田齊文

摘 要：為合理、充分利用資源并保護(hù)生態(tài)環(huán)境，在地質(zhì)地形條件允許下，往往選用填石路堤作為高等級(jí)公路施工方式。該文以某典型半填半挖段為例，對(duì)此段填石路基填料性能、施工工藝及穩(wěn)定性等內(nèi)容進(jìn)行了分析與探究，以期全面提升工程質(zhì)量，掌握工后沉降規(guī)律，確保路基穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞：填石路基；試驗(yàn)段；施工工藝

中圖分類(lèi)號(hào)：X734 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引言

交通運(yùn)輸歷來(lái)都是我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的制約因素，在基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中，公路是其最為重要的組成部分，受到了國(guó)家相關(guān)部門(mén)的高度重視。截止2017年底，全國(guó)公路總里程達(dá)到了477.35萬(wàn) km，其中高等級(jí)公路所占比例越來(lái)越高，我國(guó)公路交通事業(yè)也得到極大的發(fā)展。但長(zhǎng)久以來(lái)，我國(guó)高等級(jí)公路建設(shè)多集中于東部經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)區(qū)域，我國(guó)公路網(wǎng)雖已建成，但其結(jié)構(gòu)仍存在不合理之處，廣大中西部地區(qū)交通狀況仍嚴(yán)重滯后于經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，我國(guó)公路建設(shè)逐步向中西部地區(qū)發(fā)展。在山區(qū)、丘陵地帶修建公路工程中，因深挖路塹、隧道施工都會(huì)產(chǎn)生大量石料，為充分利用資源，填石路堤成了此路段修建公路工程的第一選擇。

1 試驗(yàn)段概況

某公路工程屬于典型的半填半挖路段，試驗(yàn)段起止樁號(hào)為K84+875～K84+960。填筑高度最大值為42.08 m，選用現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)挖石灰?guī)r作為路堤填料，為保證路堤具有良好的穩(wěn)定性，需要合理配置施工機(jī)具，合理了解填石料的工程特性，該路段填石路堤施工要求參數(shù)見(jiàn)表1。

2 填石料的工程特性

2.1 石料分類(lèi)

按照母巖物理力學(xué)性質(zhì)，可將巖石填料分為2種，即硬質(zhì)巖石與軟質(zhì)巖石。本路段以石灰?guī)r作為主要路基填料，且通過(guò)飽水單軸抗壓試驗(yàn)對(duì)各料場(chǎng)、隧道棄渣進(jìn)行試驗(yàn)分析，經(jīng)測(cè)試可見(jiàn)，本路段石灰?guī)r體具有較高強(qiáng)度，且主要為硬質(zhì)巖。

2.2 填石料可壓實(shí)特性

經(jīng)干密實(shí)度試驗(yàn)，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際含水率僅為1%，通過(guò)灑水將步入第一個(gè)峰谷，則與壓實(shí)不利。通過(guò)觀測(cè)試驗(yàn)段灑水段，可見(jiàn)灑水與未灑水路段，選用相同工藝施工后，壓實(shí)度差別較小。由此可見(jiàn)，該路段所選填石料，具有較高強(qiáng)度及良好透水性，無(wú)需灑水施工。

施工過(guò)程中，一般選用噸位較大的振動(dòng)壓實(shí)機(jī)械。該工程可選用強(qiáng)夯機(jī)壓實(shí)施工，通過(guò)強(qiáng)大沖擊能量，可有效提升路基壓實(shí)度。按每4m分層，一次強(qiáng)夯補(bǔ)強(qiáng)壓實(shí)，經(jīng)試驗(yàn)段觀測(cè)，壓實(shí)效果顯著。

2.3 填石料顆粒破碎性

（1）級(jí)配對(duì)壓實(shí)性的影響。通過(guò)大型壓實(shí)儀試驗(yàn)，分析級(jí)配與填石料壓實(shí)破碎間的關(guān)系，通過(guò)多項(xiàng)式模擬可得，破碎率和級(jí)配相關(guān)性不顯著。

（2）最大粒徑對(duì)破碎的影響。通過(guò)多重回歸法獲取粒料破碎率多重回歸關(guān)系，可見(jiàn)最大粒徑對(duì)破碎影響較小，填層厚度、碾壓機(jī)械對(duì)顆粒破碎影響較大。

