劉麗斌
(太原市政建設集團有限公司,山西太原 030000)
隨著我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展,交通運輸?shù)缆方ㄔO需求量越來越大,城市市政道路的發(fā)展建設不斷加快,推動了我國建筑行業(yè)道路路基施工技術的更新發(fā)展。在路基建設施工中,路基填料是重要環(huán)節(jié),好的路基填料施工技術可以提升道路的施工質(zhì)量以及整體的施工效率。路基建設的質(zhì)量控制是保證道路穩(wěn)定運營的根本,因此,在施工中需要對路基的變形程度以及路基的沉降度等施工項目進行控制。在市政道路路基施工中,一般分為3 層建設,分別是基床、填土以及地基土?;才c填土部分應用填料施工,填料施工技術可以直接影響路基的施工質(zhì)量,對填料的組成、力學性質(zhì)以及粘聚力都有一定的建設要求。
(1)現(xiàn)有道路建設是由豐富多樣的填土組成的。這些填料包括生活垃圾、建筑垃圾、糞土等,這些往往難以適應基礎設計的要求,因此需要進行相應的處理。
(2)為便利兩側(cè)居民區(qū)的流出,街道往往較厚,街道潮濕。道路兩側(cè)積聚的地下水會有少量水分進入路基,由于地面溫度波動而積聚水分,容易影響路緣的穩(wěn)定性,從而影響臨街面,甚至導致裂縫和塌方。舊區(qū)改造,往往也是受原有住宅區(qū)的地下管網(wǎng)影響,城市道路路基有較為復雜的管網(wǎng),鋪設較淺,使得施工難以實施,從而難以滿足城市設計實踐的要求。
(3)城市道路建設在很大程度上受到居民生活的影響,既受當?shù)丨h(huán)境的影響,又受氣候的影響,還容易受到地面層柔軟性的影響[1]。地下水位的影響和管道的無意滲透,再加上歷史沉積和微生物的影響,增加了土壤水分,形成了軟土地基。軟土具有較高的天然含水量、較大的天然空腔、較低的剪切強度、較高的壓縮系數(shù)、較低的壓縮程度等。在荷載作用下,地面嚴重失真,下降幅度不均勻。道路必須使用較差的道路設計條件進行處理,以滿足相關的要求。
在施工過程中,人們的行為會對高邊坡產(chǎn)生影響,會造成其的不穩(wěn)定性,例如,在挖掘過程中,技術人員會采用大型的設備輔助施工,而大型設備發(fā)出來的震感就會使周圍的土體發(fā)生變化,一直處于動態(tài)的活動中,從而會在一定程度上導致滑坡的事故,此外,對排水的處理以及挖掘的時候,都會影響著穩(wěn)定性,增加了不安全的因素。
由于在開展道路施工過程中,受自然環(huán)境因素的干擾比較大,因為道路施工一般都是選在空曠的地塊進行的,因此自然環(huán)境對建筑施工環(huán)境有著直接的影響。例如,在復雜的地質(zhì)環(huán)境中,一定會對地基的建設有著更嚴格的標準,如果沒有處理好就會對構造安全產(chǎn)生非常不好的影響。如果是在地下水位線太深的地域,在雨季開展挖掘工作的過程中,就會面臨持續(xù)降雨,導致無法將積水排出,就會造成地基坍塌或者是由于雨水浸泡時間過長進而降低了地基的承重能力。如果是在嚴寒地域的冬季施工且沒有相對的應對措施,工程就會遭受到冰雪的覆蓋進而使工程的質(zhì)量受到影響[2]。因此,條件非常差的環(huán)境,不但會對施工的速率產(chǎn)生影響,還會使施工材料等受到破壞,進而導致工程質(zhì)量產(chǎn)生問題。
準備工作必須在公路建設正式開工前完成,包括全面施工調(diào)查。通過系統(tǒng)驗證設計數(shù)據(jù)的安全分界;進行徹底的綠化試驗和道路充填試驗;測量標高。對填挖方的調(diào)查應當詳細,如路線狀況、道路狀況、地下水狀況、基地薄弱環(huán)節(jié)等。在特殊情況下,調(diào)查期間必須及時通知有關機構,以確保后續(xù)項目順利進行。在正式調(diào)試前定期檢查進度,例如,按圖紙和相應的建議,并檢查控制樁的狀態(tài),也可以結合測量結果生成系統(tǒng)的測量結果報告,報告應由監(jiān)理工程師審閱,然后由監(jiān)理工程師簽字。
