浅谈路基施工与监理技术

发表时间:2016/9/14   来源:《工程建设标准化》2016年7月总第212期   作者:杨世凡
[导读] 保证高速公路路基施工质量,是保证行车舒适度减少后期维护的重要手段之一。

(广东翔飞公路工程监理有限公司,广东,广州,510500)
 
        【摘  要】保证高速公路路基施工质量,是保证行车舒适度减少后期维护的重要手段之一,虽然路基施工是很成熟的工艺,但从监理的角度,如何在工序中进行验收和把关提出一些个人观点。
        【关键词】路基;监理;技术

        1、工程概况
        广乐高速公路全长270.41Km。本人所在的监理合同段为第J3合同段,对应英德段,起讫桩号为K126+687-K204+210,路线全长约75Km。英德段项目主要特点是:全线路基高填深挖、半填半挖段落较多,路基填挖方量较大,边坡防护形式较多;桥隧比例仅7%。土石方为20337185m3。
        2、路基施工与监理控制
        2.1挖除与换填处理
        2.1.1技术要求
        (1)挖除的范围:挖除深度以达到坚硬的基底为标准,对于一般路堤基底,能用压路机压实不产生软弹现象,对于高路堤基底,压实度达到重型标准的90%;挖除宽度,考虑可能滑动面的影响,从原地面处起,离坡脚不少于3m;深度超过8m时,不适用于挖除方法,宜用水泥粉喷桩处理。
        (2)基底的排水要求:有条件时,应设法将基底的水疏干;基底有积水时,宜设盲沟或渗沟,将水引致路基范围以外,然后进行回填施工。
        (3)回填材料要求:宜用强度较高的透水性材料回填;当基底周围是粘土,局部积水时,宜用与周围相同的材料填平低凹处,再用回填材料回填;当积水不可避免,无法排水时,宜用片石、砂砾、碎石等回填至不受水影响的高度,再回填路基填料;如果回填材料与路基填料的级配差别较大,有可能被冲刷流失时,应设过渡层或用土工合成材料防止流土。
        (4)压实要求:采用填土时,压实度应达到填土路基相应压实度的要求,一般不低于90%;采用填石时,应控制压缩沉降率,一般为6~10%;采用砂砾回填时,应通过试验确定控制压缩率,试验所用的压实设备和压实遍数应达到重型压实标准的要求。
        2.1.2监理要点
        (1)挖除的范围应符合要求,注意坡脚处的软土对路基稳定性有很大的影响,挖除的范围应超过坡脚以外一定宽度;高路堤基底不得有软弱层,高路堤基底的压实度要求为90%,有条件时应提高基底的压实度;
        (2)基底应做好排水处理,如果不能将水排除,应设排水层,再进行回填,排水层应与路基的其它排设施连通;
        (3)回填材料应符合要求,规范要求受水影响的部位应采用透水性填料回填;采用透水性回填材料有困难时,应通过做好排水处理和防水处理解决;应注意防止细料流失;
        (4)应加强对回填材料的压实,采用粗粒料或填石不能代替压实工作。
        2.2土工合成材料加固处理
        2.2.1技术要求
        (1)材料要求:应采用高抗拉强度、低延伸率的双向土工格栅,其纵、横向抗拉强度和伸长率应符合要求;
        (2)铺设要求:铺设的基底应平整,基底上应先铺一层主要起隔离作用的土工合成材料,可以是土工布,防止填料进入软弱地基中;土工格栅应具有足够的锚固长度,一般其铺设长度应大于5m,并应不小于路堤高度的0.75倍;垫层厚度为0.3~1.2m,根据具体情况确定,垫层铺设应宽出路堤坡脚外不少于3m,整个垫层部分应用土工格栅加强。
        (3)填筑施工要求:垫层铺设后,可开始填土,但填土级配与垫层的级配差异较大,可能发生流土破坏时,应设过渡层或用土工合成材料设隔离、反滤层;控制填土速度,防止产生过大的沉降和水平位移,导致破坏,开始填筑的第一层压实度可适当降低,但应通过提高填料强度弥补压实不足对强度降低的影响。
