高速公路土石混合料路基施工研究

謝鵬 義烏市恒風(fēng)路橋有限公司 322000

高速公路土石混合料路基施工研究

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本文主要對高速公路土石混合料路基施工問題進行了研究。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行分類。影響土石混合料巖性的因素有巖石的強度、抗風(fēng)化能力及吸水性等，其中，巖石的強度對土石棍合料有效碾壓深度和破碎程度影響較大。一般而言，強度高的巖石其抗風(fēng)化能力強，水穩(wěn)定性好，其中，巖石的抗風(fēng)化能力和吸水性等試驗操作不方便，而巖石的強度則相對容易辨別。例如可將巖石放入水中一段時間，采用鐵錘敲擊的簡易方法來識別，對于有爭議的土石混合料或關(guān)鍵性路段填料則可通過抗壓強度試驗結(jié)果來辨別。根據(jù)飽水后巖石的強度，土石混合料可分為以下三類:抗壓強度小于15MPa，稱之為強度低易風(fēng)化類；抗壓強度大于30MPa，稱之為強度高抗風(fēng)化能力強類；抗壓強度介于15MPa～30MPa之間，稱之為強度及抗風(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，應(yīng)首先根據(jù)土石料的巖性加以分類，然后，對其最大粒徑及級配進行控制。

（1）強度低、易風(fēng)化類，巖石的抗壓強度一般小于15MPa，主要包括泥巖、頁巖、泥板巖及一部分泥質(zhì)砂巖，吸水性強。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，須嚴格執(zhí)行有關(guān)規(guī)定。填筑路基時松鋪厚度值控制在30cm左右，最大粒徑不得超過壓實層的層厚。攤鋪時采用大型推土機進行反復(fù)耕耙以破碎超粒徑顆粒，壓實時宜采用振動羊足碾或凸塊振動壓路機與光輪壓路機相結(jié)合的辦法。

（2）強度高、抗風(fēng)化能力強類，巖石的抗壓強度大于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。填筑路基時，其松鋪厚度宜控制在50cm左右，若粗顆粒含量較高并采用50噸振動壓路機碾壓時，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）強度及抗風(fēng)化能力中等類，巖石的抗壓強度介于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，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，并采用大型推土機耕耙破碎大粒徑顆粒；碾壓時宜采用振動羊足碾或凸塊振動壓路機與光輪壓路機相結(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透水性大，水容易從路面、邊坡等部位進入基底而造成路基整體的不均勻沉降。同時，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)在填筑前進行壓實，高速公路、一級公路和二級公路路堤基底的壓實度不應(yīng)小于85%?！?/p>

3、壓實機械的選型

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

三、高速公路土石混合料路基的施工

1、松鋪厚度

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

2、填料的壓實工藝

不同條件下的土石混填路基要想達到最佳壓實效果，會對壓路機的碾壓組合、碾壓速度及碾壓遍數(shù)有不同的要求。（1）壓路機碾壓組合。土石混填路基壓實施工的碾壓組合原則應(yīng)是:優(yōu)先選擇拖式振動壓路機進行碾壓組合，而不應(yīng)單一選用自行式壓路機；優(yōu)先選用噸位及激振力較大的壓路機；碾壓組合的壓路機數(shù)量越少越好。（2）碾壓速度。考慮了壓實機械的性能、經(jīng)濟性、安全性等綜合因素的條件下，建議土石混填路基壓實施工的碾壓速度是在2km～4km之間，且壓路機的碾壓開始時宜用慢速。但是在具體施工中，還應(yīng)針對不同巖性的土石混填路基和所選用的壓路機，通過鋪筑試驗路段來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的碾壓遍數(shù)應(yīng)是通過試驗路段來確定的。

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階式兩種，在實際工程中應(yīng)視土石混填路基的填筑高度來選定邊坡形式，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，應(yīng)設(shè)臺階分級，每級臺階高度為5～8m，臺階的寬度為3m，臺階上應(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