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低填浅挖路基施工技术在公路施工中的应用研究

2022-09-28宋发焕

运输经理世界 2022年4期
关键词:填料碾压压实

宋发焕

(上饶市玉山公路事业发展中心,江西 上饶334700)

0 引言

随着社会经济的发展,对公路运输的需求不断上升,我国的公路建设规模不断扩大。同时,科技的进步对公路施工质量提出全新的要求,为公路建设指明新的方向。为此,应以提升公路施工质量为宗旨,对路基施工方法进行优化,而低填浅挖路基施工技术作为新兴技术,在提升公路路基稳定性与承载力、提高施工质量与效率方面有巨大优势,成为公路施工中应用最广泛的技术之一。

1 工程概况

该公路全长23km,路基宽度22m,位于郊区,途径区域存在多种地形结构,经调查发现,该公路经过区域的岩土结构相对松散,不能满足公路施工的要求。为了保证施工质量与效率,施工单位对该公路的施工环境进行了全面的分析,最终确定采用低填浅挖路基施工技术,不仅可以保证路基的强度与稳定性,还能提升整体施工质量。以下就该公路施工应用低填浅挖路基施工技术进行分析。

2 公路施工中存在的问题

2.1 路基施工质量较差

在公路施工过程中,部分施工单位忽视对路基岩土情况的分析,受岩土结构的影响,路基的强度与稳定性达不到理想要求,严重影响公路施工的质量,出现不同程度的裂缝、基础坍塌等问题,很难保证通行安全。此外,受路基稳定性与强度的影响,公路的承载能力达不到设计要求,一旦在后续施工中忽视承载能力的提升与路基结构的强化,很容易出现路面断裂、塌陷等道路安全问题。

2.2 沥青铺设存在问题

对于公路路面施工而言,沥青铺设是最重要的环节,但在这个过程中很容易出现以下问题:

在公路工程中,受传统沥青混合材料的配比以及其他辅助材料施加方法的影响,由于缺乏科学性与合理性,会产生不同程度的裂缝、下沉、翻浆等问题,严重影响路面性能。同时,在进行沥青铺设的过程中,忽视规范的施工工艺导致平整度不佳、路面性能不达标等问题,影响公路施工的整体质量。

2.3 路面碾压存在问题

路面碾压过程会存在一定的干扰,主要体现在路面不同区域的压实度存在差异、路面的平整度达不到设计要求,导致路面的整体性能的下降,严重影响路面施工质量。

由上述可知,当前公路施工中存在一系列问题,如果不能有效地处理,会严重影响公路建设项目的发展。因此,施工单位应提高重视程度,积极引进先进的施工技术,严格落实各项施工要点,助力我国公路工程的发展。

3 低填浅挖路基施工技术要点

3.1 公路路基浅挖施工

低填浅挖路基施工技术的首要环节是路基浅挖,具体内容如下:

3.1.1 浅挖深度的计算

依据工程实际需求确定使用低填浅挖路基施工技术,其最终目的是保证路面的承载力,由于开挖深度较浅,因此施工之前需要科学检测车轮施加的载荷力、岩石重度参数,在此基础上利用标准公式(1)计算出浅挖深度。

式(1)中:Z 为最终的浅挖深度(m);K 为车轮的载荷力(kN);n 为设备的载荷系数,通常取值0.5;P 为岩石重度参数;β 为岩石重度系数,通常取值0.2。

3.1.2 浅挖方法

通常情况下,路基浅挖施工采用人工方式即可完成,而该工程具有一定的复杂性,需要采用人工与设备相结合的施工方法。在应用设备的过程中,需要考虑到路基的承载能力,为了保证设备正常有序地运行,应对施工区域的岩土进行处理,要求一次性挖出所有的原生岩土,之后选择性能较好的材料进行换填。同时,公路路基的横断面路基坡脚线之间的距离应大于1.5m。完成上述操作后,需要对施工区域的承载力进行检测,符合40MPa 的标准时便可施工。

在具体的路基浅挖过程中,为保证施工质量,应采取分层开挖的方法,并且一旦开挖深度到达路基顶面标准高度,需要对浅挖区域的岩土材料进行质量检测,若在检测过程中发现岩土材料不满足承载力要求,需要通过换填或加固的方式最大限度地保证路基质量。在此基础上,进一步检测路基的实际承载能力,达到设计要求则可以进行挂线工作。通过人工的方式浅挖至路基表面,保持10m 的挂线间距,并且开挖过程应时刻平整路基表面,满足平整度要求。

