中冶路桥建设有限公司 山东济南 250014
摘要:本文以某公路工程为例,对砂性土路基施工技术及质量控制措施进行研究。首先对砂性土路基施工工艺进行分析并提出相应的质量控制措施,包括砂料最大干容重、碾压、含水率控制等。为确保砂性土路基施工质量,对施工结束后的沉降值、弯沉值、压实度的工后检测重点内容进行具体阐述,望能为同类工程提供借鉴。
关键词:砂性土;路基施工;质量控制
1 工程概况
某公路工程设计全长12.86km,双向四车道,路基宽度为26.8m,经前期勘察得知工程所在地土质多为砂性土,为节约施工成本,决定采用砂性土回填的方式开展路基建设。由于砂性土路基施工中容易遭受雨水侵蚀,从而降低路基稳定性,因此,施工单位在施工中应对相关施工工艺进行深入研究,并采取合理的质量控制措施,以保证该工程砂性土路基施工质量。
2 砂性土施工工艺
2.1 施工准备
(1)砂性土路基施工前要做好充分的准备工作。首先,施工单位在公路路基建设前,要安排检测人员对工程场地周围的环境、地下水位、土质情况、气候变化等进行勘察了解,其次根据勘查结果以及设计单位提供的设计图纸、设计要求制定本工程路基的施工方案。
(2)路基正式施工前应对基底进行清理,本次砂性土路基的基底为种植土,整体强度基本满足施工要求。在基底清理时,先将所有的植物及其他杂物清理干净,然后利用机械进一步整平与碾压,待基底清理整平后,组织基底验收工作,确定基底的性能满足施工要求后即可开始砂性土路基施工[2]。
(3)砂性土路基正式施工前,为确保施工方案及 流程的合理性,施工单位要先选取长度在200m以上的路段进行试验段施工,确定砂性土路基施工的填筑厚度、松铺系数、填筑方式、碾压机械的组合方式、碾压次数等基本参数,试验段施工结束后安排检测人员对砂性土路基的施工质量进行检测,检测结果报送至监理单位,经监理方签字确认后,后续砂性土路基施工根据试验段中的参数作业即可。
2.2 测量放样
施工准备完成后即可开始砂性土路基的正式施工,其首要的工作就是测量放样,测量放样的工作目的是为了对砂性土用量、填筑方向以及填筑厚度进行控制。
(1)其中对于砂性土用量的控制,主要将施工场地划分为不同的区域,每个区域的砂性土用量需保持一致,在卸料时直接将砂性土卸放至放样的位置中即可[3]。
(2)填筑方向的测量放样采用控制桩的形式,在路基两侧及中线每间隔15~20m 设置一处控制桩,以为机械施工方向、宽度做指导。
(3)填筑厚度的测量放样是在控制桩上利用挂线的形式标记出填筑厚度,后续砂性土填筑中,可根据挂线高度加以控制。
2.3 取土与运输
(1)测量放样结束后开始砂性土材料的运输与填筑,本工程路基填筑使用的砂性土全部从场地北侧800m处的位置开挖获取,此区域内砂性土的面积为22万m2,取土量可以达到80万m³,完全满足本次路基填筑的用量要求,此外,为确保砂性土的质量,在取料前施工单位安排检测人员对场地内的砂性土开展了土工试验,根据实验结果,区域内砂性土的含水量在12%左右,25mm贯入量下砂性土的CBR强度为9.3%,砂性土中沙土粒的含量在10%~15%之间,因此,区域内的砂性土属于细粒沙土,且性能满足填筑施工的要求。
(2)砂性土开采主要采用机械开挖的方式,开挖获取的砂性土利用自卸式运输车运送至施工场地,由于砂性土表面运输车行驶困难,因此,取土时应遵循先远后近、先高后低的顺序依次取土。运输至施工现场后,根据专业人员的指挥将砂性土卸料至放样的方格中。
2.4 砂性土填筑与碾压
