填砂路基施工工艺研究

填砂路基施工工艺研究

安徽建筑2011年第5期(总18O期)填砂路基施工工艺研究ReseorchonTechnologyTechniqueofFillandEmbankment亢凯(中铁四局集团公司，安徽合肥230022)摘要：细砂作为路基填料，其颗粒细，粘聚力较小，易失水，边坡稳定性差，填筑过程中细砂含水量的保持和补充极为重要；细砂颗粒细，粘聚力小，密实度控制困难，目前没有成熟的施工工艺。文章依据现场调查资料，对细砂的特点、作为路基填料的工程特性及其／gx．．z_艺进行了初步探讨。关键词：细砂特性；细砂路基；施工工艺；研究中图分类号：U416．1文献标识码：B文章编号：1007—7359(2011)05—0159一O4匡1工程概况路基试验段分段表表2上海长江公路大桥崇明岛接线段位于上海市崇明县陈家镇境内，工程起迄里程为K20+888．640一K25+351．734，路线全长4．463km。主线路基最大填筑高度为4m4．5m，平均填筑高度3．74m，匝道平均填筑高度2．71m。路基位于软土地基上。本工程路基设计采用长江口细砂(以下简称细砂或砂)作为路基填料，并根据需要采用路基下部开挖的土方作为路基包边土，厚度不小于1．Om，砂芯外侧1．5m部分采用土工布每0．4m分层包裹，路基上路床30em范围采用3％水泥土封层处理。路基设计方案见图1。交各项目的观测频率表3通2主要技术难点工程路基填料为细砂，其颗粒细，粘聚力较小，易失水，边坡稳研定性差，主要技术难点有：究与①细砂易失水，填筑过程中细砂含水量的保持和补充及为应重要；用②细砂颗粒细，粘聚力小，设计采用1．0m厚的素土包边，路堤边坡采用土工布包裹和砂袋垒边两种形式，包边土与砂路干密度与含水量关系曲线基应同时分层压实，最后削坡成型。实际施工中包边素土遇雨．56水时无法施工，而适当的雨水更容易让细砂密实，对细砂填筑．55、吕更有利，因此受季节或天气影响因素，包边土与细砂无法同时鼍．54l一魁．53、，—’．同层碾压。枢．52＼／．51、l．／3施工工艺研究．50．490．oo2．oo4．006．oo8．oolO．00l2．O014．00l6．0ol8．oo3。1细砂材料特性含水量(％)3．1．1颗粒组成图2干密度一含水量关系(轻型击实)长江口细砂是指长江人海口一定范围内淤积的粉细砂，呈黄褐色，实验结果表明，颗粒组成主要在0．074mm0．25ram之间，占颗粒组成的90％以上，细砂的颗粒粒径比较均匀，在级干密度与含水量关系曲线配方面可以称为级配不良砂。本工程设计要求0．074mm以上颗粒含量大于85％，现场所采用的细砂经取样检测，大于．◆t＼0．074mm的颗粒含量为91％。，＼＼3．1．2化学成分喜^}＼’细砂的矿物成分主要为石英、长石，含少量粘土矿物。一、／安越3．1．3力学特性档l厂徽H_、／细砂在天然状态下松散，无粘性，为单粒结构，其抗剪强度建筑收稿日期：201卜07-280．oo2．0o4．OO6．oo8．00l0．0012．0014．0016．0018．00作者简介：亢凯(1963一)，男，安徽灵璧人，毕业于兰州铁道学院，学士含水量(％)高级工程师，国家注册一级建造师。图3干密度一含水量关系(重型击实)■n2011年第5期(总180期)安徽建筑詈施工工艺及压实度试验结果表(规范要求94％)表133．57515．0l5．0O．7交通工程研究与厘用图1填砂路堤设计方案较低，摩擦角在27。～35。之间，粘聚力小，边坡稳定性较差。