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高速公路土石混合料路基施工研究

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本文主要對(duì)高速公路土石混合料路基施工問題進(jìn)行了研究。概述了土石混合料的定義和分類，土石混合料路基施工的準(zhǔn)備及其施工。

高速公路；土石混合料；路基；施工

一、土石混合料的概述

1、土石混合料的定義

土石混合料是由巖石和表層土經(jīng)外力作用而形成，尤其在山區(qū)工程中，經(jīng)爆破等手段而形成，在河流沉積地段，也會(huì)形成礫石與土的混合料?！豆仿坊┕ぜ夹g(shù)規(guī)范》將土石路堤定義為“利用卵石土、塊石等天然土石混合材料修筑的路堤稱為土石路堤”。在工程實(shí)踐中，一般把用粗顆粒含量在30%～70%之間的填料稱為土石混合料，粗顆粒指粒徑大于或等于5mm的填料。

2、土石混合料的分類

可以根據(jù)土石混合料的巖性進(jìn)行分類。影響土石混合料巖性的因素有巖石的強(qiáng)度、抗風(fēng)化能力及吸水性等，其中，巖石的強(qiáng)度對(duì)土石棍合料有效碾壓深度和破碎程度影響較大。一般而言，強(qiáng)度高的巖石其抗風(fēng)化能力強(qiáng)，水穩(wěn)定性好，其中，巖石的抗風(fēng)化能力和吸水性等試驗(yàn)操作不方便，而巖石的強(qiáng)度則相對(duì)容易辨別。例如可將巖石放入水中一段時(shí)間，采用鐵錘敲擊的簡(jiǎn)易方法來(lái)識(shí)別，對(duì)于有爭(zhēng)議的土石混合料或關(guān)鍵性路段填料則可通過抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果來(lái)辨別。根據(jù)飽水后巖石的強(qiáng)度，土石混合料可分為以下三類:抗壓強(qiáng)度小于15MPa，稱之為強(qiáng)度低易風(fēng)化類；抗壓強(qiáng)度大于30MPa，稱之為強(qiáng)度高抗風(fēng)化能力強(qiáng)類；抗壓強(qiáng)度介于15MPa～30MPa之間，稱之為強(qiáng)度及抗風(fēng)化能力中等類。

二、高速公路土石混合料路基施工的準(zhǔn)備

1、路基填料的選用

路基填料選用時(shí)，應(yīng)首先根據(jù)土石料的巖性加以分類，然后，對(duì)其最大粒徑及級(jí)配進(jìn)行控制。

（1）強(qiáng)度低、易風(fēng)化類，巖石的抗壓強(qiáng)度一般小于15MPa，主要包括泥巖、頁(yè)巖、泥板巖及一部分泥質(zhì)砂巖，吸水性強(qiáng)。此類土石混合料一般不易用作路基填料，若必須用作路基填料時(shí)，須嚴(yán)格執(zhí)行有關(guān)規(guī)定。填筑路基時(shí)松鋪厚度值控制在30cm左右，最大粒徑不得超過壓實(shí)層的層厚。攤鋪時(shí)采用大型推土機(jī)進(jìn)行反復(fù)耕耙以破碎超粒徑顆粒，壓實(shí)時(shí)宜采用振動(dòng)羊足碾或凸塊振動(dòng)壓路機(jī)與光輪壓路機(jī)相結(jié)合的辦法。

（2）強(qiáng)度高、抗風(fēng)化能力強(qiáng)類，巖石的抗壓強(qiáng)度大于30MPa，主要包括花崗巖、花崗斑巖、玄武巖、石灰?guī)r、非泥質(zhì)的砂巖和礫巖等，抗吸水軟化的能力非常強(qiáng)。填筑路基時(shí)，其松鋪厚度宜控制在50cm左右，若粗顆粒含量較高并采用50噸振動(dòng)壓路機(jī)碾壓時(shí)，也可增加至60cm，石塊的最大粒徑以不超過松鋪厚度的三分之二為宜，并不宜超過30cm。

（3）強(qiáng)度及抗風(fēng)化能力中等類，巖石的抗壓強(qiáng)度介于15MPa~30MPa，主要包括泥質(zhì)砂巖、泥質(zhì)礫巖、泥板巖、凝灰?guī)r等，抗風(fēng)化能力較強(qiáng)，吸水后有不同程度的軟化。松鋪厚度宜控制在40 c m左右，最大粒徑不得超過松鋪厚度的2/3。碾壓前，充分灑水軟化石塊，并采用大型推土機(jī)耕耙破碎大粒徑顆粒；碾壓時(shí)宜采用振動(dòng)羊足碾或凸塊振動(dòng)壓路機(jī)與光輪壓路機(jī)相結(jié)合的辦法。

2、地基處理要求

由于土石混合料粗顆粒含量高時(shí)透水性大，水容易從路面、邊坡等部位進(jìn)入基底而造成路基整體的不均勻沉降。同時(shí)，土石混填路基多修筑在山區(qū)，填筑高度較大，地基承載力不足容易導(dǎo)致土石混填路基工后整體沉降過大，或出現(xiàn)變形模量差異而產(chǎn)生不均勻沉降。因此，有必要針對(duì)土石混填路基的承載力提出相應(yīng)的技術(shù)要求，以保證土石混填路基的穩(wěn)定性。對(duì)于土石混填路基而言，尤其是高填方路堤，地基承載力是保證路基壓實(shí)質(zhì)量和正常使用性能的前提條件，如若地基承載力不足，必將導(dǎo)致路基的坍塌和失穩(wěn)，進(jìn)而使路面產(chǎn)生病害破壞?，F(xiàn)行的《公路路基施工技術(shù)規(guī)范》中并沒有對(duì)路基的地基承載力做出具體的規(guī)定，只是提到:“路堤基底應(yīng)在填筑前進(jìn)行壓實(shí)，高速公路、一級(jí)公路和二級(jí)公路路堤基底的壓實(shí)度不應(yīng)小于85%?！?/p>

