黄土地区路基施工质量控制

黄土地区路基工程施工质量控制 甘肃省公路建设管理集团有限公司 黄土在我省范围内分布较广 一般具有湿陷性 湿陷性黄土在一定的压力下 下沉稳定后受水浸湿 土结构就会迅速被破坏 并产生显著附加下沉 易发生不均匀沉降 在黄土地区修建高速公路面临的一大问题就是由于黄土路基过大的不均匀沉降造成路基沉降 路面开裂 严重影响行车安全和公路的正常使用 因此 我们在项目建设中需要从设计到施工进行全过程的把握 结合合理的设计指标 采用有效的压实工艺达到要求的压实效果 必要时采取特殊处理措施 消除黄土湿陷性 保证黄土路基路面的正常使用 现以雷西 天定高速公路建设项目为例来探讨黄土地区路基工程施工质量控制 如有不妥 恳请各位专家批评指正 一 天定 雷西高速公路项目概况及工程地质情况 天定高速公路位于陇西黄土高原中西部 地貌划分属黄土梁峁地貌和河谷阶地地貌 普遍遭受切割剥蚀 冲沟发育 植被稀少 水土流失严重 地表大部分被厚层黄土覆盖 东端与G30连霍高速宝天高速段相接 经甘泉 关子 甘谷 武山 陇西 在定西十八里铺以互通立交接G30连霍高速巉柳段和G22青兰高速平定段 全长271 944Km 含天水过境段 渭源连接线 于2010年12月通车运营 在项目建设中路基填料多用黄土 在运营期间部分路段湿陷性黄土发生沉降 雷西高速位于黄土高原陇东黄土高原亚区 沿线黄土高原被分割成塬 梁 峁 丘陵 沟壑等不同地貌 地面切割密度极大 十分破碎 黄土沟壑纵横交错 V型冲沟发育 下切深度很大 沿线地表大部分地段被马兰黄土覆盖 一般具有湿陷性 湿陷等级为 级 局部沟壑边缘还发育有黄土陷穴及落水洞等不良地质体 局部路段经过处的居民区 分布有地坑院和窑洞 项目起自合水县太白镇雷家角 陕甘界 接青岛至兰州高速公路陕西段 止于西峰区李家寺 接西长凤高速公路 全长128 057km 于2013年11月通车运营 二 黄土地区高速公路路基易出现的病害及问题归纳 通过对天定路的现状实地调查后 我们认为黄土地区高速公路路基在以下部位较易出现问题及病害 1 桥涵台背 挡墙墙背 填挖结合部在施工过程中碾压 材料等控制不严格 雨水渗入路基或地基后 路基土体含水量增大 路基处于潮湿或过湿状态 土体湿陷变形引起路基不均匀沉降 最大累计沉降量达40cm 2 因排水不畅不完善 基底积水或中央分隔带雨水渗入路基或地基后导致路基填土含水量增大 产生沉降 3 位于 V 字形沟的高填方路基工后自然沉降时间较短 整体沉降较为明显 4 雨水进入路基边坡坡脚 引起坡脚失稳沉降引起路基牵引性沉陷 路面出现纵 横向裂缝 5 桥下及桥头防排水系统不完善 涵洞进出口排水不畅 涵内淤积严重 黄土岸坡陡峭受雨水冲刷导致桥台稳定性降低出现台背沉降跳车 6 净空较高或桥台处于陡坡的桥梁 由于坡度较陡 边沟汇水流至桥下排水沟时 水流较急 汇水从排水沟两侧翻出 黄土湿陷后 造成排水设施坍塌 盐沟大桥 SK1559 200 天水岸桥头沉降 XK1584 200挡墙外鼓 路基沉降 积水 XK1385 300路基边坡水毁 陇渭连接线K0 960桥下防护水损 三 天定路在缺陷期内对黄土路基沉降进行修复 主要采用以下措施 取得了一定的效果 1 对满足规范允许范围内的地基压缩性引起的工后沉降 且路基坡脚两侧排水系统完善及基底无软弱层的稳定路段采用路面罩面调平处治 2 对由于路基压实度不足引起的路基沉降 且路基填高 1 5m路段 采用挖除路床底以上路基 路床换填80cm厚灰土重新分层碾压夯实后铺筑路面结构层进行调平处治 