高燕

（石家莊市公路橋梁建設(shè)集團(tuán)有限公司，石家莊 050000）

1 引言

我國幅員遼闊，有相當(dāng)一部分高速公路處于山嶺重丘區(qū)，填石路基已成為山區(qū)路基設(shè)計(jì)的主要結(jié)構(gòu)形式之一。山嶺重丘區(qū)地質(zhì)復(fù)雜特性，其填料粒徑大小分布不均勻，大多屬于土石混合料，如何在設(shè)計(jì)、施工中控制填石路基填路基穩(wěn)定性及自身沉降是目前亟待解決的問題。故本文從施工技術(shù)、施工質(zhì)量控制角度介紹分土石比、分層碾壓、分層強(qiáng)夯，依托實(shí)際工程，在試驗(yàn)路段竣工后填石路基質(zhì)量進(jìn)行沉降量與壓實(shí)度檢測，探尋最佳土石比和壓實(shí)技術(shù)[1]。

2 填石路基施工技術(shù)

2.1 技術(shù)要求

為保證填石路基施工質(zhì)量符合要求，路基不同深度碎石粒徑攤鋪應(yīng)符合技術(shù)要求。技術(shù)要求如表1 所示。

表1 路基不同深度碎石粒徑技術(shù)要求

2.2 填料工程性質(zhì)

填石路基所用填料碎石性能指標(biāo)必須滿足施工要求，故本文試驗(yàn)路段對(duì)路塹邊坡土石取樣，在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行性能檢測，檢測結(jié)果如表2 所示。

表2 填料碎石性能指標(biāo)檢測結(jié)果

為更好地進(jìn)行填石路基填筑與壓實(shí)施工，必須在施工現(xiàn)場對(duì)填筑材料進(jìn)行篩分、擊實(shí)和強(qiáng)度試驗(yàn)。根據(jù)規(guī)范要求，本文對(duì)填料粒徑分布采用：填料中粒徑大于37.5 mm 的占比為73.4%（＞70%），粒徑大于60 mm 的占比為51.2%（＞50%）。

填筑石料主要為取自現(xiàn)場破碎的玄武巖石塊，微風(fēng)化細(xì)顆粒和黏粒含量較少，孔隙率較大，石塊的堆積密度為2.79 g/cm3，抗壓強(qiáng)度為141 MPa，屬極堅(jiān)硬巖路基填料。填料曲率系數(shù)為1.2，破碎率為25%，均滿足相關(guān)路基填筑料性能要求[2]。

3 工程實(shí)踐

3.1 工程概況

某高速公路位于丘陵地區(qū)，雙向4 車道，設(shè)計(jì)車速110 km/h，起點(diǎn)樁號(hào)為K1520+000，終點(diǎn)樁號(hào)為K1656+000，全長136 km，路基寬40 m，路基平均填高5 m，最大填高8.9 m，最小填高3.2 m，基底承載強(qiáng)度較好。對(duì)當(dāng)?shù)剡M(jìn)行地質(zhì)地貌勘測，探測結(jié)果表明高速公路K1632+130～K1630+000 段具有豐富的巖石資源，且擁有豐富的土質(zhì)資源，因此，該項(xiàng)目路基采用土石混填，碎石填料主要來自K1632+130～K1632+600 段路塹邊坡經(jīng)過爆破法產(chǎn)生的石塊，并且現(xiàn)場碾碎后送至檢測單位對(duì)碎石進(jìn)行檢測，檢測結(jié)果為玄武巖，單軸飽水抗壓強(qiáng)度為70.6 MPa，抗風(fēng)化能力較強(qiáng)，滿足設(shè)計(jì)要求。為研究填石路基土石比和壓實(shí)技術(shù)對(duì)工程質(zhì)量的影響，本文選取K1643+000～K1643+500作為試驗(yàn)路段，總結(jié)出合理的施工工藝及質(zhì)量把控技術(shù)。

