大厚度低液限粉土路基填筑施工技術(shù)的應(yīng)用

高建新 秦 雷

（中交一公局第二工程有限公司，江蘇 蘇州 215000）

0 引言

沾臨高速二標(biāo)項目工程處于黃河沖擊平原區(qū)，大多為6～10m的高填方，土場土資源為常年黃河沖刷后的砂性土，加之橋梁、涵洞穿插其間，填方區(qū)域長期耕種農(nóng)作物，使得地基多為軟土處理區(qū)域，路基施工組織難度大，工期緊張，質(zhì)量控制難度大。為了加快施工進(jìn)度，更好地完成施工任務(wù)，項目采用大厚度低液限粉土路基填筑施工技術(shù)。本文就該技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行總結(jié)。

1 工程概況

沾化至臨淄公路工程施工二標(biāo)段高速全長32.25km，合同段起止樁號為K23+800—K56+050，全長32.25km，本段路基試驗段位于二標(biāo)三分部二工區(qū)K55+400—K55+600段，此段為8.6m高填方，經(jīng)軟基處理后作為試驗段。

該段長度200m，填筑厚度65cm，寬度50m?，F(xiàn)有取土場土質(zhì)經(jīng)實驗室檢測，得出最大干密度1.8g/cm3，最佳含水量為15.2%。標(biāo)段選用XS335型超重噸位超大激振力全液壓自行式壓路機對路基采用大厚度填筑施工，以達(dá)到《公路路基施工技術(shù)規(guī)范》（JTG/T 3610—2019）[1]及施工指南中要求的碾壓質(zhì)量要求及施工的進(jìn)度要求。

2 大厚度路基填筑施工壓實度影響因素的分析

2.1 光輪壓路機碾壓效果差

達(dá)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)：碾壓有效率≥75%。

確認(rèn)過程：光輪壓路機對黏土類填料的碾壓效果較好，該項目碾壓低液限粉質(zhì)黏土?xí)r，由于黏性顆粒含量極少，因而碾壓效果不佳?，F(xiàn)場測試驗證于2021年6月12日下午進(jìn)行。

通過反復(fù)對比和觀察，結(jié)果表明，鋼輪與路面土體的單獨壓路機摩擦阻力較小，在地振和受壓時壓迫、擠壓土體，使土體下陷。在土質(zhì)上松木厚度為30cm，其含水量與最佳的含水量相近時，其下陷振幅為4cm；鋼輪具有橫向推擠土壤的作用，2cm高鋼輪前后的土壤具有包裹性能，圖1所示為鋼輪碾壓示意圖。

圖1 鋼輪碾壓示意圖

碾壓時出現(xiàn)2種情況：如果同向碾壓，土體上部被逐次向同一方向推移；如果反向碾壓，土體上部被反復(fù)搓揉。這兩種情況都導(dǎo)致了上部14cm土體松散。

碾壓有效率η=[30-（5+9）/30]=53.3%＜75%。

確認(rèn)結(jié)論：主要原因。

2.2 現(xiàn)場補水不均勻

確認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)：土方含水量均勻，與最優(yōu)含水量差值≤±2%。

確認(rèn)程序：2021年5月19日上午，填充物從土壤中拉入到實驗填充段（位置K55+450-600右邊），對填充物進(jìn)行多個含水量的探測后方可進(jìn)行碾壓。

確認(rèn)結(jié)果：壓路機準(zhǔn)備碾壓前，對8個土樣的含水量進(jìn)行測試，有6個點與11.5%的最優(yōu)含水量的差值超出允許偏差值的2%。所以土方中所含的水分是不均勻的，不能保證碾壓的效果是均勻的。

2.3 上料前基底干燥

確認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)：下層路面積水或原地面積水≥10cm。

確認(rèn)程序：由試驗室工作人員進(jìn)行現(xiàn)場監(jiān)督，2021年5月18日填寫實驗。

確認(rèn)結(jié)果：在自卸車卸載之前，首先要有專人對基底進(jìn)行灑水作業(yè)，以確?；椎臐駶櫠取Ｍㄟ^實地測試，表面的水分含量是14.3%，偏差在2%以內(nèi)。

確認(rèn)結(jié)論：沒有任何理由。

2.4 碾壓遍數(shù)統(tǒng)計有誤

確認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)：靜壓1遍、輕振2遍、重振4遍。

確認(rèn)過程：確定現(xiàn)場測定壓路機碾壓遍數(shù)，在2021年5月5日下午的基礎(chǔ)上進(jìn)行現(xiàn)場填充實驗。

確認(rèn)結(jié)果：在碾壓時，首先進(jìn)行1次靜壓，然后進(jìn)行1次輕振，最終進(jìn)行4次復(fù)原，滿足方案要求。

確認(rèn)結(jié)論：非主要因素。

2.5 不按方格排列而定布

確定標(biāo)準(zhǔn)：一車填料的卸料攤鋪，每一位方格面積均勻。

確認(rèn)程序：2021年5月5日上午填方實驗之前，實地觀察表明，在現(xiàn)場待填方地區(qū)，有按規(guī)定灑灰線網(wǎng)格，在開展填方工作時，有專人指揮卸料，裝載機按方格子進(jìn)行攤鋪作業(yè)。

