土质填方路基施工质量的控制措施

'土质填方路基施工质量的控制措施路基是公路的重要组成部分,是路面的基础,与路面共同承受交通荷载的作用,是按路线位置和一定技术要求修筑的带状构物。路基施工质量的好坏将直接影响到路面的稳定性和整条路线的使用品质。对土质填方路基来说，影响施工质量的因素主要由土质、含水量、压实功能（如机械性能、压实遍数及速度、土层厚度）及压实时外界自然和人为的其他因素等。本文结合作者多年施工经验，以连徐高速公路CA标K91+240～K96+045.9段为例对土质填方路基施工质量的控制进行一些粗浅的探讨。     路基填料压实度标准对质量的影响   在路基压实过程中，随着碾压遍数的增加，土体空隙率V逐渐减小，干密度γ逐渐增大，压实层的表面高程h逐渐变小是一种客观规律，对每一种压路机而言，均存在碾压遍数N和土体V、h、γ间的相关关系，而且当碾压遍数超过一定值N"后，上述关系均趋于稳定（图1）。这种规律表明，V、h、γ三种指标均可作为压实度检测的依据。    N’         N    图1  碾压遍数N、空隙率V、干密度γ与压实高程h关系图   我国现行路基压实，采用了干密度比的压实检测方法。即以实测压实土的干密度γ和标准击实试验（重锤或轻锤）得到的最大干密度γ0之比，作为压实度K的检测标准，K=γ/γ0。高速公路采用重型击实试验方法，对不同深度路基要求达到不同的压实标准，即   0～80cm，K=0.95   　    80～150cm，K=0.93          >150cm，K=0.90   由于该段路基最高填土在7.0m以上，最低在3.0m左右，均为高填方路基，工程量较大，总计需土方量67万㎡，项目所在地区为垅岗洼地、相间分布，地势起伏平缓的鲁南低山丘陵的剥蚀残丘和黄海平原过渡地带，地下水位一般埋深在1.5～3.0m，并随汛期发生变化，不但地下水位相对较高，距地表1.5～3.5m深不是弱风化岩就是黄砂或蛾礓石，取土深度受限制，造成取土场分布较散，同一个断面不同深度范围内土质的液限和塑性指数又不同，如果对土质不仔细进行分析或者在检测压实度时都采用同一个干密度，就会出现压实遍数远远的超过，压实度达不到；或者压实遍数还没有到，轮迹较明显，压实度超过100%。前者，浪费了机械台班不说，还无法报验，影响了施工进度，后者给工程带来质量隐患。针对这种情况，要对每个取土场不同土层取样进行土壤分析，通过试验确定不同类型土质的最大干密度和最佳含水量。   表1                 同一断面不同层次最大干密度层数编号塑性指数最大干密度（KN/MЗ）最佳含水量（%）125.11.82714.63216.31.9011.98312.91.9512.4   每个取土场同一断面不同类型的土质根据土壤厚度按一定比例，掺拌均匀后取样分析，再通过击实确定出它们的最大干密度和最佳含水量，试验结果如下：   表2                各取土场最大干密度取土场编号塑性指数最佳干密度（KN/MЗ）最佳含水量（%）K91+70013.91.97113.6K93+20017.21.86114.5K95+80019.41.9114.6 K96+10019.11.90513.7K97+20020.21.93212.8   在实际施工中，分层取土多数是采用用挖掘机在预定的深度范围内不分层采集装车。个别时候，不可避免出现掺拌不均匀的情况，根据试验标准，大多数压实度均合格，个别路段压路机反复碾压，压实度仍不够（含水量符合要求）这就得对该段土样进行分析。因此，在现场测定压实度时，必须核准该层填土的土源，施工时特别注意不同土质不可混合到同一填筑层上，否则影响了压实度检测，出现不必要的麻烦。   目前，造成路基沉降变形的原因很多，现行路基规范的压实检测方法和标准不当也是重要原因之一。工程实践表明，采用现行压实度检测方法和标准，除上述施工中普遍存在的问题外，下面所述的几个方面，都对施工质量存在不同程度的影响。   1、执行现行标准，不能保证高速公路在使用中不产生沉降、变形。   2、路基设计强度指标E0和土基压实施工控制指标压实度K间，没有直接的关系。   3、路基填土越高，下层土体所受自重应力越大，但土基压实度要求却越低（K=0.90），违背了路基受力和稳定性的客观规律。   4、25～50t振动压路机普遍用于路基压实，与现行击实试验方法不相匹配。   5、路基填料允许含有10～15cm粒径石料，但土夹石则无法进行标准击实试验，施工中压实度检测也有困难。   6、粘性土击实试验和路基压实常有“反弹”现象，增大压实功CBR值反而可能降低。   7、土质多变路段，室内击实试验周期较长，难以及时指导施工。事先预做试验，则在γ0选值上存在人为因素。     路基施工过程质量控制   ◆施工方法    连徐高速公路CA标K91+240～K96+045.9段路基土方施工方法主要是：用挖掘机配合自卸汽车运输土方，用推土机配合平地机找平，洒水车配合压路机碾压。