并完善两侧防排水 3 对由于路基压实度不足引起的路基沉降 且路基填高 1 5m路段 采用挖除全部或部分路基 对原地基基底换填灰土 重新分层压实回填路基后铺筑路面结构层 并完善两侧防排水 4 对雨水渗入路基或地基后路基土体含水量大或湿陷变形引起的路基不均匀沉降 根据路基填高情况 结合 公路路基设计规范 中黄土湿陷性等级 处理深度 采用挖除全部或部分路基 对以下路基部分施做挤密桩 干拌碎石桩 高压旋喷桩或灰土桩 桩体伸入原地面以下3 6m 桩顶换填80cm后灰土褥垫层进行置换和挤密土体 形成复合地基 并完善两侧防排水 一 推行精细化管理 强化质量管理措施 用制度和规范控制工程质量 一是在项目全过程执行了业主代表联系制 及时 全面掌握工地动态 二是坚持每晚召开例会 发挥团队的群策群力作用 一 推行精细化管理 强化质量管理措施 用制度和规范控制工程质量 三是推行小调度会和现场办公会 实实在在有针对性地解决各标段在进度 质量 征迁 监理服务等方面存在的问题 四是对各级试验室及咨询单位的职责进行明确 编制实施了 试验检测管理办法 量化了中心试验室对原材料的抽检频率 实行盲样抽查的制度 执行了比对试验 五是在监理管理中为了调动监理人员的积极性 下发了 监理管理办法及补充规定 建立了驻地高监理 现场监理 施工单位之间的奖罚连带关系 其次对监理人员的配备进行严格控制 通过 人脸识别系统 借助信息技术手段实现对人员的动态管理 出勤率直接与经济利益挂钩 约束监理单位的行为 六是组织有关人员对江苏 湖南 安徽等公路修筑先进省份进行了实地考察学习 并结合项目的实际情况 制定了一系列统一的标准 共计11册 对所有的要求均以数据加以明确 二 详细分析质量管理要点 通过过程控制 确保工程质量 1 重点控制 精细施工 结合现场观摩会 做到样板引路 为做到对工程质量进行超前控制 从项目一开始就对施工控制要点进行认真分析 按阶段对基底处理 路床施工 挖方边坡施工 台背填筑 防排水工程等进行了施工指导意见的下发 并从各标段中选取工艺控制严格 施工质量优秀的部位组织全线现 场观摩 介绍先进工艺及控制要点 让各施工单位对控制的质量标准有更加直观的认识 真正做到 样板引路 共举行此类观摩会15余次 各业主代表和监理人员参照样板的标准对各自管段内的相关工程进行工艺的统一和规范 不达标准的坚决返工 现场观摩会 2 认真分析总结 从细节着手对施工工艺进行优化 项目办在总结以往经验教训的基础上 随时关注施工中的细节 认真进行分析讨论 通过调整施工工艺 保证了工程的质量 例如路基填土采用方格法 在路基两侧钉入红白相间的钢筋桩并挂线严格控制松铺厚度不超过30cm 挂线法控制松铺厚度 针对黄土的难于碾压特点 碾压必须采用25T的T以上凸钢轮振动压路机施工 为保证排水工程的实体质量 对开槽 模板等工艺工法进行了要求等 总之 形成了一种人人用心抓质量的氛围 力争将工程做的更好 三 对试验检测工作进行标准化 程式化规范 有效控制施工质量 一是对各级试验室的职责进行明确 流程和沟通机制进行进一步程式化规范 编制了 试验检测管理办法 对中心试验室的抽检频率和工作流程进行详细明确 不再包含按时间抽检的概念 全部改为量化指标和时限性要求 项目办设精通试验检测工作的专人 质量报表每周一报 随时掌握现场材料质量状况 二是对不合格材料的处理明确流程 限定时期要求清理出场 彻底杜绝了不合格材料在工程中的使用 三是利用两处中心试验室的优势 推行三级试验室盲样互检和比对试验 严控各级试验室的工作质量 路基填筑质量通过现场检测压实度来控制 