高速公路土石混填路基的施工工藝

1、土石混填路基的施工工藝土石混填路基的施工工藝及施工質(zhì)量控制要點及施工質(zhì)量控制要點寧夏路橋工程股份有限公司 路基是公路的基礎(chǔ)，路基的質(zhì)量好壞直路基是公路的基礎(chǔ)，路基的質(zhì)量好壞直接關(guān)系到整個公路的使用品質(zhì)，因此，提高接關(guān)系到整個公路的使用品質(zhì)，因此，提高路基強度和穩(wěn)定性是保證公路交通運行的關(guān)路基強度和穩(wěn)定性是保證公路交通運行的關(guān)鍵。要達到這一目的，必須對路基進行充分鍵。要達到這一目的，必須對路基進行充分壓實，充分發(fā)揮路基材料的強度作用，減少壓實，充分發(fā)揮路基材料的強度作用，減少路基在行車荷載下產(chǎn)生的形變，增加路基填路基在行車荷載下產(chǎn)生的形變，增加路基填筑材料的不透水性和強度穩(wěn)定性，使路基在筑材料的

2、不透水性和強度穩(wěn)定性，使路基在使用過程中不會由于進一步的壓實而產(chǎn)生有使用過程中不會由于進一步的壓實而產(chǎn)生有害的變形。害的變形。 土石混合料具有優(yōu)良的承載力、土石混合料具有優(yōu)良的承載力、剛度和水穩(wěn)性，適用于路基填筑。剛度和水穩(wěn)性，適用于路基填筑。 特別是地表水系較發(fā)達的平原特別是地表水系較發(fā)達的平原路基填筑。路基填筑。一、土石混填料的優(yōu)點：二、路基填筑前的準備二、路基填筑前的準備 1、填料的要求（公路路基施工技術(shù)規(guī)范要求）、填料的要求（公路路基施工技術(shù)規(guī)范要求） 1）膨脹巖石、易溶性巖石等不宜直接用）膨脹巖石、易溶性巖石等不宜直接用于路基填筑，崩解性巖石和鹽化巖石不得直接于路基填筑，崩解性巖石和

3、鹽化巖石不得直接用于路基填筑。用于路基填筑。 2)天然土石混合填料中，中硬、硬質(zhì)石料天然土石混合填料中，中硬、硬質(zhì)石料粒徑不得大于壓實層厚的粒徑不得大于壓實層厚的2/3；石料為風化石；石料為風化石料或軟質(zhì)石料時，其料或軟質(zhì)石料時，其CBR值應符合表值應符合表4.1.2的的規(guī)定，石料最大粒徑不得大于壓實層厚。規(guī)定，石料最大粒徑不得大于壓實層厚。2、地基表層處理要求：、地基表層處理要求： 三、三、施工工藝檢測辦法的確定 作為路基填料，本著因地制宜的原則。作為路基填料，本著因地制宜的原則。在石銀高速公路項目設(shè)計中，提供的料場在石銀高速公路項目設(shè)計中，提供的料場為土石混合非均質(zhì)性路基填料，由于區(qū)內(nèi)為土

4、石混合非均質(zhì)性路基填料，由于區(qū)內(nèi)以前沒有土石混填路基施工的先例作為參以前沒有土石混填路基施工的先例作為參考，且考，且公路路基施工技術(shù)規(guī)范公路路基施工技術(shù)規(guī)范JTG F10-2006中對土石路基的施工及質(zhì)量控制中對土石路基的施工及質(zhì)量控制要求沒有明確的規(guī)定和詳細的要求。要求沒有明確的規(guī)定和詳細的要求。 在路基在路基公路路基施工技術(shù)規(guī)范公路路基施工技術(shù)規(guī)范4.2.4條第條第3款中規(guī)定：款中規(guī)定： 根據(jù)以上規(guī)定，結(jié)合總監(jiān)辦下發(fā)的路根據(jù)以上規(guī)定，結(jié)合總監(jiān)辦下發(fā)的路基作業(yè)指導書，確定土石混填路基施工工基作業(yè)指導書，確定土石混填路基施工工藝，并以試驗路段確定工藝流程及工藝參藝，并以試驗路段確定工藝流程及工

