路基填筑施工的主要工序有填料选择,基底处理,土的挖、装、运,摊铺整平、碾压和检测。

1)填料选择

填筑路堤的材料(以下简称“填料”)以采用强度高,水稳定性好,压缩变形小,便于施工压实以及运距短的土、石为宜。选择填料时,一方面要考虑料源和经济性,另一方面要顾及填料的性质是否合适。

为了节约投资和少占耕地良田,一般应利用附近路堑或附属工程的弃方作为填料。

2)基底处理

路堤基底处理是保证路堤稳定与坚固极为重要的措施。路堤填筑前进行基底处理,能使填土与原来的表土密切结合,能使初期填土作业顺利进行；能使地基保持稳定,增加承载能力；能防止因草皮、树根腐烂而引起路堤沉陷。

3)土的挖、装、运

根据运距和填料特点选择适宜的机械设备,当采用挖掘机(或装载机)配合运输车辆将填料装运至填筑地点时,为了保证层厚符合设计和规范要求,填料摊铺均匀,碾压后表面平整且利于排水,可用石灰线划分方格网指导装卸车卸料,如图3.11所示。

4)摊铺整平

推土机将填料摊铺整平如图3.12所示。可先用推土机初平,再用平地机精平,在精平后检测其松铺厚度是否与试验段确定的松铺厚度吻合,确认一致后开始碾压作业。

图3.11　路堤填筑前划分方格网

图3.12　推土机将填料摊铺整平

5)碾压

碾压是路基填筑的一个关键工序,路基是否碾压密实是决定路基工程施工质量的一个重要因素。

(1)路基压实的目的及原理

路基填土经过开挖、运输、摊铺等过程后,已变得十分松散。压实的目的是通过碾压做功,使土粒重新组合,彼此挤紧,孔隙缩小,形成密实整体,从而增加强度,提高稳定性。大量的试验和工程实践已经证明：土基压实后,路基的塑性变形、渗透系数、毛细水作用及隔温性能等均有明显改善。

路基土体压实按压实机械作用种类不同分为静压、冲击作用、振动作用。其中,静压是依靠机械自重对土体进行密实的方法；冲击作用是将一定质量的物体提升一定高度,然后自由下落,产生冲击,对土体进行冲击压实；振动作用是振动压路机利用其自身的重力和振动作用,形成持续不断的冲击波,使土粒运动,以达到密实土体的目的。

(2)影响压实效果的因素

对于细粒土的路基,影响压实效果的因素有内因和外因两个方面。内因指土质和湿度,外因指压实功能(如机械性能、压实时间与速度、土层厚度)及压实时外界自然和人为的其他因素等。

(3)压实机具的选择

土基压实机具的类型较多,大致上分为碾压式、夯击式和振动式三大类。碾压式包括光面碾(普通的两轮和三轮压路机)、羊足碾和气胎碾等。夯击式除了人工使用的石夯外,机动设备中有夯锤、夯板、风动夯及蛙式夯机等。振动式有振动器、振动压路机等。此外,运土工具中的汽车、土方机械等,也可用于路基压实。

不同压实机具,适用于不同土质及不同土层厚度等条件。正常条件下,对于砂性土的压实效果,振动式较好,夯击式次之,碾压式较差。对于黏性土,则宜选用碾压式或夯击式,振动式较差甚至无效。

压实机具对土施加的外力应有所控制,以防压实功能太大,压实过度,不仅失效、浪费甚至有害。一般认为,压实时的单位压力不应超过土的强度极限。不同土的强度极限,还与压实机具的质量、相互接触的面积、施荷速度及作用时间(遍数)等有关。

(4)碾压

土基压实时,按试验路段选定的机具类型、土层厚度、行程遍数及最佳效果的碾压速度进行碾压。压实操作时,宜先轻后重、先慢后快,在整个全宽的填土上压实,宜纵向分行进行,直线段由两边向中间,曲线段宜由曲线的内侧向外侧(当曲线半径超过200 m时,可以按直线段方式进行)。两行之间的接头一般应重叠1/4～1/3轮迹,对于三轮压路机则应重叠后轮的1/2,确保压实均匀,不漏压。对于压不到的边角,应辅以人力或小型机具夯实。纵向分段压好以后,进行第二段压实时,其在纵向接头处的碾压范围宜重叠1～2 m,以确保接头处平顺过渡。压实全过程中,土的含水率应在最佳含水率的±2%以内。如含水率过大,应翻晒；如含水率过小,则应适当洒水。图3.13所示为压路机碾压土质路基。

填石路堤在压实前,应先用大型推土机推铺整平。个别不平处,应用人工配合,用细石屑找平。采用的压路机宜选18 t以上的振动压路机,碾压时要求均匀压实,不得漏压。(www.daowen.com)

土石混填路堤的压实要根据混合料中巨粒土含量的多少来确定。当巨粒土含量较少时,应按填土路堤的压实方法进行压实；当巨粒土含量较大时,应按填石路堤的压实方法压实。

6)检测

压实质量以压实度控制。碾压完毕后,应按规定的方法和频率进行压实度检测,检测合格后方可进入下一道工序。

图3.13　路基碾压

①土质路基压实度检测应符合以下规定：

a.用灌砂法、灌水(水袋)法检测压实度时,取土样的底面位置为每一压实层底部；用环刀法试验时,环刀中部处于压实层厚的1/2深度；用核子密度湿度仪试验时,应根据其类型,按说明书要求办理,事先应与规定试验方法做对比试验进行标定。

b.施工过程中,每一压实层均应检验压实度,检测频率为每1 000 m2至少检验2点,不足1 000 m2时检验2点,必要时可根据需要增加检验点。

②土质路基压实度计算。例如：令工地实测土质路基的干密度为ρ,试验室内该土样的标准击实试验得到的最大干密度为ρdmax,则压实度K按下式计算：

将实测的压实度与设计要求的压实度值进行比较,判断其是否合格。

灌砂筒、标定罐、基板如图3.14(a)所示,压实度检测凿洞如图3.14(b)所示。

图3.14　灌砂法检测路基压实度

【案例3.1】背景资料：某高速公路M合同段(K17+300～K27+300),主要为路基土石方工程,本地区岩层构成为泥岩、砂岩互层,抗压强度为20 MPa左右,地表土覆盖层较薄。在招标文件中,工程量清单列有挖方2 400 000 m3(土石比例为6∶4)、填方2 490 000 m3,填方路段填料由挖方路段调运。施工过程部分事件摘要如下：

事件1：填筑路堤时,施工单位采用土石混合分层铺筑,局部路段因地形复杂而采用竖向填筑法施工,并用平地机整平每一层,最大层厚40 cm,填至接近路床底面标高时,改用土方填筑。

事件2：该路堤施工中,严格质量检验,实测了压实度、弯沉、纵断高程、中线偏位、宽度、横坡、边坡。

【问题】

(1)指出事件1中施工方法存在的问题,并提出正确的施工方法。

(2)指出事件2中路堤质量检验实测项目哪个不正确?还需补充哪个实测项目?

(3)针对该路段选择的填料,在填筑时,对石块的最大粒径应有何要求?

【参考答案】

(1)事件1中施工方法存在的问题：

①不应采用平地机整平。因为含石量为66%,整平应采用大型推土机辅以人工进行。

②不应采用竖向填筑法。土石路堤应采用分层填筑,分层压实。

(2)不应该实测弯沉。还应实测平整度。

(3)土石混合料中石料强度大于20 MPa时,石块的最大粒径不得超过压实层厚的2/3,超过的石料应清除或改小,直到符合要求为止。