在路基填筑施工前,需要根據(jù)工程所在位置的地質(zhì)實際情況,對路基表面清表處理。通常情況下,清表處理的厚度應控制在20~30cm。對于施工中遇到的個別耕植土層或腐殖土層,可適當增加清表處理的深度。處理時,輔助挖掘機械設備、裝載機械設備與推土機械設備執(zhí)行作業(yè)。根據(jù)《城市道路路基設計規(guī)范》(CJJ 194—2013),結合工程項目施工設計要求與地表表層土情況,進行地表灌木、植被、垃圾、淤泥、作物、根系等雜物的集中清理。完成處理后,對路基表層降水處理,并在路基的兩側(cè)位置設置土溝形式的排水渠道[3]。當施工的路基高度小于低洼路段時,應增加邊溝的開挖深度,保證對地表排水的及時性,降低地表水對市政道路路基結構穩(wěn)定性的影響。同時,對路基結構沿線水位實時檢測,掌握不同狀態(tài)下地下水的水情。
路塹開挖過程中需要以基底標高為依據(jù),控制開挖量,避免出現(xiàn)超挖情況,現(xiàn)場可以用推土機、挖掘機等設備從上而下開挖,并通過臨時便道將開挖的土方及時運輸出去,可以作為路基填方使用。路塹開挖過程中,需要利用推土機配合平地機開展路塹平整工作?,F(xiàn)場極容易出現(xiàn)大量的地下水,對此,現(xiàn)場技術人員要及時開挖排水溝清除地下水,避免路基長期浸泡,降低其承載強度。對于水量豐富的地區(qū),則可以采取透水性較好的材料進行路基換填處理。
(1)對于填料的選擇,應該在測量材料標準后進行填筑工作。在路基填筑的過程中,對陸地區(qū)域內(nèi)的土料應當確定用量后,施工單位根據(jù)文件的要求,對區(qū)域內(nèi)的土料檢驗和取樣調(diào)查等。通過對區(qū)域土料的調(diào)查,包括土壤的含水率,塑限、液限,標準及實驗測量CBR 強度試驗以及土壤的密度、膨脹量等分析,如果外表面具有很多的垃圾、樹根等摻雜物,會對土料有較大的影響。
(2)對選擇的土料分析檢測后,如果其液限指數(shù)大于51%,塑限指數(shù)大于27%。填料含水量應在(17.9%±2%),則對于路基長路填入土料的CBR 值應不小于6,用于下路床填筑的土料CBR 值應不小于4。對于土料的強度檢測,可以通過對添加的粗料或?qū)嶒灆z測方法來對土料進行檢測。如果滿足要求同時土料內(nèi)的有機含量、膨脹量、密度等符合路基建設的相關標準,則可以開展填料工作。
(3)對取料機土料的檢驗可以得到,其塑限指數(shù)為62.8%,液限指數(shù)為28.3%,含水率為18.6%,均在要求范圍內(nèi)[4]。根據(jù)在不同場地以及對不同場地填料的取樣來看,本次的施工建設通過填料摻加石灰來增加材料的質(zhì)量。通過檢測后可以得知滿足CBR 的要求。在正常的施工中,可以用購買的土料開展填筑工作,在填筑過程當中也應當選用較大的運輸車運送,可以提高施工效率,同時也可以加快施工進度,提升施工質(zhì)量。
應遵循因地制宜、就地取材的原則,根據(jù)地基情況分段設計,采用經(jīng)濟合理的措施降低路堤自重和減小工后沉降。路堤邊坡坡率取1.75~2.0,對于邊坡總高超過6m 的路堤,采用階梯式邊坡,同時結合所選用的路基填料,根據(jù)邊坡穩(wěn)定分析指標綜合調(diào)整。此外,還應針對其中的高風險點展開細化研究,對于存在特殊地質(zhì)條件的路基,如浸水路段的水位下部分,應采用漿砌圬工防護。
膨脹土,顧名思義就是其構成材料都容易發(fā)生體積膨脹的現(xiàn)象,而且容易出現(xiàn)分裂,這種土壤如果沒有經(jīng)過加工處理就直接用于道路路基的填料,將會存在巨大的隱患。因此,可以通過和一些高品質(zhì)的土壤進行中和,添加適宜的材料防止土壤膨脹。目前對膨脹土加工處理的方法有廠拌法和集中預拌路拌法。廠拌法,就是指在工廠里進行填料加工,然后把生產(chǎn)出來的合格填料運送到需要填筑的路段。廠拌法的主要步驟如下。
(1)在取土的地方勘察,確定取土范圍和深度,然后對土壤進行科學測定,得到其干密度的數(shù)據(jù),同時在消解熟石灰的時候,要收集過篩后的石灰,結合相關數(shù)據(jù),按照2%的最佳布灰比例計算出每一車生石灰的攤鋪面積。將取土地表修整后,對地面劃格,并把石灰鋪上,按照預拌技術攪拌[5]。最后,把攪拌后的混合材料運送到碎土場,把碎土過篩測定。
