級配不良細(xì)砂土路基填筑的施工與效益分析

肖 陽

(黑龍江省高速公路建設(shè)局)

級配不良細(xì)砂土路基填筑的施工與效益分析

肖 陽

(黑龍江省高速公路建設(shè)局)

針對級配不良細(xì)砂土表面水分散失快、失水后易松散、采用常規(guī)壓實(shí)方法無法壓實(shí)、干穩(wěn)定性差的特點(diǎn)，經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)，通過摻灰粘土包邊、含水量控制、調(diào)整壓實(shí)設(shè)備配備(采用配重裝載機(jī)、膠輪壓路機(jī)替換常規(guī)路基填筑采用的光輪壓路機(jī))的方法，確保級配不良細(xì)砂土路基填筑質(zhì)量，達(dá)到了降低工程造價的目標(biāo)。

級配不良細(xì)砂土;摻灰粘土包邊;含水量;壓實(shí);質(zhì)量;工程造價

1 前言

在公路工程建設(shè)中，沿線材料復(fù)雜多變，經(jīng)常會遇到沿線土質(zhì)為級配不良細(xì)砂土豐富，碎石土、粘土等填筑材料短缺的情況，采用更好的填筑材料填筑路基，存在遠(yuǎn)距離運(yùn)輸工程造價大幅度增加的問題，特別對于高速公路等建設(shè)項(xiàng)目，工程量很大，就地取材，將會大幅度降低造價，但級配不良細(xì)砂土做為路基填筑材料，存在表面水分散失快，失水后易松散，不易壓實(shí)，干穩(wěn)定性差的缺陷。

針對級配不良細(xì)砂土表面水分散失快、失水后易松散、采用常規(guī)壓實(shí)方法無法壓實(shí)、干穩(wěn)定性差的特點(diǎn)，經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)，通過摻灰粘土包邊、含水量控制、調(diào)整壓實(shí)設(shè)備配備(采用配重裝載機(jī)、膠輪壓路機(jī)替換常規(guī)路基填筑采用的光輪壓路機(jī))的方法，確保級配不良細(xì)砂土路基填筑質(zhì)量，達(dá)到了降低工程造價的目標(biāo)。

2000年5月份至2001年10月份龍建路橋股份有限公司第三工程處在國道202線黑河至北安段第III標(biāo)段;2002年5月份至2002年10月份黑龍江省哈爾濱市公路工程處在國道202線黑河至北安段第IV標(biāo)段;2009年5月份至2010年6月份黑龍江省龍建路橋第四工程有限公司在吉黑高速公路北安至黑河段A7標(biāo)段工程施工中，就地取材，采用級配不良細(xì)砂土進(jìn)行路基填筑，通過摻灰粘土包邊，配重裝載機(jī)、膠輪壓路機(jī)、振動壓路機(jī)組合進(jìn)行壓實(shí)，含水量控制等工藝，確保路基整體質(zhì)量，大大降低了工程造價，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

2 特點(diǎn)

(1)級配不良細(xì)砂土干穩(wěn)定性差的特點(diǎn)，采用摻灰粘土包邊，防止路基邊坡沖刷，保證邊坡穩(wěn)定。

(2)級配不良細(xì)砂土表面水分散失快，通過試驗(yàn)確定細(xì)砂土最佳含水量，采用灑水車灑水的方式控制壓實(shí)過程中含水量。

(3)改變常規(guī)路基填筑壓實(shí)設(shè)備組合方式，采用配重裝載機(jī)、振動壓路機(jī)、膠輪壓路機(jī)的壓實(shí)組合方式確保級配不良細(xì)砂土路基壓實(shí)度。

3 適用范圍

適用于高速公路、城市干道、低等級公路等使用級配不良細(xì)砂土填筑路基工程施工。

4 工藝原理

通過土的顆粒分析試驗(yàn)，確定不均勻系數(shù)Cu和曲率系數(shù)Cc兩個指標(biāo)，反映了土顆粒分布的均勻程度，不均勻系數(shù)Cu小于5，曲率系數(shù)Cc小于1、大于3的土屬于級配不良的土，對于級配不良的土在施工中難以壓實(shí)，通過調(diào)整壓實(shí)設(shè)備配備及壓實(shí)程序，縮小顆粒間距，形成一定結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，確保級配不良細(xì)砂土的壓實(shí)度，保證路基填筑質(zhì)量。

5 施工工藝及操作要點(diǎn)

5.1 施工工藝(流程如圖1所示)

