高速公路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，使路基在使用过程中不会由于进一步的压实而产生有害的变形。

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。特别是地表水系较发达的平原路基填筑。一、土石混填料的优点：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）1）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得直接用于路基填筑。2)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2/3；石料为风化石料或软质石料时，其CBR值应符合表4.1.2的规定，石料最大粒径不得大于压实层厚。2、地基表层处理要求：

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。在石银高速公路项目设计中，提供的料场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考，且《公路路基施工技术规范》JTGF10-2006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。在路基《公路路基施工技术规范》4.2.4条第3款中规定：

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艺，并以试验路段确定工艺流程及工艺参数控制压实过程。

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工地压实结果控制的方法。

1、松铺系数及松铺厚度确定

试验段根据填料的级配、粒径，依据公路路基施工技术规范及相关规范的要求选定松铺厚度为40cm和50cm两种方案，经过试验段验证，确定松铺系数为1.10。由于填料中大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松铺厚度为试验段松铺厚度的90%，最终确定施工松铺厚度取45㎝。2、碾压压组合合在在试验验段实实施过过程中中，通通过试试验数数据表表明YZ20B振动压压路机机强振振5遍后，，沉降降差和和孔隙隙率变变化趋趋于稳稳定，，以此此作为为指导导后续续工程程压实实遍数数的依依据。。所所以施施工压压实遍遍数及及速度度确定定如下下：YZ20B振动压压路机机关闭闭振动动一档档稳压压1遍→YZ20B振动压压路机机一档档强振振5遍→3Y18T三轮光光轮压压路机机一档档稳压压1遍。一一档档行驶驶速度度为35～40米/分钟。。3、检验验标准准的确确定根根据据填料料的确确定检检测方方法为为灌水水法检检测。。经经试验验确定定，当当路基基碾压压至6遍时，，沉降降差和和孔隙隙率趋趋于稳稳定。。沉沉降差差控制制标准准制定定为：：沉降降量不不大于于3㎜，标准准差不不大于于2㎜㎜.上路床床以下下孔隙隙率控控制标标准为为：≤≤13%。最最佳含含水率率为4.0%左右。。外外观及及平整整度检检测标标准：：平整整度不不大于于20㎜㎜，路基基表面面平整整密实实，表表面无无松散散、填填料无无离析析现象象，大大粒径径填石石无松松动，，无明明显轮轮迹和和孔洞洞，表表面及及边部部无超超粒径径石料料，边边线顺顺直。。其余检检查项项目同同填石石路基基检测测标准准。四、土土石混混填路路基施施工工工艺1、准备备工作作:包括填填筑材材料检检测，，原地地面处处理，，测量量仪器器和观观察埋埋设用用钢球球的准准备、、路基基三线线放样样，两两边线线挂线线等工工作。。2、依据据运输输车辆辆的运运输方方量、、按照照试验验所得得的松松铺厚厚度（（我合合同段段松铺铺厚度度按照照45cm控制，，压实实厚度度为40cm）计算算出每每车填填料的的铺筑筑面积积，打打上方方格网网线。。3、按照照布设设的方方格网网进行行卸料料，粗粗平，，进行行洒水水焖料料（洒洒水时时需要要控制制含水水量，，根据据原材材料含含水率率和最最佳含含水率率估算算需要要洒水水量。。最佳佳含水水率由由试验验路段段得出出为4%左右，，如含含水量量过大大，则则将填填料晾晾干至至最佳佳含水水量±2%以内。。如含含水量量过小小，则则需要要对填填料补补充洒洒水，，达到到压实实所需需的最最佳含含水量量。原原材料料的含含水率率根据据现场场抽样样所得得。一一般焖焖料时时间达达到6小时以以上为为最佳佳）。。4、待填填料焖焖透、、含水水率达达到最最佳时时进行行平地地机精精平，，精平平同时时人工工挑拣拣出超超粒径径的石石料（（粒径径大于于30cm）。人工工用细粒粒料填补补表面的的空洞，，保证表表面平整整并无离离析现象象。5、埋设钢钢球。钢钢球采用用直径8cm的为宜，，便于测测量。钢钢球埋设设时根据据路段的的长度和和宽度确确定，最最佳40m为一个断断面，每每个断面面埋设6-10个。6、采用20B以上的振振动压路路机稳压压一边，，测量钢钢球的高高程、记记录。碾碾压时有有出现离离析地方方，及时时用细料料填补。。（压路路机正常常碾压速速度35-40m/min,沿原轮迹迹往返一一次记一一遍，每每次轮迹迹重合1/2以上）7、压路机机开至强强振，碾碾压3遍，根据据现场实实际情况况进行补补水，测测量高程程、记录录。