊铺厚度以及碾压遍数进行确定,一般情况下,可根据填料自身的基本条件以及压路机自身的基本功能,对摊铺层的厚度加以确定。

(二)做好含水量检测与控制

在公路工程施工中,其路基强度及其稳定性通常都需要合理的压实施工才能达到设计标准,满足实际要求。而应用到路基施工中的填料自身含水量将会对其压实度产生直接的影响与制约,因此,只有使其含水量达到最佳,才可以让填料被碾压至最大的理论干密度。根据实际情况,施工中的填料含水量与最佳含水量之间的误差不可超过±2%,这样才能够获得良好的压实效果。为了让填料含水量满足预期要求,相关单位可按照以下公式来进行填料加水量计算:

其中,m 所代表的是填料加水量,其单位是kg/m;ω所代表的是最佳含水量,其单位是kg/m;ω所代表的是填料土体中的含水量初始值,其单位是kg/m。

(三)路基碾压施工

碾压施工中,为保障施工质量,施工单位需要高度重视以下几个方面的注意事项:(1)碾压时的速度应相对较慢,使其不超过4km/h。(2)对于横向接头,其重叠宽度应控制在0.4～0.5m 之间,如果应用的是三轮式压路机,其重叠宽度应达到轮宽的50%,前后两相邻段的纵向重叠宽度应控制在1～1.5m 之间。(3)在直线段施工中,应按照从两边向中间的顺序碾压;在小半径段中,应按照从里到外的顺序碾压。(4)碾压施工一定要足够充分,不可出现遗漏和死角,并确保碾压施工的均匀性。(5)在振动碾压施工中,第一遍碾压过程中应将振动关闭,之后再按照从慢到快的方式进行振动碾压。

碾压中,先通过轻型压路机碾压1～2遍,严格控制其平整度和高程,如果出现了高低不平问题,则需要将高的部分拆除,对低的部分进行填补。填补中,需要先将低洼位置做翻松处理,再将适量的混合料加入,最后再通过重型压路机将其压实。碾压中,压路机后轮位置的重叠宽度应保持在轮宽度的1/2,压实度应符合实际要求,且填料表面不可出现明显轮迹。同时应做好碾压速度的控制,对于第一遍以及第二遍碾压施工,其速度应控制在1.5～1.7km/h之间,后续碾压速度应控制在2～2.5lm.h之间。碾压中应始终保持基层湿润,若表面出现了干燥现象,则需要立即通过洒水的方式做好湿润处理;如果局部出现了湿度过大情况,或者是出现了弹簧、松散等现象,则需要将其挖除之后再用新料填补好。施工中的接茬长度需要超过设备长度,一般情况下,在碾压第一个作业段的过程中,需要先预留出4-5m 的长度不做碾压,并在第二段碾压中对其进行接茬处理,使其与第二段共同碾压。在基层碾压到位之后,需要通过监理工程师进行质量验收。

三、公路工程路基压实施工技术的具体应用分析

(一)工艺流程

在公路工程的路基施工中,压实处理工作流程主要包括以下几个方面:第一是施工准备,第二是基底处理,第三是分层浇筑,第四是摊铺整平,第五是洒水晾晒,第六是碾压夯实,第七是检验签证,第八是路基整修。图1是公路路基压实施工工艺流程图:

图1 公路路基压实施工工艺流程图

(二)工程实践

1、填石材料压实特征

在本次工程的施工中,主要将石灰岩用作路基填料,填筑过程中,需要进行石灰岩的压实试验,并对其试验情况进行分析。具体试验是在施工现场选出一个典型的试验路段,然后对整体试验段中的路基进行石灰岩干密度试验,并将其按照洒水段和未洒水段进行划分,全面分析不同试验段中的路基压实度差异。通过洒水段和未洒水段之间的干密度对比分析发现,这两段的干密度都能够达到设计要求,且两者之间的差异比较小。由此可见,将石灰岩用作本次工程中的路基填料将使路基具备足够的稳定性,同时也说明了石灰岩的透水性比较好,将其用作路基填料,将会有效防止公路路基积水问题及其所带来的不良影响。