3.2 施工工藝

3.2.1 施工前準(zhǔn)備工作

施工前需要在實(shí)驗(yàn)室對(duì)現(xiàn)場碎石進(jìn)行質(zhì)量檢測，檢測結(jié)果符合規(guī)范要求才能投入施工現(xiàn)場，填料碎石粒徑大小和組成應(yīng)嚴(yán)格按照規(guī)范要求進(jìn)行，現(xiàn)場施工人員對(duì)碾碎后的填料碎石進(jìn)行檢測，粒徑過大的石塊進(jìn)行二次碾碎，保證路基填料粒徑滿足施工規(guī)范要求：路基下部填料最大粒徑不大于60 cm，中部填料最大粒徑不大于40 cm，填料不均勻系數(shù)為15±2。

3.2.2 路基填筑

將碎石與土混合拌和而成填料，通過運(yùn)輸車輛運(yùn)至施工現(xiàn)場。卸料時(shí)應(yīng)根據(jù)土石填料量進(jìn)行卸載，在路基表面層進(jìn)行畫線操作，由于路基寬為40 m，為使填料量滿足要求，在表面層劃定8 m×8 m 白方格線，依舊路基填筑高度確定方格內(nèi)填料量與車輛數(shù)，卸料原則為先高后低、先兩側(cè)后中央。為研究不同土石比對(duì)填石路基施工質(zhì)量的影響，本文選取K1643+000～K1643+300 作為試驗(yàn)路段，平均分成3 段，每段長100 m。試驗(yàn)路段A 土石比為100∶0，試驗(yàn)路段B 土石比為75∶25，試驗(yàn)路段C 土石比為50∶50，路基填筑采用分層填筑法，首先推土機(jī)進(jìn)行整平，推土機(jī)工作時(shí)需要均勻前行，往返整平3～5 遍，推土機(jī)行駛速度不超過10 km/h，推土機(jī)完成工作后，再用攤鋪機(jī)均勻攤鋪填料，填筑高度控制在40 m[3]。

3.2.3 路基碾壓

碾壓工作可以使粗細(xì)集料相互擠壓密實(shí)，因此，碾壓作業(yè)十分重要。為研究不同壓實(shí)技術(shù)對(duì)填石路基施工質(zhì)量的影響，本文選取K1643+300～K1643+500 作為試驗(yàn)路段，平均分成2段，每段長100 m。試驗(yàn)路段D 采用分層碾壓，試驗(yàn)路段E 采用分層強(qiáng)夯進(jìn)行碾壓工作。壓實(shí)機(jī)械選用振動(dòng)壓路機(jī)和膠輪壓路機(jī)，往返壓實(shí)9 遍，壓路機(jī)行駛速度起伏不能過大，行駛速度在2～3 km/h 為佳。

施工過程中應(yīng)注意壓實(shí)遍數(shù)。不同地區(qū)填料、路基類型及壓實(shí)機(jī)具存在差異，若壓實(shí)遍數(shù)過少，則填筑路基承載能力不足，出現(xiàn)不均勻沉降甚至塌陷，若壓實(shí)遍數(shù)過多，則造成壓實(shí)成本增大，且效率低下，故需現(xiàn)場采取試樣實(shí)驗(yàn)獲取最佳碾壓遍數(shù)和壓實(shí)機(jī)具選取，壓實(shí)遍數(shù)需聯(lián)合壓實(shí)度共同控制質(zhì)量[4]。

3.3 性能檢驗(yàn)

3.3.1 沉降量

為研究不同土石比對(duì)填石路基施工質(zhì)量的影響，本文在試驗(yàn)路段A、B、C 采用填筑高度為40 m 且土石比為100∶0、75∶25、50∶50 進(jìn)行路基填筑施工，施工完成后對(duì)路基高度為2.5 m、7.5 m、12.5 m、17.5 m 等沉降量進(jìn)行檢測，檢測結(jié)果如表3 所示。不同土石比下路基沉降監(jiān)測結(jié)果如圖1 所示。