补水水至路基基表面湿湿润且不不沾轮。。8、继续强强振碾压压完成第第5遍碾压，，自检合合格后，，报监理理工程师师验收。。外外观观验收：：平整度度不大于于20mm，路基表表面平整整密实，，表面无无松散、、离析现现象，边边坡顺直直。沉沉降降差：测测设第5次碾压完完成后的的高程，，进行第第6次碾压，，观测两两次高程程差，平平均差≤≤3mm，标准差差≤2mm，即为合合格。随机抽点点检测孔孔隙率：：采用灌灌水法检检测孔隙隙率，根根据试验验段得的的结论，，大于5mm的颗粒含含量在75-80%，孔隙率率≤13%为合格。。9、验收合合格后用用18B以上的三三轮压路路机碾压压一边，，消除轮轮迹，继继续进行行下一道道工序。。沉降差差不合格格时继续续碾压、、测量，，根据现现场需要要及时、、适量补补水。五、施工工控制要要点1、填料的的粒径为为硬质石石料时最最大粒径径不得大大于填筑筑层厚的的2/3；填料为为风化石石或软质质石时，，应检测测CBR值是否符符合相关关要求，，粒径不不得大于于层厚。。2、计算卸卸料面积积，控制制层厚，，如现场场运输车车辆按18m3/车计算，，则方格格网可按按5m宽、8m长布设，，得到的的松铺厚厚度为45cm。卸料前前对原路路基表面面洒水，，确保上上下两层层路基粘粘结良好好。3、埋设钢钢球，通通过观测测钢球的的沉降量量（振动动碾压第第5遍和第6遍的高程程差），，确定压压实是否否合格。。平均差差≤3mm，标准差差≤2mm。测量沉沉降差时时，将钢钢球表面面的土粒粒清理干干净，确确保测量量精度。。测点布布设要合合理。4、测量仪仪器和碾碾压机械械的选择择：测量量仪器采采用高精精度的电电子水准准仪或苏苏光DSZ2水准仪配配合测微微仪和铟铟钢尺使使用；碾碾压机械械必须为为20B以上的振振动压路路机和18B以上的三三轮压路路机。5、孔隙率率采用灌灌水法检检测，影影响因素素较多，，规范中中提到只只作为土土石混填填路基试试验段压压实度标标准，大大面积施施工中不不可用。。其它检检测依据据填石路路堤施工工质量标标准进行行检测。。六、灌水水法检测测孔隙率率的试验验方法灌水法与与灌砂法法的检测测原理基基本相同同，都是是用来检检测土密密实程度度的一种种试验方方法，不不同点在在于灌水水法适用用于现场场测定粗粗粒土的的密度测测定。1、用灌水水法检测测土石混混填路基基的孔隙隙率，在在施工中中应根据据试样的的最大粒粒径来确确定基板板的尺寸寸和试坑坑的深度度。粒径径大于150mm，深度500mm以下的建建议采用用边长为为800mm，深40mm的金属方方盘，盘盘中心有有一直径径为600mm的圆孔，，粒径大大于200mm，深度500mm以上的可可以采用用直径大大一些的的基板。。2、灌水法法试验所所需的试试验设备备主要有有：直径径为600mm基板一个个、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、、塑料薄薄膜、塑塑料桶和和温度计计等。3、试验方方法灌灌水法试试验前必必须先布布设好测测点，测测点随机机选取后后用毛刷刷清扫干干净，然然后将基基板放在在测点位位置，铺铺塑料薄薄膜标定定基板的的容积。。标定结束束后开始始挖测坑坑，试坑坑直径为为基板中中心圆的的直径。。根据坑坑口轮廓廓线进行行下挖，，试坑按按要求下下挖至层层底，对对坑壁要要加以修修整，将将落于坑坑内和坑坑壁周围围松散的的颗粒用用毛刷清清扫干净净，称试试坑试样样的总质质量mp，称重后后分别过过60mm与5mm的筛子，，将大于于60mm石料与小小于5mm的细料分分开装入入编织袋袋中称重重，分别别计算大大于60mm颗粒含量量、大于于5mm小于60mm的颗粒含含量和小小于5mm的颗粒含含量。取取60mm以下代表表性的试试样测定定细料含含水率wf，称取60mm以上石料料检测含含水率wc。灌水之前为为了使坑壁壁和塑料薄薄膜易于紧紧贴且不使使塑料薄膜膜被坑壁石石料刺破，坑内内铺设3层180cm*180cm一次性高级级桌布。铺铺好后向坑坑内注水，，记录好注注水的质量量，同时测测定注入水水的温度便便于修正。。试坑注水水时要轻轻轻的拉住薄薄膜，一边边拉松，一一边注水，，使薄膜与坑坑壁空气得得以排除，，保证试坑坑容积测量量的准确性性。同时注注意注水的的速度，缓缓缓注入直直至水面与与直尺接触触不外溢为为准，称剩剩余水的质质量。4、数据整理理：1）.计算基板部部分的容积积：VO=(m1-m2)/ρw试中：VO─基板部分容容积（cm3）,计算至0.01m1─储水桶注入入前水的质质量（g）m2─储水桶注水水后水的质质量（g）ρw─水的密度(g/cm3)2).按下式计算算试坑的容容积Vv=m/ρw-V0式中：Vv─试坑容积（（cm3）,计算精确至至0.01m──试坑内注水水的总质量量（g）V0─基板部分容容积（cm3）ρw─水的密度（（g/cm3）3).计算湿密度度ρ=m/VVρ─湿密度（g/cm3）m─湿土质量（（g）4）计算含水水率含含水率是是指水的质质量与土颗颗粒质量的的比值，以以百分率表表示。试验现场采采用酒精燃燃烧法分别别对粒径60mm以上粗粒料料和60mm以下细粒料料进行含水水率测定。。再计算整整体含水率率：W=WfPf+Wc(1-Pf)式中：W─整体含水率率（%），计算至至0.01Wf─细粒土部分分的含水率率（%）Wc─石料部分的的含水率（（%）Pf─细粒料的干干质量与全全部材料的的干质量之之比