5、藝參數(shù)控制壓實過程。數(shù)控制壓實過程。 針對土石混合非均質(zhì)材料填方壓實的針對土石混合非均質(zhì)材料填方壓實的現(xiàn)狀，分析了土石混合料的成因、強度形現(xiàn)狀，分析了土石混合料的成因、強度形成機理及存在的問題。在此基礎(chǔ)上，研究成機理及存在的問題。在此基礎(chǔ)上，研究土石混合料壓實特性以及最大干密度的外土石混合料壓實特性以及最大干密度的外推方法，確定以試驗段得出的碾壓遍數(shù)及推方法，確定以試驗段得出的碾壓遍數(shù)及沉降差和空隙率控制作為土石混合料填筑沉降差和空隙率控制作為土石混合料填筑工地壓實結(jié)果控制的方法。工地壓實結(jié)果控制的方法。 1、松鋪系數(shù)及松鋪厚度確定、松鋪系數(shù)及松鋪厚度確定試驗段根據(jù)填料的級配、粒徑，依據(jù)公路路

6、試驗段根據(jù)填料的級配、粒徑，依據(jù)公路路基施工技術(shù)規(guī)范及相關(guān)規(guī)范的要求選定松鋪基施工技術(shù)規(guī)范及相關(guān)規(guī)范的要求選定松鋪厚度為厚度為40cm和和50cm兩種方案，經(jīng)過試驗段兩種方案，經(jīng)過試驗段驗證，確定松鋪系數(shù)為驗證，確定松鋪系數(shù)為1.10。由于填料中大。由于填料中大粒經(jīng)石料占的比例較大，采用松鋪厚度粒經(jīng)石料占的比例較大，采用松鋪厚度50cm的方案，根據(jù)招標文件專用條款規(guī)定施工中的方案，根據(jù)招標文件專用條款規(guī)定施工中松鋪厚度為試驗段松鋪厚度的松鋪厚度為試驗段松鋪厚度的90%，最終確，最終確定施工松鋪厚度取定施工松鋪厚度取45。 2、碾壓組合 在試驗段實施過程中，通過試驗數(shù)據(jù)表明YZ20B振動壓路機強

7、振5遍后，沉降差和孔隙率變化趨于穩(wěn)定，以此作為指導后續(xù)工程壓實遍數(shù)的依據(jù)。 所以施工壓實遍數(shù)及速度確定如下： YZ20B振動壓路機關(guān)閉振動一檔穩(wěn)壓1遍YZ20B振動壓路機一檔強振5遍 3Y18T三輪光輪壓路機一檔穩(wěn)壓1遍。一檔行駛速度為3540米/分鐘。 3、檢驗標準的確定 根據(jù)填料的確定檢測方法為灌水法檢測。經(jīng)試驗確定，當路基碾壓至6遍時，沉降差和孔隙率趨于穩(wěn)定。沉降差控制標準制定為：沉降量不大于3，標準差不大于2 . 上路床以下孔隙率控制標準為：13%。最佳含水率為4.0%左右。 外觀及平整度檢測標準：平整度不大于20，路基表面平整密實，表面無松散、填料無離析現(xiàn)象，大粒徑填石無松動，無明顯

8、輪跡和孔洞，表面及邊部無超粒徑石料，邊線順直。 其余檢查項目同填石路基檢測標準。四、土石混填路基施工工藝四、土石混填路基施工工藝 1、準備工作:包括填筑材料檢測，原地面處理，測量儀器和觀察埋設(shè)用鋼球的準備、路基三線放樣，兩邊線掛線等工作。 2、依據(jù)運輸車輛的運輸方量、按照試驗所得的松鋪厚度（我合同段松鋪厚度按照45cm控制，壓實厚度為40cm）計算出每車填料的鋪筑面積，打上方格網(wǎng)線。 3、按照布設(shè)的方格網(wǎng)進行卸料，粗平，進行灑水燜料（灑水時需要控制含水量，根據(jù)原材料含水率和最佳含水率估算需要灑水量。最佳含水率由試驗路段得出為4%左右，如含水量過大，則將填料晾干至最佳含水量2%以內(nèi)。如含水量過小

