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填石路基施工工艺研究

2014-01-23黎圆圆

黑龙江交通科技 2014年5期
关键词:松铺填石石料

黎圆圆

(贵州路桥集团有限公司)

1 填石路基的摊铺方法

摊铺与整平工艺是填石路基施工中的关键工序,其合理性将直接决定填石路基的压实效果。

填石路基的摊铺主要分为渐进式摊铺、后退式摊铺和混合摊铺。在两段试验路上分别采用渐进式摊铺和后退式摊铺方法进行现场对比试验,松铺厚度和表面平整度作为评价指标,另外采用挖坑试验观测两种方法所引起的填料离析程度和被压实层的结构情况,最后用相同的压路机和碾压方式对填石段进行压实,对比其压实效果。

试验表明,采用后退式摊铺法施工时,所填石料表面不易整平离析严重,较大粒径石料容易出露在表面,从而造成平整度难控制;另外,每层的厚度也不好控制。相反,用渐进式摊铺法摊铺的路基表面较为平整,无大粒径石料外露。这可能是因为采用渐进式摊铺法时,需要用到推土机,推土机将石料往前方推进,途中无阻挡物,已有卸料面与原压实面存在落差,为大粒径石料提供时机可供其寻找最佳掉落位置,从而达到稳定,与此同时,细料能充分填充空隙,彼此嵌挤紧密,提供良好的压路机工作面。

在甘肃兰临试验路段试验数据整理如表1。

表1 兰临试验路段数据

表中不难发现,用渐进式摊铺方法摊铺的路基在压实层更容易整平,并且容易控制填筑厚度,这不仅能够减少工序,而且利于提高压实质量。

2 摊铺过程中的施工控制

2.1 填料最大粒径的控制

(1)最大粒径的不同将会影响机械和摊铺厚度。

试验表明,填料岩性、粒径组成和松铺厚度相同的条件下,压路机吨位和击振力随着最大粒径增大而增大。这是因为粒径越大给路基填筑的阻尼越大,需要的压实功越大,因此,填石路基所用石料不宜过大。

压实层的松铺厚度随着最大粒径的增大而增大,但是松铺厚度不能无限增大。松铺厚度对于最大粒径应该起到控制作用。

(2)最大粒径对路基压实质量的影响。

研究表明:压实功一定时,随着最大粒径的增大,填石路基压实密度增大;孔隙比一定时,规律相反。

研究了最大粒径与沉降率的关系,水南试验路最大粒径与沉降率关系如表2所示,兰临试验路最大粒径与沉降率关系如表3所示。

表2 水南试验路最大粒径与沉降率关系

表3 兰临试验路最大粒径与沉降率关系

试验表明:填石路基压实层的沉降率随着所用石料最大粒径的增大而增大。

(3)最大粒径与抗剪强度的关系。

通过研究,发现当密度相同时,填石路基的抗剪强度随最大粒径的增大,呈现减小趋势。这可能是因为当密度相同时,最大粒径较小的填石路基需要更多压实能,预压荷载增大,因此抗剪强度随着最大粒径的增大而减小。如果粒径越大,越易于被压实,所需的压实能就越小,抗剪强度会降低。但是当压实功相同时,抗剪强度会随着最大粒径的增大而增大。

2.2 最大粒径的控制要求

上述试验表明,随着石料最大粒径的增大沉降率随之增大,这意味着路基的弯沉会减小,但并不能无限放大最大粒径。在确定最大粒径的控制标准时,必须考虑以下方面:(1)压实机械的功率不宜过大;(2)必须合理确定最大粒径,保证在该范围内能使路基达到密实状态;(3)确定最大粒径时应该考虑到压实层的松铺厚度。

研究表明,不同填挖深度所对应的最大粒径不同,最大粒径随着填石路基填筑深度的降低呈减小趋势,除此之外,还必须考虑石料强度。研究给出最大粒径控制的推荐值如下所示:

(1)路床以下30cm范围内,分层压实;

(2)路床以下30~80cm内,最大粒径d≤15cm;

(3)80cm~5m范围内时,坚硬类石料最大粒径d≤35cm,软弱类石料最大粒径d≤20cm;

(4)5~12m范围内时,坚硬类石料最大粒径d≤45cm,次坚硬类石料最大粒径d≤40cm,软弱类石料最大粒径d≤25cm;

(5)当在路床以下12m以上时,坚硬类石料最大粒径d≤60cm,次坚硬类石料最大粒径d≤50cm,软弱类石料最大粒径d≤25cm。

2.3 填料不均匀性的控制

(1)与密度的关系。

研究表明,不均匀性越大其越容易获得较大的压实密度,其所需的压实功越小,这对于施工来说是有利的。

(2)与孔隙比的关系。

试验路段数据表明,当不均匀系数为15时,孔隙比为20%,不均匀系数为8时,孔隙比为26%,这表明孔隙比随着不均匀系数的增大而减小。

(3)与动变特性的关系。

试验表明,当孔隙比一定,动变性能随着不均匀系数的增大而减小。

调查各地区填石路基不均匀系数汇总如表5所示。研究表明,当不均匀系数在10以下时,所填石料得不到有效的压实,不均匀系数为20左右时,能够获得很好的压实效果。建议不均匀系数取10~20范围内,此时压实能够获得很好的效果,且所需压实功最小。

表5 各地区不均匀系数汇总表

3 结论

(1)采用渐进式摊铺法摊铺的路基表面较为平整,无大粒径石料外露,质量容易控制。

(2)压实层的松铺厚度随着最大粒径的增大而增大,但是松铺厚度应在一定的条件下增大,不能无限增大。松铺厚度对于最大粒径应该起到控制作用。

(3)压实功一定时,随着最大粒径的增大,填石路基压实密度增大;填石路基压实层的沉降率随着所用石料最大粒径的增大而增大;填石路基的抗剪强度随最大粒径的增大,而呈现减小趋势。

(4)不均匀性越大其越容易获得较大的压实密度,其所需的压实功越小;孔隙比随着不均匀系数的增大而减小;当孔隙比一定,动变性能随着不均匀系数的增大而减小;建议不均匀系数取10~20范围内。

(5)厚度相同时,岩性越坚硬,强度越高,沉降率越大,弯沉值越小,路基模量也大;当填料岩性相同,压实机械一定的情况下,沉降率随着松铺层厚先增大后减小;弯沉值随着层厚的增加先减小后增大。

[1] 苏明.309国道武安至山西省界段填石路堤的施工[J].华东公路,2001,(2).

[2] 杨世基.公路填石路堤的压实[J].公路交通科技,1999,(4).

[3] 焦建明.太旧高速公路泥岩、砂岩混填路堤的施工技术及质量控制[J].山西交通科技,1996,(4).

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