公路路基分層填筑施工技術(shù)探討

劉丙河

（張家口市公路施工管理處，河北 張家口 075000）

一、工程概況

某公路路堤高1.5m，公路沿線共有4座橋梁和55道涵洞，路面結(jié)構(gòu)層按照厚24cm的天然砂礫墊層+厚18cm的C-4基層混合料層+厚15cm的瀝青混凝土下面層+厚10cm的瀝青混凝土中面層+厚5cm的SMA-20瀝青瑪蹄脂混合料層設(shè)計。為充分利用施工現(xiàn)場既有土體，施工方?jīng)Q定將粉質(zhì)黏土、粉煤灰和消石灰按照設(shè)計比拌和，并按雙灰材料分層碾壓填筑。粉質(zhì)黏土吸水性強，而石灰吸水后隨即膨脹。粉煤灰中含有大量酸性氧化物，自凝性較差，黏聚力低，但是與石灰中的化學(xué)成分發(fā)生水化反應(yīng)后會生成水化硅酸鈣、水化鋁酸鈣、水化鐵酸鈣等不溶于水的性能穩(wěn)定的結(jié)晶體，在自然環(huán)境下硬度逐漸增強，并能與雙灰材料中的固體顆粒膠結(jié)，增加混合物強度。此外，混合料經(jīng)充分?jǐn)嚢韬罂蓪崿F(xiàn)控制材料含水量目的，并通過室內(nèi)試驗及施工現(xiàn)場綜合測試控制材料含水量變動。

二、土料含水量試驗

密實度是象征路基施工質(zhì)量的重要指標(biāo)，而路基密實度主要受路基土含水量的影響。因此，在路基分層填筑施工前必須全面研究路基土最佳含水量和干密度的關(guān)系，以指導(dǎo)施工。

（一）室內(nèi)擊實試驗

選取粉煤灰、石灰和黏土混合的雙灰材料開展試驗，粒徑級別為細(xì)粒土，不均勻系數(shù)12.3，曲率系數(shù)2.05，塑限15.9%，顆粒級配不小于10，符合規(guī)范要求。將雙灰材料室內(nèi)輕型擊實試驗，錘重2.5kg，錘落距30cm，擊實桶設(shè)計直徑10cm，桶高11.6cm，擊實次數(shù)25次，攤鋪3層，各層擊實處理后余土高度應(yīng)為桶高+0.6cm。試驗過程中選取7個含水量不等的試樣，并將其含水量控制在雙灰材料塑限值左右，得出土料干密度最大值和含水量最優(yōu)值，試驗結(jié)果如表1所示。通過分析試驗結(jié)果可知，擊實處理后的雙灰材料土料含水量均有不同程度的降低，含水量損失率在0.80%～1.51%范圍內(nèi)變動，表明在土料擊實試驗過程中有水分散失，散失程度與隨擊實試驗時間的延長及外界環(huán)境的變化存在直接關(guān)系。由表中的試驗結(jié)果可知，雙灰材料土料最終含水量值約為初始含水量值的-1.0%～-2.0%。因此，在施工過程中必須重視施工含水量損失的問題。

表1 雙灰材料試樣室內(nèi)擊實試驗結(jié)果匯總

雙灰土料含水量和干密度的函數(shù)關(guān)系如圖1所示，土料最佳含水量為15.4%時，最大干密度達(dá)到最大值2.15g/cm3，此時對應(yīng)的土料含水量初始值為16.8%，含水量凈損失1.4%。土料最優(yōu)初始含水量w00和最優(yōu)最終含水量wf0的關(guān)系如式（1）所示。

考慮到室內(nèi)擊實試驗時間短、試樣少，受外界影響小，土料含水量損失應(yīng)比實際施工過程中的含水量損失小。為增保障驗結(jié)果的真實性與實用性，必須測試施工現(xiàn)場的含水量。

圖1 雙灰土料含水量和干密度關(guān)系

（二）施工現(xiàn)場含水量測試

某公路路基工程設(shè)計攤鋪厚度30cm，施工現(xiàn)場影響因素多而復(fù)雜，所以3層土料每層只選取10個試樣檢測實際含水量均值。結(jié)果顯示，1層、2層、3層土料初始含水量均值分別為18.9%、18.6%、18.4%，最終含水量均值分別為15.8%、15.6%和15.5%，干密度均值分別為2.08g/cm3、2.11g/cm3和2.09g/cm3。由試驗結(jié)果可知，施工現(xiàn)場導(dǎo)致土料含水量損失2.9%～3.1%，施工現(xiàn)場含水量損失程度比室內(nèi)擊實試驗高，加之施工現(xiàn)場存在灑水現(xiàn)象，導(dǎo)致含水量損失更大。根據(jù)試驗結(jié)果所得出的施工現(xiàn)場含水量初始值0w和最終值wf之間的關(guān)系如式（2）所示。

