山区高速公路填石路堤施工工艺技术.doc

山区高速公路填石路堤施工工艺技术2010年12月陈华斌等:山区高速公路填石路堤施工工艺技术2010年第6期山区高速公路填石路堤施工工艺技术陈华斌,李忠祥(云南省交通规划设计研究院,云南昆明650011)摘要:结合蒙新高速公路全长80多公里,沿线石料分布广泛的特点;介绍了蒙新高速公路建设中,填石路堤施工工艺所取得的相关经验.供相关设计,施工人员参考.关键词:山区高速公路:填石路堤:施工工艺在山区或重丘区修建高等级公路.利用挖方石料或其它弃方石料填筑路基,便于就地取材,少占田地和减少环境污染,其社会效益和经济效益相当显着.长期以来,公路部门对填方材料的压实特性,检测标准和试验方法都是建立在细粒土基础上,有关填石路堤的压实特性和检测标准方面的试验和研究极其薄弱.因而在实际工程中,一般大多沿用细粒土填方的压实施工方法.众所周知,石料在岩性组成,强度等级,破碎率,棱角性,粒度组成等方面的变异性大,和细粒土相比有明显的差异.在路基和路面的重力及行车荷载作用下.加上自然环境等因素的影响,填石路基的石料有可能被压碎,重新排列,挤密,从而产生沉降,收缩等不均匀变形,也可能造成局部大面积的滑坍.按照细粒土填方的压实施工和检测方法对填石路基进行控制,将导致一些新建工程由于填石路基不均匀变形出现路面开裂的现象.填石路堤由于其填料性质的特殊性,给设计,施工,检测各方面都带来一系列困难.严重影响了石质填料在填筑路基中的应用.在我国岩石山区和部分丘陵地区,由于填料的主要来源是大量的石质挖方和隧道弃方,填石路堤成为无法回避的一种结构型式.在蒙新高速公路修筑中,存在大量的石质挖方路段和隧道路段,怎样利用大量的石质填料填筑路堤,使其不出现工程质量事故.同时避免一边大量借石填筑路堤,另一边又造成大量的石质弃方占用农田耕地的不合理现象.成为蒙新高速公路乃至我国其它地区公路建筑中迫切需要解决的问题.在高等级公路逐渐进入山区的今天,在云南省乃至全国范围内还将遇到更多的填石路堤修筑技术问题.填石路堤的压实工艺和检测手段及检测标准.粗粒料的压实特性,填石路堤的沉降,稳定性评价是填石路堤面临的主要难题.填石路堤的施工工艺决定着填石路堤的沉降,稳定性.以下笔者就以蒙新高速公路施工中的填石路堤施工工艺作一个简单的介绍.1运输,堆料及摊铺1)填石路堤应逐层填筑,安排专人指挥卸料,按水平分层,先低后高,先两侧后中央卸料.运输过程中要注意避免装料,卸料过程中的离析现象.2)堆料与摊铺宜同时进行,摊铺厚度略低于最终摊铺厚度,并应全幅摊铺.摊铺填筑石方采用渐近式方法.推土机整平时,表面应无坑洼,无波浪,个别不平处配合人工用细石块,石屑找平.该方法需要在填筑层末端的顶部用卡车倾卸.然后用推土机从末端将填料推人下层.使其与正在填筑的层推成相同高度.在整平过程中,把超粒径(超出最大粒径限制要求)的石块清出后用人工改碎.当石料级配较差时,可用人工掺配,达到较好级配.石料摊铺时,保持石块大面向下,小面向上,摆放平整,紧密靠拢,所有缝隙填以小石块或石屑.3)摊铺过程中整平石碴料宜先用大型推土机粗平,使岩块之间无明显高差,然后配合人工找平;在可能的条件下,并在每层表面填筑厚5一lOem左右的细粒土,然后精平.达到表面平整,无孤石突出,以保证碾压密实和平整度.整平要注意路基在纵向和横向填筑比较均匀.4)对于粗集料比较多的填料点,石料摊铺完以后,须在其上铺洒一层细料,确保细料填满大粒径料间空隙.对于有明显空洞,孑L隙的地方,用水压法将其冲人下部,反复多次.撒布细料后.摊铺层应相对平顺,以利于压路机碾压.5)填石料摊铺时的平整度要求:填石料表面凹凸的高差值一般要求不大于层厚的10%.未达到平整度要求的填石路堤.应在表面局部补充细料4】2010年12月云南建筑2010年第6期并加强人工整平,在达到填料平整度要求后,方可进行下一步工序.6)每层填石料,在可能的情况下宜采用2层(粗粒层+细粒层)的方式进行摊铺.