(2)準備好石灰。無論是在備土布灰,還是廠拌供灰的過程中,如果是袋裝的石灰粉可以直接使用,如果是熟石灰,就必須把塊灰完全消解后送往備土布灰處和廠拌供灰處。
(3)測定好石灰和混合料中的含水比后,計算出廠拌摻灰比。準備好所有的數(shù)據(jù)和程序后,開始拌和試生產(chǎn),當生產(chǎn)出來的材料符合所有標準就可以開始正式運行了。把符合規(guī)格的材料運往路基建設區(qū)段。
集中預拌路拌法在施工順序、方法和技術上都有所不同。其主要步驟是:①對取土場地布灰,控制土壤的含水比例以及摻灰比例,確保土壤“砂化”。②采用水平分層法進行路基填筑,將準備好的土料用推土機均勻鋪攤在路基建設區(qū)段。③土料鋪攤后,就開始對土料翻曬和破碎,并依據(jù)其中的含水量確定第二次摻灰的時間和比例。④將第二次的石灰均勻攤平后,立即對土料粉碎,然后拌和,直至其中的含灰量含水量達到標準后,用壓路機穩(wěn)壓整平。
砂巖這種土壤在很多地區(qū)都有廣泛的分布,資源豐富,可以作為路基填料的良好選擇。但是粉砂巖中含有大量的泥質(zhì)和粉砂質(zhì),泥質(zhì)容易膠結,而粉砂物質(zhì)有容易碎裂、遇水容易軟化等特點,所以不能直接用于路基填料,要對其進行一定的改良后才能用于正常的工程建設中。通過對粉砂巖的成分探究和實驗,改良技術已經(jīng)有了一定的發(fā)展,主要是在粉砂巖中添加水泥或者石灰。對粉砂巖的改良首先利用顆粒分析和擊實試驗的科學方法確定選取土樣的基本特性,得出的結果就是,對于兩種不同的土質(zhì),強風化土和中風化土,都可以采取相同的改良措施,即摻入石灰或水泥等添加劑。采取的樣土與添加劑混合以后,土壤中較大粒的含量增多,而相應的膠粒減少,使得土粒相互聚集,分散程度降低,形成較為緊密的空間結構,這樣可以減少土壤中的含水量,解決了粉砂巖遇水易軟化的問題。其次,利用無側(cè)限抗壓強度和CBR 對比試驗的科學方法分析,發(fā)現(xiàn)水泥比石灰更加利于粉砂巖的改良,效果更佳,更符合道路路基填料的標準要求。通過詳細的實驗數(shù)據(jù)分析,在粉砂巖中摻入3%的水泥,則能增強3 倍以上的強度,而加入同樣比例的石灰則沒有明顯效果,反而會讓土壤的壓實度降低[6]。所以,為了解決粉砂巖錘擊易碎、脫水易碎裂的問題,應該選用水泥作為添加劑,并且依據(jù)數(shù)據(jù)分析,經(jīng)濟效益最高的是3%的摻入比例。最后,對加入了水泥的粉砂巖進行干濕循環(huán)試驗,通過試驗也證實了混合材料的抗風化能力以及較強的壓實度。
通過路基填料環(huán)節(jié)嚴格控制,把控路基填料的最大粒徑及最小強度,不達標的填料則不可應用于施工現(xiàn)場。嚴格把控道路路基填料的填筑寬度及虛鋪厚度,控制好道路路基填料的最佳含水量,通過嚴格控制填料來嚴格把控道路路基施工的填筑質(zhì)量。對于施工機器設備的選擇環(huán)節(jié),要根據(jù)實驗段選擇的機器來配備施工機器,對道路路基的碾壓次數(shù)及許可速度嚴格把控,從而保障道路路基填筑的施工效率及質(zhì)量。
在市政道路建設過程中,應根據(jù)不同的施工條件和環(huán)境差異,選擇相應的施工技術,以確??傮w施工質(zhì)量,提高施工效率。如果施工技術不合理,可能會產(chǎn)生不可逆轉(zhuǎn)的后果,同時危及施工人員的生命并給企業(yè)造成經(jīng)濟損失[7]。在實踐中,應參考其他工程案例,如排水工程案例。國內(nèi)西北部的環(huán)境相對平坦,采用了分散排水的方法對其建筑進行排水。但是,實踐不可能按照一個方案施工,這就需要視當?shù)厍闆r而定,采取集中的排水方法進行工地排水,同時建筑單位也需要嚴格監(jiān)督和管理,必須滿足當?shù)氐慕ㄖ?,嚴格?zhí)行監(jiān)管工作,以便于后期施工和管理工作。
綜上所述,隨著我國道路建筑工程的發(fā)展,對道路的建設質(zhì)量要求越來越高,穩(wěn)定、合理的道路施工設計對我國經(jīng)濟的發(fā)展具有促進作用。因此,優(yōu)化研究市政道路不良路基基料的改良施工控制技術,可以有效提高路面的建設質(zhì)量,延長道路的使用壽命,保證我國道路建設以及道路運輸行業(yè)的長久穩(wěn)定發(fā)展。