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摘要:以臨清高速公路為背景,分析了高液限紅黏土的物理性能指標和路用擊實特性,從填筑前的準備、填筑方式、施工要求三方面對高液限紅黏土路堤填筑施工工藝展開了詳細的探討,并針對性地提出了幾點施工質量控制措施,結果表明:工程取得了良好的施工效果。
關鍵詞:高液限紅黏土;路堤填筑;施工質量
1工程概況
對于臨清高速公路項目而言,K127+000—K156+486.52段(孟定至國門段)路基施工中涉及的挖方總量為1125萬m3,填方890萬m3。在現(xiàn)場進行取樣,而后展開土標準試驗,結果表明其中的高液限紅黏土占總量的70%,其結構較為疏松,內(nèi)部含水量處于較高水平。經(jīng)現(xiàn)場實地調(diào)查,整個孟定壩區(qū)基本為同種土質,若該類土方均作為棄方處理,則增加近800萬m3棄方和800萬m3借方,需增加大量棄土場和取土場,極不利于環(huán)境保護和造價控制。
2高液限紅黏土的物理性能指標和路用擊實特性
2.1高液限紅黏土的物理性能指標
對高液限紅黏土進行分析,得出了其各項物理性能指標,具體可參見表1。結合其中的數(shù)據(jù)進行分析,可以得知其中的液限、塑限以及塑性指數(shù)普遍較高,而諸如土粒相對密度等指標則相對較低。
2.2高液限紅黏土路用擊實處理
由于高液限紅黏土的特殊性,因此在正式施工前需要對其進行性能試驗。參考《公路路基設計規(guī)范》(JTGD30—2015)可知,需要展開濕法重型擊實試驗,基于擊實功率的變化,可以獲悉對應的填筑施工干密度極限范圍以及最佳含水率,具體內(nèi)容可參見圖1。綜合圖1中所給信息分析可知,伴隨著擊實功率的增大,其對應的含水率將隨之降低,此時干密度值將表現(xiàn)出隨之增大的趨勢?;诖颂匦?,當進行高液限紅黏土路堤填筑時,可以提升壓實效率。此外,還引入了濕法處理標準,在此指導下可以獲悉各含水率狀態(tài)下所具備的強度以及水穩(wěn)性能。基于風干法,可以持續(xù)降低高液限紅黏土的含水率,由此可以獲得幾種不同含水率的高液限紅黏土。在此基礎上,有針對性地進行擊實處理,具體以擊實功98,50,30為宜,而后展開CBR試驗。最終所得的結果與上圖1的內(nèi)容幾乎一致,由此進一步證明:伴隨著擊實功率的變化,高液限紅黏土所具備的干密度最大值也將隨之發(fā)生改變,但這只會對天然含水率造成輕微的影響[1]。
3高液限紅黏土路堤填筑施工工藝
3.1填筑前的準備
將高液限紅黏土CBR下限值定為3mm,滿足此條件后該土質便可以用于下路堤填筑施工,而對于上路堤而言則需要使用粗粒土材料。此外,只有路堤高度不超過20m時才可以進行取材,當高度下降至12m后,則需要嚴格控制好填筑厚度。在進行CBR試驗時應在0.9~1.3mm這一區(qū)間內(nèi)進行,由此可以良好地控制土的含水率;以各層擊數(shù)為基準確定合適的壓實度;當含水率增大時,對應的擊實功應隨之減小。
3.2紅黏土填筑方式
(1)前后挖方路段石方不能立即獲?。禾罘交浊宄硗?,填前碾壓密實,確?;讐簩嵍取?0%后,攤鋪60cm厚的碎石墊層,壓實度≥93%,再采用符合要求的黏土填筑路基。每填筑1m厚的黏土,采用45cm(虛鋪50cm)厚碎石層進行隔斷。(2)前后挖方路段石方可以立即獲取:填方基底清除表土,填前碾壓密實,確?;讐簩嵍取?0%后,采用開山石渣進行路堤填筑。直到開山石渣不足,需要利用黏土填筑路堤。在石渣路堤頂部設置一層反濾土工布后,每填筑1m厚的黏土,采用45cm(虛鋪50cm)厚碎石層進行隔斷。(3)碎石隔斷層:碎石隔斷層采用自采碎石,碎石的最大粒徑≤20cm,且級配良好。在反濾土工布30cm范圍內(nèi),粒徑≤6cm,且不得有棱角刺破土工布。
3.3施工要求
3.3.1填料要求
