山区高等级公路特殊土高填路堤施工工法.pdf
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1、1 山区高等级公路特殊土高填路堤施工工法山区高等级公路特殊土高填路堤施工工法 1.A前言1.A前言近几年,特别是国家西部大开发战略决策以来,山区高等级公路得到迅速的发展。在山区修建高等级公路,受限于地形特点,存在取弃土场难以寻找、土石方运输费用高、交通运输安全难以保障等问题,沿线大量的高填深挖路段又因存在各种特殊土,直接利用易对施工质量造成不利影响。如何充分利用路堑开挖土石方或利用其他己开采土石方料修筑合格的高等级公路路基,已成为山区高等级公路修筑的难题。广东云浮(双凤)至罗定(榃滨)高速公路起于云浮市郁南县东坝镇双凤管理区,北接广梧高速公路河口至双凤段,经郁南县的东坝镇、宋桂镇、河口镇和罗定
2、市的华石镇、双东镇、附城镇、榃滨镇,止于广东和广西两省交界处的罗定市榃滨镇的杨梅坑附近,与广西境内在建的筋竹至岑溪高速公路相连,全线长 65.539km,沿线分布有多处高填深挖路段。广东省长大公路工程有限公司依托云罗高速公路,基于广东省交通运输厅立项广东省交通运输厅立项课题“山区高等级公路特殊土高填路堤质量控制与三背回填施工关键技术研究山区高等级公路特殊土高填路堤质量控制与三背回填施工关键技术研究”(项目编号:2011-02-019、A2011-02-0282011-02-019、A2011-02-028)对山区高等级公路特殊土高填路堤质量控制进行研究。课题于 2015 年 6 月经专家组的鉴
3、定,认为课题成果总体达到了国际先进水平课题成果总体达到了国际先进水平,同时形成了山区高等级公路特殊土高填路堤施工工法。本工法同时在广东省广佛肇高速公路中得到了应用。广佛肇高速公路起于肇庆国家高新技术产业开发区大旺附近与二广高速公路衔接,终于广东与广西交界处。其中第 C 标段主线起止桩号为 K80+373.000K121+140.550,线路线全长 40.767Km,由广东省长大公路工程有限公司承建。该项目沿线分布有大量风化花岗岩、全风化泥质砂岩等特殊土,约为 230 万m3。通过采取本工法,在确保工程质量、建设工期、工程造价等大前提下,成功利用了沿线特殊土,避免了大量弃方,保护了生态环境,取得
4、了良好的经济效益和社会效益。工法形成过程中,获得发明专利一项:一种通过观测孔隙水压力以控制路基加载速率的方法发明专利一项:一种通过观测孔隙水压力以控制路基加载速率的方法(专利号 ZL201210569851.9),通过测得的孔隙水压力与时间关系绘制的孔隙水压力与时间关系的图表控制后续填土速率,保证填土质量;获得实用新型专利一项:一种静压式分层填筑路堤压实度测量装置实用新型专利一项:一种静压式分层填筑路堤压实度测量装置(专利号 ZL201120223863.7),利用静力触探的贯入阻力测试路基压实度,测量精确、快速,携带方便,可大幅提升路基压实度检测效率。2 经科技查新,广东省长大公路工程有限公
5、司开展的“山区高等级公路特殊土高填路堤施工工法”课题的技术新内容研究及其技术新方案研究未见国内有相同的研究方案及相同研究成果的报道,籍此开展的“山区高等级公路特殊土高填路堤施工工法”的课题因而在研究内容上具有技术新颖性特点。2.2.工法特点工法特点 2.0.1 通过对传统载荷试验(Loading test)方法进行优化和改进,以平板载荷试验模拟工地现场压实过程,对土体沉降量与不同额定荷载及重复压卸循环次数之间的关系曲线,获得了特殊土用于路基填筑的最佳压实参数。2.0.2 系统开展了室内外填料物理力学特性和压实试验,得到了风化花岗岩填料的路用特性,并根据材料特性得到了特殊土高填路基施工工艺;2.