確認(rèn)結(jié)果：每車料都由一個方格內(nèi)卸載，在一個方格中攤鋪每車料。

確認(rèn)結(jié)論：非主要因素。

2.6 未控制碾壓速度

確定標(biāo)準(zhǔn)：3500m/h。

確定過程：對壓路機碾壓速度進(jìn)行復(fù)核，并于2021年5月5日下午在現(xiàn)場進(jìn)行填筑實驗。

確認(rèn)結(jié)果：150m的碾壓長度平均耗時184s，經(jīng)計算發(fā)現(xiàn)，碾壓速度達(dá)到≤3500m/h的方案要求。

確認(rèn)結(jié)論：非主要因素。

2.7 土樣測試次數(shù)過多

確定標(biāo)準(zhǔn)：土樣測定頻率為5000m3/次。

確認(rèn)期間：2021年4月26日，詳細(xì)閱讀以前的土工試驗報告，發(fā)現(xiàn)各最大干密度、最大含水量的測定都是根據(jù)土樣測定頻率取樣進(jìn)行一次；另外，根據(jù)勘察，填充物均按照現(xiàn)場取土場的面積、進(jìn)深等進(jìn)行數(shù)量控制。

確認(rèn)結(jié)果：按照每5000m3填料抽樣檢測一次的頻率進(jìn)行試驗檢測，符合規(guī)范要求。

確認(rèn)結(jié)論：非主要因素。

2.8 現(xiàn)場檢測數(shù)據(jù)偏差大

確認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)：現(xiàn)場測試偏離標(biāo)準(zhǔn)范圍≤±0.2%。

確認(rèn)過程：在路面上對土樣的含水量進(jìn)行檢測時，很容易被風(fēng)吹到，從而導(dǎo)致質(zhì)量下降，因此，在車上進(jìn)行含水量檢測、質(zhì)量稱量等步驟。為了避免誤差，在2021年5月5日對壓實度進(jìn)行測試時，4組土樣送至標(biāo)準(zhǔn)試驗室進(jìn)行平行測試。

確認(rèn)結(jié)果：現(xiàn)場檢測數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)條件下檢測偏差±0.1%＜±0.2%。含水量檢測比較如表1所示。

表1 含水量檢測比較（單位：%）

確認(rèn)結(jié)論：非主要因素。

2.9 檢測方法不適合

確定標(biāo)準(zhǔn)：試驗結(jié)果偏差和0.2%。

確認(rèn)過程：目前都是采用灌砂法對壓實度進(jìn)行現(xiàn)場檢查（見圖2），并查閱檢測報告后得出結(jié)論。此外，為防止因試驗方法不同而出現(xiàn)偏差，在2021年5月5日試驗段填筑時，采取現(xiàn)場灌砂測定儀2套，每3組進(jìn)行壓實度對比檢測，取樣點之間相距1m，時間間隔為10min。

圖2 實測壓實度照片

確認(rèn)結(jié)果：兩套灌砂法比對平均檢測結(jié)果分別為91.6%和91.7%，相差僅0.1%＜0.2%。比對試驗偏差統(tǒng)計如表2所示。

表2 比對試驗偏差統(tǒng)計（單位：%）

確認(rèn)結(jié)論：非主要因素。

綜上所述，壓路機碾壓效果差、現(xiàn)場補水不均是影響低液限粉質(zhì)黏土路基壓實度的主要因素。

3 大厚度低液限粉土路基填筑施工技術(shù)要點

路基填筑K55+400—K55+600段軟基處理設(shè)計為沖碾，完成處理后經(jīng)報檢為合格，可以進(jìn)行下道工序。土的各項指標(biāo)均為合格，檢測設(shè)備機械配置為32t單鋼輪壓路機1臺、路拌機1臺、推土機1臺、刮平機1臺、膠輪壓路機1臺、拉土車20輛。

（1）畫方格倒車上土。根據(jù)運輸車載重噸位，施畫現(xiàn)場方格網(wǎng)[2]，控制規(guī)范上土量。采取邊上土邊推平的倒車上土方式，避免下承層被破壞。

（2）整平穩(wěn)壓。首先用推土機進(jìn)行粗平，如含水量過大，應(yīng)進(jìn)行旋耕犁翻曬處理，含水量過小時進(jìn)行補水[3]。對含有黏土塊較多土質(zhì)進(jìn)行路拌機拌合。采用推土機、膠輪壓路機、單鋼輪壓路機3種形式分別進(jìn)行穩(wěn)壓，穩(wěn)壓后用刮平機進(jìn)行精平，檢測并控制高程。對比3種碾壓方式發(fā)現(xiàn)，單鋼輪速度快，效果好。