三、路基分層填筑施工

（一）施工測量

通過施工測量引導(dǎo)路基填筑施工，具體包括導(dǎo)線復(fù)測聯(lián)測、中線復(fù)測校對、水平基準(zhǔn)點設(shè)置等工序。在導(dǎo)線復(fù)測時，應(yīng)加強相鄰導(dǎo)線點位控制，并保證達(dá)到通視狀態(tài)。由于某公路路基施工現(xiàn)場干擾因素較多，路基填筑施工和導(dǎo)線點沖突問題必須及時上報負(fù)責(zé)人，采取有效措施緩解施工沖突，保證測量儀器回調(diào)。導(dǎo)線復(fù)測結(jié)束后還應(yīng)實施導(dǎo)線聯(lián)測，并將聯(lián)測閉合精度控制在設(shè)計范圍內(nèi)。

采用坐標(biāo)法恢復(fù)中線時，必須保證其與相鄰工段中線完整閉合，并加強路基處控制樁的有效防護(hù)，保證其具有足夠的穩(wěn)定性，避免路基填筑施工發(fā)生偏位。

最終，全面校對各水平基準(zhǔn)點，將閉合差控制在規(guī)范范圍內(nèi)，并檢查相鄰水平基準(zhǔn)點的位置，將間距控制在1km以內(nèi)。此外，為提升測量精度，還應(yīng)按照規(guī)范增設(shè)水平基準(zhǔn)點。

（二）路基預(yù)壓

對于一般路段，將路基分層填筑至路床頂面設(shè)計標(biāo)高以下20cm后再通過預(yù)壓土填筑至設(shè)計標(biāo)高，并待預(yù)壓施工結(jié)束后實施填筑段標(biāo)高復(fù)測，再開挖至設(shè)計路床標(biāo)高以下40cm徹底清除預(yù)壓土。碾壓密實開挖后的路基頂面，保證其壓實度達(dá)到96%及以上。橋頭等特殊路段應(yīng)按照預(yù)壓土方填筑至設(shè)計標(biāo)高之上1.0m的高度。預(yù)壓土填料填筑時通過推土機排壓、輕型壓路機碾壓，將壓實度控制在85%。

（三）攤鋪、碾壓

為保證填筑施工質(zhì)量，當(dāng)前公路路基施工中普遍采用分層填筑的方式，除應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計規(guī)范加強各層壓實度控制外，還應(yīng)嚴(yán)格測量各層壓實度。在攤鋪階段加強各層厚度控制，底層厚度應(yīng)為50cm；在持續(xù)推進(jìn)施工的情況下，可適當(dāng)減小攤鋪層厚度，鄰近路堤頂面、路床底部等區(qū)域攤鋪厚度應(yīng)分別控制在40cm和30cm左右，保證過渡平緩，最終完成頂部攤鋪施工。攤鋪施工的同時應(yīng)借助平地機整平，避免出現(xiàn)坑槽、凹凸不平的現(xiàn)象。

攤鋪施工結(jié)束后，采用振動壓路機按照“靜壓-振動靜壓-整平”的次序從兩側(cè)向中間逐步推進(jìn)碾壓。初壓階段碾壓速度應(yīng)按照設(shè)計區(qū)間的最低限控制，此后逐步加快，并應(yīng)避免短時間內(nèi)大幅提速。加強碾壓設(shè)備選型是保證碾壓質(zhì)量的重要前提，某公路工程選擇單鋼輪振動壓路機靜壓1遍～2遍后再強振2遍、弱振2遍，最終靜壓1遍。對于路床與路面間距小、路基施工條件惡劣的情況，必須加強最后一層填筑層壓實厚度，至少為30cm，以避免影響路基整體施工質(zhì)量。

（四）路基沉降檢測

根據(jù)監(jiān)測路基填筑后沉降穩(wěn)定情況檢驗路基分層填筑效果，監(jiān)測前按設(shè)計要求在路基沉降區(qū)范圍外的穩(wěn)定區(qū)內(nèi)設(shè)置2個～3個觀測基點，并通過全站儀和水準(zhǔn)儀等測量儀器測定基點標(biāo)高和基線方位；在路基兩側(cè)路堤坡腳等位置和坡腳外2.0m和4.0m處按照200m間隔對稱設(shè)置監(jiān)測點。在路基分層填筑前，應(yīng)采用全站儀按照基點標(biāo)高和基線方位測定出初始測點位置；在分層填筑施工過程中，應(yīng)按天監(jiān)測。若所得測點水平、豎向位移超出規(guī)范值，則表明地基沉降不穩(wěn)定，應(yīng)暫停填筑并采取有效應(yīng)對措施，待路基沉降穩(wěn)定后再恢復(fù)填筑。

四、結(jié)語

某公路工程主要采用粉質(zhì)黏土、粉煤灰和石灰拌和料完成路基分層填筑施工，灰填筑料抗剪強度比一般土料高，且水穩(wěn)性好，路基填筑施工質(zhì)量有保證；較好地避免了路基基床病害，經(jīng)濟效益和社會效益顯著。