雷榮軍

(隴南通途公路養(yǎng)護工程有限公司,甘肅 隴南 742500)

1 工程概況

為了方便甘肅省M山區(qū)居民的日常出行,在M山區(qū)開展公路路基的建設(shè)施工,此公路段路基長為3.5 km,路基寬為24.5 m。結(jié)合項目周圍環(huán)境與自然條件等實際情況,充分考慮山區(qū)公路路基的安全性與穩(wěn)定性,選擇分層填筑強夯技術(shù)開展施工。分層填筑強夯施工是通過相關(guān)設(shè)備與地面的接觸與作用而產(chǎn)生沖擊力,以減少土體結(jié)構(gòu)內(nèi)部的孔隙,從而達到增強山區(qū)土體結(jié)構(gòu)的密實性和整體強度的效果。為了設(shè)計合理的施工參數(shù),根據(jù)對該區(qū)段地質(zhì)因素的勘察結(jié)果,確定了該區(qū)段土層的主要參數(shù)指標(biāo),如表1所示。

表1 路基施工項目主要土層的參數(shù)指標(biāo)值

結(jié)合上述項目概況,確定M山區(qū)公路路基工程施工中分層填筑強夯技術(shù)的具體施工參數(shù),為施工提供可靠的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

2 確定施工參數(shù)

按照M山區(qū)公路路基建設(shè)項目的周圍環(huán)境與土層參數(shù)指標(biāo),選擇縱向分5層層數(shù)進行填筑面施工并結(jié)合分層強夯技術(shù)作為基礎(chǔ)施工,其中,填筑料的選取直接決定了路基的強度與穩(wěn)定性。根據(jù)本項目的需求,選擇顆粒級配不低于10 mm,均勻系數(shù)不低于13 mm的填料作為施工材料,以保證每一填筑層具有足夠的支撐作用。為了保證項目的推進,還需要確定合適的施工設(shè)備及其應(yīng)用參數(shù),以達到最佳的施工效率與施工效果。施工所用到的主要設(shè)備有推土機、起重機、壓路機以及夯錘,其中壓路機的相關(guān)參數(shù)設(shè)計如表2所示。

表2 分層填筑強夯路基施工壓路機應(yīng)用參數(shù)設(shè)計表

因為上述振動碾壓參數(shù)在具體施工中前兩次碾壓時豎向位移增長速度較快,在結(jié)合路基強夯施工的經(jīng)驗上,設(shè)計采取靜壓1次、弱振2次及強振2次的強夯技術(shù)方法,有效穩(wěn)固地壓實路基。根據(jù)M山區(qū)公路施工標(biāo)準(zhǔn)及施工路段現(xiàn)場情況,設(shè)計了上述分層填筑強夯技術(shù)在路基建設(shè)中的施工工藝參數(shù)。

3 分層填筑強夯施工工藝

3.1 分層填筑施工工藝

在施工開始之前,根據(jù)設(shè)計方案與施工參數(shù)對現(xiàn)場進行實地勘察與雜物清理工作,再確定施工中線、中樁以及跛腳樁的具體位置,并布設(shè)具體標(biāo)高。檢查路面土質(zhì),保證土方松鋪厚度保持在35～45 cm范圍以內(nèi),保證路基強夯施工的均勻性與平整度,對路基橫斷面全寬和縱向分層填筑強夯施工。根據(jù)工程設(shè)計要求,對松鋪好的路基分5層進行填筑,每一層的填筑材料分兩個步驟施工。先要從最底層的臺階填起,逐步向上層部分填筑。在每一層路堤上要先填筑粗顆粒的石子石料,厚度為松鋪路堤總厚度的3/4?？紤]山區(qū)降雨排水設(shè)施不完善的現(xiàn)狀,為了保證路基的排水暢通,要在路基邊坡兩側(cè)填筑比路堤厚20 cm的填料,以形成5%坡度的路拱。填筑完成一層之后即開始卸土工作,要根據(jù)路堤兩側(cè)的標(biāo)高來控制填筑的厚度,利用推土機推平填料,再進行填筑層的預(yù)壓施工。結(jié)合水準(zhǔn)儀對填筑路層進一步找平,提高路基的平整度與均勻度,為后續(xù)的強夯壓實提供平整均勻的工作環(huán)境。要保證填筑層填料的含水度不超過最佳含水量的±2%,在每一層路基完成填筑后要對路面進行清理,按照設(shè)計參數(shù)沿著設(shè)立好的邊樁位置,利用壓路機從填筑高度10 m左右處進行精準(zhǔn)夯擊密實作業(yè)。按照靜壓1次,弱振2次、強振2次的強夯方式不斷調(diào)整壓路機的振動強度,循序漸進地完成對每一填筑層的碾壓與夯實。隨著夯實次數(shù)的增加,要求夯實高度要逐漸變低直至趨于平緩。在夯實中要確保每一層路基的平整度。

3.2 分層強夯施工工藝

對路基進行強夯之前,應(yīng)先對施工所用機械進行檢查,強夯所使用的機械主要為起重機與夯錘,其中起重機應(yīng)選用起重能力在20 t以上的單纜履帶式起重機,鋼錘的質(zhì)量應(yīng)控制在10 t或以上,其直徑應(yīng)設(shè)置為1.8～2.0 m。對強夯處理范圍、夯點排列和間距的設(shè)置,應(yīng)按照設(shè)計要求提前進行儀器放點。第一次強夯前應(yīng)劃出20×20 m或選擇縱向長度為10 m的路堤作為試夯場地,通過試夯以確定落錘的夯擊高度、夯錘平均深度、單點夯擊次數(shù)以及夯擊間歇時間等施工參數(shù)的設(shè)置。強夯施工過程中,第一層強夯高度要以填方高度8～12 m的范圍開始,上路堤每填高8 m時需要進行一次強夯,直到強夯進行到路堤頂部,每次強夯完成后還需要對場地進行多次的整平作業(yè),確保路基的平整度。