圖1 級配不良細(xì)砂土路基填筑施工工藝流程圖

5.2 施工準(zhǔn)備

(1)施工放樣

根據(jù)設(shè)計要求，復(fù)核導(dǎo)線點(diǎn)、水準(zhǔn)點(diǎn)，計算10 m一個斷面設(shè)計高程。

(2)土工試驗(yàn)

根據(jù)公路工程土工試驗(yàn)規(guī)程，對用土進(jìn)行顆粒分析、標(biāo)準(zhǔn)基實(shí)等土工試驗(yàn)，確定土樣的最佳含水量及最大干密度。

(3)土場備料

土場清表、完善排水設(shè)施、土場便道整修。

(4)場地清理

施工作業(yè)面根據(jù)設(shè)計要求進(jìn)行場地清理等工作。

(5)人員配備

根據(jù)施工現(xiàn)場需要，配備測量員、試驗(yàn)員、安全員、現(xiàn)場負(fù)責(zé)人等人員。

(6)機(jī)械設(shè)備配備

每個施工作業(yè)面配備裝載機(jī)2臺、振動壓路機(jī)1臺、膠輪壓路機(jī)1臺、平地機(jī)1臺、自卸汽車15臺、10 t灑水車1臺、推土機(jī)2臺。

5.3 試驗(yàn)路段施工

通過試驗(yàn)路段施工，確定摻灰包邊土施工方式、松鋪系數(shù)，確定細(xì)砂土施工生產(chǎn)要素配備、松鋪系數(shù)、含水量控制范圍、碾壓方式、碾壓遍數(shù)等施工控制參數(shù)。

5.4 施工工藝

(1)摻灰土包邊施工

根據(jù)土場粘土含水量，確定摻灰數(shù)量，在土場對粘土摻灰處理，采用悶料、翻拌的方式，將粘土含水量達(dá)到最佳，完成摻灰土儲備，采用塑料布覆蓋儲存，防止雨淋，這樣可以保證粘土包邊的施工進(jìn)度，避免因含水量不佳，影響包邊土施工進(jìn)度，致使砂土施工進(jìn)度受阻。

粘土包邊寬度采用1.2 m，實(shí)際占用路基設(shè)計寬度1 m，20 cm作為幫寬土方，保證邊部壓實(shí)。

采用人工配合機(jī)械進(jìn)行摻灰包邊土施工，根據(jù)試驗(yàn)段確定的松鋪系數(shù)，定額備料，采用裝載機(jī)分料攤鋪，平地機(jī)整平，推土機(jī)排壓，平地機(jī)二次刮平后，人工切槽，保證粘土包邊與細(xì)砂土接觸內(nèi)側(cè)垂直，避免砂土與粘土重疊難以壓實(shí)。

(2)細(xì)砂土攤鋪

采用一臺裝載機(jī)攤鋪，根據(jù)松鋪高度掛線控制攤鋪高程，保證壓實(shí)后厚度與包邊土壓實(shí)厚度一致，裝載機(jī)攤鋪同時另一臺裝載機(jī)配重進(jìn)行碾壓，減少水分散失。

(3)平地機(jī)刮平

根據(jù)掛線高度進(jìn)行刮平，保證攤鋪后砂土面平整。

(4)含水量檢測

對攤鋪后細(xì)砂土及時進(jìn)行含水量檢測，保證含水量高于最佳含水量2個百分點(diǎn)左右，方可進(jìn)行壓實(shí)，否則立即采用灑水車灑水，保證砂土含水量，灑水時灑水車采用霧狀灑布方式，避免水量不均勻影響整體含水量效果，防止水量集中造成包邊土方被浸泡，無法進(jìn)行壓實(shí)。

(5)振動壓路機(jī)壓實(shí)

平地機(jī)刮平含水量檢測合格后，立即采用20 t振動壓路機(jī)壓實(shí)，振動壓路機(jī)壓實(shí)主要通過振動力保證砂土深層壓實(shí)，包邊土與砂土同層碾壓，壓實(shí)遍數(shù)4～6遍。

(6)膠輪壓路機(jī)壓實(shí)

振動壓路機(jī)壓實(shí)一遍后，26 t以上膠輪壓路機(jī)緊跟壓實(shí)，保證砂土表面層壓實(shí)度，碾壓遍數(shù)4～6遍。

(7)各項(xiàng)指標(biāo)檢測

碾壓完畢，根據(jù)路基施工技術(shù)規(guī)范要求檢驗(yàn)壓實(shí)度、平整度、標(biāo)高、寬度、橫坡度等項(xiàng)目，特別注意包邊土與砂土交接處壓實(shí)度檢測。