土質填料填筑時,通過試驗確定最優(yōu)含水率,在最優(yōu)含水率±2%時填筑路基,當填料含水率偏高時,通過晾曬、塑料薄膜遮擋降雨等措施,防止含水量偏高。對于高液限土和紅黏土,同時還要確保其液限不高于70%,對應93%壓實度的CBR值≥3%,壓縮系數(shù)≤0.5MPa-1。
3.3.2碾壓要求
土質填料碾壓前,設置必要的試驗路段,確定合理的壓實遍數(shù)和壓實機具。當填料碾壓過程中出現(xiàn)反彈現(xiàn)象時,取前一遍作為壓實遍數(shù)。碎石隔斷層采用自重36T(激振力:810/510(kN))的振動壓路機進行碾壓,通過試驗路段調(diào)整振動頻率和碾壓速度,壓實度≥93%。對于高填路基,同時要按照《高填工點設計圖》的要求,采取沖擊碾壓或強夯等措施進行補強壓實,填土每填筑2m沖擊碾壓1次,減少工后沉降。沖積碾壓或強夯界面應選在碎石隔斷層處,不得在黏土層上進行補強壓實。
3.3.3防排水措施
路堤填筑中,水對工程質量起至關重要的作用。路堤施工過程中,必須按照設計圖紙,設置必要的排水盲溝,確保地下水排泄通暢。土質路堤頂面需設置外傾2%的橫坡。對于引排至填方路段的截水溝和邊溝,應采取必要的臨時排泄措施,地表不得有積水影響路基。
3.3.4具體施工情況
(1)該段路基大部分高填方開始填筑時間都是2017年3月份,而當時確定的通車時間為2017年11月30日,所以填料基本未晾曬,從而導致實際碾壓時的含水率就是天然含水率。而在1~4月雖然屬于枯水季節(jié),但填料天然含水率基本都是25%~40%左右,從而使得實際壓實度很難滿足要求[2]。(2)考慮到當時填料含水率過大,而且在通車時間要求緊張的情況下,填筑都是連續(xù)進行,按設計的碾壓控制存在一定的局限性,施工過程中只采取了沖擊式的碾壓工藝。
4高液限紅黏土路堤填筑質量控制
4.1路基基底處理
基于提升路基穩(wěn)定性的目的,需要全面做好基底處理工作,所用材料以碎石料為宜。具體填筑工序為:先在最底層進行,而后依次分層填筑;嚴格控制各層厚度在0.5m范圍內(nèi),對應的碎石最大粒徑應<0.3m,并遵循橫向水平填筑的施工原則。在結束基底填筑作業(yè)后,應對其各項性能指標展開全面檢測,確保路基各項性能指標符合要求。工程人員在檢測時應遵循施工工藝,并綜合考慮基底沉降差帶來的影響,考慮到基底的特殊性,需要格外注重其沉降差值,通常情況下不可超過5mm,否則將視為不合格;一旦達不到該標準,則需要隨即制訂處理方案,只有所有基底質量均達到工程標準后,才可展開后續(xù)施工。
4.2路堤填筑施工
若采用高液限紅黏土進行路堤填筑施工,其對應的壓實以及檢測質量將對公路整體質量造成直接影響。具體需要做好路基穩(wěn)定性控制工作,將路基沉降量控制在合理范圍內(nèi),經(jīng)過壓實處理后雖然可以提升路基的穩(wěn)定性,但應當意識到此方式所帶來的效果依然相對有限。
4.3路床填筑施工
路床具有承接的作用,它是連接路面與路基的中間結構,同時路床施工質量的好壞也將對路基質量帶來直接影響。國內(nèi)施工路面結構大多表現(xiàn)為半剛性基層特性,總體來說其剛度與整體性均較為良好。但也應意識到,如果路床整體強度偏弱,在公路運營過程中汽車的荷載將無法順利向下傳遞。
5結語
綜上所述,高液限紅黏土填筑施工工藝較為復雜,要求必須抓好施工各個階段的細節(jié)。在整個工程建設中,需要施工單位將各個方面的工作認真落實,不斷提升填筑技術水平,從而提升整個工程的質量,實現(xiàn)公路工程事業(yè)持續(xù)、健康發(fā)展。
參考文獻:
[1]王云,關愛軍,沈峰,等.紅黏土路堤邊坡降水影響深度模擬分析[J].公路工程,2015(5):50-55.
[2]何茂文.紅黏土在湘南地區(qū)道路設計及其施工中的應用[J].交通世界,2013(9):152-153.
作者:楊凌 單位:云南交投集團投資有限公司