公路工程中高填方路基施工技术分析
摘要
关键词
公路工程;高填方路基;路基施工技术
正文
引言:
路基是公路的承力结构,其施工质量直接影响着整个公路工程施工质量。实际工程中,受地形、地质和地貌条件等因素限制,高填方路基在现代公路建设中应用越来越多。高填方路基与普通路基相比,路基更高,填方量更大。填料主要来自于填方段周边的挖方和隧道弃方,填料颗粒的粒径变化范围大,填料性质、施工技术和工艺以及质量控制措施都会影响路基质量。在施工过程中,应选择恰当的施工技术,制定明确的路基施工质量控制标准,减小路基的沉降变形,保证路基使用的耐久性和安全性。
1高填方路基的特点
结合公路工程实际情况,其高填方路基特点如下:(1)路基填筑高度大。工程高填方路段填筑高度超过20m,若施工过程控制不到位,极易导致压实度不达标,影响路基承载性能。(2)沉降量大。沉降是高填方路基施工中不可避免的难题,因填筑高度较大,路基压实度难以保证,路基在自身重力作用下逐渐产生沉降现象。(3)沉降持续时间长。高填方路基施工完成后不会立即达到稳定状态,在自身重力及外部荷载联合作用下沉降缓慢发展,需经过相当长的时间方可达到稳定状态。
2公路工程中高填方路基施工技术的应用
2.1施工准备
2.1.1施工前的现场调查
对填筑作业范围做全面调查,包含道路、管路、水井、地质、地形、地下水位等,与设计不符且对回填造成不良影响时,与业主、设计单位、监理工程师取得联系,根据因地制宜的原则制订适应于实际情况的处理方案,消除不良影响。
2.1.2测量放样
在施工前,复测线路及高程,核对已设置的水准点和控制桩,测量路线横断面并基于实测数据绘制图形。以设计图纸为准,将线路中桩作为基准,测放路堤填筑坡脚线桩,设标志桩。
2.1.3基底处理
以超挖换填碎石土的方法施工低填方路段。压实度属于重点控制指标,根据路堤填土高度采取针对性的控制措施,考虑填土高度0~80cm、80~150cm、150cm及以上3类,各自的压实度要求分别为:不低于96%、不低于94%、不低于93%。零填挖路段,填挖以下80cm的压实度不低于96%,若未达到要求,做换填处理。根据地面横坡的不同,采取适宜的施工方法。横坡不陡于1∶10时,无须做任何处理,直接填筑路堤即可;横坡为1∶10~1∶5时,采取先翻松表土再填筑的施工方法;横坡陡于1∶1.5时,开挖台阶再填筑路堤,台阶宽度不少于2m,顶面设2%~4%的内倾斜坡。路堤施工现场分布耕植土及腐殖土时,考虑到稳定性不足的特点,先用推土机清除,再用压路机碾压至压实度不低于90%。部分路段存在积水,先排水清淤、再填筑。其他不良土质地段对路基施工的影响较大,不具备直接填筑的条件,严格依据图纸要求加以处理,例如,用石灰改善,或按特定的深度换填。
2.2合理选取路基填料
路基填料是决定高填方路基填筑质量的重要因素,因此必须合理选择路基填料。在进行路基填料选择时,应结合具体试验综合确定,对路基填料性能实施判定。针对路基填筑质量较差的部位,可利用石灰土实施换填,并严格控制填土质量,防止存在碎石块、杂草、树根等杂质[2]。工程采用的路基填料为沿线路堑挖方,以中风化灰岩为主,试验检测结果表明,该材料能够用作高填方路基填料。
2.3分层压实
2.3.1分层碾压压实原理
分层碾压压实是共振、重复载荷冲击和内部摩擦力的共同作用结果,碾压机械产生持续的振动和冲击,路基土体受到持续的冲击载荷,带动填料振动。振动一方面降低了土中的摩擦阻力,另一方面使填料颗粒产生惯性矩。如果惯性矩能克服土体中的粘聚力和摩擦力,在静压力下土体的间隙就能减小,从而达到密实的效果。