6、0.3 通过利用特殊土进行高填路堤施工,避免了大量的弃土,保护了生态环境,同时合理地配置资源,可以节约工期,大大减少工程的造价,具有较好的经济性、环保性。3.3.适用范围适用范围 山区高等级公路特殊土高填路堤施工。4.4.工艺原理工艺原理 通过对传统载荷试验(Loading test)方法进行适当改进后的平板荷载试验,将花岗岩残积土填土在模型槽内重复加载、卸载,通过平板载荷试验模拟工地现场压实过程,根据土体沉降量与不同额定荷载及重复压卸循环次数之间的关系,以获得最佳压实参数。3 图 4-1 模型槽平面布置图 根据花岗岩残积土基本性质试验与平板载荷试验获知,在保证填料的最佳含水率、适宜的松铺厚度
7、和相应的碾压遍数、碾压速度,提供压实设备及人员、机械的最佳组合方式后,花岗岩残积土等特殊土可直接用于路基填筑,无需改良,有良好的经济效益。5.5.施工工艺流程及操作要点施工工艺流程及操作要点 5.15.1 施工工艺流程施工工艺流程 山区高等级公路特殊土高填路堤施工工艺流程:室内试验基底处理台阶开挖分层填筑摊铺平整压路机碾压压实度检测。5.25.2 操作要点操作要点 5.2.1 室内试验 由于花岗岩残积土具有不均匀性和各项异性,且分布广泛,地区差异性明显,所以通过各项土工试验是直接而准确的掌握其具体性质的最佳途径。但土体在多遍压实(相当于多次压缩-回弹)过程中的沉降具有明显时间效应,工地现场测试
8、条件较差,测试精度难以保证。故在实际施工前,应在现场取得较具有代表性土样,进行矿物成分分析、室内土工实验,通过室内压缩试验和模型槽载荷试验对比,研究其累积变形与湿化规律,获知土颗粒分析、含水率、干密度、液限、塑限和塑限指数、承载比(CBR)实验、击实等实验参数后,为现场压实质量控制提供试验依据。5.2.2 基底处理 路基填筑前应事先对地基进行勘察,确定地基承载能力,判断有无软弱夹层等不良地质情况,综合考虑水文地质、气象条件等环境因素的影响,提出合理处治方案,保证在上覆填4 土和机械作业的荷载下安全稳定、变形均匀。5.2.3 台阶开挖 当地面坡度大于 1:5 时,开挖宽度不小于 2 米并做成向内
9、倾斜的台阶,其压实度不小于90%,填土宽度每侧应宽于设计 50cm,5.2.4 分层填筑 填筑时,采用横断面全幅水平分层填筑法,由低处往高处进行。填料松铺厚度应由试验路施工确定,同一层土填筑应采用同一种土质填料,不能混填(具体适宜填土速率可采用我具体适宜填土速率可采用我公司专利公司专利ZL201210569851.9ZL201210569851.9:一种通过观测孔隙水压力以控制路基加载速率的方法:一种通过观测孔隙水压力以控制路基加载速率的方法获获得得)。5.2.5 摊铺平整 卸下的合格填料,首先采用推土机整平,按拟定的松铺层厚控制标高线,并挂线摊铺,摊铺面应无明显高差,纵横向平顺均匀,且自中线
10、向两边设置 2%4%的横向坡度。在摊铺时,对于填料中夹杂的不合格填料,清除至填筑区外。对现场填料进行含水率测量,碾压前调整其含水率至最佳含水率2%范围内。当含水率较低时,应及时采取洒水措施,加水量可以根据换算的数据洒水,洒水也可采用取土处提前洒水闷湿和路基填料洒水搅拌两种方法;当填料的含水率过大时,可采用推土机或平地机摊平晾晒,待含水率达到最佳含水率时,然后再进行平整、压实。用平地机整平 23 遍,压路机静压一遍,平地机精平 12 遍,局部坑洼处人工补平后压路机碾压。平地机在平整作业时,刮刀在垂直方向应调整一个角度,靠中线侧刮刀略高于另一侧,由两边往中间整平,形成填土层面的双向横坡(横坡度为
11、2%)。平地机整平方法是由两边开始向中间推进,如此往返三次,可达平整度要求,然后进行下一步碾压工作。5.2.6 碾压 路基填料经过平地机精平后,在碾压前对路基填筑层的松铺厚度、平整度和含水率进行检测,符合要求后,方可进行碾压。碾压过程中先慢后快,由弱振至强振碾压,最快速度一般不超过 4km/h,直线路段先两边后中间,曲线路段先内侧后外侧,横向接头重叠40cm50cm,前后相邻区段重叠 1.0m1.5m,以保证全区段碾压密实。碾压时,应重复有序进行,达到不漏压,无死角,确保碾压均匀,碾压结束时表面没有明显的轮迹。此外,为了保障路基的压实度,在路基布料和路基的精平时,布料宽度应比两边设计宽度超宽