3、壓實(shí)機(jī)械的選型

與普通的填土路基相比，由于土石混合料的粒徑較大，強(qiáng)度較高，需要較大的壓實(shí)功能才能使其達(dá)到較為滿意的穩(wěn)定狀態(tài)?？偟膩?lái)說，對(duì)于土石混填基，壓實(shí)機(jī)械選用原則是:選用工作質(zhì)量大(18t以上)，激振力大(50 t)，振動(dòng)頻率合適(30Hz~4SHz)，高振幅(1.8mm以上)的機(jī)型，且最好選用拖式振動(dòng)壓路機(jī)。對(duì)于土石混填路基壓實(shí)機(jī)械的具體選用標(biāo)準(zhǔn)，可作如下分類:（1）若選用中型及重型單鋼輪壓路機(jī)，則整機(jī)質(zhì)量應(yīng)在18t以上，振動(dòng)頻率在30Hz～45Hz之間，振幅在1.6mm以上；（2）拖式振動(dòng)壓路機(jī)選擇工作質(zhì)量在18t以上，振幅在1.5mm以上；（3）推土機(jī)應(yīng)在200馬力以上，自重在20t以上；（4）沖擊壓路機(jī)應(yīng)選用靜壓實(shí)能在25KJ以上的，但要控制壓實(shí)遍數(shù)，以免沖擊壓實(shí)過度，影響壓實(shí)質(zhì)量。

三、高速公路土石混合料路基的施工

1、松鋪厚度

實(shí)際施工過程中，一般可按照壓路機(jī)的最大激振力來(lái)初步確定土石混填路基的松鋪厚度:（1）強(qiáng)度及抗風(fēng)化能力強(qiáng)的土石混合料:振動(dòng)壓路機(jī)激振力為300～400kN，分層松鋪厚度可達(dá)40cm左右；振動(dòng)壓路機(jī)激振力為400～500kN時(shí)，分層松鋪厚度為50cm左右；（2）強(qiáng)度及抗風(fēng)化能力中等的土石混合料振動(dòng)壓路機(jī)激振力為300～400kN時(shí)，分層松鋪厚度為30cm左右；振動(dòng)壓路機(jī)激振力為400～500kN時(shí)，分層松鋪厚度為40 c m左右；（3）強(qiáng)度及抗風(fēng)化能力低的土石混合料:由于推土機(jī)耕耙深度一般為30cm左右，為保證強(qiáng)度及抗風(fēng)能力低的粗顆粒充分破碎，不管壓路機(jī)激振力如何，此類填料松鋪厚度一般為30cm左右。

2、填料的壓實(shí)工藝

不同條件下的土石混填路基要想達(dá)到最佳壓實(shí)效果，會(huì)對(duì)壓路機(jī)的碾壓組合、碾壓速度及碾壓遍數(shù)有不同的要求。（1）壓路機(jī)碾壓組合。土石混填路基壓實(shí)施工的碾壓組合原則應(yīng)是:優(yōu)先選擇拖式振動(dòng)壓路機(jī)進(jìn)行碾壓組合，而不應(yīng)單一選用自行式壓路機(jī)；優(yōu)先選用噸位及激振力較大的壓路機(jī)；碾壓組合的壓路機(jī)數(shù)量越少越好。（2）碾壓速度?？紤]了壓實(shí)機(jī)械的性能、經(jīng)濟(jì)性、安全性等綜合因素的條件下，建議土石混填路基壓實(shí)施工的碾壓速度是在2km～4km之間，且壓路機(jī)的碾壓開始時(shí)宜用慢速。但是在具體施工中，還應(yīng)針對(duì)不同巖性的土石混填路基和所選用的壓路機(jī)，通過鋪筑試驗(yàn)路段來(lái)選擇具體合適的碾壓速度。（3）碾壓遍數(shù)。土石混填路基正式施工時(shí)的碾壓遍數(shù)應(yīng)是通過試驗(yàn)路段來(lái)確定的。

3、路基邊坡的施工

土石混填路基的邊坡宜采用碼砌施工工藝成型，碼砌邊坡的形式一般有單坡式和臺(tái)階式兩種，在實(shí)際工程中應(yīng)視土石混填路基的填筑高度來(lái)選定邊坡形式，增加碼砌的厚度可以提高邊坡的穩(wěn)定性，鑒于土石混填路基的填筑高度較高，而且填料的粒徑組成較為復(fù)雜。因此，在施工中更有必要對(duì)于碼砌厚度提出較高的要求:（1）填筑高度小于10m的土石混填路基，邊坡碼砌厚度不應(yīng)小于lm；（2）填方高度大于10m時(shí)，應(yīng)設(shè)臺(tái)階分級(jí)，每級(jí)臺(tái)階高度為5～8m，臺(tái)階的寬度為3m，臺(tái)階上應(yīng)設(shè)排水溝。邊坡坡度自上而下依次為1:1.5～1:1.20，邊坡碼砌厚度不小于2m；（3）軟質(zhì)巖的土石混填路基邊坡應(yīng)按土質(zhì)路堤邊坡處理。

[1] 柴賀軍.土石混合料粒度特征及其分維研究.公路交通技術(shù).2009年第6期

[2] 曹航.土石混合料路用性能研究.黑龍江交通科技.2009年第6期

10.3969/j.issn.1001-8972.2010.11.034