9、，則需要對填料補充灑水，達到壓實所需的最佳含水量。原材料的含水率根據(jù)現(xiàn)場抽樣所得。一般燜料時間達到6小時以上為最佳）。 4、待填料燜透、含水率達到最佳時進行平地機精平，精平同時人工挑揀出超粒徑的石料（粒徑大于30cm）。人工用細粒料填補表面的空洞，保證表面平整并無離析現(xiàn)象。 5、埋設(shè)鋼球。鋼球采用直徑8cm的為宜，便于測量。鋼球埋設(shè)時根據(jù)路段的長度和寬度確定，最佳40m為一個斷面，每個斷面埋設(shè)6-10個。 6、采用20B以上的振動壓路機穩(wěn)壓一邊，測量鋼球的高程、記錄。碾壓時有出現(xiàn)離析地方，及時用細料填補。（壓路機正常碾壓速度35-40m/min,沿原輪跡往返一次記一遍，每次輪跡重合1/2以上）

10、 7、壓路機開至強振，碾壓3遍，根據(jù)現(xiàn)場實際情況進行補水，測量高程、記錄。補水至路基表面濕潤且不沾輪。 8、繼續(xù)強振碾壓完成第5遍碾壓，自檢合格后，報監(jiān)理工程師驗收。 外觀驗收：平整度不大于20mm，路基表面平整密實，表面無松散、離析現(xiàn)象，邊坡順直。 沉降差：測設(shè)第5次碾壓完成后的高程，進行第6次碾壓，觀測兩次高程差，平均差3mm，標準差2mm，即為合格。 隨機抽點檢測孔隙率：采用灌水法檢測孔隙率，根據(jù)試驗段得的結(jié)論，大于5mm的顆粒含量在75-80%，孔隙率13%為合格。 9、驗收合格后用18B以上的三輪壓路機碾壓一邊，消除輪跡，繼續(xù)進行下一道工序。沉降差不合格時繼續(xù)碾壓、測量，根據(jù)現(xiàn)場需要

11、及時、適量補水。 五、施工控制要點五、施工控制要點 1、填料的粒徑為硬質(zhì)石料時最大粒徑不得大于填筑層厚的2/3；填料為風化石或軟質(zhì)石時，應檢測CBR值是否符合相關(guān)要求，粒徑不得大于層厚。 2、計算卸料面積，控制層厚，如現(xiàn)場運輸車輛按18m3/車計算，則方格網(wǎng)可按5m寬、8m長布設(shè)，得到的松鋪厚度為45cm。卸料前對原路基表面灑水，確保上下兩層路基粘結(jié)良好。 3、埋設(shè)鋼球，通過觀測鋼球的沉降量（振動碾壓第5遍和第6遍的高程差），確定壓實是否合格。平均差3mm，標準差2mm。測量沉降差時，將鋼球表面的土粒清理干凈，確保測量精度。測點布設(shè)要合理。 4、測量儀器和碾壓機械的選擇：測量儀器采用高精度的電

12、子水準儀或蘇光DSZ2水準儀配合測微儀和銦鋼尺使用；碾壓機械必須為20B以上的振動壓路機和18B以上的三輪壓路機。 5、孔隙率采用灌水法檢測，影響因素較多，規(guī)范中提到只作為土石混填路基試驗段壓實度標準，大面積施工中不可用。其它檢測依據(jù)填石路堤施工質(zhì)量標準進行檢測。六、灌水法檢測孔隙率的試驗方法 灌水法與灌砂法的檢測原理基本相同，都是用來檢測土密實程度的一種試驗方法，不同點在于灌水法適用于現(xiàn)場測定粗粒土的密度測定。 1、用灌水法檢測土石混填路基的孔隙率，在施工中應根據(jù)試樣的最大粒徑來確定基板的尺寸和試坑的深度。粒徑大于150mm，深度500mm以下的建議采用邊長為800mm，深40mm的金屬方盤