（细细粒料与石石块的划分分以粒径60mm为界限）5).计算试样的的干密度ρd=ρs/（1+w）ρd─试样干密度度（g/cm3）w─整体含水率率（%）干土质量：：mS=m/（1+w/100）6).土粒比重试试验采用《公路土工试试验规程》JTGE40──2007中的（T0112-1993）比重瓶法法和（T0113-1993）浮称法或或（T0114-1993）虹吸筒法法测定。土土粒的平平均比重按按下式计算算Gs=1/(P1/Gs1+P2/Gs2)式中：Gs─土粒的平均均比重，计计算至0.01P1─小于5mm的干质量与与全部材料料的干质量量之比（%）P2─大于5mm的干质量与与全部材料料的干质量量之比（%）Gs1─小于5mm颗粒比重Gs2─大于5mm颗粒比重7).计算孔隙率率n=1-d/Gs*100%式中:k──孔隙率d─填料干密度度，g/cm3Gs─填料湿密度度(平均比重)，g/cm3用用灌水法法检测路基基孔隙率在在在施工中中起到了一一数据指导导施工的作作用，使工工程质量得得到了控制制。但检测测方法最大大的难处在在于费工费费时，同时时室内最大大干密度的的确定也较较困难，大大面积使用用很不方便便。七、现场CBR试验在土石石混填路基基中的应用用CBR又称加州承承载比,由美国加尼尼福尼亚州州公路局首首先提出来来，用于评评定路基和和路面材的的强度指标标。CBR值的含义是是表示试验验材料相对对标准碎石石的强度，，为无量纲纲值。1、现场CBR试验基本原原理1）仪器与材材料荷荷载载装置；设设有加劲横横梁的载货货汽车，后后轴重不小小于60KN。