比如,将通常一次性摊铺45cm厚的石料改为分两次摊铺.先摊铺40cm厚的石料,石料粒径控制在25cm以内(粗粒层),用摊土机将粗粒层摊平并稳压一遍后,再在上面摊铺一层5cm厚的石屑和石渣细料(细粒层),然后按规定工艺碾压成型.其优点在于:使粗粒层的石块之间空隙更多地被石渣和石屑等细料填充塞满,填石路基达到更密实;碾压后,各层的表面更易做到平整密实;碾压后密实的细粒层可以起到一定的阻水作用,减少施工期雨水的下渗.对填石路堤的稳定可起到一定作用.2层厚及填料最大粒径1)层厚影响:比如,碾压一定遍数后的各种层厚(如40cm,60cm,80cm,)填石料,压实体上部几种层厚的填料可能不会有明显区别f沉降差和干密度相差不大1,但在压实体下部.层厚80cm的填石料的空洞情况将较其它两种层厚明显.这种空洞主要是由几块大石支撑而形成,而由于块石粒径较大,振动压路机无法碾碎,在细粒料不是很充分的情况下,形成下部空洞.因此,选择适宜的碾压层厚非常重要,填筑过厚,填料下部往往密度偏小,压实度偏小.2)对于填石料超粒径比较多.且级配不好的情况,碾压前要注意清除超大粒径的石料或大石料再破碎:碾压时级配不好,细料偏少时可补充细料进行碾压:对于大粒径填料要采用大吨位振动压路机进行振动压实.3)分层松铺厚度太小,因粒径42较大,如将石块粒径改小则费时费力:许多较大石块部分露出施工层表面.抵抗了压路机压力,使压实效能减弱:另外,这些表面凸起的石块.易造成施工层表面不平整,路况环境差,导致压路机和运料车故障率高且损坏程度大,对运料车轮胎的破坏率非常高.路基的不易压实和施工机械的损坏率高且工程进度慢,造成工效下降,工程成本大增.分层松铺厚度太大需增加碾压遍数,经济效益差,不如减少填筑层厚合算.因此在选择层厚时可综合考虑经济效益的因素.试验路表明:对于18t振动压路机.最大粒径为25cm,压实厚度45cm左右为宜.3碾压1)填石路堤应采用冲击式压路机,重型振动压路机或夯锤进行压实,填石路堤应分层填筑,分层压实.填石料中加人适量的水可湿润石料,软化细料,减小岩块之间的摩擦力,便于压实.2)压路机采用的压实参数可试选如下:碾压应尽量低频,高幅,大吨位(50t以上),碾压速度宜为24km/h,振动压路机的振幅大于1.5mm.频率30Hz左右.当被压实土体的固有频率和压路机激振频率一致时,压实效果较好,不同填料类型自振频率可参考表5一l.在碾压过程中,先由两侧开始向中间,然后再由中间向两侧碾压,要求每次错轮1/3轮宽以上.表1常用填料的自振频率填料类型自振频率砂砾31.0砂卵石24.7粗砾石30.03)当频率固定时,压路机行走速度宜慢,越慢越利于激振力的向下传递,一般随振幅加大,压实效果显着增加.4)振动压路机的碾压行驶速度开始时宜用慢速,第一遍应不振动静压,然后先慢后快,由弱振至强振.18t振动压路机压实厚度不大于45cm,碾压遍数不少于8遍,碾压后被压实体表面应无明显的轮迹.在被压实体表面有明显的轮迹时.还应增加压实遍数.在压路机功率较大并经现场压实试验证明减少压实遍数也可满足质量要求时,经监理工程师同意.可适当减少压实遍数,但最少压实遍数不能少于4遍.5)当碾压几遍后,填石料过于干燥,应洒人适量的水湿润石料,软化细料,减小岩块之间的摩擦力进行压实.当路堤高度低于4m时.压路机应碾压到路基边缘0.5m的位置.当路堤高度大于4m时,压路机应碾压到路基边缘lm的位置.压路机在路基边缘2m范围内压实时,可适当减低振幅或用弱振档进行压实.压实时要连续不断地用小石块或石屑填隙,直到石料空隙被小料填满,密实,石料稳定,无下沉,无水平移动,表面平整为止.对夯锤应成弧形,首遍各夯位宜紧靠,如有间隙,不得大于15cm,次遍夯应压在首遍夯位的缝隙上.