3.3 分層填筑強夯施工中的防水處理

要按照設(shè)計要求做好路基的排水以及施工場地附近的臨時排水設(shè)施,保持路基處于干燥、堅固和穩(wěn)定狀態(tài),路基項面做成2%～4%橫坡,便于表面水及時排出。施工過程中,其路段壓實度不得大于30 cm,構(gòu)造物兩側(cè)的松鋪厚度不得大于20 cm,不同類型的土料不能夠混填,同一類型土填筑厚度不能小于50 cm(約兩層)。路基填筑要采取全幅填筑且一次到位,嚴(yán)禁幫寬。在碾壓過程中,在其壓實度達到要求后才可以開展后續(xù)施工,路基最小填筑高度必須保證不會因為地面水、地下水、毛細水及凍脹作用的影響而降低其穩(wěn)定性,確保路基最小填筑高度。當(dāng)路基填筑高度受限制而不能達到規(guī)定時,應(yīng)及時采取相應(yīng)處治措施,比如換填砂礫、石渣等透水性材料設(shè)置隔離層或修筑地下滲透溝等以避免地面積水和地下水浸入路基,影響路基工作區(qū)內(nèi)的土基強度與穩(wěn)定性。土質(zhì)挖方路基要換填不少于60 cm的砂礫;而石質(zhì)挖方路基則要設(shè)置30 cm砂礫墊層。

4 施工質(zhì)量檢測與分析

4.1 檢測準(zhǔn)備

為了檢測設(shè)計的基于分層填筑強夯技術(shù)在施工中的應(yīng)用效果,在每一層填筑、強夯施工完成后,隨機選擇一處地點作為試驗的檢測點。分別應(yīng)用不同的試驗方法對該填筑夯實層的承載能力和填筑部分等效剪切波速值、壓實度、干密度等壓實度效果指標(biāo)進行全面的檢測分析,以檢測結(jié)果是否滿足實際工程項目的基本需求。試驗的主要參數(shù)設(shè)計如表3所示。

表3 施工效果檢測試驗的主要參數(shù)設(shè)計表

4.2 檢測結(jié)果與分析

為了保證不對施工路基土體造成損害,利用無線,面波儀并結(jié)合瞬態(tài)瑞雷波分析軟件,探測基于分層填筑強夯技術(shù)的路基設(shè)定檢測樣點處的瑞雷波速,即筑體檢測樣點處的等效剪切波速,結(jié)果如表4所示。

表4 檢測樣點的等效剪切波速值統(tǒng)計表

由上表可知,每一層經(jīng)過強夯施工后的筑體檢測樣點對應(yīng)的等效剪切波速值均大于180 m/s,均處于高速區(qū),表明其具有良好壓實效果。為了更直觀地體現(xiàn)分層填筑強夯技術(shù)的施工效果,將所測等效剪切波速值代入下述公式計算,得出每一層經(jīng)過強夯施工后筑體的壓實度等相關(guān)參數(shù)。計算公式表示為

(1)

(2)

式中:δ為等效剪切波速值;ρ為土體自身的密度;ω為筑體層的壓實度;η為筑體層對應(yīng)的泊松比;φ為筑體層對應(yīng)的動剪切模量;x分別為工程土體結(jié)構(gòu)自身的相關(guān)系數(shù),與土體的密度、泊松比等參數(shù)相關(guān),是一種固定常數(shù);ρa為筑體層對應(yīng)的最大干密度。根據(jù)上述公式與基本數(shù)值可以得出M山區(qū)公路路基工程施工中分層填筑強夯技術(shù)的應(yīng)用效果的具體指標(biāo),包括每層筑體結(jié)構(gòu)的壓實度、干密度以及含水量等參數(shù)指標(biāo),結(jié)果見圖1、圖2、圖3。

圖1 經(jīng)過強夯施工后每層筑體的含水量指標(biāo)值

圖2 經(jīng)過強夯施工后每層筑體的干密度指標(biāo)值

圖3 經(jīng)過強夯施工后每層筑體的平均壓實度指標(biāo)值

由上圖可知,經(jīng)過強夯施工后每層筑體結(jié)構(gòu)的含水量與設(shè)計最佳含水量18%非常接近,干密度值均大于2.1 g/cm3,平均壓實度均大于控制標(biāo)準(zhǔn)90%?？梢钥闯?本次山區(qū)公路路基工程施工中分層填筑強夯技術(shù)的應(yīng)用效果指標(biāo)均在實際工程要求的標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。分層填筑和強夯技術(shù)的應(yīng)用有效保證了路基土體結(jié)構(gòu)的壓實度與穩(wěn)定性并滿足設(shè)計要求,具有可靠的路基施工參考價值。

5 結(jié)束語

針對山區(qū)公路路基建設(shè)會因其不良地形地質(zhì)等環(huán)境的影響,研究利用分層填筑加傳統(tǒng)強夯相結(jié)合的施工技術(shù)開展建設(shè)施工,既保證了路基結(jié)構(gòu)的安全性和均勻性,還提高了山區(qū)公路路基整體的穩(wěn)固性,希望為山區(qū)公路建設(shè)提供一定參考。