现场测测试装置：：千斤顶、、测力计、、球座、灌灌入杆、荷荷载板和百百分表等。。2）试验原理理用用载货货汽车作为为反力架，，通过千斤斤顶继续加加载，使灌灌入杆均匀匀压入路基基。为模拟拟路面结构构对土基的的应力，在在灌入杆位位置安放荷荷载板，路路基的强度度越高，灌灌入量为25mm或50mm的荷载越大大，即CBR值越大。2、现场CBR值测试结果果1）试验段概概况试试验验选择了3个段落，虚虚铺厚度分分别设40cm、50cm和60cm。在试验段段铺筑中，，采用现场场CBR试验、干密密度测量。。沉降差观观测和弯沉沉测量等方方法，检测测土石方的的亚视情况况，研究土土石混填路路基强度增增长的规律律，确定合合理的施工工工艺和合合适的质量量检测方法法。2）测点的布布设土土石混填料料粒径大，，碾压过程程中有粒料料错动现象象，易造成成检测的结结果可靠性性降低，所所以在3个试验段分分别布设2、2、4个主控制点点，每个主主控制点布布设3个控制点，，以保证测测量数据的的可靠性。。3、现场CBR值的测试结结果

试验验时，分别别测试静压压1遍，振动2遍、4遍、6遍的现场CBR值。现场CBR值与碾压遍遍数的关系系根根据现场记记录的CBR值和碾压遍遍数得下图图1：随碾压遍遍数的增加加，CBR值逐渐增加加；碾压初初期CBR值增增加加较较快快，，后后期期CBR值增增加加缓缓慢慢。。这这与与干干密密度度和和压压实实遍遍数数测测试试的的结结果果（（图图2）、、沉沉降降率率与与碾碾压压遍遍数数测测试试的的结结果果（（图图3）是是吻吻合合的的。。通过过不不同同的的虚虚铺铺厚厚度度CBR值的的测测定定，，经经过过统统计计可可以以发发现现，，无无论论哪哪种种虚虚铺铺厚厚度度，，振振动动稳稳定定后后其其现现场场的的CBR值都都大大于于25，满满足足规规范范关关于于路路基基填填料料最最小小强强度度CBR≥≥8%的规规定定，，所所以以CBR值为为25%可作作为为该该路路段段压压实实度度的的最最低低标标准准。。CBR平均均值值与与碾碾压压遍遍数数关关系系(图1)CBR值%碾压压遍遍数数/遍干密密度度随随碾碾压压遍遍数数变变化化干密密度度g/cm3碾压压遍遍数数/遍沉降降差差和和碾碾压压遍遍数数关关系系沉降降差差%碾压压遍遍数数/遍2）现现场场CBR试验验p-s曲线线分分析析图图6-图8为现现场场CBR值检检测测室室，，不不同同碾碾压压遍遍数数下下荷荷载载和和沉沉降降的的关关系系曲曲线线。。随着着碾碾压压遍遍数数的的增增加加，，曲曲线线变变缓缓，，路路基基在在相相同同荷荷载载下下沉沉降降逐逐渐渐变变小小，，这这说说明明碾碾压压遍遍数数增增大大，，路路基基的的弹弹性性模模量量在在逐逐渐渐增增加加。。这这与与沉沉降降观观测测和和干干密密度度的的测测试试情情况况基基本本吻吻合合。。3）现场场CBR值域域干干密密度度、、压压实实度度之之间间的的刚刚性性。。由由图图可可见见，，CBR值和和干干密密度度压压实实度度之之间间呈呈良良好好的的线线性性关关系系，，即即可可用用现现场场CBR值表表示示干干密密度度ρ和压压实实度度K，具具体体公公式式为为:ρd=1.819+0.11CBRK=82.5+0.52CBR4）现现场场CBR和压压实实度度之之间间的的关关系系弯弯沉沉反反映映的的是是路路