楊秀華

（山東勝達(dá)工程建設(shè)有限公司，山東 東營(yíng) 257000）

1 引言

隨著“西部大開(kāi)發(fā)”戰(zhàn)略的提出和東部平原地區(qū)公路網(wǎng)絡(luò)的逐漸完善，我國(guó)公路網(wǎng)絡(luò)重心逐步向中西部的山區(qū)偏移。尤其是國(guó)家提出“十四五”戰(zhàn)略以來(lái)，要求著力完善中西部山區(qū)公路薄弱環(huán)節(jié)的建設(shè)。中西部地區(qū)多以山地、丘陵地形為主，在道路路基施工過(guò)程中經(jīng)常會(huì)遇到高填深挖的情況。在路基高填路段，由于借土填筑運(yùn)輸成本高，且極大地延長(zhǎng)了施工周期，使得填石路基成為目前山地道路修筑的主要選擇。

2 填石路基的技術(shù)特點(diǎn)

填石路基的顆粒組成是指路基中存在50%含量以上大于60 mm顆粒的碎石和10%含量以下0.074 mm顆粒的碎石。其中，石質(zhì)路基的填筑填料主要源于爆破開(kāi)采得到的廢棄石料和挖方路基獲取的石料[1]。在進(jìn)行填石路基施工前，普通石料要進(jìn)行篩分、破碎和強(qiáng)度檢測(cè)，超出規(guī)定尺寸的大粒徑石料應(yīng)當(dāng)進(jìn)行廢棄。對(duì)于石料的破碎和篩分，填筑前應(yīng)保證石料的粒徑不超過(guò)填筑壓實(shí)厚度的2/3，超過(guò)該范圍時(shí)將會(huì)對(duì)壓實(shí)造成嚴(yán)重影響。對(duì)于碎石強(qiáng)度的檢測(cè)，路基是公路的基礎(chǔ)組成，用于填筑路基的石料應(yīng)保證其強(qiáng)度不低于15 MPa。

目前，工程中填石路基的主要填料根據(jù)單軸飽水抗壓強(qiáng)度、巖性和風(fēng)化程度等條件可以分為4類，主要包括極軟質(zhì)類石料、軟質(zhì)類石料、次堅(jiān)硬類石料和堅(jiān)硬類石料。分類情況見(jiàn)表1。

表1 水泥穩(wěn)定碎石壓實(shí)度檢測(cè)結(jié)果

3 工程概況

某新建高速公路全線長(zhǎng)67.82 km，道路以重交通等級(jí)設(shè)計(jì)，車道采用雙向6車道形式，路幅寬度50.5 m。由于該公路線較長(zhǎng)，途徑多個(gè)省份，路線途徑地區(qū)地形地貌復(fù)雜，山地、丘陵地區(qū)較多，其中K42+000～K58+000路段地勢(shì)較低，多以填方路基為主，考慮到當(dāng)?shù)亟煌ú槐?，借土填筑運(yùn)輸成本高，增加工程成本且延長(zhǎng)了施工周期。經(jīng)過(guò)綜合考慮后決定采用填石路基方式進(jìn)行施工，填筑使用的材料由路線途徑地區(qū)山地爆破開(kāi)采獲得。為保證填石路基施工質(zhì)量滿足要求，全線施工前首先選定K42+000～K43+000路段，共計(jì)1 km，作為試驗(yàn)路段來(lái)確定路基松鋪厚度和碾壓方式。

4 松鋪厚度和壓實(shí)工藝的確定

4.1 松鋪厚度

松鋪厚度和壓實(shí)工藝直接影響填石路基的壓實(shí)質(zhì)量，項(xiàng)目在試驗(yàn)路段設(shè)置A、B、C、D共計(jì)4個(gè)試驗(yàn)段，分別對(duì)應(yīng)50 cm、60 cm、70 cm、80 cm，松鋪厚度來(lái)進(jìn)行沉降監(jiān)測(cè)。沉降監(jiān)測(cè)結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 試驗(yàn)路段沉降監(jiān)測(cè)結(jié)果

根據(jù)沉降監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，隨著松鋪厚度的增長(zhǎng)，填石路基的沉降率先增大后減小?？紤]到松鋪厚度越大施工周期越長(zhǎng)、工程成本越高，最終確定松鋪厚度為60 cm。

4.2 壓實(shí)工藝

不用壓實(shí)機(jī)具、壓實(shí)方式會(huì)產(chǎn)生不同的壓實(shí)結(jié)果，項(xiàng)目通過(guò)對(duì)比壓實(shí)方案來(lái)確定試驗(yàn)路段最終壓實(shí)方式，其中壓實(shí)方案E為首先靜壓、其次振壓、最終穩(wěn)壓的方式，壓實(shí)方案F為首先靜壓、其次振壓+靜壓+振壓、最終穩(wěn)壓的方式。在不同壓實(shí)組合方式下，控制相同壓實(shí)遍數(shù)。具體壓實(shí)度檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 試驗(yàn)路段壓實(shí)度檢測(cè)結(jié)果%