在整个浅挖过程中,工作人员应按照设计图纸的规定,采取自上而下的开挖顺序,避免出现超挖、乱挖的情况。同时,路基浅挖过程需要秉持安全性原则,避免出现爆破开挖、掏洞开挖的情况。若在开挖过程中一旦发现实际情况与设计图纸内容不符,需要及时上报相关部门并停止施工,直至设计图纸与实际情况一致后,再进行施工。若开挖过程遇到水管、电缆、古墓等,也需要及时上报相关部门并停止施工,等待具体的施工指示。

当设备开挖深度达到距离设计标高30cm 左右的位置时,应该换人工开挖的方式继续施工,要求将挖掘出的土方堆放至距离路基2m 以外的地方,若岩土材料的质量符合承载力要求可继续使用。浅挖施工结束后,需要通过专用设备对路基进行压实处理,满足路基压实度≥95%的标准要求,并且需要对压实后的路基进行验收,在满足设计要求后,安排后续施工。

3.2 公路路基低填施工

在路基浅挖施工结束后,需要进行路基低填施工,具体施工工艺如下:

3.2.1 填料的选择

对于路基低填施工,填料的选择是基础也是重点。考虑到低填施工的填筑高度较低,强度性能可能有所下降,因此,必须选择硬度高、强度大的填料,常以灰土料为主。灰土料由高质量土质填料与熟石灰粉混合而成,要求熟石灰粉的等级为Ⅲ级,掺加量占总体的3%,土质填料为浅挖环节的合格岩土,以此可有效提升填料性能。在完成选材后,需要通过试验的方式进一步明确填料的性能参数,以此为填筑厚度、各材料的使用量、路基压实度等提供指导。

3.2.2 低填摊铺

在完成上述工作的基础上,需要进行低填施工。要求先填筑涂料再填筑熟石灰粉进行搅拌。通过上述试验可知,路基低填摊铺系数为1.2,厚度18cm,每平方米摊铺量0.18m,借助运输车将土料运输至施工区域9m×12m 的方格内,由专业人员指挥卸料并添加熟石灰粉。熟石灰粉的掺加量为3%,含水量为2%,因此可计算出每平方米的用量为307kg,之后将定量的熟石灰粉运输至施工区域,根据土料位置选择熟石灰粉的位置,并进行标记,施工时根据实际情况选择合适的时机搅拌。

3.2.3 填料搅拌

待土料与熟石灰粉填筑到施工区域后,需要通过路拌法进行拌和处理:先将土料与熟石灰粉充分混合,之后借助路拌设备进行搅拌并重复搅拌两次。在搅拌过程中,应根据设计要求添加适量的水,可有效提升填料的性能。搅拌完成后需要检测填料的含水量,通常采用燃烧法进行测定,若含水量小于2%,则应加水并继续搅拌,若含水量高于2%应对填料进行脱水处理。

3.2.4 整平压实

在填料搅拌完成后需要进行整平压实,整个过程中应封闭处理,除施工人员和设备外,其他人员与车辆禁止通行。不同路段应采取不同的整平方式,通常直线段是由两侧向中间整平,曲线段由内向外整平,地势起伏处先人工整平再机械整平。

完成整平后需要进一步压实,常选用振动压路机进行压实。在压实之前首先进行一次静压,这个过程压路机要保持匀速前进,然后进行两次振动压实,要求速度先慢后快,再利用重振压力机进行两次先慢后快的压实,最后进行一次静压。整个碾压过程的最大速度不超过4km/h,且叠轮宽度占轮宽的1/3,接缝碾压的搭接长度为40cm±10cm。

3.3 公路路面沥青铺设与碾压施工

在公路路基施工完成后,需要进行路面的施工。路面作为公路工程的表面,其施工质量对通行稳定性与安全性有直接影响。施工材料多为沥青混合材料,具有制取简单、成本相对低廉的优势,同时,能够有效提升路面的强度与性能。在实际的施工过程中,需要注意以下几个方面的施工要点:

第一,完成碾压施工后,公路路面的平整度基本符合规定要求,因此,后续施工只需考虑其他方面内容,其中最主要的就是沥青混合材料中各种原材料的配比参数。在沥青配制前,应秉持提升路面稳定性的原则,根据设计要求合理确定各材料的用量,通常会将沥青原料与碎石按照3∶1 的比例进行配置,为了进一步保证公路施工质量,可加入树脂胶提升沥青混合材料的抗渗性与稳定性,最终将沥青、碎石、树脂胶按照3∶1∶1 的比例进行混合。完成后需要进行合理搅拌,这个过程要严格控制搅拌时间与搅拌温度,最大限度地保证沥青混合材料的性能。

第二,在完成上述步骤之后,需要将沥青混合材料摊铺在公路路面,并进行碾压工作。摊铺时,应使用缓慢、匀速、连续的方式进行分层摊铺,在这个过程中应严格控制摊铺温度,避免出现施工质量问题。摊铺完成后需要进行沥青的压实,通常采用压路机进行匀速、缓慢的压实作业,并且要进行反复碾压直至公路路面满足平整度要求为止。在碾压结束后,需要落实沥青路面的保养工作,通过覆盖保温薄膜、定期洒水等措施保证沥青路面的性能,同时禁止在一周之内踩踏、碾压沥青路面,直至沥青路面完全凝固后,再开放通行。

3.4 施工质量检测

为了验证低填浅挖路基施工的质量,在相同区段内选择两段1000m 长的试验路段,分别采取以往的路基施工技术与低填浅挖施工技术。要求两种技术在施工设备、施工材料上保持一致,并采用不同的施工手段。待施工完毕后给路面施加同样的载荷,借助水平仪检测路面下沉的情况,由此得出二者之间的区别如表1 所示。

表1 低填浅挖路基施工与传统路基施工的路面下沉结果

通过表1 可以明显看出,应用低填浅挖路基施工的路面平均下沉量数值远低于传统路基施工技术,这主要得益于低填浅挖路基施工技术采用逐层施工的方式,有效提升了公路的强度与稳定性,在此基础上,结合沥青的性能,显著提高了公路的性能,由此证明了低填浅挖路基施工技术在公路工程中的优越性。

4 低填浅挖路基施工技术的注意事项

4.1 路面承载力

在公路工程中,常在自然路基的基础上进行施工,由于天然路基的岩土结构不稳定、性能较差,因此并不能很好地保证公路路面的承载能力,这为设备的入场埋下安全隐患,也不利于施工进度的正常进行。因此,在进行公路施工时,要注意承载力这一因素,针对自然路基存在的性能与稳定性较差的问题,可通过岩土换填的方式改变施工区域的岩土结构,同时,针对承载力较弱的位置,可采取碾压的方式提升其性能标准,满足40MPa 的承载力要求,为后续施工提供保证。

4.2 地下水位

虽然低填浅挖的挖掘深度较浅,但仍需要注意地下水位问题,一旦施工区域的地下水位过高,很容易导致下层路基被水侵蚀的情况,进一步影响路基的整体强度,严重的会导致路面沉降,引发一系列安全问题。因此,在应用低填浅挖路基施工技术之前,需要根据当地的水文情况、气候条件等科学设置排水系统,使地下水通过盲沟排出,降低对路基的腐蚀。同时,还需要在路基下层设置隔离层与排水层,当地下水位上升时,可及时排到其他区域,同时阻断地下水与路基下层的接触,提升路基的安全性与使用性。

4.3 冻深影响

由于低填浅挖路基施工技术的挖掘深度较浅,因此,在寒冷地区更容易遭受冻土的影响。一旦路基位于冻土层范围内,其内部的水分就会凝结成冰,导致路基整体的体积扩大。当来年温度升高时,路基内的冰会开始融化,在热胀冷缩的影响下很容易使路基发生破裂,严重影响路基的性能。因此,在施工时需要将路基设置成不同的板块,并在不同板块的连接处选择合适的密封材料进行封堵,以此可降低热胀冷缩对路基性能的影响,保证公路施工的质量。

5 结语

综上所述,低填浅挖路基施工技术的应用有效提升了公路路面的承载能力与综合性能,对提高公路施工质量具有重要意义。在具体的施工过程中,要严格落实路基浅挖施工、路基低填施工、沥青铺设与碾压施工、施工质量检测各项要点,同时还应注意路面承载力、地下水位、冻深影响等问题,以此能够避免路面塌陷问题,有效提升路基施工的质量,在可行性与实用性方面更具价值。

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