官渡黃河大橋北引線低液限粉砂土路基成型工藝與施工質(zhì)量控制方法

【摘要】本文通過(guò)官渡黃河大橋項(xiàng)目粉砂土路基施工試驗(yàn)段及后續(xù)施工改進(jìn)，對(duì)粉砂土填筑路基的施工工藝進(jìn)行了探索和總結(jié)。

【關(guān)鍵詞】低液限粉質(zhì)粘土；路基；含水量；噴灌帶

【Abstract】This paper explores and summarizes the construction technology of silt soil filling roadbed through the construction test section of silty soil subgrade of Guandu Yellow River Bridge and the subsequent construction improvement.

【Key words】Low liquid limit silty clay；Subgrade；Water content；

1. 工程概況

官渡黃河大橋位于河南省新鄉(xiāng)市原陽(yáng)縣及鄭州市中牟縣，北岸引線段位于原陽(yáng)縣境，采用一級(jí)公路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，雙向六車(chē)道，設(shè)計(jì)速度100公里/小時(shí)，路基寬度33.5米，路基長(zhǎng)度11.624Km，填筑方量184.9萬(wàn)立方。

2. 問(wèn)題提出

項(xiàng)目地處黃河沖積平原，地形平坦。地表土層多為低液限粉質(zhì)粘土及粉土。粉土天然含水率低，塑性小，水分散發(fā)快，壓實(shí)后土體松散不板結(jié)，不易碾壓成型，且成型的路基承載力不足，在車(chē)輪荷載的作用下，容易產(chǎn)生較深的車(chē)轍，使施工現(xiàn)場(chǎng)顯得混亂，目前仍沒(méi)有有效的控制措施。

3. 問(wèn)題解決方法

沿線兩側(cè)均為基本農(nóng)田保護(hù)區(qū)，不能取土，項(xiàng)目土源選定黃河大堤內(nèi)灘地上。由此，施工者面臨著一個(gè)急需解決的問(wèn)題就是采用何種成型工藝及施工質(zhì)量控制方法來(lái)保證路基的工程質(zhì)量。我們根據(jù)工程實(shí)際，通過(guò)對(duì)粉砂土填筑路基的施工工藝的改進(jìn)，經(jīng)修筑試驗(yàn)路段取得了較好的效果，并總結(jié)如下：

3.1 粉砂土的物理性質(zhì)。

3.1.1 粉砂土的顆粒組成。

土的顆粒組成決定了土的結(jié)構(gòu)特征，是土分類(lèi)與描述的主要指標(biāo)。土的粒度成如何，對(duì)土的工程性質(zhì)有著決定性的影響。確定土的顆粒組成方法有兩種，對(duì)于粒徑大0.075mm、

小于60mm的粗顆粒土，選用篩分析法對(duì)于粒徑小于0.075mm的細(xì)顆粒土，需選用沉降分析法（包括密度計(jì)法和移液管法）當(dāng)土中粗細(xì)兼有，則可同時(shí)使用兩種方法。根據(jù)土的粒徑分布曲線，計(jì)算粉砂土的兩個(gè)級(jí)配指標(biāo)，不均勻系數(shù)Cu和曲率系數(shù)Ce，反映大小不同粒組的分布情況。不均勻系數(shù)越大，表示土粒大小分布范圍大，土的級(jí)配良好。曲率系數(shù)Ce則是描述累計(jì)曲線的分布范圍，反映累計(jì)曲線的整體形狀。一般認(rèn)為不均勻系數(shù)Cu<5時(shí)，稱(chēng)為勻粒土，級(jí)配不好，C>10時(shí)，為級(jí)配良好的土。

3.1.2 粉砂土的命名。

目前我國(guó)尚無(wú)統(tǒng)一的巖土分類(lèi)和命名標(biāo)準(zhǔn)，不同部門(mén)有不同的規(guī)定。對(duì)于公路路基用土，《公路土工試驗(yàn)規(guī)程》JTG E40.2007中規(guī)定按照土的顆粒組成特征以及塑性指標(biāo)：液限、塑限和塑性指數(shù)進(jìn)行分類(lèi)和命名。

3.2 工程性質(zhì)指標(biāo)。

本項(xiàng)目根據(jù)土工試驗(yàn)數(shù)據(jù)判定為低液限粉砂土，見(jiàn)表1。

3.3 粉砂土壓實(shí)機(jī)理。

粉砂土的壓實(shí)過(guò)程實(shí)際就是土顆粒在外力的作用下，由于土中水的潤(rùn)滑作用，致使土顆粒之間的阻力減小而產(chǎn)生錯(cuò)動(dòng)，相對(duì)位置發(fā)生變化，孔隙中的氣體被擠出，土顆粒相互填充的過(guò)程，即較小顆粒填充大顆粒組成的孔隙，水分填充較小顆粒的孔隙，從而達(dá)到土體被壓密的效果。

