高速公路土石混填路基的施工工艺

1、土石混填路基的施工工艺土石混填路基的施工工艺 及施工质量控制要点及施工质量控制要点 宁夏路桥工程股份有限公司 路基是公路的基础，路基的质量好坏直路基是公路的基础，路基的质量好坏直 接关系到整个公路的使用品质，因此，提高接关系到整个公路的使用品质，因此，提高 路基强度和稳定性是保证公路交通运行的关路基强度和稳定性是保证公路交通运行的关 键。要达到这一目的，必须对路基进行充分键。要达到这一目的，必须对路基进行充分 压实，充分发挥路基材料的强度作用，减少压实，充分发挥路基材料的强度作用，减少 路基在行车荷载下产生的形变，增加路基填路基在行车荷载下产生的形变，增加路基填 筑材料的不透水性和强度稳定性，

2、使路基在筑材料的不透水性和强度稳定性，使路基在 使用过程中不会由于进一步的压实而产生有使用过程中不会由于进一步的压实而产生有 害的变形。害的变形。 土石混合料具有优良的承载力、土石混合料具有优良的承载力、 刚度和水稳性，适用于路基填筑。刚度和水稳性，适用于路基填筑。 特别是地表水系较发达的平原特别是地表水系较发达的平原 路基填筑。路基填筑。 一、土石混填料的优点： 二、路基填筑前的准备二、路基填筑前的准备 1、填料的要求（公路路基施工技术规范要求）、填料的要求（公路路基施工技术规范要求） 1）膨胀岩石、易溶性岩石等不宜直接用）膨胀岩石、易溶性岩石等不宜直接用 于路基填筑，崩解性岩石和盐化岩石不

3、得直接于路基填筑，崩解性岩石和盐化岩石不得直接 用于路基填筑。用于路基填筑。 2)天然土石混合填料中，中硬、硬质石料天然土石混合填料中，中硬、硬质石料 粒径不得大于压实层厚的粒径不得大于压实层厚的2/3；石料为风化石；石料为风化石 料或软质石料时，其料或软质石料时，其CBR值应符合表值应符合表4.1.2的的 规定，石料最大粒径不得大于压实层厚。规定，石料最大粒径不得大于压实层厚。 2、地基表层处理要求：、地基表层处理要求： 三、三、施工工艺检测办法的确定 作为路基填料，本着因地制宜的原则。作为路基填料，本着因地制宜的原则。 在石银高速公路项目设计中，提供的料场在石银高速公路项目设计中，提供的料

4、场 为土石混合非均质性路基填料，由于区内为土石混合非均质性路基填料，由于区内 以前没有土石混填路基施工的先例作为参以前没有土石混填路基施工的先例作为参 考，且考，且公路路基施工技术规范公路路基施工技术规范JTG F10-2006中对土石路基的施工及质量控制中对土石路基的施工及质量控制 要求没有明确的规定和详细的要求。要求没有明确的规定和详细的要求。 在路基在路基公路路基施工技术规范公路路基施工技术规范 4.2.4条第条第3款中规定：款中规定： 根据以上规定，结合总监办下发的路根据以上规定，结合总监办下发的路 基作业指导书，确定土石混填路基施工工基作业指导书，确定土石混填路基施工工 艺，并以试验

5、路段确定工艺流程及工艺参艺，并以试验路段确定工艺流程及工艺参 数控制压实过程。数控制压实过程。 针对土石混合非均质材料填方压实的针对土石混合非均质材料填方压实的 现状，分析了土石混合料的成因、强度形现状，分析了土石混合料的成因、强度形 成机理及存在的问题。在此基础上，研究成机理及存在的问题。在此基础上，研究 土石混合料压实特性以及最大干密度的外土石混合料压实特性以及最大干密度的外 推方法，确定以试验段得出的碾压遍数及推方法，确定以试验段得出的碾压遍数及 沉降差和空隙率控制作为土石混合料填筑沉降差和空隙率控制作为土石混合料填筑 工地压实结果控制的方法。工地压实结果控制的方法。 1、松铺系数及松铺