13、，盤中心有一直徑為600mm的圓孔，粒徑大于200mm，深度500mm以上的可以采用直徑大一些的基板。 2、灌水法試驗所需的試驗設(shè)備主要有：直徑為600mm基板一個、100kg臺秤、10kg電子秤、酒精、鋼釬、毛刷、大約200kg的水、5mm圓孔篩、60mm圓孔篩、塑料薄膜、塑料桶和溫度計等。 3、試驗方法 灌水法試驗前必須先布設(shè)好測點，測點隨機選取后用毛刷清掃干凈，然后將基板放在測點位置，鋪塑料薄膜標定基板的容積。 標定結(jié)束后開始挖測坑，試坑直徑為基板中心圓的直徑。根據(jù)坑口輪廓線進行下挖，試坑按要求下挖至層底，對坑壁要加以修整，將落于坑內(nèi)和坑壁周圍松散的顆粒用毛刷清掃干凈，稱試坑試樣的總質(zhì)量

14、 mp，稱重后分別過60mm與5mm的篩子，將大于60mm石料與小于5mm的細料分開裝入編織袋中稱重，分別計算大于60mm顆粒含量、大于5mm小于60mm的顆粒含量和小于5mm的顆粒含量。取60mm以下代表性的試樣測定細料含水率wf，稱取60mm以上石料檢測含水率wc。 灌水之前為了使坑壁和塑料薄膜易于緊貼且不使塑料薄膜被坑壁石料刺破，坑內(nèi)鋪設(shè)3層180cm*180cm一次性高級桌布。鋪好后向坑內(nèi)注水，記錄好注水的質(zhì)量，同時測定注入水的溫度便于修正。試坑注水時要輕輕的拉住薄膜，一邊拉松，一邊注水，使薄膜與坑壁空氣得以排除，保證試坑容積測量的準確性。同時注意注水的速度，緩緩注入直至水面與直尺接觸

15、不外溢為準，稱剩余水的質(zhì)量。 4、數(shù)據(jù)整理：1）.計算基板部分的容積： VO=(m1-m2)/w 試中： VO 基板部分容積（cm3）,計算至0.01 m1 儲水桶注入前水的質(zhì)量（g） m2 儲水桶注水后水的質(zhì)量（g）w 水的密度(g/cm3)2).按下式計算試坑的容積Vv=m/w -V0式中： Vv 試坑容積（cm3）,計算精確至0.01 m 試坑內(nèi)注水的總質(zhì)量（g） V0 基板部分容積（cm3）w 水的密度（g/ cm3）3).計算濕密度 = m/ VV 濕密度（g/ cm3） m 濕土質(zhì)量（g） 4）計算含水率 含水率是指水的質(zhì)量與土顆粒質(zhì)量的比值，以百分率表示。 試驗現(xiàn)場采用酒精燃燒法

16、分別對粒徑60mm以上粗粒料和60mm以下細粒料進行含水率測定。再計算整體含水率：W = Wf Pf + Wc(1- Pf )式中： W 整體含水率（%），計算至0.01 Wf 細粒土部分的含水率（%）Wc 石料部分的含水率（%） Pf 細粒料的干質(zhì)量與全部材料的干質(zhì)量之比（細粒料與石塊的劃分以粒徑60mm為界限） 5).計算試樣的干密度 d =s /（ 1 + w ） d 試樣干密度（g/ cm3） w 整體含水率（%） 干土質(zhì)量： mS = m/（1+w/100） 6).土粒比重試驗采用公路土工試驗規(guī)程JTG E402007中的（T0112-1993）比重瓶法和（T0113-1993）浮稱