(1) 本工程砂性土路基的填筑厚度较大,由于砂性土本身的特点,当填筑厚度达到1.5m以上时,运输车就难以在其表面行驶,因此,为确保砂性土路基填筑的正常进行,本次砂性土路基的填筑采用分层作业的方式,每层填筑前均要先采用黑砂土构筑施工便道,经对黑砂土的土工试验得知,黑砂土的CBR强度为21.3%,最大干密度为1.91g/cm³,同时黑砂土具有一定的黏性,可以保证运输车辆的行驶安全,每侧黑砂土便道的宽度为5m,每层砂土路基卸料时运输车通过黑砂土进入场地内,呈现之字形卸料,待卸料后利用推土机将砂土摊铺开来,摊铺的厚度与放样挂线的高度保持一致,待摊铺后利用机械将表面整平,待每层砂性土路基表面整平后开始碾压施工。
(2)砂性土的碾压采用自振动压路机与光轮压路机配合完成,其自振动压路机 的振动频率为30~40Hz,振动幅度为0.1~0.4mm,碾压时先采用光轮压 路机对砂性土路基表面进行1~2遍的稳压,以增加砂性土之间的稳定性,稳压时碾压速度 控制在2.5~3.0km/h之间,然后利用自振动压路机进行振动碾压,增加砂性土的密实度,碾压遍数在6~8遍左右,碾压速度控制在3.0~3.5km/h,最后再利用光轮压路机以3.5~4.0km/h时的碾压速度碾压1~2遍进行收面,砂性土路基碾压过程中应遵循先慢后快的原则,碾压结束后砂性土路基的压实度应满足《公路工程质量检验评定标准》规范的相关标准。
3 砂性土路基质量控制措施
3.1 控制最大干容重
为保证砂性土路基的施工质量,施工单位应做好砂性土路基填料的控制,在砂性土材料的选取位置确定后,应明确砂性土材料的最大干容重,砂性土的最大干容重表示材料不含水分的容重质量,其最大干容重越大,则砂性土的压实效果越好,反之则越差,针对砂性土最大干容重的确定可采取湿振法,其湿振法主要是在砂性土中掺入水分,使砂性土达到水饱和的状态,然后在此状态下进行加压,利用外力将砂性土压实成一个整体,根据加压中砂性土水分摩擦及排除 的气体等参数,最后通过计算确定砂性土的干容重。
3.2 控制路基含水量
(1)根据砂性土本身的特性可以得知,砂性土具有较强的透水性,导致砂性土表面的水分流失较快,难以碾压成型,因此,砂性土路基的含水量对其碾压质量有着直接的影响,如砂性土含水量过大,则砂性土碾压后会导致路基的沉降量过大,如砂性土路基含水量过小,则路基难以碾压密实,为保证本工程砂性土路基的施工质量,施工单位应做好砂性土路基含水量的控制。
(2)对于砂性土路基的含水量控制可以采用2种方法,第1种是在砂性土路基施工前,施工单位可以在取料场地对砂性土进行闷料处理,闷料时将取土场地表层30cm的覆盖层挖除,然后开挖闷水槽,闷水槽的尺寸根据砂性土需要的补水量确定,待闷水槽开挖后,向槽内灌入适量的水分,使槽中的水分充分向砂性土中渗透,同时施工人员可用翻铲翻拌处理,使水分与砂性土充分混合,从而提升砂性土的含水率。
(3)第2种是在砂性土路基施工中补水处理,由 于本工程砂性土路基的填筑方式为分层填筑,每层施工完成后需要等待较长的时间才能开展下一层的填筑作业,在等待的阶段中,砂性土路基中的水分就容易蒸发,从而导致路基的含水量出现变化,为控制砂性土路基的含水率,施工单位可在每层填筑完成后定期对其表面洒水处理,从而保持砂性土路基的含水率,洒水方式为洒水车施工,洒水量根据施工当日的温度确定。
3.3 控制碾压质量
碾压施工是砂性土路基的关键环节之一,通过合理的碾压可以有效提升路基的承载力及稳定性,如果施工单位不能保证砂性土路基的碾压质量,则路基后续施工中就容易出现纵向裂缝的问题,严重影响交通安全。因此,为保证本工程砂性土路基的施工质量,施工单位应做好碾压过程的控制,主要可以从3方面进行,即碾压前做好机械的检查工作,确保机械的使用性能,碾压中合理控制碾压施工的速度、碾压遍数以及碾压方式,碾压后及时开展压实度检测,从而保证碾压质量。
4 质量检测
4.1 沉降量检测
砂性土路基的施工质量可以从3个方面进行判断,即碾压后的沉降量 、压实度以及弯沉值,其中沉降量是指碾压后路基高度的变化,路基的沉降量越大,则表示路基的碾压质量越差,路基沉降量越小,则表示路基的碾压质量越好,本次砂性土路基沉降量的观测周期为路基碾压后的3个月,每间隔300m随机设置有1个监测点,每间隔15d检测一次,本次给出5个监测点的检测结果(见表1):