2.3.2压实速度
路基压实过程中,压实效果与碾压机械行进速度呈负相关的关系。通常,碾压机械行进速度越慢,压实效果越好。如果碾压机械行进速度过快,原本已变形的颗粒只是塑性变形,外力撤销后,会发生反弹恢复,压实效果大打折扣。通常分层压实的碾压速度为1~3km/h。
2.3.3碾压次数
碾压次数存在一个最佳取值。碾压次数过少,路基的密实度达不到要求。碾压次数过多,可能导致施工机械台班浪费。当碾压次数达到某个限定值时,路基的压实度保持不变。此时路基的密实度已经达到极限状态,一味地增加碾压次数也不会再有效果。如果路基密实度确实不达标,应从其他方面进行提升。
2.3.4填料粒径
路基压实的过程是对填料颗粒进行重新组合排列,借助外力强迫填料颗粒趋于密实。填料颗粒级配对路基施工质量影响很大,级配较好的填料颗粒,在路基压实的过程中,大小颗粒之间互相嵌合,空隙、体积减少,密实度提高,压实度显著提升[3]。施工过程中,必须保证填料颗粒的最大尺寸不超过压实层厚度的4/5,且大粒径填料的数量不应多于30%。
2.4强夯加固
2.4.1强夯加固施工工艺
强夯加固是动力密实、动力固结和振动波压密三种作业方式的综合应用,即对填筑的土方施加外力,在振动作用下,改变松铺填料的结构,从而使其达到密实状态。进行强夯加固时,夯锤接触地面产生冲击波和表面波,冲击波和表面波在土体中传播,传递到不同区域的振动波便可起到加固作用。强夯加固法适用于孔隙较大的砾石填料和粗颗粒的非饱和土填料。夯锤与路基填料直接接触,瞬时产生巨大的冲击力,能有效破坏大颗粒填料与周边的间隙,甚至能将较大的石块振碎,实现填料压实,增加路基的压实度[4]。填料夯实后,路基自上而下形成松动区、加固区及弹性区。在高填方路基施工中,采用2000kN·m能级的强夯加固施工,最大有效夯击深度为3.7m,夯点布置间距设为6m,夯击8次,路基的压实度效果最佳;对于夯击能取3000kN·m,最大有效夯击深度为4.8m,夯点布置间距设为6m,夯击9次,路基的压实度效果最佳;对于夯击能取4000kN·m时,最大有效夯击深度为5.7m,夯点布置间距设为6m,夯击9次,路基的压实度效果最佳。
2.4.2夯点布置型式
夯点一般布置为正方形或者三角形,满夯时应按照夯锤直径大小进行叠加夯实。夯点布置间距,一般设为夯锤直径的1.5~2.5倍。夯击能级较低时,夯点间距适当取小值;夯击能级较高时,夯点间距适当取大值。
结束语:
总之,高填方路基作为公路工程建设中较为常见的路基结构形式,具有填筑高度大、沉降速率慢、沉降时间长、稳定性差等特点。高填方路基施工技术水平高低直接决定公路工程建设质量,对保证道路安全稳定运营具有重要影响。为有效提升高填方路基施工质量,减小沉降变形,确保路基安全性和稳定性,应结合项目实际情况,制定切实可行的施工方案,合理选择路基填料,加强施工过程的质量控制,提高专业技术水平。
参考文献:
[1]黄杰. 论公路工程高填方路基施工技术要点及质量控制[J]. 江西建材,2022,(07):138-140.
[2]刘丽. 浅谈公路工程高填方路基施工技术[J]. 四川建材,2021,47(12):123-124.
[3]何蕾. 高速公路工程高填方路基施工技术[J]. 交通世界,2021,(31):119-120.
[4]张英泽. 公路工程高填方路基施工技术研究[J]. 运输经理世界,2021,(20):50-52.
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