        2.2.2监理要点
        (1)用于加固处理的土工合成材料,要求起到约束侧向变形、扩散填土应力、发挥张力膜效应作用,应采用抗拉强度高的材料;
        (2)铺设施工时,注意做好上、下隔离作用;下隔离是防止局部剪切破坏,提高承载能力,上隔离层是防止细料可能迁移影响垫层的排水作用;铺设的垫层宽度应宽出坡脚外,以利排水,锚固长度和锚固施工应符合要求;
        (3)填筑压实度检验时,垫层和过度层可不作路堤的一部分检验,注意控制填土速度,防止产生过大的水平位移和沉降,破坏路基。
        2.3一般路基填料与压实控制
        2.3.1压实特性
        (1)最大干密度随塑性指数增加而降低,最佳含水量随塑性指数增加面增大;
        (2)在最大干密度和最佳含水量时,强度最高,稳定性最好;
        (3)压实过程是排水、排气、排列和填充过程,以排水和排气过程为主,伴随着压实,密度增加,空隙度降低,饱和度增加,超过最佳压实时可发生软弹现象。
        (4)需要重型振动压路机压实,破坏土体结构,排除土体空气和部分水分,形成新的稳定结构。
        2.3.2压实控制
        (1)在最佳含水量 的含水量范围内压实,达到最佳压实和最稳定结构;
        (2)严格控制松铺厚度,根据压路机的工作质量和激振力大小,由工艺试验确定,但不得超过30cm;
        (3)选用平碾式重型振动压路机振动压实,可以是自行式或拖式,严格控制碾压遍数和压实度,防止欠压和超压;
        (4)检验压实度应挖穿层底进行检查,防止漏压或压实不足,同时检查压实厚度。
        2.4填石料的压实特性和压实控制
        2.4.1压实特性
        (1)填石料的压实机理主要是填充和压碎作用,还有部分排列作用;
        (2)开挖的填石料,从级配来看不均匀系数较小,大多数小于5,是均匀填料和很难压实的填料;从最大粒径和性质均匀性来看,是很不均匀的填料,其最大干密度、现场密度不能用一个确定的值来代表实际情况;
        (3)填石料的松密度与压实密度相差不大,一般相差4%~10%,如果以标准重型试验确定压实标准,松密度已达到最大干密度的90%以上,一般可达到90%~95%,但不能保证填石料达到密实状态,因此目前采用的重型压实标准偏低。
        (4)要达到密实,可用相对密度大于0.85表示,相对应的压实度可达96%~98%;
        (5)细料在填石料中的迁移是影响填石路基变形的最主要因素,细料迁移因水流冲刷和行车振动引起;
        (6)填石路基的变形随时间逐渐增加,从长期变形的观点来看,填石路基大多数是不稳定的。
        2.4.2压实控制
        (1)采用重型或超重型振动压路机压实,提高振动作用力,使排列作用能有效进行;
        (2)采用重型振动羊足碾或重型凸块式振动压路机,增大压实设备与填石料的接触应力,增加排列作用和压碎作用,提高压实效果;
        (3)采用冲击夺实或强夯工艺,进一步增大破碎率和填充作用效果,提高密度和稳定性,并提高均匀性;
        (4)根据密实作用过程是级配变化过程的原理,不仅可通过压碎,从内部来提供实现有效压实的途径,还可通过向填石料中添加细料嵌缝,来提高压实效果、均匀性和稳定性;
        (5)控制填料的开挖,主要是通过爆破控制最大粒径和通过运输装车过程中大、小料的相互搭配控制级配;
        (6)控制松铺厚度,软石不超过40cm,硬石不超过50cm,最大粒径不大于松铺厚度的2/3;
        (7)振动碾压遍数通过压缩率确定,最大压缩率可采用重型振动压路机,按标准压实功,根据压路机的振幅和频率,换算为碾压遍数,现场碾压测定,最大压缩率 一般为6%~10%。
        (8)压实度可通过压缩率确定,有
 