（3）壓實(shí)功對(duì)破碎的影響。通過(guò)壓力試驗(yàn)機(jī)試驗(yàn)，可獲取壓強(qiáng)和破碎率間的關(guān)聯(lián)性，通過(guò)分析可見(jiàn)，隨著壓強(qiáng)的不斷增加，填料破碎程度也隨之增強(qiáng)，兩者間線性關(guān)系明顯。

2.4 填石路基物理力學(xué)性能

填石路基具有較高強(qiáng)度，在行車(chē)荷載影響下，位于路床位置的顆粒將再次排列，細(xì)料向下不斷沉降，此時(shí)路床填石料孔隙比將隨之增大，但穩(wěn)定性則會(huì)下降。針對(duì)該情況，目前可選用2種方法有效延長(zhǎng)填石路堤使用年限，其一，路堤高度降低；其二，增加路堤壓實(shí)密度，降低填料孔隙率，從而避免細(xì)料下降。

3 公路填石路基施工工藝

3.1 施工準(zhǔn)備

3.1.1 測(cè)量放線

施工前，需復(fù)測(cè)校核業(yè)主單位所交控制樁等資料，且做好各儀器校準(zhǔn)工作。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，可加密導(dǎo)線點(diǎn)與水準(zhǔn)點(diǎn)，做好各橫斷面原地面高程測(cè)量工作，且根據(jù)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行路基橫斷面圖地繪制，做好路基填料數(shù)量計(jì)算工作。

3.1.2 場(chǎng)地清理

施工前，需先復(fù)測(cè)施工現(xiàn)場(chǎng)原地面，且做好核實(shí)工作，在填方路段需清理干凈原地面表面，一般以15 cm為清理深度，再通過(guò)自卸汽車(chē)將清除的表土及時(shí)向指定場(chǎng)地運(yùn)送。

3.1.3 施工機(jī)械

根據(jù)施工工程量及施工條件，必須合理配置施工機(jī)械，保證施工順利開(kāi)展，具體見(jiàn)表2。

3.2 填石路基施工

3.2.1 卸料

選用分層填筑、分層壓實(shí)法填筑路基，按照設(shè)計(jì)要求，以50 cm每層鋪筑，指派專(zhuān)人指揮運(yùn)輸車(chē)輛，按照指定路線運(yùn)輸，由料場(chǎng)通過(guò)自卸汽車(chē)將石料運(yùn)送到施工現(xiàn)場(chǎng)，以梅花型堆料。根據(jù)路基寬度、松鋪厚度等條件，通過(guò)白灰在上料工作面撒布網(wǎng)格，從而確定卸車(chē)部位，并對(duì)填筑厚度加以合理控制。在填筑路基前期，以20 m為間距設(shè)置填筑控制桿，保證填方材料松鋪厚度。

3.2.2 攤鋪整形

攤鋪整形時(shí)可選用推土機(jī)粗平，隨后通過(guò)人工與裝載機(jī)的有機(jī)結(jié)合，將超粒徑填料去除。針對(duì)局部凹凸不平位置，可通過(guò)人工法，利用細(xì)石塊、石屑等材料找平。如石料不符合施工要求，則將石渣石屑等材料嵌到各層表面空隙內(nèi)，從而填充空隙。

3.2.3 路基壓實(shí)

路基填料壓實(shí)的目的是為了保證所有粒料從原松散狀壓縮為密實(shí)咬合狀。根據(jù)施工要求，可按照“兩側(cè)—中間”的順序壓實(shí)施工。一般在橫向接頭位置需有一定重疊，寬度約50 cm，相鄰段前后重疊寬度應(yīng)多一些，最多不得超過(guò)150 cm，保證碾壓施工后，不存在漏壓、死角等情況。碾壓施工中，可選用壓路機(jī)先進(jìn)行2遍靜壓，隨后由靜壓逐步轉(zhuǎn)變?yōu)檎駢?，此階段施工速度可控制2 km/h左右。壓實(shí)過(guò)程中，如存有縫隙，需及時(shí)通過(guò)人工進(jìn)行填平。碾壓后，應(yīng)做好壓實(shí)度滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

