路基填筑施工工艺研究的论文
时间：2021-08-31［摘要］为对冰水堆积土的压实特性进行研究，本文以某高速公路为依托，选取其中一标段路基进行冰水堆积土路基填筑现场试验，且通过分析试验段结果，对冰水堆积土的各项工艺参数进行了研究。且制定了施工方案，为后期施工提供可靠保障。
［关键词］高速公路;冰水堆积土;路基填筑
1试验段概况
某高速公路工程试验段起止标号为K17+860—K17+960，总长度为100m，具有较为平坦地地势。路基形式为整体式路基，24．5m为其宽度，结构为2．0m中央分隔带+2m×0．5m左侧路缘带+4m×3．75m行车道+2m×2．5m硬路肩+2m×0．75m土路肩。要求将平原石设置到中央分隔带两侧，并将排水设施安设到分隔带内部，填土种草绿化，为避免夜间行车眩光，可进行灌木种植。随后在中央分隔带内埋设通讯管道。按照就近原则，选取K20位置大挖方段填料，属于第四纪中上更新统冰水堆积层，构成材料为右下部砾石层与上覆粘土。
2施工方案设计
选取半用半借法用于填筑施工，因大挖方段冰水堆积土天然含水量在27%～31%范围内，按照试验对较高饱和度非饱和土进行测定。与最佳含水量相比，压实后含水量较佳时，85%～90%之间为其相应饱和度。此时水将占据土内孔隙，气体以气泡状呈现，且水将其覆盖，跟随水的变化逐步流动，形成气封闭状态。该混合液体具有可压缩性，当压力过大时，可压缩或溶解该气泡，进而提升孔隙水饱和度。按照土的层流渗透定律，土内水的渗透速度和水头梯度之间为正比例关系，公式为:V=KwI。其中，渗透系数由K表示;水头梯度由I表示。在土体毛细管作用下，干土可吸引水分，此吸力可看做是非饱和土的基质吸力。因水已经占据了所有饱和土体的空隙，因此这种情况下，不存在吸水作用，因此可以0表示基质吸力。基于此，具有较高饱和度的粘性土，在较大外部荷载影响下，将大大提升其饱和度，进而降低基质吸力，按照以上公式分析，此时，将逐步增加非饱和土的渗透系数。同时，利用冰水堆积土内的`孔隙水渗流路径，也可实现水头梯度增加的目的。半用半借法是指将一层冰水堆积土料铺设到填方场地，且做好压实工作，随后将一层砂卵石粗粒铺设其上进行借料，同样做好压实作业，重复以上工序进行填筑。因中间粒径在冰水堆积土设计中极为缺乏，导致其压实度与设计要求不符。为此，需将砂卵石粗粒料层分别填筑到其上下面，这样才能起到良好排水功能。也就是说，冰水堆积土层可利用夹层法进行压实，促使其含水率符合施工规定，压实度满足设计要求。
3试验段施工
本试验段共进行了5层土填筑，从下到上依次为砂砾石垫层－35cm;第一层冰水堆积土－20cm;砂砾石层－24．37cm;第二层冰水堆积土－23cm砂砾石层。利用现场填筑压实试验，对其各项参数指标进行确定，如虚铺厚度、压实厚度、最佳机械组合等。具体试验流程如图1所示。通过试验确定松铺系数为1．51。因填筑时选取夹层法施工，同时冰水堆积土内卵石粒径较大，导致压实作业后，下层砂卵石内嵌入大量此类卵石，进而增加压实度现场试验的难度。为此，应选取密度测定器在实验前对标准砂的密度进行测定。如冰水堆积土过湿，碾压时可选取振动压路机(18t以上)施工，20cm～30cm为虚土厚度时，碾压5遍效果最佳。如将砂卵石粗粒料铺筑到湿度过高的冰水堆积土上，碾压遍数为6遍时效果最佳，其压实度可达到93%以上，与公路路基设计要求相符。
4高速公路冰水堆积土路基填筑施工工艺
4．1基底处理
路基范围内及时将基底表层杂物清理干净，旱地清理厚度为0．2m;水田清理厚度为0．3m，且做好回填及压实工作。水塘等路段需将其淤泥质土清理干净，并进行砂砾石回填。当地表耕植土被清理干净后，需及时进行排水沟开挖，将水顺利排出，如土质湿度过高，则应及时进行换填。依照施工互不干扰的原则，合理划分填土作业段，要求以200m～300m作为各个作业段长度。如纵横向坡度在1∶10以上，需选取人工方式进行搭接平台开挖施工，2m为其最小宽度，随后平整及碾压基底。