主要施工流程图如下：     图1 原地面施工流程示意图      图2 土方铺筑压实工序流程示意图   ◆确定石灰用量    在路基施工中,素土填筑一般情况下控制好含水量和厚度,通过碾压基本没有什么问题。而对石灰土来说，生石灰必须保证三级以上的石灰标准，在使用前７～１０天充分消解，消解后的石灰保持一定的湿度，保证干不飞扬，湿不结团，用量根据公式Ｗ石灰重＝（Ｖ石灰土-Ｗ石灰重量÷２）×Ｒ土×I％计算，Ｒ土为土的干密度，I％为石灰含量。石灰按土方施工的方法划出方格堆放后，人工将石灰均匀摊开，并根据石灰的含水量和松密度校对石灰用量是否合适。   ◆石灰土拌和   拌和时先用轮胎拖拉机耕耙，再用稳定土拌和机拌和，并设专人跟随拌和机，随时检查拌和深度，保证粉碎拌和后的石灰土均匀一致，各层之间不存素土“夹层”，拌和深度达到下层表面１ｃｍ厚。在拌和过程中及时检查含水量，用人工捡出超尺寸的颗粒，消除灰窝，及过分潮湿处，达到要求后及时整平、碾压。同时严格控制好路基横向坡度和纵向平整度，特别是路基最后三层，应为路面施工打下良好基础。     路基压实的控制措施   填土厚度的控制   压实厚度对压实效果具有明显的影响，相同压实条件下，实测土层不同深度的压实度随着深度逐渐减少,如果填土厚度过大,压实机具影响范围外的土体密实度就达不到要求。目前我们最重的光轮压路机是18～21T，振动压路机为CA25型，通过试验路确定填土厚度不宜超过20cm（压实厚度）。施工时根据填土厚度、松铺系数，计算出单位面积的用土量，用灰线标出方格网，每一方格内铺筑固定的土方数，现场由专人指挥。每排土堆分布相互错开，以便推土机、平地机整平。碾压前应再次检查松铺厚度，符合要求后开始碾压。为了使每方格土方体积一致，每个断面实际用土量与计算量相吻合，在取土场用挖掘机装土时，操作手严格控制每车的斗数。并且路基土方运输车辆应尽量不要大小混用，避免产生差错。   含水量的控制    根据路基压实机理，土的最大干密度，随着含水量的变化而变化，含水量过小，土颗料间的摩阻力增大，在相同压实机具作用下，不易将相邻土颗挤紧，孔隙增大，达不到密实的目的。含水量过大，土颗粒间的孔隙被水分占据，而水一般又不为外力所压缩，在碾压过程中出现“弹簧”现象，同样达不到压实度要求。因此在施工过程中为了土壤在土基上能及时晾晒，把整个标段划分成若干个施工段，以便形成有效的流水作业面，当测定某段含水量达到或接近最佳含水量时，迅速进行整平、碾压，当然对压实度K≥90%、K≥93%的区域，含水量大于或小于最佳含水量一定数值仍能碾压达到要求，但是碾压的遍数要增加，而不是试验段所确定的遍数。   碾压程序的控制   压实机的选择，以及合理的操作，是影响路基压实效果的另一个综合因素。通过试验路，我们的一个工作段应配备D80推土机，平地机，带铧犁75KW推土机，旋耕机各一台，CA25型振动压路机一台，18～21T光轮压路机4台。在上述压实机具，碾压遍数已选定的条件下，压实操作必需遵循“先轻后重，先慢后快，先边后中，相邻两次的轮道重合轮宽的1/3”的原则，对振动压路机而言，先用低频，后用高频，因低频碾压时振幅大，有利于深层密实，高频碾压时振幅小，有利于浅层密实。在最佳含水量时，90区土质路基的碾压，振动压路机低频一遍，高频一遍，18～21T光轮压路机3遍，即可达到压实度要求，对93区，低频两遍，高频一遍，18～21T光轮压路机4～5遍，对95区，低频两遍，高频两遍，18～21T光轮压路机7～8遍，对于两个工作段搭接部分的碾压，前一段留5～8M不碾压，在下一段施工时一起碾压。   压实度的检测   路基的压实度反映了土体在碾压后达到的密实程度，能否达到规定的标准，直接影响到路基的强度和稳定性，由于本段路基填料均为土质，工地实际干密度的测定工作量相对较大，因此，在90区，93区采用灌沙和环刀法相结合，一般灌沙法取样占检测频率的1/3，环刀法占检测频率的2/3,对95区一律采用灌沙法检测,检测频率严格按规范要求进行的。工地试验室样品含水量测定时，对90区、93区主要采用酒精法，对95区一律采用烘干法。自检合格，经监理工程师抽检合格后，继续填筑下一层。   由于该段工程在施工过程中，对上述各工序进行了严格控制，在结束交工验收检查时，弯沉、压实度等各项指标均达到理效果，为路面的施工打下了良好的基础。土体稳定性 学科：工程地质学词目：土体稳定性英文：soilmassstability释文：土体稳定性是指处于一定时空条件的土体，在各种力系（自然的、工程的）的作用下可能保持其力学平衡状态的程度。当土体受到荷载作用后，土中各点产生法向应力和剪应力。在剪应力作用下，土体发生剪切变形。若某点剪应力达到该点的抗剪强度，土体即沿着剪应力作用方向产生相对滑动，此时称为该点的强度破坏。如荷载继续增加，则剪应力达到抗剪强度的区域（即塑性区）愈来愈大，最后形成连续的滑动面，使一部分土体相对另一部分土体产生滑动，使整个土体强度破坏而失稳。土体稳定性取决于土体强度和变形两大因素。'