根據(jù)試驗(yàn)路段壓實(shí)度檢測(cè)結(jié)果可知，在相同壓實(shí)遍數(shù)下，壓實(shí)方案E最終壓實(shí)度為98.1%，壓實(shí)方案F最終壓實(shí)度為99.2%，表明壓實(shí)方案F壓實(shí)方案更為合適。

5 填石路基施工工藝

5.1 填石路基地基處理方法

本項(xiàng)目填石路基途徑地勢(shì)低洼、溝壑眾多的山地、丘陵地區(qū)。為了保證路線整體高程，在地勢(shì)低洼路段需要進(jìn)行大量的石料填筑，考慮到填筑石料數(shù)量多、質(zhì)量大，在進(jìn)行填筑時(shí)地基承載力不滿足要求時(shí)十分容易發(fā)生地基沉陷，因此，填石路基施工對(duì)地基的承載能力具有十分嚴(yán)格要求。

路線經(jīng)過(guò)地區(qū)地基存在土質(zhì)地基和石質(zhì)地基，針對(duì)土質(zhì)地基在石料填筑前，首先應(yīng)對(duì)土質(zhì)地基表面進(jìn)行清理，將灌木、樹(shù)葉等雜物進(jìn)行清掃，存在植被的路段，應(yīng)當(dāng)挖除路表植被并清除15 cm左右的表土。對(duì)存在軟土、膨脹土等特殊土的路段，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況清除一定深度的土壤，排淤固結(jié)，然后換填滿足規(guī)范要求的填料并進(jìn)行充分壓實(shí)。當(dāng)?shù)鼗寥篮扛咔沂炙缮r(shí)，應(yīng)當(dāng)通過(guò)挖掘機(jī)對(duì)地基土壤進(jìn)行挖掘和晾曬，也可以采用石灰樁對(duì)潮濕土壤進(jìn)行處理[2]。

路線途徑石質(zhì)地基路段，雖然石質(zhì)地基穩(wěn)定性高、載能力較強(qiáng)，但是由于地基各部位承載能力的不均勻情況，未進(jìn)行處理的地基進(jìn)行填筑施工可能會(huì)造成填石路基的失穩(wěn)。因此，在進(jìn)行填石路基填筑前，對(duì)石質(zhì)路基的處理應(yīng)當(dāng)設(shè)置過(guò)渡層。首先通過(guò)爆破方式將石質(zhì)地基表面炸平，將細(xì)粒土鋪筑在地基表面形成過(guò)渡層，后續(xù)再通過(guò)壓路機(jī)對(duì)地基表明進(jìn)行壓實(shí)，壓實(shí)完畢后保證平整度要求。

5.2 填石路基石料的開(kāi)采

本項(xiàng)目經(jīng)過(guò)路段沿線石料主要以砂巖類石料為主，該類石料中的主要礦物成分有石英、長(zhǎng)石、高嶺石等，不存在膨脹崩解的情況。因此，道路沿線的石料是適用于本項(xiàng)目填石路基的填筑的。針對(duì)石料的開(kāi)采，項(xiàng)目通過(guò)爆破開(kāi)采的方式進(jìn)行，聘請(qǐng)專業(yè)爆破人員，擬訂合理的爆破計(jì)劃召開(kāi)專家會(huì)審核、修改通過(guò)后實(shí)施。爆破施工后得到的石料由于粒徑不一，對(duì)于超出規(guī)定粒徑的石料應(yīng)予以廢棄，而滿足使用要求的石料則運(yùn)送至石場(chǎng)進(jìn)行破碎加工[3]。

5.3 填石路基的攤鋪

石料攤鋪是決定填石路基施工質(zhì)量的關(guān)鍵步驟，路基攤鋪不均將會(huì)導(dǎo)致路基各部位承載能力不一情況，嚴(yán)重時(shí)誘發(fā)道路不均勻沉陷。因此，在石料滿足使用路基使用要求的前提下，各粒徑碎石攤鋪的均勻性十分重要。目前，填石路基常用的攤鋪方式有3種。第一種是漸進(jìn)式攤鋪。漸進(jìn)式攤鋪是通過(guò)自卸汽車在工作面上向前移動(dòng)，逐步卸料，同時(shí)推土機(jī)緩緩前進(jìn)整平。第二種是后退式攤鋪法，該方法是通過(guò)運(yùn)料車在已壓實(shí)完畢的路基表面進(jìn)行后退卸料，后續(xù)再通過(guò)推土機(jī)對(duì)填料進(jìn)行整平，但該方法僅適用于填料中細(xì)料較多的情況。第三種是混合攤鋪法，該方法綜合漸進(jìn)式和后退式攤鋪的優(yōu)勢(shì)，先在已壓實(shí)完畢的路基上進(jìn)行后退分堆卸料，然后再采用漸進(jìn)式攤鋪法卸料，最后攤鋪機(jī)整平使路基達(dá)到規(guī)定厚度。本項(xiàng)目在試驗(yàn)路段首先采用后退式攤鋪方式，施工結(jié)果表明，由于石料粒徑的不均勻使得路基表面不易整平，較多大粒徑的碎石裸露路基表面，同時(shí)粗細(xì)粒徑的集料離析情況嚴(yán)重。因此，在填石路基施工過(guò)程中采用漸進(jìn)式攤鋪方式，該方法攤鋪完畢后，路基表面整體較為平整，無(wú)較大粒徑的突出石料[4]。