        压实度要求为96%~98%。
        2.5土石混合料的压实特性与压实控制
        2.5.1压实特性
        (1)土石混合料的不均匀系数一般很大,超过最佳压实的不均匀系数很多,填充在较大块石中的细料较难以压实,容易产生流土破坏和增大路基变形;
        (2)压实土石混合料的特性,具有细料土、粗粒土和巨粒土的综合特点,其中细粒土和巨粒土的影响是决定性的,多数情况下,细粒土含量超过25%时,其影响是主要的。
        (3)不能用一个标准确定最大干密度和最佳含水量,它们与细粒土的塑性指数和粗粒土含量变化有关,这种变化是这类填料的基本特性,压实控制必须采取一测点一标准的方法;
        (4)变形特性接近于细料土,压实特性接近于填石料,与填石料不同的是,压实过程主要是填充和排列过程,压碎相对较少。
        2.5.2压实控制
        (1)建立标准干密度与含石量的定量关系,因此在进行击实试验时,可按相似级配,进行不同含石量时的标准击实试验,绘出含石量与最大干密度和最佳含水量关系曲线;
        (2)现场检查时,测定含石量,土、石的界限粒径可用5mm或10mm,不会带来大的误差,但应与进行标准试验时一致;根据含石量确定标准干密度;根据压实度检测或标高检测确定现场干密度和评价压实度;
        (3)土石混填的设计考虑宜按填土的特性考虑,如防水、限制填土高度和层厚控制等,并检测压实度;石块含量较高时,压实施工可参照填石压实和控制方法进行压实和控制。
        2.6路基开挖技术
        2.6.1土方路基开挖的变形特性
        (1)减压软化:围压降低,产生负的孔隙水压力,剪切曲线出现峰值和随后的软化;
        (2)剪胀软化:水分渗入使有效围压进一步降低,随着变形的增大形成剪切带,带内颗粒沿剪切带定向,最后发展到只剩余残余强度。
        2.6.2石方路基开挖的变形特性
        (1)表层松动带:厚度一般3~4m,在卸荷和爆破双重作用下形成,变形较大,一般为20~60mm,岩体松动,产生新的裂隙、错动,声波波速大幅度波动;爆破损伤严重时,影响范围远大于此;
        (2)卸荷变形带:受侧压力影响产生,变形量约为10~20mm ,受开挖影响较小;
        (3)应力调整带:岩体结构和力学性质基本保持不变,变形量约2mm。
        2.6.3监理要点
        (1)宜采用分层开挖法,并按信息施工法施工,发现岩土开挖变形异常时,应采取措施处理;
        (2)宜采用逆作法施工,逐级开挖逐级进行防护,防止边坡受雨水影响降低强度和稳定性;
        (3)由于位移方向基本与坡面垂直,土方边坡宜采用较缓的坡度,减少水平位移量,提高边坡的稳定性;
        (4)石方边坡严禁用大爆破开挖,应采用光面爆破开挖,减少表层松动带厚度。
        2.7挖方路床处理施工技术
        2.7.1技术要求
        (1)土基模量 宜达到40MPa, ,0~30cm的CBR不低于8%,30~80cm的CBR不低于6%;
        (2)路床处于干燥状态,即
 