6、厚度确定、松铺系数及松铺厚度确定 试验段根据填料的级配、粒径，依据公路路试验段根据填料的级配、粒径，依据公路路 基施工技术规范及相关规范的要求选定松铺基施工技术规范及相关规范的要求选定松铺 厚度为厚度为40cm和和50cm两种方案，经过试验段两种方案，经过试验段 验证，确定松铺系数为验证，确定松铺系数为1.10。由于填料中大。由于填料中大 粒经石料占的比例较大，采用松铺厚度粒经石料占的比例较大，采用松铺厚度50cm 的方案，根据招标文件专用条款规定施工中的方案，根据招标文件专用条款规定施工中 松铺厚度为试验段松铺厚度的松铺厚度为试验段松铺厚度的90%，最终确，最终确 定施工松铺厚度取定施工松铺

7、厚度取45。 2、碾压组合 在试验段实施过程中，通过试验数 据表明YZ20B振动压路机强振5遍后，沉 降差和孔隙率变化趋于稳定，以此作为 指导后续工程压实遍数的依据。 所以施工压实遍数及速度确定如下： YZ20B振动压路机关闭振动一档稳压 1遍YZ20B振动压路机一档强振5遍 3Y18T三轮光轮压路机一档稳压1遍。 一档行驶速度为3540米/分钟。 3、检验标准的确定 根据填料的确定检测方法为灌水法检测。 经试验确定，当路基碾压至6遍时，沉降差和 孔隙率趋于稳定。 沉降差控制标准制定为：沉降量不大于3， 标准差不大于2 . 上路床以下孔隙率控制标准为：13%。 最佳含水率为4.0%左右。 外观

8、及平整度检测标准：平整度不大于20 ，路基表面平整密实，表面无松散、填料 无离析现象，大粒径填石无松动，无明显轮 迹和孔洞，表面及边部无超粒径石料，边线 顺直。 其余检查项目同填石路基检测标准。 四、土石混填路基施工工艺四、土石混填路基施工工艺 1、准备工作:包括填筑材料检测， 原地面处理，测量仪器和观察埋设用钢 球的准备、路基三线放样，两边线挂线 等工作。 2、依据运输车辆的运输方量、按照 试验所得的松铺厚度（我合同段松铺厚 度按照45cm控制，压实厚度为40cm）计 算出每车填料的铺筑面积，打上方格网 线。 3、按照布设的方格网进行卸料，粗 平，进行洒水焖料（洒水时需要控制含 水量，根据原

9、材料含水率和最佳含水率 估算需要洒水量。最佳含水率由试验路 段得出为4%左右，如含水量过大，则将 填料晾干至最佳含水量2%以内。如含 水量过小，则需要对填料补充洒水，达 到压实所需的最佳含水量。原材料的含 水率根据现场抽样所得。一般焖料时间 达到6小时以上为最佳）。 4、待填料焖透、含水率达到最佳时进 行平地机精平，精平同时人工挑拣出超粒 径的石料（粒径大于30cm）。人工用细粒 料填补表面的空洞，保证表面平整并无离 析现象。 5、埋设钢球。钢球采用直径8cm的 为宜，便于测量。钢球埋设时根据路段 的长度和宽度确定，最佳40m为一个断 面，每个断面埋设6-10个。 6、采用20B以上的振动压路

10、机稳压 一边，测量钢球的高程、记录。碾压时 有出现离析地方，及时用细料填补。 （压路机正常碾压速度35-40m/min,沿原 轮迹往返一次记一遍，每次轮迹重合1/2 以上） 7、压路机开至强振，碾压3遍，根 据现场实际情况进行补水，测量高程、 记录。补水至路基表面湿润且不沾轮。 8、继续强振碾压完成第5遍碾压， 自检合格后，报监理工程师验收。 外观验收：平整度不大于20mm，路基 表面平整密实，表面无松散、离析现象， 边坡顺直。 沉降差：测设第5次碾压完成后的高 程，进行第6次碾压，观测两次高程差， 平均差3mm，标准差2mm，即为合格。 随机抽点检测孔隙率：采用灌水法 检测孔隙率，根据试验段

11、得的结论，大 于5mm的颗粒含量在75-80%，孔隙率 13%为合格。 9、验收合格后用18B以上的三轮压 路机碾压一边，消除轮迹，继续进行下 一道工序。沉降差不合格时继续碾压、 测量，根据现场需要及时、适量补水。 五、施工控制要点五、施工控制要点 1、填料的粒径为硬质石料时最大粒 径不得大于填筑层厚的2/3；填料为风化 石或软质石时，应检测CBR值是否符合 相关要求，粒径不得大于层厚。 2、计算卸料面积，控制层厚，如现 场运输车辆按18m3/车计算，则方格网可 按5m宽、8m长布设，得到的松铺厚度为 45cm。卸料前对原路基表面洒水，确保 上下两层路基粘结良好。 3、埋设钢球，通过观测钢球的