采用漸進(jìn)式攤鋪?zhàn)鳂I(yè)過(guò)程中，路基的填筑應(yīng)當(dāng)保證運(yùn)料車卸料和攤鋪同時(shí)進(jìn)行，安排現(xiàn)場(chǎng)施工員指揮運(yùn)料車在指定地點(diǎn)卸料，卸料時(shí)應(yīng)當(dāng)將石料卸料在面積50～100 m2的范圍內(nèi)，同時(shí)石料堆放高度不得過(guò)高。石料卸料完畢后通過(guò)大功率的推土機(jī)進(jìn)行整平處理，整平過(guò)程中盡可能使大粒徑碎石處于下部位置，保證粒徑小的碎石充分嵌擠在大粒徑碎石表面。

5.4 填石路基的碾壓

填石路基的壓實(shí)效果直接受到壓實(shí)機(jī)械和壓實(shí)方式的影響?？紤]到填石路基與土質(zhì)土基存在較大區(qū)別，石質(zhì)路基碎石之間相互間沒(méi)有黏結(jié)力，路基強(qiáng)度主要依靠碎石間的嵌擠和咬合摩擦形成，在振動(dòng)壓實(shí)的作用下能夠充分保證石料間緊密咬合。因此，需要采用符合壓實(shí)要求的碾壓設(shè)備，當(dāng)壓路機(jī)噸位較輕、激振力較低時(shí)，無(wú)法充分保證石料充分嵌擠，達(dá)到密實(shí)效果。在確定路基松鋪厚度為60 cm條件下，將試驗(yàn)路段分為多段進(jìn)行碾壓，采用22 t拖式振動(dòng)凸塊壓路機(jī)對(duì)填石路基先靜壓、再振壓、后穩(wěn)壓的碾壓方式進(jìn)行施工，在碾壓遍數(shù)達(dá)到8遍時(shí)，經(jīng)施工人員測(cè)量后路基壓實(shí)最大沉降率達(dá)到10.3%。

5.5 填石路基施工質(zhì)量控制措施

填石路基質(zhì)量控制措施主要從以下方面進(jìn)行分析。

一是填料的粒徑。填料的粒徑直接影響填石路基壓實(shí)機(jī)械的噸位、功率和壓實(shí)質(zhì)量。項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)表明，當(dāng)石料的最大粒徑超過(guò)攤鋪厚度的2/3時(shí)，由于填筑體阻尼影響變大，使得壓實(shí)需要更大噸位、更高壓實(shí)功能的機(jī)械。其次，隨著粒徑的增大，路基的松鋪厚度也同步增加。在相同的壓實(shí)功能下，過(guò)大厚度將會(huì)使得壓實(shí)更困難。因此，針對(duì)爆破開(kāi)采得到的石料，為了保證填石路基的質(zhì)量應(yīng)當(dāng)根據(jù)攤鋪厚度剔除過(guò)大粒徑的石料。

二是松鋪厚度的控制。松鋪厚度和填石路基的壓實(shí)質(zhì)量息息相關(guān)，從壓實(shí)質(zhì)量角度來(lái)說(shuō)，攤鋪過(guò)程中松鋪厚度越厚越好，但厚度過(guò)大時(shí)將會(huì)導(dǎo)致路基下部壓實(shí)困難。在確定松鋪厚度時(shí)，應(yīng)當(dāng)結(jié)合石料的巖性、粒徑和工程特性來(lái)決定[5]。

三是壓實(shí)度控制。填石路基壓實(shí)與土質(zhì)路基具有較大區(qū)別，土質(zhì)路基強(qiáng)度主要通過(guò)顆粒之間黏結(jié)和摩擦形成，而石質(zhì)路基主要通過(guò)碎石間的嵌擠、咬合，因此，碾壓作業(yè)過(guò)程中應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格按照壓實(shí)工藝，保證路基無(wú)浮動(dòng)碎石。

6 結(jié)語(yǔ)

隨著我國(guó)中西部公路建設(shè)的不斷推進(jìn)，填石路基頻繁出現(xiàn)在路基修筑中。本文結(jié)合工程實(shí)例，詳細(xì)介紹了填石路基的技術(shù)特點(diǎn)，從地基的處理、石料開(kāi)采、路基的攤鋪和碾壓角度詳細(xì)介紹了填石路基施工工藝，并對(duì)路基施工過(guò)程中重難點(diǎn)質(zhì)量控制措施進(jìn)行分析，為該技術(shù)的進(jìn)一步推廣和發(fā)展提供了寶貴經(jīng)驗(yàn)。