3.4 粉砂土路基的成型工藝現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。

3.4.1 主要工藝流程（見(jiàn)圖1）。

3.4.2 準(zhǔn)備下承層。

應(yīng)對(duì)底層成型路基進(jìn)行檢查，確保沒(méi)有任何松散材料和軟弱點(diǎn)，其平整度和壓實(shí)度應(yīng)符合規(guī)范要求，對(duì)壓實(shí)度不滿(mǎn)足規(guī)范要求或出現(xiàn)的松散和車(chē)轍，應(yīng)進(jìn)行灑水復(fù)壓，經(jīng)檢查驗(yàn)收合格。

3.4.3 施工放樣。

根據(jù)監(jiān)理工程師批復(fù)的導(dǎo)線、水準(zhǔn)點(diǎn)復(fù)測(cè)成果，用全站儀測(cè)放路基中線、邊線。填筑邊線較設(shè)計(jì)寬度每側(cè)加寬50cm。

3.4.4 卸料推平。

3.4.4.1 依據(jù)擬定壓實(shí)厚度，及要求達(dá)到的壓實(shí)度，計(jì)算出每平方米所需松鋪土方數(shù)量，再根據(jù)運(yùn)料車(chē)的噸位，確定出每車(chē)料的攤鋪面積。

3.4.4.2 試驗(yàn)路段計(jì)算每車(chē)卸料面積7×9.5m。

推土機(jī)隨卸土隨推平，做到大致平整，推平過(guò)程中初步形成路拱。

推平過(guò)程松鋪厚度按30cm控制。

推土機(jī)平整完畢用平地機(jī)精平，路拱橫坡控制在2～3%（見(jiàn)圖2，松鋪系數(shù)數(shù)據(jù)匯總表見(jiàn)表2）。

3.4.4.3 經(jīng)試驗(yàn)路段驗(yàn)證，擬定的卸料間距、松鋪厚度、壓實(shí)厚度基本相符。

3.4.5 調(diào)整含水量。

3.4.5.1 實(shí)測(cè)天然含水量處于8～12%范圍，普遍低于最佳含水量范圍，現(xiàn)場(chǎng)需要補(bǔ)水至大于最佳含水量2～3%范圍，便于碾壓。根據(jù)實(shí)測(cè)天然含水量、最佳含水量確定用水量。

3.4.5.2 現(xiàn)場(chǎng)控制方法：利用現(xiàn)有灌溉機(jī)井或自打井，間距300～400m。井內(nèi)安裝4000～5500KW水泵。水泵接150m～200m噴灌帶（噴灌帶為直徑8cm，一側(cè)螺旋打孔的塑料軟管）。每條噴灌帶噴灑的輻射范圍2～2.5m寬度，現(xiàn)場(chǎng)沿路基縱向按4m間距布置。一次布設(shè)2～3條噴灌帶，壓力水均勻噴灑。現(xiàn)場(chǎng)挖探，實(shí)測(cè)噴水40分鐘后，可均勻滲透土層全部厚度，含水量達(dá)到15.2%～17.1%。（見(jiàn)圖3、圖4）

3.4.6 機(jī)械 組合與碾壓。

（1）每種壓實(shí)厚度均鋪筑100m長(zhǎng)，壓路機(jī)只選用20t重的一種振動(dòng)壓路機(jī)進(jìn)行碾壓，endprint

分析粉砂土路基在同一噸位振動(dòng)壓路機(jī)條件下，壓實(shí)度與壓實(shí)厚度、碾壓遍數(shù)的關(guān)系，

總結(jié)粉砂土路基合理的壓實(shí)厚度和碾壓遍數(shù)。

（2）先沿試驗(yàn)路段布置1～2條噴灌帶含水量調(diào)整完畢后，壓路機(jī)即可開(kāi)始碾壓。

（3）碾壓工藝：1遍靜壓，壓路機(jī)行駛速度控制在3～4Km/h。

1遍弱振，壓路機(jī)行駛速度控制在2～3Km/h。

2～3遍強(qiáng)振，壓路機(jī)行駛速度控制在2～3Km/h。

碾壓從路基低側(cè)向高側(cè)進(jìn)行，輪帶重疊30～50cm，壓路機(jī)往返行進(jìn)，壓完路基全寬為1遍。

（4）根據(jù)試驗(yàn)段現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)記錄數(shù)據(jù)，3遍強(qiáng)振后壓實(shí)度全部達(dá)到93%的要求（試驗(yàn)段壓實(shí)度數(shù)據(jù)匯總見(jiàn)表3）。

4. 施工要點(diǎn)及總結(jié)改進(jìn)

