陳鐵柱
大連久龍建設有限公司
路基施工質量控制要點分析
陳鐵柱
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道路工程是一個系統工程,路基施工是其中一個關鍵的環節,路基壓實度的優劣更是直接影響道路的使用壽命。本文從地基處理、路基的材料選擇、路基壓實方法等方面論述了路基施工中的控制要點。
路基施工;路基壓實
四通八達的道路給人們的出行帶來便利,然而越來越多的道路質量問題也給交通安全帶來了隱患。因為很多道路的質量問題都源于路基的質量問題,所以文章從多角度分析影響路基施工質量的因素以及解決辦法,謹供施工參考。
地基指的是承受上部結構荷載的那部分土體,地基雖不屬于建筑的組成部分,但它對保證道路的堅固耐久具有重要的作用,地基的堅固與否直接影響路基的施工質量。道路施工中常遇到路線穿越田地、池沼等不利地質,這種情況下,首要問題是做好地基處理。常見的地基處理方法包括:換填法、強夯法、擠密樁法、振沖法及各種以水泥石灰等為膠凝材料的化學固結方法等。針對不同的地質情況及所需要的地基承載力,設計單位都會給出明確的地基處理方法,此處不贅述。需要指出的是,無論采用哪種地基處理方法,施工中都必須嚴格按照圖紙的要求去做,切實保證施工質量,堅實的地基為整個道路的耐久性提供可靠的保障。
路基是道路結構中的重要組成,承受著路面面層和基層散射下來的荷載。所以構成路基的材料必須具有足夠的強度和穩定性,經合理壓實后才能確保路基功能的有效發揮。
路基工程中常見的填筑材料有以下幾類。
(1)石質土類:包括漂石(塊石)、卵石(碎石)、礦渣、碎石土等,這些材料內摩擦系數大,材料自身強度高,水穩定性很好,經合理級配并碾壓密實后,能形成穩定的整體,是很好的路基填筑材料。
(2)砂質土類:包括砂土及砂性土。該類土含有一定數量的粗骨料,透水性較好且具有較大摩擦系數,強度與水穩定性較好。實踐證明在該種材料中適量摻入粘性土,使其具有更好的粘結性,經有效壓實后能顯著提高其整體穩定性,改善路基的使用質量,是較好的路基填筑材料。
(3)粉性粘土及淤泥質土等。該類土普遍具有粗顆粒少、細顆粒比例高,遇水易膨脹,強度低,可壓縮性大等特點。一般不宜做路基填料,但在材料匱乏地區該類材料經有效的技術性改良(如摻拌良好的路基填料或其它化學改良劑后,也可以謹慎使用)
對于路基的填筑材料,必須從技術、經濟、環保等多方面進行綜合考慮。原則上應就近取材,但總體要求是選材要具有良好強度、級配、水穩定性并易于壓實。對不同種類的材料,應分層填筑并盡量減少分層,每種材料的總填筑厚度不應小于0.5m,不得混填,以免形成層間滑動面。如以透水性小的材料填在下層時,應將該層頂面做成4%的雙向橫坡,以利于排水。
所謂壓實就是土體在壓力作用下克服土顆粒間的內聚力和摩擦力,其原有結構被破壞,土顆粒重新排列,密度、強度和穩定性被優化的過程。一般來講,影響路基材料壓實的因素有以下幾點。
(1)路基材料的級配。所謂級配是集料中各粒級顆粒的分配情況。不同粒徑按照一定比例混合在一起,每一級都占有適當的比例,可以使集料整體達到較高的密實程度。在施工前,需要把作為路基填料的土體現場取樣并反復試驗,通過多次分組實驗,得到該土質的實際級配及達到最大干密度時的級配參數。根據實驗數據,對現場擬用作路基填料的土體反復摻拌合適粒徑的材料,使現場的材料級配參數接近實驗所得的最佳級配參數。只有嚴格控制路基材料的級配,才能確保所用材料經合理碾壓后達到最大密實度。
(2)路基材料的含水量。土顆粒間存在內摩擦力和粘結力,土體受碾壓時,外部壓力需要克服土顆粒間的內應力使其相互靠近,而土顆粒間的內應力隨著相互靠近而增大。如果土含水量過小,壓實達到一定程度后,碾壓力不能克服土顆粒間的內摩擦力,此時壓實的土體干密度小;當土體含水量適當增加,水在土顆粒間起到了潤滑作用,使土顆粒間的內摩擦力減小,相等的碾壓力可以繼續克服土顆粒間的內摩擦力,土體被進一步壓實,干密度增加。如果土體含水量繼續增加超過某一限度,土顆粒間的粘結力被破壞而使顆粒變得松散,在相等的外壓力作用下,土的干密度反而變小,出現“彈簧”現象,也就是常說的“翻漿”。所以土的含水量過小或過大都不利于土的壓實。實驗中,壓實土體達到最大干密度時土中的含水量被稱為土的最佳含水量。在施工前必須將待用的路基材料取樣送實驗室,經實驗確定待用土體含水量及其最佳含水量。如果土中含水量偏小,需要適量灑水噴拌;如土中含水量偏大,需要翻曬或摻拌適量的石灰進行調節,以使土體達到最佳含水量。
(3)碾壓分層厚度。其他條件相同時,填料的分層厚度在很大程度上影響著材料的壓實。外界壓實功只能作用到有限的土層深度,材料攤鋪層過厚,壓力會在土體表面形成一層堅實的板體,導致土層深處土體無法被有效壓實,形成質量隱患;如材料攤鋪層過薄,需要多次平整碾壓,勢必造成工期及機械資源的浪費。
(4)待壓實路基表面平整度。因為碾壓設備的碾壓面是一個平面,如果待壓路基表面凹凸不平,造成凸起的地方承受著較大碾壓力,而凹進去的地方受到的壓力較小,壓力不均導致密實度不夠。所以待壓路基表面越平整,路基土體承受的壓力也越均勻,路基就越容易被壓實。
(5)壓實機具及碾壓方式。目前路基施工常用的機械有單鋼輪振動壓路機、三鋼輪靜壓壓路機、凸塊(羊腳碾)式、沖擊式壓路機等類型,最常用的壓路機為單鋼輪振動壓路機。路基碾壓一般分初壓、復壓和終壓。初壓時,路基土體松散,易產生推,應遵循“從低至高、從兩側向中間,從慢到快”的碾壓原則。復壓時,土體已初步壓實,在選擇合適振頻和振幅的同時可適當提高壓路機的行走速度,以提高碾壓效率。終壓的目的是消除輪跡,增加土體表面壓實度,所以終壓應采用靜壓的方式,且行走速度宜放慢。過度碾壓會使被碾壓土體出現骨料離析、水分上行、土體翻漿等現象,所以碾壓施工前要鋪筑試驗段,以確定壓路機的機型、振頻、振幅、行走速度和碾壓遍數等參數。
路基質量直接影響著道路的使用壽命,要充分重視路基施工的重要性,針對不同的路基狀況制定有針對性的措施,采用科學的施工工藝和行之有效的施工方法,努力提高路基施工質量,以達到提高道路整體質量和延長道路使用壽命的目的。
[1]JTG F10-2006.公路路基施工技術規范[S].
陳鐵柱(1982)男,遼寧省葫蘆島市綏中縣,學士學位。大連久龍建設有限公司,中級工程師,道橋專業。