姚成玉

(池州市公路管理服務(wù)中心，安徽 池州 247000)

0 引 言

隨著山區(qū)公路的發(fā)展，路基出現(xiàn)的高填方和深挖方地段越來越多，山區(qū)地質(zhì)條件復(fù)雜，石料的巖性各不相同，通過爆破技術(shù)進行石方開挖，形成大粒徑石料[1]。通過對大粒徑填料的壓實規(guī)律，沉降變化以及強度和穩(wěn)定性的研究得出施工技術(shù)的特性以及施工過程中質(zhì)量控制的方法，這對合理利用填石料有重大意義[2]。本文研究內(nèi)容對改善路基施工技術(shù)，合理利用填石料有重要作用，為道路施工中填石路基作業(yè)提供有力依據(jù)。

1 填石路基的工程特性

填石路基是利用開挖路塹和隧道爆破后符合粒料最小強度和最大粒徑要求的石料進行填筑的路基。本文中通過方案設(shè)計來驗證填石路基的強度特性、壓實特性和沉降特性。

1.1 填石路基的強度特性

本文采用室內(nèi)剪切試驗來分析填石路基填料的強度以及對應(yīng)摩擦角下的含水率和巖性的變化規(guī)律。

1.1.1 含水率對強度的影響

將不同的含水率的粒料試驗組進行室內(nèi)試驗，得到不同含水率下的內(nèi)摩擦角變化值，通過試驗分析出以下特征：由平行試驗組可以得出含水率相同的組內(nèi)摩擦角的變動幅值很小，當(dāng)含水率增大時，內(nèi)摩擦角出現(xiàn)先增大后減小的凸型變化趨勢[3]。

1.1.2 巖性對強度指標的影響

根據(jù)方案設(shè)計分析填石粒料不同巖性對填石路基強度的影響，具體數(shù)值參考表1。

表1 混合料內(nèi)摩擦角值

通過以上試驗數(shù)值變化可以看出，隨著路基的含石量增加，內(nèi)摩擦角出現(xiàn)相同變化趨勢，且數(shù)值變化幅度較大，該現(xiàn)象說明巖性對混合料強度的影響較大。

1.2 填石路基的壓實特性

為了保證路基的CBR值及穩(wěn)定性能達到設(shè)計要求，在施工過程中應(yīng)將填石粒料充分壓實。壓實度作為施工項目監(jiān)測的關(guān)鍵項目，在室內(nèi)最大干密度測定時，經(jīng)常采用剔除法、等量代替法等進行試驗，保證填石料最大干密度的精確性[4]。

2 填石路基的施工技術(shù)

2.1 地基處理

當(dāng)?shù)鼗嬖趩栴}時，會引發(fā)相關(guān)地質(zhì)災(zāi)害。而相關(guān)規(guī)范對填石路基基底處理除滿足土質(zhì)路基基底處理的技術(shù)規(guī)定，還應(yīng)滿足承載力設(shè)計要求。

經(jīng)施工經(jīng)驗表明不同高度的路基應(yīng)具備的地基承載力數(shù)值為：①小于10 m填方路基，承載力應(yīng)大于150 kPa；②路基高度在10～20 m范圍內(nèi)，承載力應(yīng)大于200 kPa。

2010年平安夜，對于江帆來說卻是個不安的夜晚。那天，江帆回到家中，偌大的房子里空無一人，妻子的手機也處于關(guān)機狀態(tài)。平時，妻子總是準備好香噴噴的飯菜等著他。妻子究竟去哪里了呢？他心急如焚。終于，在臥室的床頭柜上，他發(fā)現(xiàn)了妻子吳霞的字條：“江帆：我愛上別人了。很抱歉！你別找我，忘了我吧！”江帆五雷轟頂，優(yōu)秀如他，竟會遇上這等荒唐事？

當(dāng)?shù)鼗嬖谝欢ㄆ露葧r，為保證路基的整體性，應(yīng)進行的處理措施有：

(1) 當(dāng)邊坡坡率陡于1∶5時，需要形成開挖寬度大于1.0 m、高度為30 cm的臺階，而且設(shè)置方向向內(nèi)的3%的坡度，隨后分層壓實，保障基底滿足穩(wěn)定性要求。

(2) 當(dāng)邊坡坡率緩于1∶5時，承載符合需求的情況下可進行直接鋪筑。

2.2 路基壓實

2.2.1 振動壓實法

振動壓實的機制是振動壓力機在工作時，振動滾輪的振動沖擊作用能夠持續(xù)對壓實層產(chǎn)生動壓力和剪切應(yīng)力，對于壓實大粒徑碎石材料有較好成效。振動壓路機在施工過程中主要技術(shù)參數(shù)有：靜荷載、碾壓速率和遍數(shù)等。主要變化規(guī)律有：壓路機靜荷載越大，振動質(zhì)量越大，振動壓實的效果就越好。當(dāng)路基壓實層厚度在60 cm以上時，面層會因為靜壓力作用效果過大，作用次數(shù)過多反而出現(xiàn)壓實效果降低的現(xiàn)象。當(dāng)壓實層的厚度不變時，壓實效果與碾壓速率成反比、與壓實遍數(shù)成正比。