如此连续夯实直至密度达到要求后.再向后移动一夯锤位置.行与行之间应重叠4050cm,前后相邻区段应重叠100150cm.4边坡码砌1)填石路堤宜采用超幅50cm碾压.以便压路机能够压到路基边缘.待成型稳定后用挖掘机刷坡.考虑到工程实际情况,设计上的边坡是采用护拱形式.边坡码砌可不必层层码砌,当填土高度小于6m时,可采用护拱护坡.当填土高度大于6m时,填石路堤应使用大粒径的石料f30cm以上,石2010年l2月陈华斌等:山区高速公路填石路堤施工工艺技术2010年第6期表2填石路堤压实标准(高速公路,一级公路)填挖类型路基顶面以下深度(em)压实度(%)固体体积率(%)上路床0309586下路床30809485路堤上路堤801509384下路堤>15O9283零填及路堑路床0-309586块规则)进行边坡码砌,码砌厚度不小于1.5m,高度不小于lm.10m以上码砌厚度不小于2.5m,高度不小T2m.并分层咬码干砌,空隙较大时用小石块填塞.2)码砌石块尽量紧贴,密实.无明显空洞,松动现象,砌块间承力接触面应微微向内倾斜.码砌表面平整,在曲线上的码砌边坡应平顺.码砌后的边坡坡率应符合设计要求.边坡码砌后,可在其上的坡面上修筑护拱,洒草籽或铺草皮.5质量控制1)填石路堤压实的一般标准如下:a)压实度与固体体积率标准(表2)B)沉降差与沉降率要求最后两遍沉降差不大于2mm,标准差不大于lmm.沉降率控制在8%9%之间.沉降率控制在9%10%之间.C)碾压参数对于18t振动压路机,松铺厚度为45cm左右,最大粒径不大于25em,振动碾压遍数不小于8遍.压路机的振动频率应为30Hz左右,行驶速度为24km,振幅为1.51.8mm.2)现行规范要求填石路堤使用的压路要求偏低,在填石路堤自重与外荷载作用下,还会产生残余变形.乐实路基在达到规范要求的压实度时.其工后沉降率将在0.4%左右.当填方路堤大于6m以上.压实不足或均匀性不好,碾压层厚度与填料不均匀,受填石自重压密变形时.形成拉伸与压缩应变区,均存在沉降差异,若两点的沉降量梯度大于0.6%以上时.有可能产生裂缝.现行规范要求路基顶面150em以下的压实度为90%.大于6m以上的高路堤均会产生较大自重荷载.使填筑路堤压密沉降.若将压实度由90%提高到92%,路堤在施工结束时.已完成大部分工后沉降量.工后沉降率将大大减小,产生路堤差异沉降的变形可能性减小.因此,本规定所规定的压实标准较规范要求有所提高.3)填石路基的紧密程度在规定深度范嗣内,可以通过50t以上振动压路机进行压实试验,当压实层顶面稳定,不再下沉(无轮迹)时,可判为密实状态.对于石碴料碾压密实状态.碾压后的填石路堤表面应无明显空洞.孔隙,大粒径填石无松动现象,应达到以铁锹挖动困难,用撬棍方能使之松动的状态.4)填石料最大干密度的测定可采用结构分析法.因为填石的颗粒粒径达25era,大于试筒允许的最大粒径4era,因此试验时可取40ram以下石料击实通过结构分析法推算填石料室内最大干密度与最佳含水量.5)结合本试验路的情况.填石路堤的质量控制可采用沉降差,沉降率与施工参数结合起来控制的方法.并辅助动态模量来评定填石路堤的压实效果.当采用18t振动压路机时,松铺厚度控制在45cm以下.碾压遍数不少于8遍,最后两遍沉降差不大于2mm,标准差不大于1mm,沉降率在8%9%之间.6)当振动碾压完成后.如果有条件还可以采用35KIT3型双轮冲击压路机进行20遍检验性补压.如果其下沉量在57cm范围内或更小,则原来振碾压实是合格的.6路基整修1)在填石料表面填筑其它填料(如土,粉煤灰等)时,填石料表面应先填筑一层30cm厚的碎石,石屑过渡层,过渡层碎石粒料应小于10era.其中小于0.5era的细料含量应大于30%2)在路基基本完工后.检查测量中基面的中心线标高,以及路基宽度和边坡坡度.检查合格后,即可进行路基整修