保持不变；重型击实标准下，含水量w>8％之后干密度变化很在填料CBR强度方面，由于本工程细砂主要用于下路床小，大概在1．85％范围内，说明此类砂对含水量变化的敏感性以下路堤填筑，填料的CBR强度要求为5％。根据现场试验结不大，施工时可压实含水量范围大，受外界环境条件影响小，便果，细砂CBR值可以满足《公路路基设计规范》中对路基填料于缩短工期，降低成本。强度的要求。根据细砂击实曲线可以看出，细砂的压实度主要受含水细砂也存在较明显的缺点，由于其结构为单粒结构，因此量、压实厚度及压实功控制。实验表明，当细砂的含水量在最佳在含水量过小时则砂料松散、无粘性，过大则呈流塑状态，施工含水量附近时才能达到最佳压实效果。另外对于细砂这一特定时必须充分考虑这些特性。的路基填料种类来说，不同的压实厚度需要相应的压实功才能3．2细砂压实特性达到要求的压实效果，两者相互之间存在着对应关系，现场工图2为轻型击实条件下砂样干密度与含水量的关系曲线。艺试验的目的就是找出这种对应关系，合理选择压实机械组合图3为重型击实条件下砂样干密度与含水量的关系曲线，细砂及合理的分层压实厚度。的击实表现为多峰特性，在轻型击实条件下试验含水量范围条3．3细砂路基施工工艺试验及工艺参数确定件下获得的干密度的变化幅度是0．05g／cm，以含水量w=10％3．3．1细砂的填筑及压实时对应的峰值1．53g／em为最大干密度。重型击实条件下，含水3．3．1．1细砂的填筑安量w=8％时对应峰值为1．61g／cm，含水量w=13．5％时对应峰值本工程采用的细砂料源至施工地点的运距约为为1．62g／cm，在整个重型击实试验含水量范围条件下获得的1．5km～6km。施工时考虑采用自卸车运输至施工地点，推土机徽干密度的变化幅度是0．07g／cm。，以最佳含水量w=13．5％时对应摊铺粗平的方法最为经济。建峰值1．62g／cm为最大干密度。填筑前，依据填层段落长度及宽度，按30em计算本层填筑筑通过实验可以看出，此类砂具有多峰特性，这有利于选择的方量，依据车载方量计算控制本层卸砂车数并划分出填筑分多种施工压实条件，即砂可以在多种含水量条件下被良好压段网格。细砂采用履带式推土机按“路中心高、路侧低”摊铺粗圆实。另外，轻型击实标准下，含水量w：8％一12％，于密度值基本平，然后用平地机刮平，横坡控制在2．0％2．5％。n安徽建筑2011年第5期(总180期)3．3．1．2细砂的压实从影响细砂压实效果的两个主要因素进行分析。①含水量控制：填砂路基砂料含水量的控制至关重要。填筑过程中可根据实验情况采用洒水或晾晒的方法控制填料的含水量至最佳含水量附近。通过实验最佳含水量w=l3．5％时对应峰值1．62g／em为最大干密度。从外观看一般洒水至不液化、不松散，此时的含水量接近最佳含水量。②压实厚度与压实功。为全面掌握细砂路基填筑压实合理的施工工艺参数，采用几种不同的压实方案(压实机械组合、碾压方法和填料松铺厚度)作施工工艺对比分析。采用低吨位双钢轮压路机和较高吨位、低频高幅振动压路机组重合碾压的方式进行压实：先采用8t～10t双钢轮压路机静压，稳压后用14t～24t胶轮振动压路机低频高幅振动碾压，最后静压收面。采用不同压实机械组合和松铺厚度的压实遍数(往返一次计2遍)及达到压实度情况见表1。碾压时要求碾压轮迹搭接宽度《20era，压路机的碾压速度开始两遍采用1．5km／h～1．7km／h，以后采用2．0km／h～2．5km／h。由表1可以看出：在相同的压实度条件下，方案二能更迅速的达到要求的压实度标准。综合考虑施工效率及经济因素，方案二最为合理。