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探討填石路基在公路施工中的應用
2012-03-30 來源:中國百科網(wǎng)
1、填料的質(zhì)量要求

  巖石填料按抗壓強度劃分硬質(zhì)巖和軟質(zhì)巖兩大類,其強度采用尺寸50×50×50mm的立方體試件飽水抗壓強度試驗確定,如表示:

  

  本合同段因填料中含紅砂巖石,其又分為一、二、三類,故本次試驗雖未涉及紅砂巖填料,為綜合指導,亦應相應提出為好,用于路基填方材料的巖石,其飽水抗壓強度應不低于15Mpa,當其抗壓強度小于規(guī)定要求時,應進行CBR試驗,CBR不低于15%,不滿足要求時,應按填土的要求檢驗和控制,填料中石料含量≤50%時,按填土路堤施工,當石料含量≥70%時,按填石路堤施工,當石料含量在50~70%時,按土石混填路堤施工。

  2、粒徑(粗細粒料的比例)、不均勻系數(shù)

  多數(shù)試驗結(jié)果認為,最大粒徑越大,巖石填料的抗剪強度越低,最大粒徑大,不均勻性往往也大,使壓實度難以把握。應加控制。石料強度不同,最大粒徑允許值也不同。主要考慮到壓碎性的雙重影響。不同部位允許的最大粒徑值也不相同。

  用于路基主填區(qū)巖石填料中20mm以下的細粒料的比例不低于10%,一般應為10~40%,大于200mm的巨粒料的比例不應高于40%,0.074mm以下的顆粒比例不應大于10%,目的是防止混入細粒土。同時也防止人為地摻土代替填隙和壓實。用于邊坡碼砌的巖石填料,30cm以上的巨粒料比例不小于70%,填隙用的中粒料粒徑應大于10cm,其比例不應超過30%。用于路基主填區(qū)的巖石填料不均勻系數(shù)應為10~40%,用于基底、路床、結(jié)構(gòu)物回填和邊坡時,不均勻系數(shù)宜為10~20%。根據(jù)有關資料論述,代表性填石路堤石料的顆粒組成級配。d10為2~20mm,d60為40~200mm,故控制20mm以下的含量不多于40%是合理的。不均勻系數(shù)對石料的壓碎性和不同壓實狀態(tài)的空隙率有顯著影響。從而影響壓實度和路基強度。根據(jù)資料,石料級配分析和石料可壓實性研究,cu小于10時不能有效壓實,cu為36時最易壓實。多數(shù)石料開挖的cu值介于10~40之間,作為控制范圍是合適的。

  3、石方填方路基的綜合處治方案

  3.1基底的強度和均勻性:基底的承載能力應滿足不同路基高度的要求。路基高度6~10m時,基底承載力在140~180Mpa,高度在10~15m時,承載力在180~270Mpa,高度在15~20m時,承載力在270~320Mpa,填土高度>20m時,承載力應>320Mpa或填筑在巖石基底上,基底強度應均勻,巖石和細粒土混基底,應加強細粒土部位,降低承載力的差異。

  3.2細粒土基底:細粒土基底上的填石路堤應設過渡層,過渡層材料應符合:若粗粒料的P15/F85>5,應設過渡層,過渡層應滿足M15/F15>5,M15/F85<5。(其中R為粗粒料,M為過渡層粒料,F(xiàn)為細粒料,加上數(shù)字表示該通過率對應的粒徑。)厚度為30~50cm。

  3.3巖石和細粒料混合基底:巖石和細粒土混合基底,應將巖石炸平,并在細粒土部位設過渡層,基底為石牙狀(石筍)時,應將石牙(石筍)炸除不小于80cm,并用巖石填料置換細粒土,形成均勻、夾帶的巖石混合基底。

  3.4路基主填區(qū):右用各種符合要求的填料填筑,但不應采用細粒土和填石混雜或夾層填筑。細粒土用于填石路基的上部時,應在兩導之間設過渡層,層厚為30~50mm。細粒土不宜用于填石路基的下部填筑。