        (3)石质路堑的路床平整度应符合要求,不平整处应采用粗粒土整平;路床应设垫层,提高均匀性。
        2.7.2监理要点
        (1)检查路床填料,其强度和厚度应符合要求,不合要求时应挖除换填或翻压,使其达到要求;
        (2)检查路床的干湿状态,通过测定不同深度含水量和土的液、塑限,根据稠度判断,不符合要求时,可高路基盲沟或渗沟降水;
        (3)检查石质路床的平整度和垫层厚度,保证路床平整和强度均匀,防止路面结构不均匀破坏。
        2.8高路堤技术
        2.8.1技术特点
        (1)高路堤的沉降和差异沉降变形较大,不能满足铺筑路面的要求,沉降变形一般为堤高的1%~4%,塑性指数越大,压缩性越大的填料,变形越大;差异沉降一般较大,基底平整时可达2‰,基底倾斜时差异沉降大大增加;
        (2)基底和路堤部分受到的应力较大,需要提高基底承载力和填料强度,减少塑性区范围;
        (3)水对高路堤稳定性的影响特别敏感,应做好内部排水和边坡表面排水,防止基底的水浸软路基,斜坡上的坡积层的水横穿路堤,边坡上的水冲刷路基边坡;
        2.8.2监理要点
        (1)基底处理:基底承载力应达到250~300kPa;软弱层应清除彻底,如果基岩上的土层很薄,应全部清除,用强度较高的填料如粗粒土、片石等回填,基底应严格做好排水处理;
        (2)填料选择:严禁高液限、高塑性和过湿土用于高路堤;软岩不宜用于高路堤;宜选择承载比大于8%,压缩性低,压实后孔隙率低的填料用于高路堤;填石用于高路堤时应注意充分解小,并嵌缝改善级配,使压实后相对密度达到0.85以上;
        (3)压实标准:应提高压实标准,填土宜提高到95%,填石宜控制分层压缩率不低于8%;粗粒土应检查压实度和相对密度,压实度不低于95%,相对密度不低于0.85;
        (4)排水处理:从路堤下部截断坡积层的水,防止水穿透路堤,可采用水平管排水技术、防水帷幕、地下连续墙或灌浆排水技术;坡面采用排水骨架与急流槽结合的表面排水系统;受浸水影响的部位,采取隔水、反滤等措施;
        (5)采用土工格栅于路堤底部、边坡部位和上路堤部位,减少差异沉降;
        (6)路堤边坡的坡度从路基面往下为1:1.5;1:1.75;1:2.0;1:2.5等,不区分填石和填土,分级高度宜为6~8m,平台宽度宜增大到3~6m,特别是最下一级的平台应加宽;平台用砂浆封闭,并在平台上设排水沟排水。
        2.9斜坡路堤技术
        2.9.1技术特点
        (1)产生较大的差异沉降,容易导致路面开裂;
        (2)坡积层的强度和稳定性变化较大,应防止填方整体破坏;
        (3)有水从坡积层流出,横穿路基,增加填方部分的变形,降低强度和稳定性。
        2.9.2监理要点
        (1)填挖交界处应挖台阶,台阶宽度和稳定性应符合要求;
        (2)填挖交界应铺设土工格栅,严格控制差异沉降变形;
        (3)填挖交界处应根据需要设置排水设施,可设碎石排水层、排水盲沟、排水管排水等,防止坡积层渗水影响填筑部分的稳定性;
        (4)填挖交界处必要时采用强夯或冲击压实,提高稳定性。
        3、结束语
        综上所述及针对本人所监理的广乐高速路基监理,正确的技术手段是施工质量的保证,做好质量控制管理,是保证施工方案实施与目的的保障和手段。为保证合同、设计要求和规范规定的质量标准,所采取的一系列检测监控措施、手段与方法,是施工质量的重要保证按照以上监理控制措施是成功的,而且在竣工验收后得到了一致好评。
        综上所述,正确的技术手段是施工质量的保证,做好质量控制管理,是保证施工方案实施与目的的保障和手段。为保证合同、设计要求和规范规定的质量标准,所采取的一系列检测监控措施、手段与方法,是施工质量的重要保证。
参考文献:
[1]《公路路基施工技术规范》 (JTJ 033 -95)
[2]《公路工程质量检验评定标准》(JTG F80/1-2004)
[3]《公路勘测规范》 (JTJ061-99)
[4]《公路工程施工安全技术规程》(JTJ 076-95)
 

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