2、填石材料颗粒破碎性

为实现填石的合理选择,本次施工中,特对填石材料进行了颗粒破碎性分析。首先是颗粒级配在压实性能方面的影响分析,在压实试验过程中,需做好路基填石颗粒级配的分析,并仔细研究其整体的破碎率关系,通过科学的数据拟合,便可明确填石材料自身破碎率及其级配之间的关系。其次是填石最大粒径在破碎率方面的影响分析,采用多重回归法,对填石颗粒破碎率进行了多重回归相关影响系数的分析。经分析发现,填石最大粒径并不会对其破碎率产生过大影响。但是在具体的路基填筑施工中,填筑层厚度将会和填石破碎率具有相对较大的影响,而填石粒径则是影响填筑厚度的关键,基于此,在具体施工中,施工单位一定要根据实际情况,通过填石粒径合理选择来实现填筑厚度的严格控制。表1是本次施工中的路基填料填石粒径要求标准:

表1 本次施工中的路基填料填石粒径要求标准

最后是压实强度在填石破碎方面的影响分析,在实验 室中对机械压实强度与填石破碎率之间的关系进行研究。通过研究发现,伴随着压实强度的逐渐增大,填石材料的破碎率也会上升,由此可见,填石材料破碎率和压实强度之间具有正比关系。基于此,在具体的压实施工过程中,施工单位一定要根据实际情况做好压实强度的控制。因本次工程所选的填料为石灰石,其应对比较大,所以经压实试验分析之后,对其压实强度进行了合理确定,表2为本次公路工程路基压实强度设计标准:

表2 本次公路工程路基压实强度设计标准

3、填石材料力学性能

在公路工程的具体应用中,因不同车辆通行时会使其承受不同的荷载,因此,要想有效防止公路工程因荷载不足而破坏的现象发生,相关单位就需要根据实际情况提出不同的质量要求,以此来确保公路路基的整体强度。在车辆行驶荷载的影响作用下,路基和路床中集料会重新排列,且具有不断下降的趋势,在这样的情况下,路基中的填石空隙也会随之不断增大,从而对整体的路基结构造成不良影响。基于此,在具体的路基施工中,相关单位应注意做好路基高度控制,并通过合理的压实措施来进行处理,以此来有效延长路基的使用寿命。

(三)路基压实

1、压实试验

为确保压实效果,本次压实试验中,主要技术措施包括以下几个方面:一是压路机类型的合理选择;二是对施工中的碾压次数加以合理控制;三是对碾压厚度加以严格控制;四是对松浦厚度加以严格控制。具体试验中,需通过中型机对土样进行试验,并根据试验结果分析现场土质情况,以此来实现其干密度最大值选取,确定干密度和含水量的关系,并根据压路机和土质情况来进行松浦系数的合理确定。本次工程中,经过压实试验,最终确定将含水量控制在11.2～12.4之间,将松浦厚度控制在43cm和90cm。

2、机械选择

因本次路基填料选择的是石灰岩,所以在完成填筑之后,需对其进行压实处理。通过压实试验、结合现场实际情况,最终决定通过振动式压路机以及规格为55t的轮胎式压路机对其进行处理。

3、含水率控制

在完成了路基压实之后,为实现整体工程强度及其稳定性的良好保障,避免含水量过大对其产生不良影响,在土体被压实到了最大干密度之后,一定要对其含水量加以严格控制,使其处于合理范围内,实际含水量不可超过设计值的±2%。

4、压实施工

在通过上述试验确定了具体的施工参数之后,便可通过选好的压实施工设备,根据确定好的施工参数来进行压实施工。在结束了碾压施工之后,为确保其压实度能够达标,通常需要将填料层的厚度适当增加一些,其增加范围在1～3cm 之间,以此来确保压实效果。在确定压实施工达到了预期指标之后,下一步的施工才可以开展。在结束了压实施工之后,需要对其施工结果进行检验,如果经检验发现压实施工结果不达标,则需要重新做压实处理,在压实质量达标后,还需要补压两次,以此来进一步确保压实质量。整个施工中,压路机都应该按照从弱到强、从慢到快的原则进行压实施工,碾压速度最大值为3.4km/h。

结束语

本次工程中的路基为软土路基,通过试验分析,综合考虑多方面因素,最终决定将石灰石作为路基填料,经试验施工确定了施工设备与各项施工参数,最后按照确定好的参数和标准进行施工。经质量检测发现,该公路工程路基压实处理之后,其压实质量完全达到了施工标准,为后续施工及其应用奠定了良好基础,确保了施工质量和效率,也保障了整体公路工程的安全性,使其使用寿命得以进一步延长。