  3.5超大石料粒處理,一般用人工、機械解小、用于邊坡和運出現(xiàn)場等方法,機械解小速度快,效果較好。

  4、填石路堤施工工藝

  4.1巖石填料應控制20cm以上的大塊率不多于40%,超尺寸粒徑應在料源就地解小。采用最大粒徑為10cm以下的石碴或碎石填隙,使級配符合要求。填隙料的比例應根據(jù)開挖出的石料級配確定,關于這方面必須列出施工記錄中切實控制的祥盡記錄,與路基壓實成形至關重要。填石路堤施工,填隙是重要的工序,石塊尺寸較大時,細料粒徑不足,需要的填隙料較多,施工中應有填隙考慮,并準備相應的填隙材料,安排相應的施工,才能保證路基壓實符合要求。

  4.2壓實能量,能量應不小于2.68J/cm3,按式計算:

  E=2αnNL(W+F/2)/(VLBh)

  式中:E—振動碾的壓實能量J/cm3;

  α—振幅,mm;

  W—振動輪的軸重,KN;

  F—激振力,KN;

  n—振動頻率,HZ;

  N—振動碾壓遍數(shù);

  V—振動碾壓速度,cm/s;

  L—振動輪接地長度,cm;

  B—壓實寬度,可取振動輪接地寬度D1/2,cm;

  h—壓實層厚度,cm;

  D—振動輪直徑,cm;

  壓實能量與壓路機的參數(shù)有關外,還與碾壓遍數(shù)、層厚、碾壓速度有關,表推薦的碾壓遍數(shù),在a為1.66mm,v為5km/h,層厚h為50cm的條件下計算得到。試驗總結(jié)達到碾壓遍數(shù)時壓實效果是好的,穩(wěn)定性是較好的。

  4.3壓實工藝

  應先采用平碾靜壓2遍,碾壓速度為3~6KM/n,然后采用振動碾振動碾壓實,碾壓速度不大于5KM/h,宜優(yōu)先采用凸塊式(羊足碾)振動碾振動壓實。不同壓路機的振動壓實遍數(shù)如表:

  振動碾壓遍數(shù)先用

  軸重

  

  每5層及路基頂面宜采用沖擊式振動壓路機振動壓實。路訂部分應采用自行平碾式振動壓路機振動壓實。

  4.4超粒徑石料的處理,應輔以人工解小,直到尺寸符合要求,也可采用沖擊錘進行機械解小,以提高生產(chǎn)效率,不能解小的石塊應清除出施工現(xiàn)場。

  4.5碼砌石料施工工藝,碼砌石料的尺寸應符合要求,石塊大面朝下,大小咬合緊密,不得有全體檢動現(xiàn)象。不得采用層鋪法及填隙鋪砌工藝??刂撇痪鶆蛳禂?shù)目的是防止采用層鋪法和細石填隙砌筑。

  5、壓實質(zhì)量管理

  5.1料場質(zhì)量管理,應測定料場石料的強度、級配、視比重、吸水率,每個料場第5萬m3至少應試驗一次,爆破方法改變時,應重新測定石料級配,測定石料強度目的是進行石料分類,為控制層厚和壓實用。測定級配目的是控制最大粒徑,粒細料的比例和不均勻系數(shù)。

  測定視比重和吸水率目的是評價石料的強度,并提供密度計算所需要的參數(shù)。級配受開挖方式的影響較大,開挖方式改變時,應重新評價級配組成。

  5.2松密度計算,按下式計算:

  P0=(1-0.46/8√Cu)CsCu=d60/d10壓碎前)

  式中:P0—石料的松密度,g/cm3;

  Cu—石料的不均勻系數(shù);

  Cs—石料的視比重。

  松密度只與石料的不均勻系統(tǒng)和比重有關,有了松密度數(shù)據(jù),就可以通過沉降測量,確定壓實度。經(jīng)驗公式經(jīng)大量試驗資料驗證,誤差在范圍內(nèi)。