为确保检测结果准确 真实反应路基压实质量 在实施过程中 中心实验室先后多次对填料的最大干密度及最佳含水量进行了标准试验 四 制定详细的精细化施工和监管流程 通过细节的控制达到工程质量提升的目的 为了做到从细节着手逐环节对工程质量进行控制 真正为质量提升制定一套可行性强的操作流程 雷西项目办组织相关人员编写和修订了 雷西高速公路工程质量通病防治措施 雷西高速公路标准化建设实施细则 等 从施工准备工作开始直至质量验收中的各个细节的控制内容和注意要点进行了详细要求 为对质量问题的责任单位和责任人进行追究 项目办制定了下发了 质量责任登记卡 按照质量缺陷的种类和性质对责任单位和责任人进行处罚 累计处罚业主代表 监理 施工单位个人43人次 五 提前组织交工验收 及时发现问题 解决问题 在路基工程施工进入尾声后 项目办要求第三方检测单位检测人员必须常驻现场 配合监理 施工单位提前对成型路段进行交验 同时项目办安排专人负责联系 组织 第三方检测单位 中心实验室等单位进行交工验收 对于检测不合格的点位 由项目办 监理划出处理范围和方案 并督促施工单位对检测不合格路段限期整修 不允许超过7天 整改完成后再次进行交验 五 雷西高速公路路基施工主要工艺及质量控制措施 一 填方路基施工工艺及质量控制措施1 填料选择 由于项目地处黄土地区 为消除黄土湿陷性对路基造成的不良影响及地下水对路基造成的危害 填料选择 含水量和松铺厚度就成为控制路基施工质量的关键 本项目路基填料一部分为路基挖方段利用方 一部分从取土场借土填方 通过现场取样进行重型击实试验 选择最大干密度在1 88 1 92g m 最佳含水量在12 2 14 1 之间的填料 对不符合要求的填料予以更换 通过现场碾压试验 采用25T振动压路机碾压施工时 松铺厚度应控制在30cm之内 松铺系数为1 41 1 53 施工现场机械组合 2 填筑机械搭配 填筑时严格按照施工技术规范分层夯实 采用装载机 挖掘机装车 自卸汽车运输 推土机粗平 平地机精平 25T凸轮振动压路机水平分层填筑 碾压 同时采用挖掘机进行翻土 以保证填料含水量均匀 闷料时 含水量超过最佳含水量的2 左右 12h后 将闷置好的填料进行路基填筑作业 以确保路基的填筑质量 3 填料准备 填料进行土工试验 对含水量不足的填料采取用洒水车或埋置水管洒水的方式对填料在取土场进行加水闷料作业 4 路基填筑及摊铺整平 填土采用方格法 由路中间向两边填筑 填筑时要保证一定的横坡 每层填料铺设的宽度 每侧应超出路堤的设计宽度30cm 以保证修整路基边坡后的路缘有足够的压实度 填筑逐段分层进行 先填 5 洒水 根据填料的含水量取样试验由试验段测定的最佳含水量参数确定是否对填料进行补水 对含水不足的填料在路基上摊平后用洒水车补水 填料的含水量控制在最佳含水量 2 时进行碾压 以确保路基压实度 低洼地段 后填一般地段 填筑厚度根据试验数据确定 然后用推土机进行摊铺 再用平地机整平到厚度一致 顺序为先两边后中间 并由中间向两侧做2 的横坡 以利于路基排水 方格法上土 6 碾压 碾压采用两台25T以上凸钢轮振动压路机施工 根据试验路段确定的压实参数 进行压实 碾压时 遵循先轻后重 先慢后快的原则全幅进行碾压 即第一遍不振动静压 然后先慢后快 由弱振至强振 碾压速度2 4km h 碾压8 10遍 每层压实度经检验全部合格后 进行上层路基填筑 压实后的基层应平整 竖实 结成板体 无松散现象 表面无明显粗细分离现象 7 路基整形 每层路基基本完成时 