(8)下層施工

檢測合格后，及時進(jìn)行下層施工，避免砂土水分散失過快。

6 材料與設(shè)備

6.1 材料

(1)細(xì)砂土

細(xì)砂土中易摻雜少量樹根等雜物，在施工中及時挑出。

(2)生石灰

生石灰盡量選擇鈣、鎂含量較高的材料，保證降低粘土含水量的效果。

6.2 主要機(jī)械設(shè)備配備

主要機(jī)械設(shè)備配備見表1。

表1 主要機(jī)械設(shè)備配備表

7 質(zhì)量控制

7.1 含水量控制

砂土含水量控制是保證砂土壓實(shí)的關(guān)鍵，通過反復(fù)試驗(yàn)，根據(jù)天氣溫度情況，確定是否灑水及灑水量的大小，跟蹤檢測。

7.2 包邊土壓實(shí)

包邊土寬度窄，必須與砂土同層碾壓，確定砂土及粘土的松鋪系數(shù)尤為重要，否則在兩種土壓實(shí)后會出現(xiàn)錯臺現(xiàn)象，導(dǎo)致一種土壓實(shí)度不足。

7.3 壓實(shí)設(shè)備組合

采用裝載機(jī)初壓對砂土起到穩(wěn)定作用，為振動壓路機(jī)碾壓做準(zhǔn)備，振動壓路機(jī)碾壓后砂土表面會出現(xiàn)不同程度的推移、裂紋，表面壓實(shí)度不夠，通過膠輪壓路機(jī)的揉搓作用，保證表面壓實(shí)度，三者有機(jī)結(jié)合，才能保證砂土的整體壓實(shí)度。

7.4 包邊土內(nèi)側(cè)切槽

包邊土內(nèi)側(cè)人工切出垂直于路基表面的直茬，保證壓路機(jī)的作用力垂直作用于土體，保證壓實(shí)效果，如果兩種土質(zhì)混雜，直接影響壓實(shí)度。

8 安全措施

(1)應(yīng)遵照中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)行的《公路工程施工安全技術(shù)規(guī)程》(JTJ－076－95)的要求執(zhí)行。

(2)應(yīng)遵照國家頒布的有關(guān)安全技術(shù)規(guī)程和安全操作規(guī)程辦理。

(3)土場出入口、施工區(qū)出入道路安排設(shè)置明顯安全標(biāo)志，安排專人指揮交通，保證施工安全。

(4)施工現(xiàn)場指揮人員著安全服裝，旗語明確。

9 環(huán)保措施

(1)生石灰運(yùn)輸車輛覆蓋，生石灰覆蓋堆放，避免污染周圍環(huán)境。

(2)施工便道安排專門灑水車灑水，防止揚(yáng)塵。

(3)機(jī)械設(shè)備的噪音，應(yīng)符合當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門的要求，不符合者應(yīng)采取有效措施。

10 效益分析

采用細(xì)砂土進(jìn)行路基填筑施工，就地取材，避免遠(yuǎn)距離運(yùn)輸增加工程造價，公路工程建設(shè)，工程量大，路基填筑材料動輒上百萬立方米，粘土材料豐富地區(qū)主要為耕地，石方填筑材料豐富地區(qū)主要為林帶，開采會破壞耕地和林地資源，細(xì)砂土地區(qū)主要為灌木叢荒地或河灘，開采簡單，減少耕地和林地資源破壞，降低工程造價同時，保護(hù)了土地和林業(yè)資源，經(jīng)濟(jì)和社會效益明顯。

2000年5月份至2001年10月份龍建路橋股份有限公司第三工程處在國道202線黑河至北安段第III標(biāo)段，路基填方約為50萬m3，細(xì)砂土材料平均運(yùn)距為3 km，碎石土平均運(yùn)距22 km，增加節(jié)省工程造價約1 500萬元;2002年5月份至2002年10月份黑龍江省哈爾濱市公路工程處在國道202線黑河至北安段第IV標(biāo)段，路基填筑42萬m3，細(xì)砂土材料平均運(yùn)距2 km，碎石土運(yùn)距43 km，節(jié)省工程造價約2 500萬元;2009年5月份至2010年6月份黑龍江省龍建路橋第四工程有限公司在吉黑高速公路北安至黑河段A7標(biāo)段工程，路基填筑工程量約為115萬m3，細(xì)砂土材料平均運(yùn)距7 km，碎石土材料平均運(yùn)距34 km，節(jié)省工程造價約4 500萬元。

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