3‘3-2工艺参数确定根据细砂路基试验段的施工经验，结合所投入的机械设备及施工作业情况，确定施工工艺流程及控制参数。、3．3．2．1工艺流程(见图4)3．3．2．2控制参数①砂料运输。依据填层段落长度及宽度，按30era计算本层填筑交通的方量，依据车载方量计算控制本层卸砂车数并划分出填筑分段网工图4工艺流程图格。在已验收合格的填砂路基上继续填筑上一层时，根据现场实际情程况，保持已填筑层的含水量在最佳含水量附近。时间参数值(100m研段)：运砂、卸砂时间13h。究时间(d)与②砂料摊铺及平整。采用TY140履带式推土机按“路中心高，路应侧低”摊铺粗平(先推平包边粘土之后再推平合格长江口细砂)，横坡用控制在2％～2．5％，然后用平地机精平，平整结束后立即采用光轮压路机碾压。时间参数(100m段)：2台推土机粗平时间10h，平地机精平时间2．5h。③碾压。通过不同压实方案的比较，方案一最为经济、合理，施工时在最佳含水量±2％。碾压时要求碾压轮迹搭接宽度《20em，压路机的碾压速度开始两遍采用1．5km／h-1．7km／h，以后采用2．0km／h～2．5km／h。时间参数(100m段)：压路机碾压6h～8h。压实系数取1．2。图5‘地基不处理’各层沉降量随时间变化关系曲线4施工管理要点4．1严格控制填料的含水量填料的含水量至关重要，含水量过小则砂料松散、无粘性，过大则呈流塑状态，不仅无法压实，而且由于剪切强度低，对砂料的运输造成很大的影响。4．2严格控制松铺厚度从施工工艺对比分析来看，松铺厚度过大会大大降低功效，甚至在现有机械设备组合下无法达到压实标准。4．3采取适当的措施保证路基填筑高度较大时的填料运输随着路基填层高度的增加，砂料的运输及摊铺功效会随之降低。施工中当坡度较大时，可采用铺垫钢板以保证运输车辆尽量到达已划分好的分段网格中卸料。4．4严格控制压路机碾压速度严格控制压路机碾压速度，特别是在前两遍静压时，压路机的碾■(下转第94页)n2011年第5期(总180期)蚕安徽建筑的效能，且掺加粉煤灰后，混凝土的后期强度与基准混凝土相对于现浇混凝土板的变形裂缝，应灌缝修补、封缝。在补等或略高，在施工中选择I、Ⅱ级粉煤灰，通常取代水泥的比率缝、封缝的过程中，要注意在于湿循环和冷热循环的反复作用不超过10％。下，变形裂缝有“出现——稳定——再出现——再稳定”的特3．3．2掺加减水剂点。由于减水剂对水泥粒子具有分散作用，能增大水泥浆的流对于一般混凝土楼板表面的龟裂，可先将裂缝清洗干净，动性，混凝土中加入减水剂，在保持混凝土流动性及水灰比不待干燥后用环氧浆液灌缝或用表面涂刷封闭。施工中若在终凝变的条件下，可以减少水泥及水的用量，从而控制混凝土的水前发现龟裂时，可抹压一边处理。其他一般裂缝处理，其施工顺热化。序为：清洗板缝后用1：2或1：1水泥砂浆抹缝，压平养护。当3．3．3尽量少用早强剂裂缝较大时，应沿裂缝凿八字形凹槽，冲洗干净后，用1：2水为赶工期，使用早强R型水泥和过量采用早强或超早强外泥砂浆抹平，也可以采用环氧胶泥嵌补。由于混凝土质量问题、加剂，会加速冷缩变形裂缝的形成。因为早强的R型水泥和超板厚度不够或板截面受削弱较大，以及钢筋位置偏差等原因产早强剂结合在一起，造成水泥加速水化，短时间内形成极高的生的裂缝应视为结构承载力不足的表现，应对楼板进行静载实水化热，使混凝土内外产生较大的温差，产生冷缩变形裂缝。验，检验其结构安全性，会同有关部门进行分析，一般可采用胶3．4加强养护，防止扰动粘扁钢或钢板，板缝用灌缝胶高压灌胶等措施补强。