表1:沉降量检测结果(单位:mm)
监测点 | 15d | 30d | 45d | 60d | 总沉降量 |
监测点 1 | 5.8 | 3.1 | 1.1 | 0.5 | 10.5 |
监测点 2 | 5.3 | 3.6 | 1.3 | 0.6 | 10.8 |
监测点 3 | 6.2 | 2.9 | 0.8 | 0.5 | 10.4 |
监测点 4 | 5.5 | 3.2 | 1.5 | 0.4 | 10.6 |
监测点 5 | 5.9 | 2.7 | 1.2 | 0.3 | 10. 1 |
由表1检测结果可得,本工程砂性土路基经碾压后,2个月内路基的5个监测点的总沉降量分别为10.5mm、10.8mm、10.4mm、10.6mm、10.1mm,均在设计要求的沉降量15mm以内,这证明本次砂性土路 基沉降量满足施工要求。
4.2 压实度观测
压实度为砂性土路基的重要指标之一,直接反映 路基的碾压效果,路基的压实度越大,则表示路基的碾压效果越好,路基的压实度越小,则表示路基的碾 压效果越差,本次砂性土路基压实度的检测在路基碾 压结束后进行,检测方式为灌砂法,每间隔200m选取一处检测断面,每个断面抽取3个检测点,本次随机给出2个断面的检测结果(见表2)。
表2:压实度检测结果
检测断面 | 检测点 | 压实度(%) | 平均值(%) |
断面 1 | 检测点 1 | 96.5 | 96.2 |
检测点 2 | 96.3 | ||
检测点 3 | 95.8 | ||
断面 2 | 检测点 1 | 96.2 | 96.5 |
检测点 2 | 96.4 | ||
检测点 3 | 96.9 |
由表2检测结果可得:本工程砂性土路基经碾压后,检测点中路基的最高压实度可达96.9%,最低压实度为95.8%,均超过设计要求的≥95%,这表明砂性土路基的碾压质量良好,其压实度满足设计要求。
4.3 弯沉检测
弯沉值的大小可以作为砂性土路基承载力的指标,弯沉值越小则表示路基的承载力越强,反之则表示路基承载力越差,对于弯沉值的检测主要采用现场 试验的方法,检测点的选取与压实度检测一致,本次随机给出2个断面的检测结果(见表3)。由表3检测结果可得,本工程砂性土路基经碾压后,选取的2个断面路基的平均弯沉值为0.55mm、0.58mm,且其中弯沉值最大的检测点为0.63mm,与设计要求的≤1mm相比,均在要求范围内,这表示路基承载力满足施工要求。
表3:弯沉值检测结果
检测断面 | 检测点 | 弯沉值/mm | 平均值/mm |
断面 1 | 检测点 1 | 0.53 | 0.55 |
检测点 2 | 0.58 | ||
检测点 3 | 0.54 | ||
断面 2 | 检测点 1 | 0.52 | 0.58 |
检测点 2 | 0.63 | ||
检测点 3 | 0.59 |
5 结语
总之,采用砂性土开展公路路基的建设,由于砂性土的稳定性及透水性良好,可以有效提升路基的稳定性,减少路基发生沉降、变形等问题,同时砂性土材料价格较低,还可以降低施工单位的建设成本,但是砂性土路基的施工工艺复杂,施工要求严格,如采用砂性土作为公路路基,施工单位应在施工过程中做好施工工艺及质量的控制工作,从而保证砂性土路基的施工质量。
参考文献:
[1]李伟杰.公路建设中砂性土路基填筑施工工艺探讨[J].科技与创新,2016(17): 97-98.
[2]王文常.关于砂性土路基填筑施工研讨[J].房地产导刊,2015(27):355.
[3]周艳飞.砂性土路基填筑施工技术探讨[J].运输经理世界,2020(7):93-94.