4．2分层填筑
按照填筑实际位置，合理选用填料类型，禁止相同水平层内填筑混杂的填料。为便于施工，区段相同的情况下，填料种类也应相同。根据施工现场实际情况，填筑可分层进行，如非渗水土上填筑非渗水土时，需将4%人字横向排水坡设置到非渗水土层两侧;如渗水土上填筑非渗水土时，平面为接触面;如上下两填层填料粒径差异较大，需将垫层铺筑到分界面上。如渗水土连接非渗水土为相近两区段填层时，需从非渗水土路基层逐步过渡到渗水土路基层，10m为过渡最小长度，同时将4%人字横向排水坡设置到非渗水土层两侧。当渗水及非渗水土粒径差异过大，过渡时应选取中间级别粒径渗水土垫层，且对过渡段长度适当增加。要求两区段路堤接头位置，必须将搭接台阶预设到各填层端头位置。按照填料性质，准确确定填层虚铺厚度，具体分层虚铺厚度如表1所示。选取挖掘机进行填料挖装施工，按照施工现场实际情况，选取自卸汽车进行填料运输。为保证摊铺施工质量，按照车容量与分层虚铺厚度对自卸车卸土间距进行计算及确定。为确保边坡压实质量，填筑路堤时，需加宽路基两侧，长度可控制在40cm～50cm之间。
4．3摊铺平整
选取推土机在摊铺整平后进行初平施工，路肩压实时严禁出现滑坡问题。碾压机械可选用轻型压路机(6～8t)。为对填料虚铺厚度进行严格控制，需选取水准仪对此层虚铺厚度进行测量。按照测量结果通过平地机精平对其层厚进行有效控制。
4．4晾晒
因冰水堆积土具有极差透水性，且该地区降水较多，因此与最佳含水率相比，冰水堆积土填料含水率较大。当其含水率不在允许范围内时，填层在碾压施工环节极易出现“侧挤、橡皮土”等问题，导致填层压实难度较大。为解决以上问题，可将深沟挖设到取土场周围，以此达到水位下降的目的。也可向路堤位置运送冰水堆积土，进行摊铺晾晒处理。如土层已碾压施工，则可选取松土器拉松，翻拌晾晒。
4．5碾压夯实
于路堤压实效果而言，压实机、碾压速度、碾压顺序及碾压遍数影响较大。具体内容如下:(1)合理选择压实机械。第一，粘土具有良好粘结性，及较大的内摩阻力，但其含水量较大。因此施工可选取轮胎式压路机施工，能够提供较大作用力及有效作用时间，为空气及多余水分的排除极为有利，是基层密实度提高的可靠保障;第二，较薄铺层情况下，压路机可采取超重型静压式机械，并通过低速进行碾压施工。(2)碾压顺序。直线地段:按照“两侧—中间，慢速—快速，静压—振动”顺序施工;曲线地段:按照“曲线内侧—外侧，慢速—快速，静压—振动”顺序施工。(3)碾压遍数。根据填筑试验进行压实遍数的准确确定。通常情况下，冰水堆积土可按照18t压路机进行2遍静压，随后选取18t以上振动压路机进行4～6遍碾压施工。(4)碾压速度。在对施工技术要求及经济性等条件综合考虑的基础上，对本工程碾压速度进行确定，要求每小时速度控制在3km～6km之间。
5结语
综上所述，伴随改革开放的不断深化，我国公路工程建设规模逐步扩大。为更好地提升工程建设质量，必须将新技术、新工艺及新材料广泛应用于工程建设。高速公路因其自身原因，修建地形地质情况极为复杂。冰水堆积土路基填筑施工作为高速公路施工的主要内容，选取合理的施工方案，提高施工技术水平，规范施工工艺，对工程建设整体质量提升极为关键。
参考文献:
［1］王献礼，张永双，曲永新，等．基于数字图像处理技术的冰川堆积物粒度分析———以川西贡嘎山冰川堆积物为例［J］．地质通报，2010，(Z1)．
［2］李楠，乐雅高速公路冰水堆积土路基填筑工艺及变形研究［J］．长安大学学报，2012，(04)．
［3］张杰，冰水堆积物填料工程特性室内研究［J］．铁道建筑，2010，(07)．08
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