应检查路基的中心线和标高 以及路基宽度 边坡坡度 检查测量完毕合格后 进行路基整修的工作 初整路基边坡保留两侧超宽宽度 待路面工程完成后 采用人工配合小型机具整修 做到边坡顺直 弯道圆顺 使修正后的中心标高 纵坡 边坡均达到设计要求 8 针对不同填筑高度及段落对填方路基质量的控制重点 一般填方路基 填方高度1 5m H 8m 主要控制原地面的清表及填前碾压处理 当地面纵 横坡缓于1 5的填方路段 清表充分碾压后 基底压实度不小于93 对于地面纵 横坡陡于1 5的斜坡地段 清表后开挖宽度2m的台阶 台阶向内坡度为2 4 低填浅挖路基 填方高度H 1 5m 施工时 清表后超挖50cm后进行回填处理 其中超挖回填部分压实度不小于94 底部压实度不小于93 对于部分路段基底含水量在20 以上 塑性指数大于20的段落 采取了对下路床也进行5 的石灰土换填处理 填挖结合部及半填半挖路基 在填挖交界处 当原地面纵 横坡度陡于1 2 5时 将原地面开挖成2m宽的台阶 台阶面留有2 4 的向内倾斜坡度 填方段填至上路堤顶面后 将挖方区路床80cm范围超挖至下路床底面 对结合部采用重型振动压路机 静压50吨 振动压80吨 碾压处理后 铺设第一层土工格栅 再分层铺筑下路床 铺设第二层土工格栅 上路床铺筑后对路基填挖结合部再次反复碾压 填方高度大于20m 尤其是位于深度在30m 60m V 字形冲沟内的高填路基是黄土地区路基施工控制重点 在雷西项目实施过程中 项目办要求在清表处理和台阶开挖后必须由业主代表现场确认方可进行下道工序 同时 根据黄土的施工特性 压实必须使用重型凸轮压路机 中心试验室按每三层一次的基本频率进行抽检 经统计共计1211组 项目办以月为单位进行全线检查 还于2012年10月对填方高度超过5米的段落全部设置沉降观测点进行了为其半年的沉降观测 共设置沉降点96个 经过5次观测 均未发现明显沉降现象 在施工过程中一是对于地面横纵坡度大于1 5的 开挖不小于2 0m土质台阶并向内倾斜2 4 的坡度 另外沿基底纵向开挖宽8米 深度不小于2米的纵向填土结合槽 当沟岸坡度陡于1 0 75时 先将沟壁顶部土路肩设计高程以下不小于6m的范围按1 0 75刷坡 然后再开挖2m宽台阶 在开挖过程中发现陷穴后 如果其距离沟谷边缘不足10m范围内时 直接将其挖除 如果陷穴进口距离沟谷边缘距离较 远 按施工图设计灌注含5 石灰的稠泥浆 二是在基底处理中 为减少工后沉降 对高填路基沟底采用重型振动压路机进行压实 压实度不小于95 二 挖方路基施工工艺及质量控制措施 2 挖方边坡施工自上而下分级 分段开挖 开挖深度不大于3m 机械开挖完成后 配以人工修刮平整 1 鉴于陇东黄土直立性好的特点 施工图设计中对于挖方边坡采用低台阶 宽平台 陡边坡形式 在每级边坡平台采取种树结合植草的植物防护 并设置平台排水沟 4 对于小型的坍塌 采取必要的工程措施及时治理 防止坍塌范围扩大 影响边坡整体稳定 5 施工过程中对坡面及坡口后土体加强变形监测 尤其是对已出现滑塌的路段 设置观测点 监测边坡变形情况 发现问题及时采取措施 3 提前做好坡顶截水沟和临时排水设施 减少雨水对边坡的影响 三 特殊路基施工工艺及质量控制措施1 湿陷性黄土 K1335 000 K1387 512 不同的湿陷等级对基底采用5 石灰土换填处理 湿陷等级为 级的对路基坡脚8m宽范围内换填厚度0 6m 湿陷等级为 级的对路基坡脚8m宽范围内换填厚度0 8m 湿陷等级为 级的路基坡脚8m宽范围内换填厚度1m 2 采空区 