高填土石路堤施工方法及质量控制

　　高填土石路堤施工方法及质量控制：文中通过具体的工程实例介绍了武当群片岩变质岩为填料的高填土石路堤施工技术与质量控制的方法。　　关键词：路堤，施工方法，质量控制，沉降量　　Abstract:inthispaper,throughspecificengineeringexamplethispaperintroducesschistmetamorphicrocksethod.　　Keybankment,constructionmethod,qualitycontrol,thesettlement　　　　　　：U213.1+1：A：　　1引言 　　目前湖北省高速公路已全面进入山岭重丘区，尤其是在鄂西北山区随着高填深挖路段的比例明显增加，土石方数量也十分巨大，为了合理消化弃方，避免大量弃方占用耕地、河道，进而引起水土流失、影响生态环境等因素，设计中一般通过抬高纵坡以减少挖方，但是却带来了高填路堤问题。高填路堤相对一般路基而言，具有施工周期长、沉降大、沉降时间长、对地基承载力要求高、稳定性差等特点，因此，如何科学组织大方量高填路堤施工、有效控制路基沉降量是广大施工组织管理人员值得研究和重视的问题。　　2大方量土石路堤快速施工方法　　笔者在某在建山区高速公路修建中，遇到局部填方高度为32米，填方数量为100万方的高填路堤。在有效工期有限的情况下，如何确保在填筑质量合格的前提下快速完成施工任务是施工技术人员研究的关键问题，一些传统的施工方法与施工机械已受到了很大限制，特别是针对土石混填路段，无法满足工期与质量要求。因此，必须有针对性的选择科学合理的施工方法方可达到预期的目标。　　2.1工程实例的填料特性　　地处鄂西北山区的工程地质岩质以变质岩为主，岩性为武当群片岩，岩石物理及力学性质差异较大，其天然密度2.0～2.8g/cm3，饱和抗压强度3.3～111.5MPa，富含石英、云母等，石方遇水极易软化呈泥状并略显膨胀。试验表明，在重型压实设备振动碾压时，填层中80%以上的超粒径石块可以被击破。　　2.2施工方法 　　在充分认识了该特殊变质岩岩性后，对于开山爆破出的填料中，粒径在20cm~50cm之间，采用普通光轮压路机无法满足压实标准要求，同时人工选取细粒土进行填隙工作量相当大，不能满足规模化施工要求。仅凭控制爆破和解炮的方式难以满足路堤填筑质量标准和规模化施工的功效要求，因此必须通过试验探索出一种适合岩石物理特性的施工方法。　　2.2.1质量标准　　根据高填路堤的最终评定质量标准是土石填料的压实程度，在《公路工程质量检验评定标准》(JTGF80/1一2004)中关于石方路基的压实标准为“采用振动压路机分层碾压，压至填筑层顶面石块稳定，20t以上压路机振压两遍无明显标高差异。”《公路路基施工技术规范》(JTGFIO一2006)也从多方面对填石路堤的施工技术要求做了明确规定，并以“孔隙率”为指标明确了压实标准。以上规定对施工可以起到较好的指导作用，但针对某些实际地质情况有些问题还需在施工中进一步探讨。由于填石路基的压实度无法用常规手段检测，控制其施工质量的关键在于改进铺筑和碾压工艺，选择科学合理的压实机械组合，使路堤密实稳定，工后沉降小；同时确保边坡稳定，不滑坍。　　填石路堤上下路堤压实质量标准　　分区路床顶面以下深度（m）硬质石料孔隙率（%）中硬石料孔隙率（%）软质石料孔隙率（%）　　上路堤0.8～1.50≤23≤22≤20 　　下路堤＞1.50≤25≤24≤22　　为了满足以上质量标准需要解决好以下问题：一是填石路堤密实和稳定的关键是石块之间的空隙内是否有细集料嵌挤在其间，使空隙填满。因此，有必要在施工工艺上做出一定改进，达到石块之间粗细骨料嵌挤密实的要求。根据武当群片岩变质岩的物理特性，定性为软质石料较为合理，在铺筑厚度不大于50cm时采用20t拖式振动压路机碾压4遍即可将最大粒径控制在20cm以下，起到“大石化小”的目的；完成拖式振动碾压工序后，再使用25t光轮压路机碾压6遍可达到石块之间嵌挤密实的要求，且填层表面平整。　　二是通过沉降观测达到《公路工程质量检验评定标准》的要求，在碾压试验中通过取样，建立孔隙率与沉降、碾压遍数的关系曲线（见下图），确定“明显标高差异”的指标为5mm；25t振动光轮压路机碾压遍数为6遍。检测方法为在检测区采用25t光轮压路机静压第七至第八遍时测量此相邻两遍沉降差均在5mm之内。　　　　三是严格控制土石混填路堤的松铺厚度，松铺厚度是压实度合格的前提控制性因素，如果松铺厚度控制不好即使路堤表层沉降检测合格，路堤本体压实度也不一定满足质量要求，为路基后期运营将埋下隐患。填石路堤或土石混填路堤松铺厚度合理是保证路基压实度的前提，而且土石路堤的松铺厚度往往不易检测，因此，在摊铺之前采用路基两侧挂线控制至关重要，当然采用相邻两层标高差控制更加准确。 　　2.2.2“一控三重”流水化作业施工方法　　经过多次土石填筑试验段施工，解决好以上三个问题后，针对高填土石路堤或石方路堤总结出了“一控三重”流水化作业的施工方法，“一控”即严格控制松铺厚度不超过50cm，“三重”即采用强夯、拖式振动压路机与重型光轮压路三种重型压实机械有机组合的压实设备。“一控三重”施工方法的核心问题是碾压工艺，为了确保填石路堤碾压密实，除了完善填筑层厚的铺筑工艺外，重点是施工中的碾压工艺控制，对碾压设备的碾压能力、碾压遍数、碾压方式等做出明确规定，具体为：碾压时，先用装载机拖行20t羊角振动压路机沿填筑面由外到内迂回式行走4遍，沿行走路线横向重叠40～50cm，行走速度为60m/min，振动频率为25～30Hz之间；再用平地机将拖式振动压路机的羊角坑刮平，最后采用激振力400kN以上的光轮振动压路机碾压6遍，振幅控制在在1．5～2．0mm范围，振动频率控制在在25～30Hz之间，碾压速度控制在48m/min以内，碾压时横向重叠40～50cm，纵向重叠100～150cm，做到无漏压、无死角；最后通过在检测区预设钢板静压两遍测量沉降量来检测路堤压实度。　　“强夯”作为压实工艺的补充设备。其使用范围为：①每填筑4m高路堤时按梅花形或矩阵式布点，将填层满夯一遍；②路堤基底和填挖交接处必须进行夯实处理，防止不均匀沉降。根据试验结果，强夯参数按夯点间距采用梅花形或矩阵形布点方式夯击均可，每点重锤夯击3下进行。 　　　　本方法采取的压实机械为强夯、拖式振动压路机与普通光轮压路机，三种压实机械的有机结合有效的指导了土石路堤施工，使路堤压实度充分满足了设计要求。　　2.2.3功效分析　　通过对土石路堤采用“一控三重”施工方法优化后，不但保证了路堤的压实质量，也大大提高了填筑功效，但从施工管理的角度来讲，设备投入相对较大，因此该方法适用于山区高速公路高填大方量土石路基施工，与传统施工方法的压实设备相比碾压参数与功效如下表。