12、沉降量 （振动碾压第5遍和第6遍的高程差），确 定压实是否合格。平均差3mm，标准差 2mm。测量沉降差时，将钢球表面的土粒 清理干净，确保测量精度。测点布设要合 理。 4、测量仪器和碾压机械的选择：测量 仪器采用高精度的电子水准仪或苏光DSZ2 水准仪配合测微仪和铟钢尺使用；碾压机 械必须为20B以上的振动压路机和18B以上 的三轮压路机。 5、孔隙率采用灌水法检测，影响 因素较多，规范中提到只作为土石混填 路基试验段压实度标准，大面积施工中 不可用。其它检测依据填石路堤施工质 量标准进行检测。 六、灌水法检测孔隙率的试验方法 灌水法与灌砂法的检测原理基本相 同，都是用来检测土密实程度的一种

13、 试验方法，不同点在于灌水法适用于 现场测定粗粒土的密度测定。 1、用灌水法检测土石混填路基的孔 隙率，在施工中应根据试样的最大粒径 来确定基板的尺寸和试坑的深度。粒径 大于150mm，深度500mm以下的建议采用 边长为800mm，深40mm的金属方盘，盘中 心有一直径为600mm的圆孔，粒径大于 200mm，深度500mm以上的可以采用直径 大一些的基板。 2、灌水法试验所需的试验设备主要 有：直径为600mm基板一个、100kg台秤、 10kg电子秤、酒精、钢钎、毛刷、大约 200kg的水、5mm圆孔筛、60mm圆孔筛、 塑料薄膜、塑料桶和温度计等。 3、试验方法 灌水法试验前必须先布设

14、好测点，测 点随机选取后用毛刷清扫干净，然后将 基板放在测点位置，铺塑料薄膜标定基 板的容积。 标定结束后开始挖测坑，试坑直径为 基板中心圆的直径。根据坑口轮廓线进行 下挖，试坑按要求下挖至层底，对坑壁要 加以修整，将落于坑内和坑壁周围松散的 颗粒用毛刷清扫干净，称试坑试样的总质 量 mp，称重后分别过60mm与5mm的筛子， 将大于60mm石料与小于5mm的细料分开装入 编织袋中称重，分别计算大于60mm颗粒含 量、大于5mm小于60mm的颗粒含量和小于 5mm的颗粒含量。取60mm以下代表性的试样 测定细料含水率wf，称取60mm以上石料检 测含水率wc。 灌水之前为了使坑壁和塑料薄膜易

15、于紧贴且不使塑料薄膜被坑壁石料刺破， 坑内铺设3层180cm*180cm一次性高级桌 布。铺好后向坑内注水，记录好注水的 质量，同时测定注入水的温度便于修正。 试坑注水时要轻轻的拉住薄膜，一边拉 松，一边注水，使薄膜与坑壁空气得以 排除，保证试坑容积测量的准确性。同 时注意注水的速度，缓缓注入直至水面 与直尺接触不外溢为准，称剩余水的质 量。 4、数据整理： 1）.计算基板部分的容积： VO=(m1-m2)/w 试中： VO 基板部分容积（cm3）,计 算至0.01 m1 储水桶注入前水的质量（g） m2 储水桶注水后水的质量（g） w 水的密度(g/cm3) 2).按下式计算试坑的容积 Vv

16、=m/w -V0 式中： Vv 试坑容积（cm3）,计算精 确至0.01 m 试坑内注水的总质量（g） V0 基板部分容积（cm3） w 水的密度（g/ cm3） 3).计算湿密度 = m/ VV 湿密度（g/ cm3） m 湿土质量（g） 4）计算含水率 含水率是指水的质量与土颗粒 质量的比值，以百分率表示。 试验现场采用酒精燃烧法分别对粒径 60mm以上粗粒料和60mm以下细粒料进行 含水率测定。再计算整体含水率： W = Wf Pf + Wc(1- Pf )式中： W 整体含水率（%），计算至0.01 Wf 细粒土部分的含水率（%） Wc 石料部分的含水率（%） Pf 细粒料的干质量与全