（3）壓實。采取多種碾壓組合，具體為：碾壓組合A：單鋼輪振動壓路機錯1/2輪，輕振1遍+重振2遍+輕振1遍；碾壓組合B：單鋼輪振動壓路機錯1/2輪，重振3遍+輕振1遍；碾壓組合C：單鋼輪振動壓路機錯1/2輪，重振2遍+輕振2遍。3種壓實組合進(jìn)行碾壓后，壓實度檢測結(jié)果如表3所示。

表3 壓實度檢測結(jié)果（單位：%）

（4）收面驗收。結(jié)合粉砂性土水分損失較快的特性，采用多種收面形式進(jìn)行外觀處理：避開高溫時間，采取早、晚時間收面；灑水悶料碾壓收面；干土碾壓后刮除表層浮土后，單鋼輪壓路機正常碾壓收面。經(jīng)試驗后表面仍存在起皮、裂縫現(xiàn)象。檢測路基素土壓實度合格后，采用膠輪壓路機、單鋼輪壓路機（倒車靜壓）對表面外觀不合格情況碾壓一遍進(jìn)行表層處理，效果較好。

（5）灑水養(yǎng)護(hù)。驗收完成后進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，保持表面濕潤，保證路基填筑質(zhì)量及下道工序施工質(zhì)量。

4 大厚度路基填筑施工效果評定

（1）質(zhì)效方面。經(jīng)檢查，路基壓實度平均由88.7%上升到94.4%，超過規(guī)范要求的94%。

（2）社會效益。在有關(guān)部門和專家的幫助、指導(dǎo)下，解決了低液限粉質(zhì)黏土大厚度路基填筑難題，合理地消化了路基開挖棄方，一定程度上保護(hù)了生態(tài)環(huán)境，提高了功效。

（3）經(jīng)濟效益。合理消化路基開挖棄方，土方填筑功效大幅度提高。同時，壓路機從原先的光輪靜壓1遍→輕振2遍→重振7遍，共10遍，調(diào)整到高性能壓路機碾壓共4遍，碾壓遍數(shù)減少6遍，節(jié)約壓路機2/3臺班和施工時間。

（4）無形效益。經(jīng)過不懈努力，大厚度低液限粉質(zhì)黏土路基填筑施工難題得到圓滿解決。施工人員從中得到了鍛煉，不僅邏輯思維能力得到加強，質(zhì)量意識得到提高，團(tuán)隊協(xié)作精神也得到了加強。

5 施工后鞏固效果檢查

工程達(dá)到預(yù)期效果后，最終總結(jié)出作為作業(yè)指導(dǎo)書(YS6S-ZDS-3)的“料場燜土，現(xiàn)場補水，分段施工，羊足碾壓”的可行性施工工藝，為全段大面積填土施工提供了指導(dǎo)性的工藝參數(shù)和方法。根據(jù)跟蹤調(diào)查隨訪填筑壓實度檢測情況，全部達(dá)到了93%以上，取得了較好的成績。

對后續(xù)填筑的路基壓實度，項目部試驗室進(jìn)行了抽樣檢測，全部采用低液限粉質(zhì)黏土。檢查采取現(xiàn)場采樣和環(huán)刀法檢測相結(jié)合的方式，共采樣105個點，其壓實度平均為95.1%，按數(shù)理統(tǒng)計方法計算為94.7%。

可見，通過本次分析與現(xiàn)場施工情況，低液限粉質(zhì)黏土路基填筑壓實度從對策實施前的88.7%提高到了對策實施后的94.4%，而且鞏固措施有效，鞏固期壓實度也達(dá)到了94.9%，取得圓滿結(jié)果。

6 結(jié)束語

該工程試驗段的路基施工確定采用大厚度低液限粉土路基填筑，其具體施工工藝流程為：畫方格倒車上土，推土機粗平；檢測含水量，對含水量較大的素土采取旋耕犁翻曬，對含水量較小的素土進(jìn)行補水處理。對含有較多黏土塊素土進(jìn)行路拌機拌和處理；用壓路機進(jìn)行穩(wěn)壓，平地機進(jìn)行精平；采用重振3遍+輕振1遍碾壓組合方式進(jìn)行碾壓；碾壓完成檢測壓實度，合格后用平地機刮除表層3～5cm素土，單鋼輪配合膠輪收面、養(yǎng)護(hù)。

通過試驗段項目正式運用大厚度填筑施工工藝進(jìn)行施工，加快了施工進(jìn)度，提高了路基質(zhì)量，比普通填筑的30cm相當(dāng)于少處理1次施工工序，降低了路基施工成本，提高了施工效率，可為今后類似工程提供借鑒。