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靈河高速公路(原神段)為雙向四車道建設(shè)標(biāo)準(zhǔn),設(shè)計速度為80km/h,路基寬度為24.5m。沿線施工中,路基的挖填方施工工作量較大,涉及的挖方為20.11×104m2、填方為2.02×104m2,此部分施工以K19+570~K19+844段為主,為重點控制對象。
分層平鋪和豎向填筑均是較為典型的路基土方填筑方法。這兩類方法均需要采取機(jī)械化作業(yè)的方式,同時施工單位需要在施工前根據(jù)設(shè)計要求組織測量放樣工作,并經(jīng)修整后填筑并壓實。根據(jù)靈河高速公路(原神段)路基工程的施工特點,該項目以挖掘機(jī)為主要設(shè)備來完成取土作業(yè),并在裝載后由自卸車及時運(yùn)至施工現(xiàn)場,攤鋪機(jī)按分層的方式將填料依次攤鋪到位,由平地機(jī)精平后再利用振動機(jī)碾壓。主要流程為測量放樣→現(xiàn)場處理(雜物清理、平整等)→填筑→壓實→取樣分析→刷邊坡→開挖邊溝并根據(jù)需求砌護(hù)坡。
路基施工具有較明顯的擾動性影響,可以使天然土體處于相對松散的狀態(tài)。路基施工填料可以使用碎石類土、砂土等材料。但是,如果選擇黏土材料,則必須加強(qiáng)對含水量的控制,以免因含水量偏高而影響路基填筑質(zhì)量。根據(jù)土方調(diào)料的用量需求,制訂如下調(diào)配方案:(1)起點填方路基的開挖段施工遵循的是就近調(diào)運(yùn)的原則,設(shè)置棄土場用于堆放多余的土方,該棄土場建設(shè)位置位于K19+700左側(cè)。(2)隧道出口填方材料源于隧道口挖方段,將該處開挖所得的土料及時轉(zhuǎn)至現(xiàn)場,挖方段多余的土方統(tǒng)一堆放至K22+400左側(cè)棄土場。(3)土方填筑過程中應(yīng)嚴(yán)格控制各層的厚度和平整度,經(jīng)過振動碾壓后提高其密實度。
(1)以設(shè)計圖紙為依據(jù),利用全站儀檢測后確定導(dǎo)線點,同時測放控制樁、百米樁。(2)通過經(jīng)緯儀和鋼尺等工具聯(lián)合檢測的方式,做好路基中線及坡腳的放樣工作,同時可以打木樁和灑石灰,以達(dá)到有效標(biāo)識的效果。(3)利用水準(zhǔn)儀復(fù)測,根據(jù)實際情況增設(shè)水準(zhǔn)點,以所掌握的信息為依據(jù),繪制路基橫斷面圖,以明確工程量,從而生成完整的資料并報送監(jiān)理工程師。
當(dāng)路堤填方施工期間遇積水段時,需要提前修筑排水溝,將積水清理干凈,最大限度地減少積水對施工的干擾。對此,施工單位通過推土機(jī)推擠的方式,可以有效清理施工場地內(nèi)的淤泥,完成該工序后選擇質(zhì)量達(dá)標(biāo)的填料,將其用于回填作業(yè)。其中,需注意的是當(dāng)原地面為斜坡時,應(yīng)在坡面設(shè)2m的臺階,向內(nèi)坡度為2%~4%。加強(qiáng)對原地面坡度的檢查,對于橫坡陡于1∶2.5的情況,則必須在路床施工區(qū)域內(nèi)鋪土工格柵;注重對縱向挖填交接區(qū)域的處理,待縱向臺階開挖至路床標(biāo)高后,需要將路床超挖3~6m,并在此基礎(chǔ)上鋪設(shè)土工格柵,經(jīng)上述流程后方可正式填筑。
做好技術(shù)交底,向監(jiān)理工程師提交開工報告,經(jīng)過批準(zhǔn)后即可正式進(jìn)入路基填筑施工環(huán)節(jié)。由于路基填筑施工具有系統(tǒng)性,因此施工單位應(yīng)協(xié)調(diào)好施工方法、機(jī)械設(shè)備、材料等要素的關(guān)系,以保證各部分的施工質(zhì)量。
在路基填筑施工前,施工單位需組織工藝性試驗,以便根據(jù)試驗段的施工情況分析施工工藝的可行性,若不滿足要求則適當(dāng)調(diào)整,直至各方面均達(dá)標(biāo)為止。此外,工藝性試驗是路基正式填筑前必須落實到位的工作,要在現(xiàn)場取長為200m的代表性路段,經(jīng)試驗后分析施工質(zhì)量,最終確定合適的路堤填筑施工參數(shù),如填筑厚度、最佳含水量等,并作為正式填筑施工的依據(jù)。在該項目中,路基填筑主要考慮以下兩種方法。
(1)推土機(jī)布土填筑。按自上而下的順序有序完成各層的填筑作業(yè),攤鋪期間推土機(jī)需要來回行駛,通過此方式使填料具有初步的密實度;碾壓時,應(yīng)保證履帶重疊一半,并遵循縱向全幅斷面延伸鋪筑的基本原則。
(2)自卸汽車運(yùn)土填筑。選定合適的填料后,通過自卸車運(yùn)抵施工現(xiàn)場,將其卸載至提前設(shè)置好的方格網(wǎng)內(nèi);使用推土機(jī)攤平,再進(jìn)一步利用平地機(jī)精平,以提高填筑施工質(zhì)量。