12、0.5m,以保障路基的压实度,待路基填筑全部完成后,人工配合挖掘机进行刷坡处理。在进行大面积施工前必须进行试验路的施工,确定具体的碾压施工工艺,具体碾压工艺5 可根据压实度设计要求及压路机吨位进行试验路确定。以 93 区为例,当天然含水率处于最佳含水率(2%),状态下宜直接摊铺碾压,松铺厚度为 30cm,采用 18t 振动压路机(碾压速度 24km/h)进行振动碾压,93 区先静压 1 遍,再振动碾压 5 遍,再静压 1 遍(静压不计入压实遍数);高吨位压路机可适当调整。同时,填土的松铺厚度也会直接影响到压实度,一般松铺厚度控制在 30cm 左右。5.2.7 压实度检测 土方路基填筑压实度检测
13、以灌砂法为主,在碾压三遍时开始进行压实度检测,以后每碾压一遍进行一次压实度检测(也可采用我公司专利也可采用我公司专利ZL201120223863.7ZL201120223863.7:一种静压式分层:一种静压式分层填筑路堤压实度测量装置填筑路堤压实度测量装置进行压实度检测,采用本专利则检测效率可大幅提升进行压实度检测,采用本专利则检测效率可大幅提升),如现场压实度不满足要求,随即进行压路机的复压,直至压实度达到规范及设计要求。6.6.材料与设备材料与设备 6.0.1 在实际碾压过程中,填料只有在其最佳含水率下,才能获得最大的干密度。现场取样击实试验是获取最佳含水率和最大干密度的直接途径,辅以翻晒
14、或洒水的方式调控含水率。实践经验表明,将填料含水率控制在其最佳含水率正负 2%范围内可获得较好压实效果。6.0.2 按照正常施工条件,开工一个工作面需具备的机具设备见表 6.2-1。注:1.根据花岗岩残积土改进后的平板荷载试验中的结论,在土质一定,碾压相同遍数的情况下,重型压路机比轻型压路机取得的压实效果更好,而震动压路机又比同等重量下的重型压路机更好。2.填料性质和填料的具体位置是选择碾压机械的主要依据,与此同时,又不可一味求重,否则超过土的强度极限即会引起土基破坏。3.特定填土材料在相同含水率下,压实度随压实功的增大而增加,直到压实度增加到一定值后趋于平缓;在土体承载极限范围内,其最佳含水
15、率随压实功的增加而减小,而最大干密度则随压实功的增大而增大。利用这一性质,当遇到填土含水率显著低于最佳含水率而均匀加水困难时,可采取增加压实功的方法弥补;但当含水率显著高于最佳含水率时,切忌提高压实功,否则容易出现“弹簧土”现象,导致压实效果极差而返工浪费。表 6.2-1 开工一工作面所需机具设备表 机械设备名称 型号 数量 用途 挖掘机 Pc320 2 台 挖方 自卸汽车 13m3 6 台 运土方 6 装载机 ZL50 1 台 掺砂 推土机 D6 1 台 粗平土方 平地机 Py185 1 台 精平土方 18t 振动压路机 三一 1 台 碾压 水车 12t 1 台 施工便道洒水 7.7.质量控
16、制质量控制 7.7.1 1 工程质量控制标准工程质量控制标准 山区高等级公路特殊土高填路堤施工必须满足以下文件有关要求:1、施工合同书(含技术规范);2、设计图纸文件;3、公路路基设计规范(JTGF10-2006);4、公路土工试验规程(JTG E40-2007);5、公路工程质量检验评定标准(JTGF80/1-2004)。具体实测项目见表7.1-1。表 7.1-1 山区高等级公路特殊土高填路基实测项目 7.27.2 质量保证措施质量保证措施 检查项目 规定值或允许偏差 检测方法和频率 压实度 填方 公路路基设计规范(JTGF10-2006),具体可根据设计文件要求。每 200m 每压实层测
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- 山区 高等级公路 特殊 土高填 路堤 施工