2.2.2 強夯壓實法

強夯法是利用重錘自由落體產(chǎn)生由勢能轉(zhuǎn)化為動能，再由動能轉(zhuǎn)化為體波能，從振點處向四周擴散，對路基填料反復(fù)做功產(chǎn)生剪切壓縮和側(cè)向擠壓使粒料表層松動、豎向力沿縱向?qū)⑻盍蠅好埽拐w路基得以壓實。強夯壓實的原理是動力夯實，利用自身夯擊能產(chǎn)生的沖擊波產(chǎn)生相對運動，使層間氣體排出，密實度增加。在強夯過程中，路基強度更加穩(wěn)定，壓縮模量和承載力都有相應(yīng)程度提高。強夯法處理路基的主要計算參數(shù)有夯擊速率、單點夯擊能、夯擊遍數(shù)等。

2.3 填料最大粒徑確定

表2 填料最大粒徑

2.4 松鋪厚度的確定

確定松鋪厚度時應(yīng)考慮以下因素的影響如巖性、沉降差、填料最大粒徑、彈性模量、壓實機械組合等，本節(jié)主要通過沉降差和彈性模量來說明松鋪厚度的確定方法。

(1) 如圖1所示，當(dāng)松鋪層厚在50～68 cm時，沉降率持續(xù)增長；當(dāng)松鋪層厚在68～80 cm時，沉降率持續(xù)增長又呈現(xiàn)降低的現(xiàn)象。當(dāng)填石路基的巖石成分和巖性相同，且厚度一定時，碾壓組合方式對沉降率無明顯影響。影響較大的是碾壓次數(shù)。

圖1 松鋪厚度與沉降率關(guān)系曲線圖

(2) 如圖2所示，當(dāng)松鋪層厚度最小為40 cm、最大為65 cm時，路基模量隨層厚的增加而增大；當(dāng)層厚大于65 cm時，模量與層厚的關(guān)系與以上現(xiàn)象相反。

圖2 松鋪厚度與路基模量關(guān)系曲線圖

3 填石路基質(zhì)量控制

3.1 沉降率控制

當(dāng)填石路基的沉降率變化顯著時，路基密度增長率變化和孔隙率下降速率也出現(xiàn)明顯變化，此時認為沉降率、路基密度和孔隙率三個指標滿足關(guān)聯(lián)性，即：沉降率減小，密實度增加，孔隙率下降，此時形成的壓實度更大。當(dāng)沉降率小于5%時，碾壓后的路基密度相比碾壓前提高了9%～13%，孔隙率數(shù)值下降了22%～31%，而密度保持穩(wěn)定，變化較小。所以將孔隙率作為評價路基壓實指標和密度指標較為合適；沉降率小于3%時，碾壓后密度指標相比于碾壓前提高了6%～9%，孔隙率下降數(shù)值大概為16%～21%，通過數(shù)值反應(yīng)可以看出沉降率小于3%時壓實指標和密度指標變化較小，說明沉降率控制在3%以內(nèi)時，路基足夠密實穩(wěn)定，壓實效果較為理想。

3.2 彎沉控制

FWD方法是將一定重量的重物在一定高度由自由下落轉(zhuǎn)化為動能，沖擊承載板，然后承載板將荷載傳遞給路表，路面的傳感器能感應(yīng)到路表的變形，即產(chǎn)生的彎沉盆。整個過程可以改變物重和下落高度來控制對路面產(chǎn)生的荷載。FWD方法測定主要通過沖擊產(chǎn)生的彎沉盆來模擬行車過程產(chǎn)生的荷載，通過數(shù)據(jù)分析獲得路面強度和剛度。

研究表明：巖性不同，產(chǎn)生的彎沉值不同，彎沉值的變化隨路基密度的增大而降低；當(dāng)路基巖性相同時，彎沉值隨著沉降速率增大而減小。

4 結(jié)束語

(1) 通過碎石填料的變形機制、壓實特性及其影響因素的研究，分析了粒徑組成、破碎性對填料工程性質(zhì)的影響。

(2) 通過路基沉降變形機制分析及影響因素分析，為填石路基的施工提出了沉降分析方法及合理性建議。

(3) 填石路基在進行質(zhì)量控制時可選用沉降率控制和彎沉控制。沉降率控制在3%以內(nèi)時，路基穩(wěn)定，壓實密度最佳；彎沉值的變化隨路基密度的增大而降低。