17、法或（T0114-1993）虹吸筒法測定。土粒的平均比重按下式計算Gs = 1/(P1/Gs1+P2/Gs2) 式中：Gs 土粒的平均比重，計算至0.01P1 小于5mm的干質(zhì)量與全部材料的干質(zhì)量之比（%）P2 大于5mm的干質(zhì)量與全部材料的干質(zhì)量之比（%）Gs1 小于5mm顆粒比重Gs2 大于5mm顆粒比重7).計算孔隙率n = 1-d/ Gs *100%式中: k 孔隙率d 填料干密度，g/cm3Gs 填料濕密度(平均比重)， g/cm3 用用灌水法檢測路基孔隙率在在施工中起到了一數(shù)據(jù)指導施工的作用，使工程質(zhì)量得到了控制。但檢測方法最大的難處在于費工費時，同時室內(nèi)最大干密度的確定也較困難，

18、大面積使用很不方便。七、現(xiàn)場CBR試驗在土石混填路基中的應用 CBR又稱加州承載比,由美國加尼福尼亞州公路局首先提出來，用于評定路基和路面材的強度指標。CBR值的含義是表示試驗材料相對標準碎石的強度，為無量綱值 。1、現(xiàn)場CBR試驗基本原理 1）儀器與材料 荷載裝置；設(shè)有加勁橫梁的載貨汽車，后軸重不小于60KN。現(xiàn)場測試裝置：千斤頂、測力計、球座、灌入桿、荷載板和百分表等。 2）試驗原理 用載貨汽車作為反力架，通過千斤頂繼續(xù)加載，使灌入桿均勻壓入路基。為模擬路面結(jié)構(gòu)對土基的應力，在灌入桿位置安放荷載板，路基的強度越高，灌入量為25mm或50mm的荷載越大，即CBR值越大。 2、現(xiàn)場CBR值測試

19、結(jié)果 1）試驗段概況 試驗選擇了3個段落，虛鋪厚度分別設(shè)40cm、50cm和60cm。在試驗段鋪筑中，采用現(xiàn)場CBR試驗、干密度測量。沉降差觀測和彎沉測量等方法，檢測土石方的亞視情況，研究土石混填路基強度增長的規(guī)律，確定合理的施工工藝和合適的質(zhì)量檢測方法。 2）測點的布設(shè) 土石混填料粒徑大，碾壓過程中有粒料錯動現(xiàn)象，易造成檢測的結(jié)果可靠性降低，所以在3個試驗段分別布設(shè)2、2、4個主控制點，每個主控制點布設(shè)3個控制點，以保證測量數(shù)據(jù)的可靠性。 3、現(xiàn)場CBR值的測試結(jié)果試驗時，分別測試靜壓1遍，振動2遍、4遍、6遍的現(xiàn)場CBR值。 現(xiàn)場CBR值與碾壓遍數(shù)的關(guān)系 根據(jù)現(xiàn)場記錄的CBR值和碾壓遍數(shù)得

20、下圖1：隨碾壓遍數(shù)的增加，CBR值逐漸增加；碾壓初期CBR值增加較快，后期CBR值增加緩慢。這與干密度和壓實遍數(shù)測試的結(jié)果（圖2）、沉降率與碾壓遍數(shù)測試的結(jié)果（圖3）是吻合的。 通過不同的虛鋪厚度CBR值的測定，經(jīng)過統(tǒng)計可以發(fā)現(xiàn)，無論哪種虛鋪厚度，振動穩(wěn)定后其現(xiàn)場的CBR值都大于25，滿足規(guī)范關(guān)于路基填料最小強度CBR8%的規(guī)定，所以CBR值為25%可作為該路段壓實度的最低標準。CBR平均值與碾壓遍數(shù)關(guān)系(圖1)CBR值%碾壓遍數(shù)/遍干密度隨碾壓遍數(shù)變化干密度g/cm3碾壓遍數(shù)/遍沉降差和碾壓遍數(shù)關(guān)系 沉降差%碾壓遍數(shù)/遍2）現(xiàn)場CBR試驗p-s曲線分析 圖6-圖8為現(xiàn)場CBR值檢測室，不同碾壓遍數(shù)下荷載和沉降的關(guān)系曲線。 隨著碾壓遍數(shù)的增加，曲線變緩，路基在相同荷載下沉降逐漸變小，這說明碾壓遍數(shù)增大，路基的彈性模量在逐漸增加。這與沉降觀測和干密度的測試情況基本吻合。 3）現(xiàn)場CBR值域