窑洞 果窖等 窑洞一般高3 4m 洞顶覆土厚度为3 10m 窑洞进深7 12m 对洞顶填土高度小于5m及已经发生坍塌的窑洞 采用开挖后分层回填碾压处理 对洞顶填土高度大于5m的窑洞 底部人工夯填后 拱部采用浆砌片石封堵洞口后 灌注掺8 石灰的稠泥浆处理 另外 在居民区的周围还分布着果窖 菜窖 水井等人工开挖形成的坑洞 对路基有影响的果窖 菜窖等进行开挖回填夯实处理 水井 机井等灌注掺8 石灰稠泥浆 并设置混凝土盖板 稠泥浆含水量不能过高 以保证其能流动并顺利灌注为准 施工时待灌注好的稠泥浆凝固收缩后 再进行补充灌浆 重复2 3次 保证稠泥浆完全凝固后窑洞或水井能被完全填实 3 黄土陷穴及裂缝处理 对调查发现的路堤边坡以外上侧50m 下侧20m以内的陷穴均进行处理 对路基基底以外的陷穴处理后 陷穴顶面有一定的预拱度且采用30cm厚8 灰土进行封面 对于流向陷穴的地面水 采取拦 截 引 排措施 对于路堑顶调查发现的裂缝和积水洼地 采用灰土填平夯实 防止雨水下渗 对于因湿陷而形成较破碎的沟道和裂缝 进行开挖 夯平 整修 做好排水设施 以防水下渗 压实度不得小于93 4 路床处理 为保证路床的稳定性和路面的安全使用 填方路段上路床30cm范围内采用5 石灰土填筑 挖方路段30cm范围内的上路床换填5 石灰土 下路床50cm范围翻挖回填压实处理 在施工过程中 为保证拌合均匀 要求采用路拌机进行拌合 分两层填筑 每层松铺20cm 布灰4cm 拌合4 5遍 先用凸轮振动压路机强振两遍 然后用光轮压路机反复碾压 一般不小于8遍 直至压实度符合要求 上路床灰土拌合上路床灰土养生 另外 由于雷西高速公路LX01 LX03合同段 位于子午岭林区 气候阴湿 年均降水量大 昼夜温差大 全年约有160多天气温在零度以下 最大冻土深度为0 91m 具有典型的 林区小气候 特征 LX01 LX03合同段施工图设计文件中 路线多沿河且靠近山区阴坡布置 日照时间短 路基基底含水量大 地下水位高 土方路基填土高度小于2m的路段及低填浅挖路段多 针对以上情况 为避免在毛细水作用下 产生冻胀现象 破坏上路床石灰土的强度及整体性 稳定性 本着 因地制宜 就近取材 的原则 雷西项目办组织专家现场论证 将雷西高速公路项目LX01 LX03合同段路基上路床填料由5 石灰土调整为砂砾土 通过一年来的运营情况来看效果较好 5 桥梁 涵洞台后路基控制 在台背回填的控制中 项目办下发了责任登记表 将每一个台背的责任明确到现场技术员 现场监理 业主代表个人 要求采用重型震动压路机分层压实 对现场灰剂量进行滴定把关 同样要求每三层报中心实验室检测 平均每处台背抽检3 4次 同时项目办也多次展开了针对三背回填的专项检查活动 共计返工处罚达36次 具体采取措施如下 1 回填范围 为保证施工质量和统一标准 结合设计图纸及招标文件规定 对台背回填范围明确如下 台背回填底面线 U型台为基础顶面 柱式台为清表后原地面 肋板台为清表后原地面与承台标高的低值 涵洞台背回填从基础顶面起算 涵洞两侧回填范围底部宽度距基础外缘2m 按1 1呈倒梯形放坡至搭板下垫层底部或涵洞顶 桥台后回填范围为自基础外5m起 按1 1坡度向上放坡至搭板底 若台后地面线至基础部分是较坚硬的岩石 台背后可不按底宽2m及相应比例的斜坡控制 台后部分用级配碎石或浆砌片石等材料回填 2 填筑材料 项目办对桥梁 涵洞台后回填材料做了明确规定 台背路基受洪水冲刷严重的 台背及锥坡采用砂砾回填 台帽及背墙高度范围内按照60cm层距设置土工格棚和R235钢筋U型型钉 