混凝土后期强度的形成和混凝土后期裂缝叠加值的大小与混凝土前期的精心养护极为有关。在实际工程中，有时为赶5结语工期，往往缺乏较充分和较足够的浇水养护时间，加之后续工作要进行测量、定位、弹线和运送材料，对混凝土产生扰动，导通过综合分析可知，选用早强材料过分追求混凝土早强和致混凝土产生裂缝，施工中必须坚持覆盖麻袋或草袋进行7d商品混凝土“三大一小”的特点，是加大混凝土收缩变形的内左右的保湿养护。通过延长养护时间，可以使混凝土表面蓄存因，而养护条件和施工中的人为因素是混凝土收缩变形的外一定的水分，这样可以延缓混凝土内部水化热的降温速度，从因。混凝土收缩是一种自然现象，对普通混凝土而言，通过采取而缩小混凝土中心和表面的温度差值。模板的支撑要牢固，输适当的预控措施，可以达到防止产生过长或过大的收缩裂缝的送管支架不得支撑在模板上，消除对模板的扰动。因此，混凝土目的。因此，只要能认真地掌握和改善混凝土变形裂缝的内外的保湿养护对其强度增长和各类性能的提高十分重要，特别是因条件，混凝土楼板的变形裂缝就可以得到有效的控制。早期的精心养护可以减少或避免产生收缩裂缝。施工3．5加强对负弯矩筋的保护参考文献技楼板施工时，上层负弯矩筋的保护一直是施工中容易被忽[1]康立中，金延，薛启龙-、?戋谈现浇混凝土楼板变形裂缝的成因和防术视的问题。由于管线的暗敷，人员的踩踏等，都可能造成负弯矩治『J】．混凝土，2003(5)．研筋的变形松动和位移，从而导致负弯矩筋的保护厚度加大，承究[2]黄庆辉．现浇板裂缝的分析、防治和处理[J】．混凝土，2003(6)．与载力降低，出现裂缝。因此，在施工现场应加强教育和管理，使[3]吴焕德．大体积混凝土温度裂缝预防，现代结构工程技术开发应应施工人员充分认识和理解负弯矩筋的正确位置对结构的重要用与展望[MI．北京：中国水利水电出版社，1998．用性。安排钢筋工在混凝土浇筑前和浇筑中对有问题的负弯矩筋[4]徐伟，等．商品混凝土材料性能对混凝土早期裂缝的影响分析[J】．及时整修。建筑施工，2001(5)．[5]王铁梦．工程结构裂缝控制[M】．北京：中国建筑工业出版社，1997．[6]GB50204—2002，混凝土结构工程施工质量验收规范[s]．北京：中国4变形裂缝补治建筑工业出版社，2002．·+—-卜一—-卜一—+_一——卜一—卜--+-一—-+一-(上接第161页)时间(d)路基，长度均为lO0m，具体见表2所列。0306O90120150l8O210240270300330360测试内容为路堤地基的沉降、路堤分层沉降。观测频率见表3。图5～图7为各层沉降量随时间变化关系曲线。通过对路分层沉降主要得到以下的结论：①路堤变形观测结果表明，细砂路堤自身变形较小，且在施工结苣皇束后发展趋于稳定，应用效果良好；皿删②三段试验段路基工后沉降超过6个月，其沉降速率呈递减之好势，在第五至第六个月时即趋于稳定；瞍刊③就目前的沉降等观测数据分析，路堤应当是稳定的，沉降变形值也在可控范围之内。6结论图7(三排井点降水)分层沉降量与时间关系曲线安压速度宜控制在1．5km／h～1．7km／h。①试验段路基各填层的压实度指标经检测能满足路基规范要徽求。建②试验段细砂路堤的稳定性满足设计要求。5工后沉降观测筑③通过试验段工艺试验的研究，基本掌握了填砂路基的施工工艺流程、控制参数及施工控制要点。施工过程中，针对填料含水量控采用不同的地基处理方式、不同的边坡防护方式和制、碾压等关键环节摸索了一些有效措施，能够确保路基施工质量。■不同的顶封层材，并考虑路基填高接近，选取了三段试验