17、部材料的干 质量之比 （细粒料与石块的划分以粒径60mm为界 限） 5).计算试样的干密度 d =s /（ 1 + w ） d 试样干密度（g/ cm3） w 整体含水率（%） 干土质量： mS = m/（1+w/100） 6).土粒比重试验采用公路土工试验规程 JTG E402007中的（T0112-1993）比重瓶法 和（T0113-1993）浮称法或（T0114-1993） 虹吸筒法测定。 土粒的平均比重按下式计算 Gs = 1/(P1/Gs1+P2/Gs2) 式中：Gs 土粒的平均比重，计算至0.01 P1 小于5mm的干质量与全部材料的干质量 之比（%） P2 大于5mm的干质量与全

18、部材料的干质量 之比（%） Gs1 小于5mm颗粒比重 Gs2 大于5mm颗粒比重 7).计算孔隙率 n = 1-d/ Gs *100% 式中: k 孔隙率 d 填料干密度，g/cm3 Gs 填料湿密度(平均比重)， g/cm3 用用灌水法检测路基孔隙率在在施 工中起到了一数据指导施工的作用，使 工程质量得到了控制。但检测方法最大 的难处在于费工费时，同时室内最大干 密度的确定也较困难，大面积使用很不 方便。 七、现场CBR试验在土石混填路 基中的应用 CBR又称加州承载比,由美国加尼福 尼亚州公路局首先提出来，用于评定 路基和路面材的强度指标。CBR值的含 义是表示试验材料相对标准碎石的强

19、度，为无量纲值 。 1、现场CBR试验基本原理 1）仪器与材料 荷载装置；设有加劲横梁的载货汽车，后 轴重不小于60KN。 现场测试装置：千斤顶、测力计、球座、灌 入杆、荷载板和百分表等。 2）试验原理 用载货汽车作为反力架，通过千斤顶继续 加载，使灌入杆均匀压入路基。为模拟路面 结构对土基的应力，在灌入杆位置安放荷载 板，路基的强度越高，灌入量为25mm或 50mm的荷载越大，即CBR值越大。 2、现场CBR值测试结果 1）试验段概况 试验选择了3个段落，虚铺厚度分别 设40cm、50cm和60cm。在试验段铺筑中， 采用现场CBR试验、干密度测量。沉降差 观测和弯沉测量等方法，检测土石方的

20、 亚视情况，研究土石混填路基强度增长 的规律，确定合理的施工工艺和合适的 质量检测方法。 2）测点的布设 土石混填料粒径大，碾压过程中有粒料 错动现象，易造成检测的结果可靠性降 低，所以在3个试验段分别布设2、2、4 个主控制点，每个主控制点布设3个控制 点，以保证测量数据的可靠性。 3、现场CBR值的测试结果 试验时，分别测试静压1遍，振动2遍、 4遍、6遍的现场CBR值。 现场CBR值与碾压遍数的关系 根据现场记录的CBR值和碾压遍数 得下图1：随碾压遍数的增加，CBR值逐 渐增加；碾压初期CBR值增加较快，后期 CBR值增加缓慢。这与干密度和压实遍数 测试的结果（图2）、沉降率与碾压遍数

21、 测试的结果（图3）是吻合的。 通过不同的虚铺厚度CBR值的测定， 经过统计可以发现，无论哪种虚铺厚度， 振动稳定后其现场的CBR值都大于25，满 足规范关于路基填料最小强度CBR8%的 规定，所以CBR值为25%可作为该路段压 实度的最低标准。 CBR平均值与碾压遍数关系(图1) CBR 值 % 碾压遍数/遍 干密度随碾压遍数变化 干密度 g/cm3 碾压遍数/遍 沉降差和碾压遍数关系 沉 降 差 % 碾压遍数/遍 2）现场CBR试验p-s曲线分析 图6-图8为现场CBR值检测室，不同碾压 遍数下荷载和沉降的关系曲线。 随着碾压遍数的增加， 曲线变缓，路基在相同 荷载下沉降逐渐变小， 这说明碾压遍数增大， 路基的弹性模量在逐渐 增加。这与沉降观测和 干密度的测试情况基本 吻合。 3）现场CBR值