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隧道施工病害的成因和防治探讨

发布时间:2020-01-20

关键词:填石路基施工工艺质量管理

1、填料的质量要求

岩石填料按抗压强度划分硬质岩和软质岩两大类,其强度采用尺寸50×50×50mm的立方体试件饱水抗压强度试验确定,如表示:

本合同段因填料中含红砂岩石,其又分为一、二、三类,故本次试验虽未涉及红砂岩填料,为综合指导,亦应相应提出为好,用于路基填方材料的岩石,其饱水抗压强度应不低于15Mpa,当其抗压强度小于规定要求时,应进行CBR试验,CBR不低于15%,不满足要求时,应按填土的要求检验和控制,填料中石料含量≤50%时,按填土路堤施工,当石料含量≥70%时,按填石路堤施工,当石料含量在50~70%时,按土石混填路堤施工。

2、粒径(粗细粒料的比例)、不均匀系数

多数试验结果认为,最大粒径越大,岩石填料的抗剪强度越低,最大粒径大,不均匀性往往也大,使压实度难以把握。应加控制。石料强度不同,最大粒径允许值也不同。主要考虑到压碎性的双重影响。不同部位允许的最大粒径值也不相同。

用于路基主填区岩石填料中20mm以下的细粒料的比例不低于10%,一般应为10~40%,大于200mm的巨粒料的比例不应高于40%,0.074mm以下的颗粒比例不应大于10%,目的是防止混入细粒土。同时也防止人为地掺土代替填隙和压实。用于边坡码砌的岩石填料,30cm以上的巨粒料比例不小于70%,填隙用的中粒料粒径应大于10cm,其比例不应超过30%。用于路基主填区的岩石填料不均匀系数应为10~40%,用于基底、路床、结构物回填和边坡时,不均匀系数宜为10~20%。

3、石方填方路基的综合处治方案

3.1基底的强度和均匀性:基底的承载能力应满足不同路基高度的要求。路基高度6~10m时,基底承载力在140~180Mpa,高度在10~15m时,承载力在180~270Mpa,高度在15~20m时,承载力在270~320Mpa,填土高度>20m时,承载力应>320Mpa或填筑在岩石基底上,基底强度应均匀,岩石和细粒土混基底,应加强细粒土部位,降低承载力的差异。

3.2细粒土基底:细粒土基底上的填石路堤应设过渡层,过渡层材料应符合:若粗粒料的P15/F85>5,应设过渡层,过渡层应满足M15/F15>5,M15/F85<5。(其中R为粗粒料,M为过渡层粒料,F为细粒料,加上数字表示该通过率对应的粒径。)厚度为30~50cm。

3.3岩石和细粒料混合基底:岩石和细粒土混合基底,应将岩石炸平,并在细粒土部位设过渡层,基底为石牙状(石笋)时,应将石牙(石笋)炸除不小于80cm,并用岩石填料置换细粒土,形成均匀、夹带的岩石混合基底。

3.4路基主填区:右用各种符合要求的填料填筑,但不应采用细粒土和填石混杂或夹层填筑。细粒土用于填石路基的上部时,应在两导之间设过渡层,层厚为30~50mm。细粒土不宜用于填石路基的下部填筑。

3.5超大石料粒处理,一般用人工、机械解小、用于边坡和运出现场等方法,机械解小速度快,效果较好。

4、填石路堤施工工艺

4.1岩石填料应控制20cm以上的大块率不多于40%,超尺寸粒径应在料源就地解小。采用最大粒径为10cm以下的石碴或碎石填隙,使级配符合要求。填隙料的比例应根据开挖出的石料级配确定,关于这方面必须列出施工记录中切实控制的祥尽记录,与路基压实成形至关重要。填石路堤施工,填隙是重要的工序,石块尺寸较大时,细料粒径不足,需要的填隙料较多,施工中应有填隙考虑,并准备相应的填隙材料,安排相应的施工,才能保证路基压实符合要求。

4.2压实能量,能量应不小于2.68J/cm3,按式计算:

E=2αnNL(W+F/2)/(VLBh)

式中:E—振动碾的压实能量J/cm3;

α—振幅,mm;

W—振动轮的轴重,KN;

F—激振力,KN;

n—振动频率,HZ;

N—振动碾压遍数;

V—振动碾压速度,cm/s;

L—振动轮接地长度,cm;

B—压实宽度,可取振动轮接地宽度D1/2,cm;

h—压实层厚度,cm;

D—振动轮直径,cm;

压实能量与压路机的参数有关外,还与碾压遍数、层厚、碾压速度有关,表推荐的碾压遍数,在a为1.66mm,v为5km/h,层厚h为50cm的条件下计算得到。试验总结达到碾压遍数时压实效果是好的,稳定性是较好的。

4.3压实工艺

应先采用平碾静压2遍,碾压速度为3~6KM/n,然后采用振动碾振动碾压实,碾压速度不大于5KM/h,宜优先采用凸块式(羊足碾)振动碾振动压实。不同压路机的振动压实遍数如表:

振动碾压遍数先用

轴重

每5层及路基顶面宜采用冲击式振动压路机振动压实。路订部分应采用自行平碾式振动压路机振动压实。

4.4超粒径石料的处理,应辅以人工解小,直到尺寸符合要求,也可采用冲击锤进行机械解小,以提高生产效率,不能解小的石块应清除出施工现场。

4.5码砌石料施工工艺,码砌石料的尺寸应符合要求,石块大面朝下,大小咬合紧密,不得有全体检动现象。不得采用层铺法及填隙铺砌工艺。控制不均匀系数目的是防止采用层铺法和细石填隙砌筑。

5、压实质量管理

5.1料场质量管理,应测定料场石料的强度、级配、视比重、吸水率,每个料场第5万m3至少应试验一次,爆破方法改变时,应重新测定石料级配,测定石料强度目的是进行石料分类,为控制层厚和压实用。测定级配目的是控制最大粒径,粒细料的比例和不均匀系数。

测定视比重和吸水率目的是评价石料的强度,并提供密度计算所需要的参数。级配受开挖方式的影响较大,开挖方式改变时,应重新评价级配组成。

5.2松密度计算,按下式计算:

P0=(1-0.46/8√Cu)CsCu=d60/d10压碎前)

式中:P0—石料的松密度,g/cm3;

Cu—石料的不均匀系数;

Cs—石料的视比重。

松密度只与石料的不均匀系统和比重有关,有了松密度数据,就可以通过沉降测量,确定压实度。经验公式经大量试验资料验证,误差在范围内。

5.3压实沉降率要求,应根据不同石料级配和压实度的要求确定压实沉降率εn,应符合下表要求:压实沉降率要求是根据压实度大于90%时的干密度与按不同的Cu值计算最大干密度比较后提出的,达到要求的总沉降率时,压实度应大于90%。

5.4压实度计算,岩石填料的最大干密度按下式计算:

Pmax=(1-0.30/8√Cu)Cs(Cu为压碎后)

式中:Pmax—最大干密度,g/cm3。其余符合意义同前。

压实后填料的干密度P按下式计算:

P=P0(1+ε)ε—压实后实测的沉降率。

压实度K为:K=(P/Pmax)×100%

压实密度由初始密度和压实沉降率确定;最大干密度由不均匀系数和比重确定。公式推导过程略。

5.5压实效果检测与评定

a、目视管理

是填石路堤压实施工控制的重要手段,大块数控制基于级配分析,控制了大块数,总体上就控制了不均匀系数。均匀性控制也是控制不均匀系数和太实度的重要方面。大块分布均匀和压实厚度均匀才能保证压实均匀。碾压遍数是最常用的压实控制方法。压路机的参数确定后,影响压实度的因素还有层厚、碾压速度和碾压遍数。控制碾压遍数必须考虑层厚和碾压速度。

大块板:第2000m2检测6处,每处抽检1m2的范围内尺寸大于20cm的大块数不得超过7块,整个工作面内不得有超尺寸石块,否则应就地解小或挖除更换合格填料。

总体均匀性:大块石料不得集中,压实后表面不得有宽度大于2cm的缝隙,否则应将大块石料分散,并填充填隙材料。摊铺后应用钢尺测量每层的松铺厚度,每20m的一个断面,每个断面4处,每处以3个测点的厚度平均值作为测点厚度值。

碾压遍数:应根据压实设备的轴重和激振力确定振动碾压的最少遍数,不得少于下表规定(见第5页表列)。不得有漏压现象。

b、沉降测量

每五层应进行一次沉降测量,以评价压实情况,每20m测一个断面,每个断面测4处。每摊铺5层的最后一层前,按照检测频率要求布置网格测点,以测点为中心,在正交的两轴以上25cm的距离各选择1个辅助测点,以5个点的标高平均值作为该处的标高,摊铺每5层的最后的一层,测定对应各测点的标高,碾压到规定的振动压实遍数后,测量对应各测点的最终标高。以松铺标高与原标高之差为松铺厚度,以压实后标高与松铺标高之差为压实沉降量,沉降率为沉降量与松铺厚度的百分比。沉降量与碾压遍数有良好的相关关系,沉降率等于压实度增加率。为提高沉降测量精度,必须固定测点位置。并采用辅助测点测量标高平均值代表测点标高。

c、压实效果评价

检测层的碾压沉降率应不小于表格规定的要求(详见表)

压实度代表值应不低于90%,极值不低于85%。

5、6层总压实效果按以下方法评定:

以每层检铺厚度的平均值作该层的松铺厚度值,以5层松铺厚度的和作为5层的总松铺厚度,以上下两个第5层对应测点压实后的标高之差作为5层的总压实厚度,总沉降量为总松铺厚度与总压实厚度之差,总沉降0率为总沉降量与总松铺厚度的百分比。总沉降率和总压实度应符合要求。

压实效果评价仍采用习惯的压实度。沉降率是间接反映压实度的指标。分单层压实度和5层总体压实度。评价标准与路基施工规范的要求相同。

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