  5.3壓實沉降率要求,應根據(jù)不同石料級配和壓實度的要求確定壓實沉降率εn,應符合下表要求:壓實沉降率要求是根據(jù)壓實度大于90%時的干密度與按不同的Cu值計算最大干密度比較后提出的,達到要求的總沉降率時,壓實度應大于90%。

  

  5.4壓實度計算,巖石填料的最大干密度按下式計算:

  Pmax=(1-0.30/8√Cu)Cs(Cu為壓碎后)

  式中:Pmax—最大干密度,g/cm3。其余符合意義同前。

  壓實后填料的干密度P按下式計算:

  P=P0(1+ε)ε—壓實后實測的沉降率。

  壓實度K為:K=(P/Pmax)×100%

  壓實密度由初始密度和壓實沉降率確定;最大干密度由不均勻系數(shù)和比重確定。公式推導過程略。

  5.5壓實效果檢測與評定

  a、目視管理

  是填石路堤壓實施工控制的重要手段,大塊數(shù)控制基于級配分析,控制了大塊數(shù),總體上就控制了不均勻系數(shù)。均勻性控制也是控制不均勻系數(shù)和太實度的重要方面。大塊分布均勻和壓實厚度均勻才能保證壓實均勻。碾壓遍數(shù)是最常用的壓實控制方法。壓路機的參數(shù)確定后,影響壓實度的因素還有層厚、碾壓速度和碾壓遍數(shù)??刂颇雺罕閿?shù)必須考慮層厚和碾壓速度。

  大塊板:第2000m2檢測6處,每處抽檢1m2的范圍內(nèi)尺寸大于20cm的大塊數(shù)不得超過7塊,整個工作面內(nèi)不得有超尺寸石塊,否則應就地解小或挖除更換合格填料。

  總體均勻性:大塊石料不得集中,壓實后表面不得有寬度大于2cm的縫隙,否則應將大塊石料分散,并填充填隙材料。攤鋪后應用鋼尺測量每層的松鋪厚度,每20m的一個斷面,每個斷面4處,每處以3個測點的厚度平均值作為測點厚度值。

  碾壓遍數(shù):應根據(jù)壓實設備的軸重和激振力確定振動碾壓的最少遍數(shù),不得少于下表規(guī)定(見第5頁表列)。不得有漏壓現(xiàn)象。

  b、沉降測量

  每五層應進行一次沉降測量,以評價壓實情況,每20m測一個斷面,每個斷面測4處。每攤鋪5層的最后一層前,按照檢測頻率要求布置網(wǎng)格測點,以測點為中心,在正交的兩軸以上25cm的距離各選擇1個輔助測點,以5個點的標高平均值作為該處的標高,攤鋪每5層的最后的一層,測定對應各測點的標高,碾壓到規(guī)定的振動壓實遍數(shù)后,測量對應各測點的最終標高。以松鋪標高與原標高之差為松鋪厚度,以壓實后標高與松鋪標高之差為壓實沉降量,沉降率為沉降量與松鋪厚度的百分比。沉降量與碾壓遍數(shù)有良好的相關關系,沉降率等于壓實度增加率。為提高沉降測量精度,必須固定測點位置。并采用輔助測點測量標高平均值代表測點標高。

  c、壓實效果評價

  檢測層的碾壓沉降率應不小于表格規(guī)定的要求(詳見表)

 
  

  壓實度代表值應不低于90%,極值不低于85%。

  5、6層總壓實效果按以下方法評定:

  以每層檢鋪厚度的平均值作該層的松鋪厚度值,以5層松鋪厚度的和作為5層的總松鋪厚度,以上下兩個第5層對應測點壓實后的標高之差作為5層的總壓實厚度,總沉降量為總松鋪厚度與總壓實厚度之差,總沉降0率為總沉降量與總松鋪厚度的百分比??偝两德屎涂倝簩嵍葢弦?。

  壓實效果評價仍采用習慣的壓實度。沉降率是間接反映壓實度的指標。分單層壓實度和5層總體壓實度。評價標準與路基施工規(guī)范的要求相同。
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