德州消声静压箱(低液限粉土路基施工技术分析)

Posted 2023-05-26

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德州消声静压箱(低液限粉土路基施工技术分析)

蔡亮

汇通路桥建设集团有限公司

摘要：在施工用水缺水的路段或雨后采用变幅的碾压工艺，即静压—强振—弱振—静压，解决了缺水或过湿粉性土的碾压问题，节省了洒水或翻晒的费用，缩短了工期。本技术针对广大黄河冲淤积平原区低液限粉土，提出了路基压实技术与施工工艺，不仅解决了粉性土碾压的技术难题、提高了施工效率、加快了项目的工程进度，使施工成本有所降低，而且对运营期的路基路面病害控制起到了重要作用，延长了道路的使用寿命，减少了养护与维修费用。

关键词：低液限;粉土;路基;碾压;

粉土广布的黄河冲淤积平原区遍布在山东、安徽、河南、江苏、河北等省区，尤其是在山东，黄河冲淤积粉土地质现象遍布菏泽、济宁、德州、滨州、济南、和潍坊等地区，覆盖面积达52100km2，约占山东省总面积的34%。由于黄河冲淤积平原粉土有其自身的特殊性:粉粒含量高，颗粒较均匀，黏粒含量极低，一般不足总量的10%;孔隙率高，压缩性较大;毛细管发达，毛细作用剧烈;颗粒磨圆度较高，压实困难。其工程特性表现为:难以压实，具有冻敏性，结合料稳定土的强度低，地基的固结沉降大。因此在黄河冲淤积平原区的道路路基施施工中，如何解决粉土路基的压实方法，形成适宜的施工工艺，成为该区域特殊地质条件下公路建设施工的关键。

1 技术特点

(1)本技术的运用，解决了粉土压实困难的技术难题。

(2)采用不同的碾压组合丁艺，可适用于不同的气候环境与工程条件。

(3)施工操作方便、灵活，保证了工程质量与施工进度。

(4)采用碾压工艺，工艺简单，消耗压实功少，节省油耗与碾压时间。

(5)在施工用水困难的路段或雨后路基的施工中，釆用本技术，解决了缺水或过湿粉土的碾压问题。

2 工艺原理

(1)黄河冲淤积粉土具有明显的频率响应特性，通过使激振频率接近黄河冲淤积粉土的自振频率，以及变频变幅、变频强振的方法，压实、压密黄河冲淤积粉性土。对黄河冲淤积低液限粉土，当振动压实静压力大于20kPa、小于33kPa时，振幅在1.5～2.2mm，振动频率在28-35Hz，可获得较高的干密度。粉砂含量越高，振幅与频率要求越高。细粉粒与黏粒含量越高，振幅与频率要求越低。

(2)静压—强振—静压碾压组合工艺下，强振时强大的振动冲击力克服了粉土颗粒间作用力及水的作用，使水分下移，迫使颗粒处于最紧密的排列嵌挤。此时激振力是控制压实的关键因素。

(3)静压—强振—弱振—静压(变幅)的碾压组合工艺下，强振迫使颗粒移位嵌挤，弱振迫使不稳定的颗粒移动到更稳定的位置上，使其排列结构更加趋于稳定，使黄河冲淤积粉土在含水率较宽的范围内压实。

(4)在静压—高频弱振—静压的组合工艺下，粉土最佳含水率状态恰是处于湿润状态。此时具有砂土的性质，孔隙水仅存在于土粒接触点周围，彼此是不连续的，高频的动能可促使滑润的粉粒移动排列，起到压实压密的作用。

3 施工工艺流程及操作要点

3.1 施工工艺流程

(图1)

3.2 施工操作要点

3.2.1 施工准备

(1)测量放样

根据路基设计表，采用复核后的导线点、水准点，定出路基边桩、路堤坡脚桩、中桩、1/4断面桩的具体位置(每20m一个断面，每断面测5点)，并根据现场地形设置易于保护的路线控制桩。

图1 路基填筑施工工艺流程图下载原图

(2)清除表土

根据确定的路基宽度，清除路基范围内的杂草、树根及表土，清理深度根据种植土厚度确定。如原地面有坑洞，应分层回填，进行碾压处理。场地清理标准应符合《公路路基施工技术规范》(JTG/T3610-2019)的要求。清理的杂物运至指定弃土点。

(3)平整施工段落

场地清理完成并报请监理工程师认可后，进行基准面找平。基准面找平先采用推土机粗平，然后采用平地机进行精平，最后用压路机碾压至规定的压实度标准。

(4)地基处理

路基填筑前应进行地基检测，如地基不符合设计要求时，进行冲击碾压或其他基地处理(如换填、灰土处理、桩处理等)，压实度要达到93%以上。

3.2.2 填料摊铺及整平

(1)摊铺宜由装载机、推土机和平地机联合完成。从路基最低处开始，采用水平分层法摊铺，松铺层的厚度通过试验路段确定。一般压实厚度为20～25cm，不应超过30cm。

(2)填料整平可采用推土机进行初平，然后再用平地机进行整平。

3.2.3 碾压

(1)碾压前应对土层的松浦厚度、平整度和含水率进行检查，符合规范或设计要求方可进行碾压。

(2)鉴于粉土的特性，适宜在振动频率接近共振频率下采用振动碾压，碾压时由中间向两边碾压。

3.2.4 碾压组合工艺

应根据不同的工程条件(如雨量、温度、风力、施工机具、施工用水、施工进度等)选用以下3种碾压组合工艺。

(1)变频变幅组合碾压工艺应按以下程序进行:

先静压1遍，然后大振幅振动压2遍、接着小振幅振动碾压2遍、最后静压1遍。

碾压含水率范围应控制在最佳含水率与高出最佳含水率5%之间，以获得最密实的压实效果，使粉性土的压实度达到100%。

因粉土的粘聚力比较小，不宜使用大于18t的压路机。因比14～18t的振动压路机是合适的。

(2)强振碾压组合工艺应按以下程序进行:

先静压1遍、然后大振幅强振动碾压3遍，最后静压1遍消除部分轮迹。

此种碾压工艺组合，含水率可控制在高出最佳含水率4%～5%的范围内，接近共振频率的强振压实工艺组合能使粉土的压实度达到97%。

(3)高频弱振碾压组合工艺应按以下程序进行:

先静压1遍，然后小振幅振动碾压1遍，最后静压2遍。

含水率应位于最佳含水率附近、压实度可达97%～98%。由于较小振幅的能量传递深度有限，填筑厚度宜控制在20～23cm。

3.2.5 碾压含水量

不同的振幅与碾压组合工艺下、应采用不同的碾压含水率，并应符合下列要求:

(1)使用强振组合工艺时，碾压含水率范围较宽，此时含水率并不是影响压实的关键因素:

(2)使用弱振的组合工艺时，碾压含水率应控制在最佳含水率附近，此时含水率是控制压实的关健因素。

3.2.6 压实度检测

应采用灌砂法检测各层的压实度，压实度标准应达到《公路路基设计规范》(JTGD30-2015)和《公路路基施工技术规范》(JTG/T3610-2019)要求。

4 质量控制

4.1 质量控制标准

《公路工程质量检验评定标准》(JTG F80/1-2017);《公路路基施工技术规范》(JTG/T3610-2019);《公路工程技术标准》(JTG B01-2014);《公路土工试验规程》(JTG E40-2007)。

4.2 质量保证措施

路基施工中质量控制的重要指标是压实度，而影响压实度的关键因素是含水率与压实工艺。因而对于不同含水率的粉土，在工程质量进度及成本控制的要求下选择适宜的压实组合工艺是关键的质量保证措施。

4.2.1 含水率的控制与检测

粉土的含水率是影响压实质量的主要因素，施工中要及时检测粉土的含水率。含水率的测定采用酒精燃烧法。根据实测的含水率与确定的最佳含水率来选择适宜的压实组合工艺。含水率一般控制在最佳含水率与高出最佳含水率5%的范围内。

4.2.2 摊铺厚度的控制与检测

要严格控制压实厚度，一般为20～25cm。摊铺厚度根据试验路段定的松铺系数确定。摊铺厚度可采用钢钎插入检测或由高程控制。

4.2.3 压实组合工艺

(1)首推变幅碾压工艺:先静压1遍，然后大振幅振动碾压2遍，接着小振幅振动碾压2遍，最后静压1遍。碾压含水率范围在最佳含水率与高出最佳含水率4%之间，采用静重18t振动压路机，强振振幅为1.5～2.0mm，弱振振幅为1.0～1.5mm，振动频率为25～30Hz。

(2)次推强振碾压组合工艺:先静压1遍，然后大振幅强振动碾压3遍，最后静压1遍消除部分轮迹。碾压含水率可控制在高出最佳含水率4%～5%的范围内，强振的振幅为1.5～2.0mm，振动频率为25～30Hz。

(3)最后推荐高频弱振碾压组合工艺:先静压1遍，然后小振幅振动碾压1遍，最后静压2遍，此工艺要求含水率位于最佳含水率附近。采用14～18的振动压路机，弱振振幅为1.0～1.5mm，振动频率为30～36Hz。

4.2.4 技术交底

工程科向各施工队长进行技术交底，施工队长向各工种工人进行分类技术交底，使各工种工人明确职责和技术要求，加强全员质量意识，努力把好质量关。

4.2.5 组织措施

对施工中的各个环节认真检查，落实工程交换和质量互检制度。上道工序不符合质量要求的，接班方有权拒绝接收，并由原施工队进行返修、纠正，直到达到质量要求。

5 结语

在气候环境与工程条件正常的情况下，采用推荐的静压—弱振—静压的工艺(接近共振频率、控制在最佳含水率附近碾压)。工艺科学，操作简单，消耗压实功少，节省了油耗与碾压时间，加快了施工进度。

本技术针对广大黄河冲淤积平原区低液限粉土，提出了路基压实技术与施工工艺，不仅解决了粉性土碾压的技术难题、提高了施工效率、加快了项目的工程进度，使施工成本有所降低，而且对运营期的路基路面病害控制起到了重要作用，延长了道路的使用寿命，减少了养护与维修费用。

参考文献

[1] 严筱，冯志超，黄国卿．高速公路低液限粉土路基施工技术研究．公路交通科技(应用技术版)．2019,15(2):47-49.

[2] 崔宏环，张立群，王文涛，等．季冻区公路路基低液限粉质黏土动强度指标的影响因素研究．水利水电技术，2019,50(1):25-35.

[3] 王海，马德军．低液限粉性土压实技术及其稳定性研究．时代农机，2018,45(6):114-115.

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