羅明帥
(石家莊市公路橋梁建設集團有限公司,河北 石家莊 050000)
我國部分高速公路位于山嶺重丘區(qū),存在較多的高填方路基。由于填筑高填方路基需要的填方量較多,且路基填筑較高,為施工帶來了較多困難。
分層壓實技術從上而下逐層填筑、壓實,填筑作業(yè)中每填筑一層,壓實機器就在施工路段往返行駛、反復壓實土層。分層壓實技術一般分為靜壓和振動壓實,填筑作業(yè)從最低處開始,每填筑一層即采用重型壓實機械振動壓實,壓至填筑面土石結構層穩(wěn)定后,再采用膠輪壓路機靜壓,壓實速度控制在1km/h~3km/h,壓至填筑面平整、壓實度符合要求,若存在填筑面坑槽則需人工填補壓實。該過程中,需嚴格把控壓實遍數,壓實遍數過少會導致填筑路基承載能力不足,出現(xiàn)不均勻沉降;壓實遍數過多則會導致壓實成本增加。此外,需將壓實機器行駛速度嚴格控制在2km/h左右。
沖擊碾壓是一種新型路基壓實技術,通過沖擊碾壓機壓實輪連續(xù)滾動沖擊壓實道路土層。壓實輪的外形為花瓣形狀,主要包括直徑為180cm的三瓣形壓實輪、直徑為190cm的四瓣形壓實輪、直徑為200cm的五瓣形壓實輪,需根據施工現(xiàn)場土質含水率、干密度和壓實度要求選擇不同的壓實輪。
分層強夯是將夯壓錘置于路基之上,由夯壓錘產生的縱波、橫波、表面波傳至土層起到加固作用的路基壓實技術。夯壓錘的波強決定了路基壓實度,波具有反射作用,當縱波接觸路基底面后,自下而上加固路基中部土層,再反射到路基頂面引起松弛,隨即波從頂面自上而下傳遞,從而再一波加固路基頂面土層,以此反復壓實加固路基土層。根據土層松鋪厚度和松鋪系數選擇擊實能,對高填方路基的標高進行檢測后布置路基擊實位置,并根據施工壓實效果確定壓實機具的重量和高落距。在壓實施工過程中,當路基土層發(fā)生松動時需及時調整擊實能,以提升壓實質量。
某高速公路沿線地質復雜多變,海拔高程為500m~1341m。根據當地水文地質情況,道路工程中出現(xiàn)了大量的高填方路基,填筑路基高度為30m,填料屬于土石混合填料。本文選用k119+910~k119+970道路右側作為試驗路段,研究不同壓實技術和不同土石配比對高填方路基施工質量的影響。
選取該高速公路k119+910~k119+940道路右側為試驗路段,全程300m將試驗路段平均分成三段,每段長100m。在相同填料材質基礎上,試驗路段A采用土石比為100:0,試驗路段B采用土石比為75:25,試驗路段C采用土石比為50:50,使用相同壓實技術對三個試驗路段進行壓實施工。
選取公路k119+940~k119+970道路右側為試驗路段,全程300m將試驗路段平均分成三段,每段長100m。在相同填料材質且土石配比相同的情況下,使用不同壓實技術,試驗道路D采用分層壓實技術,試驗道路E采用沖擊碾壓技術,試驗道路F采用分層強夯技術,對三個試驗路段進行壓實施工。
1.土石配比
在試驗路段采用三種土石比例填筑高填方路基。試驗路段A、試驗路段B、試驗路段C壓實施工完成后,通過試驗檢測三個試驗路段沉降量,以探究土石比例對高填方路基穩(wěn)定性的影響。不同試驗路段的路基沉降量如表1所示,不同試驗路段的路基沉降量與土石配比關系圖如圖1所示。
表1 不同試驗路段的路基沉降量
圖1 不同試驗路段的路基沉降量與土石配比關系圖
由圖1可知,在使用相同填料材質和壓實技術施工的情況下,填筑高度為30m時,試驗道路A沉降量為30cm,試驗道路B沉降量為13cm,試驗道路C沉降量為5cm,試驗道路C沉降量最小,說明土石比為50:50時,道路壓實效果最好。將土石按照50:50混填,在壓路機碾壓作用下石料形成骨架,土體經過壓實與骨架密切接觸,可增加整體穩(wěn)定性。
由圖1可知,試驗路段B填筑高度在3m時,沉降量為3cm;填筑高度在10m時,沉降量為7cm;填筑高度在20m時,沉降量為12cm;填筑高度在20m時,沉降量為13cm;說明填筑高度增加路基沉降量隨之增加,因此在高速公路高填方路基施工時,選擇土石比為50:50,且填筑高度控制在20m~30m,不僅可以提高壓實效果,還可以節(jié)約施工成本。
2.壓實技術
在試驗路段采用分層壓實、沖擊碾壓和分層強夯等技術壓實高填方路基。試驗路段D、試驗路段E、試驗路段F填筑高度為30m,壓實施工完成后,通過試驗檢測三個試驗路段沉降量,以探究不同壓實技術對高填方路基穩(wěn)定性的影響。不同試驗路段的路基沉降量如表2所示。
表2 不同試驗路段的路基沉降量
由表2可知,填筑高度為30m時,試驗路段D沉降量為20cm,試驗路段E沉降量為20cm,試驗路段F沉降量為20cm,說明沖擊碾壓技術能有效減少路基沉降變形,分層強夯技術比沖擊碾壓技術略差,但是壓實效果明顯優(yōu)于分層壓實技術。因此高填方路基壓實施工中,應優(yōu)選沖擊碾壓技術,可減少路基沉降變形,提高路用性能。
研究結果表明,土石比為50:50的試驗道路沉降量最小,壓實效果最好;路基沉降量隨填筑高度增加而增加,在20m~30m趨于穩(wěn)定;三種高填方路基壓實技術中,沖擊碾壓技術壓實效果最好、分層強夯技術次之、分層壓實技術壓實效果現(xiàn)對較差。