經(jīng)驗表明,路基在經(jīng)過壓實處理后,包含塑性變形、滲透系數(shù)的多項性能指標(biāo)均會改變,最終路基的整體質(zhì)量有大幅度的提升。目前,較為典型的壓實方法有以下三種。
(1)碾壓法。通過機(jī)械設(shè)備的滾輪碾壓土壤,以達(dá)到提高路基整體密實度的效果。碾壓機(jī)械主要可分為兩種形式:平碾和羊足碾。相比之下,羊足碾在黏性土的碾壓作業(yè)中更具有可行性,但在砂性土中不適用,其原因是羊足碾容易給土顆粒施加較大的壓力,使其發(fā)生向周邊移動的變化趨勢,反而會對結(jié)構(gòu)的完整性造成不利影響。在實際碾壓過程中,應(yīng)遵循勻速、慢速的基本原則,通常以2km/h的速度較為合適。
(2)夯實法。以夯錘為主要裝置,將其提升至特定高度后下落,通過裝置的自重形成沖擊力,在與填土接觸后,土的空隙將受到大幅度的壓縮,消除間隙后的土顆粒能夠緊密結(jié)合,提高密實度。夯實作業(yè)的可選裝置豐富,如風(fēng)動夯、蛙式夯等。從適用性的角度來看,夯實法適用于黏性土、碎石類填土的碾壓處理。
(3)振動壓實法。以振動壓實機(jī)為主要施工裝置,在產(chǎn)生壓實振動作業(yè)后,使填筑的土顆粒發(fā)生相對位移,從而調(diào)整土顆粒的分布狀態(tài),提高其緊密性。通常,在砂性土中宜優(yōu)先選擇振動壓實法,其創(chuàng)造的壓實效果較為良好。
在高速公路路基壓實施工中,應(yīng)根據(jù)填挖深度、交通荷載及填料特點等因素確定壓實度(見表1)。
表1 路基壓實度技術(shù)要求
(1)碾壓。利用重型振動壓路機(jī)靜壓,期間需要注重對填料含水量的檢測與控制,實測值偏高則晾曬,偏低則灑水補(bǔ)充。碾壓速度穩(wěn)定在2~3km/h,經(jīng)過碾壓處理后不可產(chǎn)生明顯的痕跡。采取多臺壓路機(jī)聯(lián)合作業(yè)的方式,前后間距應(yīng)≥5m,左右間距應(yīng)≥1.5m,遇坡道施工時不可采取縱隊行駛的方式,否則易發(fā)生安全事故。
(2)壓實度試驗。完成碾壓處理后,取樣并分析碾壓施工質(zhì)量,可采用灌砂法,得到較為準(zhǔn)確的密實度和含水量參數(shù)。
(3)刷邊坡。經(jīng)質(zhì)量檢驗后,如果各項指標(biāo)均滿足要求,即可組織刷邊坡作業(yè)??紤]到路基邊坡的壓實度要求,在前期填筑時便需要在路肩外側(cè)超填30cm,以便給壓路機(jī)的碾壓創(chuàng)設(shè)良好的條件。路基成型后,需要利用反鏟挖掘機(jī)收坡,期間由施工人員根據(jù)實際情況合理找平,提高路基的平整度。
(1)壓實功。壓實功集多方面于一體,包含壓實裝置的自重、碾壓次數(shù)等,各自均會對最終的壓實效果帶來不同程度的影響。如果壓實過程中土的干密度大幅度提高,當(dāng)該值趨近于土的最大干密度時,盡管持續(xù)增加壓實功,但實際取得的干密度并未表現(xiàn)出顯著的增加趨勢。由此表明,碾壓期間應(yīng)視實際情況合理調(diào)整壓實功,不可貿(mào)然增加碾壓遍數(shù),否則將導(dǎo)致工期延長,而此時路基的施工質(zhì)量依然未得到顯著改善。
(2)含水量。如果填土的含水量偏低,土顆粒間將產(chǎn)生較大的摩阻力,不利于壓實作業(yè)的順利開展。當(dāng)土含水量維持在相對合理的區(qū)間時,水發(fā)揮出潤滑的作用,可快速完成壓實作業(yè)。加強(qiáng)對含水量的控制對提高壓實施工效果具有顯著的意義,具體應(yīng)根據(jù)實際情況合理調(diào)整方法。如果填土含水量不足,可適當(dāng)灑水,對于不具備灑水條件的施工場景,可增加壓實功;如果填土含水量偏高,將容易出現(xiàn)“彈簧現(xiàn)象”,依然會影響壓實效果,因此不宜隨即組織壓實作業(yè),需要根據(jù)實際情況合理調(diào)整填土的含水量。
(3)鋪土厚度。隨著壓實深度的增加,壓應(yīng)力呈逐步減小的變化趨勢。以壓實機(jī)械的作用深度為參照基準(zhǔn),如果鋪土厚度小于該值,將取得較好的壓實效果;如果鋪土厚度大于該值,則需要提高壓實遍數(shù)。簡言之,應(yīng)采取動態(tài)化調(diào)整的方式,在壓實厚度和壓實機(jī)械作用深度之間尋找均衡點。
綜上所述,高速公路路基施工全過程中,土方填筑和壓實為重點內(nèi)容,做好該方面的工作對于提高路基施工質(zhì)量而言具有重要意義。在工程實踐中,需要結(jié)合實際情況,采取合適的土方填筑與壓實施工技術(shù),加強(qiáng)對各項指標(biāo)的控制,將各項工作有序落實到位,全面保證路基的施工質(zhì)量,給后續(xù)結(jié)構(gòu)層的施工奠定良好的基礎(chǔ)。