圖1 不同土石比下路基沉降監(jiān)測結(jié)果

表3 試驗(yàn)路段沉降量檢測結(jié)果

由圖1 可知，試驗(yàn)路段A 土石比100∶0 路基沉降量30 cm，沉降量最大，試驗(yàn)路段B 土石比75∶25 路基沉降量5 cm，沉降量明顯低于試驗(yàn)路段A，試驗(yàn)路段C 土石比50∶50 路基沉降量僅為3.5 cm，沉降量是3 組中最小的。隨著填筑高度增加3 組試驗(yàn)路段沉降量先增加后趨于穩(wěn)定，在7.5～17.5 m 路基高度變化范圍內(nèi)沉降值變化明顯，且隨著路基高度的增加沉降值變化幅度越明顯。試驗(yàn)路段C 沉降量為3.5 cm，說明土石混填路基能有效降低路基沉降量。當(dāng)填料中含石量增至25%時(shí)減小路基沉降效果明顯，而繼續(xù)增大含石量后，沉降量值雖減少，但減少幅度有限。

3.3.2 壓實(shí)度

為研究不同壓實(shí)技術(shù)對(duì)填石路基施工質(zhì)量的影響，本文在試驗(yàn)路段D、E 采用分層碾壓和分層強(qiáng)夯進(jìn)行路基填筑施工，施工完成后對(duì)路基壓實(shí)度進(jìn)行檢測檢，檢測結(jié)果如表4 所示，不同碾壓技術(shù)下路基壓實(shí)度檢測結(jié)果如圖2 所示。

表4 試驗(yàn)路段壓實(shí)度檢測結(jié)果%

由圖2 可知，分層碾壓技術(shù)在壓實(shí)度到第9 遍時(shí)壓實(shí)度為96%，分層強(qiáng)夯技術(shù)在壓實(shí)度到第9 遍時(shí)壓實(shí)度為94%，試驗(yàn)路段D 壓實(shí)遍數(shù)在第1～3 遍時(shí)，壓實(shí)度增加速度快從70%增加到82%，壓實(shí)遍數(shù)在第3～7 遍時(shí)，壓實(shí)度增加穩(wěn)定從82%增加到95%，壓實(shí)遍數(shù)在第8～9 遍時(shí)，壓實(shí)度在96%趨于穩(wěn)定，對(duì)分層碾壓技術(shù)下壓實(shí)度與壓實(shí)遍數(shù)進(jìn)行線性分析：y=3.1667x+70.278，R2=0.9477，試驗(yàn)路段D 壓實(shí)度隨著碾壓遍數(shù)增加而增加，因此，填石路基施工應(yīng)該選擇分層碾壓技術(shù)，且碾壓遍數(shù)不能太少，太少則會(huì)土石沒有充分壓實(shí)，影響填石路基強(qiáng)度，碾壓遍數(shù)不得低于7 遍。

圖2 不同碾壓技術(shù)下路基壓實(shí)度檢測結(jié)果

4 結(jié)語

填石路基已經(jīng)成為西部山區(qū)和丘陵地區(qū)公路建設(shè)最常見的路基設(shè)計(jì)類型，依托實(shí)際工程，在試驗(yàn)路段采用土石比為100∶0、75∶25、50∶50 進(jìn)行路基填筑施工，采用分層碾壓和分層強(qiáng)夯兩種不同壓實(shí)方案進(jìn)行路基壓實(shí)施工，竣工后對(duì)試路段沉降量和壓實(shí)度進(jìn)行檢測分析，研究結(jié)果表明：

1）最佳土石比50∶50；隨著填筑高度增加3 組試驗(yàn)路段沉降量都是先增加后趨于穩(wěn)定；

2）最佳壓實(shí)方案采用分層碾壓且碾壓遍數(shù)不得低于7遍。