粉砂土路基施工質(zhì)量控制。

通過(guò)試驗(yàn)段的施工，施工時(shí)有以下幾方面作為控制要點(diǎn)：

（1）保證土質(zhì)均勻性。粉砂土夾雜一些粘土以及少量的樹(shù)根：形成一些土層鱗片狀的“土餅”， “彈簧”現(xiàn)象；在路基土方填筑過(guò)程中，若發(fā)現(xiàn)大塊黏土和樹(shù)根時(shí)，應(yīng)立即清除，保證土質(zhì)的均勻性。

（2）采取適當(dāng)措施減少外部荷載對(duì)粉砂土路基的破壞。粉砂土的天然含水率低，水分散失快，因此碾壓成型的土體抗剪強(qiáng)度較低。容易發(fā)生松散，甚至產(chǎn)生較深的車(chē)轍。因此，對(duì)粉砂土路基施工，土方運(yùn)輸車(chē)輛應(yīng)控制行駛速度，不得在底層土上高速行駛、急剎車(chē)、掉頭等；同時(shí)封閉交通非常重要，要做到“成型一段，封閉一段”盡可能的減少車(chē)輛通行對(duì)粉砂土路基的破壞。

（3）采取適當(dāng)措施減少兩層土中間出現(xiàn)松散夾層。粉砂土表層很容易因?yàn)樗稚⑹纬伤缮⒌慕Y(jié)皮，進(jìn)行下一層施工時(shí)，在自卸車(chē)的碾壓下形成一層浮土和車(chē)轍，存在一定的質(zhì)量隱患在進(jìn)行下一層施工前對(duì)底層進(jìn)行灑水復(fù)壓可以起到一定的作用。

（4）由于粉砂土單粒結(jié)構(gòu)及天然狀態(tài)下結(jié)構(gòu)松散的特點(diǎn)，粉砂土路基邊坡受到雨水沖刷時(shí)，極易形成沖溝破壞。因此要預(yù)先做好防范措施，在雨季來(lái)臨前必須施作完善臨時(shí)排水設(shè)施，主要有擋水埝、臨時(shí)急流槽、臨時(shí)排水溝。路基縱、橫坡保持在2%～3%。

（5）粉砂土易造成水分積聚。粉砂土透水性強(qiáng)，含水率大時(shí)容易產(chǎn)生液化。在原地表處理時(shí)要做好排水隔離措施，防止水分侵入粉砂土路基。陰雨天應(yīng)挖臨時(shí)排水溝，以利于路線內(nèi)地表水的排出。

（6）粉砂土的透水性好，也易失水，干燥時(shí)易揚(yáng)塵，且壓實(shí)困難。因此各道工序應(yīng)銜接好，當(dāng)天上土，當(dāng)天攤鋪，當(dāng)天碾壓成型。

5. 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，對(duì)粉砂土填筑路基的成型工藝與施工質(zhì)量控制方法進(jìn)行了研究，為粉砂土路基施工和保證粉砂土路基強(qiáng)度的整體性提供參考依據(jù)。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果得出以下結(jié)論：

（1）在粉砂土填筑路基施工中，小噸位的振動(dòng)壓路機(jī)壓實(shí)質(zhì)量難以滿(mǎn)足要求，且經(jīng)濟(jì)上不合理，建議使用大噸位振動(dòng)壓路機(jī)。

（2）試驗(yàn)段的施工方法是可行的，其壓實(shí)質(zhì)量能夠滿(mǎn)足要求，通過(guò)對(duì)比分析試驗(yàn)路段數(shù)據(jù)可知，對(duì)于20t重的振動(dòng)壓路機(jī)，25～30cm的壓實(shí)厚度最為合理。

（3）粉砂土路基壓實(shí)后，空間位置不同對(duì)壓實(shí)效果有很大影響，具體表現(xiàn)為：在相同的壓實(shí)厚度，碾壓遍數(shù)和壓實(shí)機(jī)械情況下，行車(chē)道中間部位處的壓實(shí)效果要比路肩處好，在施工過(guò)程中應(yīng)該注意加強(qiáng)路肩壓實(shí)。

（4）粉砂土路基土方填筑過(guò)程中，若發(fā)現(xiàn)大塊黏土和樹(shù)根時(shí)，應(yīng)立即清除，保證土質(zhì)的均勻性，避免產(chǎn)生碾壓“彈簧”現(xiàn)象，影響壓實(shí)質(zhì)量。

（5）粉砂土路基施工，封閉交通非常重要，要做到“成型一段，封閉一段”。

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[文章編號(hào)]1619-2737（2017）07-22-686

[作者簡(jiǎn)介] 李文龍（1981.05-） ，男，學(xué)歷：本科，長(zhǎng)期從事公路技術(shù)工作。endprint