4 填石路堤穩(wěn)定性分析

4.1 填石路堤施工過(guò)程應(yīng)力變化分析

為了解壓力變化是否會(huì)影響路堤填筑過(guò)程中路堤深層內(nèi)部土層，及研究沉降與受力間的關(guān)聯(lián)性。決定將JTM-2000A型土壓力盒同時(shí)埋設(shè)到沉降觀測(cè)點(diǎn)位置，尺寸為25 cm×25 cm，從而跟蹤觀測(cè)沉降點(diǎn)位處的土壓力變化情況。通過(guò)測(cè)試結(jié)果可見(jiàn)，在路堤填筑高度不斷增加的過(guò)程中，土壓力將隨之增大。整體來(lái)講，填筑路基過(guò)程中內(nèi)部應(yīng)力變化規(guī)律與堆石壩工程基本相似，呈均勻變化趨勢(shì)。

4.2 填石路堤邊坡形式分析

以目前工程建設(shè)實(shí)際情況來(lái)看，現(xiàn)場(chǎng)具備充足的石料，且施工天氣不會(huì)影響填石路基施工進(jìn)度，可通過(guò)大型機(jī)械進(jìn)行填料輸送與施工，為此，可選用“先填后碼”施工工藝。在施工過(guò)程中，需預(yù)留部分填土邊坡做植草綠化施工。據(jù)分析可見(jiàn)，針對(duì)水平或豎直向位移，碼砌邊坡重力作用不大，因此可選用厚度為50 cm薄層碼砌填石路堤邊坡即可獲得良好成效。因此，本路段可選用薄層碼砌邊坡，且通過(guò)土質(zhì)回填預(yù)留部位，做好植樹(shù)種草方案，達(dá)到綠化碼砌邊坡的作用。

4.3 填石路堤施工后沉降規(guī)律分析

瞬時(shí)沉降與蠕變沉降是填石料沉降變形的主要形式，一般施工期發(fā)生的沉降變形為瞬時(shí)沉降變形，占總沉降量的80 %左右；在施加荷載后產(chǎn)生的沉降為蠕變沉降，且逐漸產(chǎn)生。經(jīng)觀測(cè)，在整個(gè)過(guò)程中填石料的變形量在一步一步地降低，且變化清晰，施工完成1年后，填石路堤工后沉降下降到每月1 mm，則表明已完成沉降。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，隨著公路建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，填石路基應(yīng)用越來(lái)越多，經(jīng)上述分析，可得出以下結(jié)論：

（1）通過(guò)抗壓試驗(yàn)可得，本路段沿線料場(chǎng)填料的主要類(lèi)型為硬巖，隨著尺寸的不斷增加，巖石抗壓強(qiáng)度則成降低趨勢(shì)，為此，應(yīng)適量降低粒徑在25 cm以上的石料，從而實(shí)現(xiàn)路基穩(wěn)定。

（2）通過(guò)分析填料工程特性，了解到級(jí)配對(duì)填料顆粒破碎性影響不大，但最大粒徑、壓實(shí)功等要素都會(huì)影響填料破碎程度，經(jīng)分析填料破碎和壓實(shí)功之間的關(guān)系，決定選用功率較大的振動(dòng)壓路機(jī)進(jìn)行施工。同時(shí)，通過(guò)分析填料物理力學(xué)性能，認(rèn)為可通過(guò)2種途徑有效提升填料質(zhì)量。其一，路堤高度降低；其二，增加路堤壓實(shí)密度，從而降低填料孔隙率，避免細(xì)料下沉。

（3）結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)具體情況，做好施工各項(xiàng)準(zhǔn)備工作，加大施工力度，規(guī)范攤鋪、壓實(shí)等施工工序，可有效提高工程整體質(zhì)量。

（4）完成施工作業(yè)后，需及時(shí)觀測(cè)施工沉降問(wèn)題，掌握應(yīng)力變化情況，了解填石路堤施工后沉降規(guī)律，經(jīng)觀測(cè)，施工完成1年后，填石路堤工后沉降下降到每月1 mm，則表明已完成沉降，從而保證路基穩(wěn)定性。

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