如台背路基平时不受水冲刷的 台背采用8 石灰土 不设土工格栅 采用砂砾 石灰土填筑 其填料强度 CBR 值不小于8 0 3 回填过程控制 基坑回填 基坑回填不密实可引起台背填土下沉 在台背填土施工前 检查基坑回填的密实度是否符合规范要求 如基坑排水困难 基坑回填采用透水性材料 涵洞两侧对称的进行 填筑必须水平分层 在台背处按每层15cm做好标记 以控制每层厚度 检查原路基端头处按台背回填范围开挖的台阶的质量 及其各层压实度必须符合规范要求 肋板式桥台要求必须在路基填土完成后 再进行台帽施工 避免台帽下方大型机械无法进入碾压 用于填筑的材料在最佳含水量 2 状态下分层压实 每层松铺厚度不超过20cm 如采用透水性材料填筑要求施工单位先备料并检查合格后经监理人员抽检 确认合格后填筑 如采用石灰土填筑 要求施工单位集中拌合填筑材料 经监理检验合格后填筑 台背回填施工时 为防止遇水浸泡而影响已完工程的密实度 台背填土施工中要求施工单位在填筑层设置横坡并认真整平 以利排水 因雨 雪停止施工时 在复工前检查已完回填工程的压实度 台背回填的压实度控制 台背回填工作面较小 操作难度大 施工过程中业主代表 监理人员将其做为重点控制部位 一是严格控制松铺厚度 二是采用25T振动压路机压实 边角配以小型振动夯进行夯实 每层压实度标准不得低于96 三是加大检测频率 监理人员必须对台背每侧每层进行抽检一次 如果台背回填土与路基接头处界面位置不清 密实度不足 要求监理人员在台背回填土施工前检测路基端部开挖台阶处的密实度 如达不到规范要求 继续开挖到压实度符合规范要求为止 确保台背回填的质量 抽检点沿结构物与路基衔接部等压路机不易压实的部位布设 如抽检压实度不合格 需返工处理 并填报责任登记表 根据实际情况对部分台背采取超载预压方式 加快台背回填处的沉降 防止通车后桥头跳车 对每个台背做好影像资料收集工作 四 排水工程质量控制1 在排水工程质量控制中 首先要求施工单位对排水设施基底进行夯实或换填灰土处理 桥下排水沟必须开挖至密实的原状土上 其次对材料 断面尺寸 厚度等指标进行严格控制 同时在施工过程中针对防排水工程多次召开了现场观摩会 既有工艺先进 质量控制较好的正面典型 也有质量较差的返工典型 好的做法全线推广 差的引以为戒 平台截水沟工地现场观摩会 2 雷西路在路基施工过程中 能够及时完成临时截 排水的施工 防止雨水浸泡路基范围 在路面工程施工中 对中央分隔带采用5cm厚M10砂浆进行抹面 并在桥头埋设 100PVC横向排水管 确保中央分隔带雨水不下渗路基 同时由于在路基 路面交叉施工中 路基边坡防护工程还未完成 雨水在已完成路面段落流速较快 对路基边坡冲刷严重 为此项目办要求各路面单位采用红砖砌筑了临时拦水带和急流槽 有效保护了路基边坡 3 路基施工过程中特别注意对路基外侧洼地及小沟夯实填平 防止雨水汇集后浸泡或冲蚀路基 并设置完善的防排水系统以排除路界地表水 要求路线上游填平区土方严格按照路基压实度要求进行压实 其他路基外侧填平区进行适当碾压 压实度一般不小于85 并完善排水设施 中央分隔带M10砂浆抹面临时排水 4 雷西路对防排水系统的完善比较注重 曾于2011年10月雨季过后 2012年3月春融后和6月雨季前三次组织设计单位 监理单位 施工单位负责人及相关技术人员对全线进行全面的防排水排查 分阶段进行了防排水完善 三次调查增加调整各型排水设施13850m 各型防护工程7680m 同时于2013年5 6月份分别组织中心试验室 监理