填石路基施工工藝研究

黎圓圓

(貴州路橋集團(tuán)有限公司)

1 填石路基的攤鋪方法

攤鋪與整平工藝是填石路基施工中的關(guān)鍵工序，其合理性將直接決定填石路基的壓實(shí)效果。

填石路基的攤鋪主要分為漸進(jìn)式攤鋪、后退式攤鋪和混合攤鋪。在兩段試驗(yàn)路上分別采用漸進(jìn)式攤鋪和后退式攤鋪方法進(jìn)行現(xiàn)場對比試驗(yàn)，松鋪厚度和表面平整度作為評價(jià)指標(biāo)，另外采用挖坑試驗(yàn)觀測兩種方法所引起的填料離析程度和被壓實(shí)層的結(jié)構(gòu)情況，最后用相同的壓路機(jī)和碾壓方式對填石段進(jìn)行壓實(shí)，對比其壓實(shí)效果。

試驗(yàn)表明，采用后退式攤鋪法施工時(shí)，所填石料表面不易整平離析嚴(yán)重，較大粒徑石料容易出露在表面，從而造成平整度難控制;另外，每層的厚度也不好控制。相反，用漸進(jìn)式攤鋪法攤鋪的路基表面較為平整，無大粒徑石料外露。這可能是因?yàn)椴捎脻u進(jìn)式攤鋪法時(shí)，需要用到推土機(jī)，推土機(jī)將石料往前方推進(jìn)，途中無阻擋物，已有卸料面與原壓實(shí)面存在落差，為大粒徑石料提供時(shí)機(jī)可供其尋找最佳掉落位置，從而達(dá)到穩(wěn)定，與此同時(shí)，細(xì)料能充分填充空隙，彼此嵌擠緊密，提供良好的壓路機(jī)工作面。

在甘肅蘭臨試驗(yàn)路段試驗(yàn)數(shù)據(jù)整理如表1。

表1 蘭臨試驗(yàn)路段數(shù)據(jù)

表中不難發(fā)現(xiàn)，用漸進(jìn)式攤鋪方法攤鋪的路基在壓實(shí)層更容易整平，并且容易控制填筑厚度，這不僅能夠減少工序，而且利于提高壓實(shí)質(zhì)量。

2 攤鋪過程中的施工控制

2.1 填料最大粒徑的控制

(1)最大粒徑的不同將會(huì)影響機(jī)械和攤鋪厚度。

試驗(yàn)表明，填料巖性、粒徑組成和松鋪厚度相同的條件下，壓路機(jī)噸位和擊振力隨著最大粒徑增大而增大。這是因?yàn)榱皆酱蠼o路基填筑的阻尼越大，需要的壓實(shí)功越大，因此，填石路基所用石料不宜過大。

壓實(shí)層的松鋪厚度隨著最大粒徑的增大而增大，但是松鋪厚度不能無限增大。松鋪厚度對于最大粒徑應(yīng)該起到控制作用。

(2)最大粒徑對路基壓實(shí)質(zhì)量的影響。

研究表明:壓實(shí)功一定時(shí)，隨著最大粒徑的增大，填石路基壓實(shí)密度增大;孔隙比一定時(shí)，規(guī)律相反。

研究了最大粒徑與沉降率的關(guān)系，水南試驗(yàn)路最大粒徑與沉降率關(guān)系如表2所示，蘭臨試驗(yàn)路最大粒徑與沉降率關(guān)系如表3所示。

表2 水南試驗(yàn)路最大粒徑與沉降率關(guān)系

表3 蘭臨試驗(yàn)路最大粒徑與沉降率關(guān)系

試驗(yàn)表明:填石路基壓實(shí)層的沉降率隨著所用石料最大粒徑的增大而增大。

(3)最大粒徑與抗剪強(qiáng)度的關(guān)系。

通過研究，發(fā)現(xiàn)當(dāng)密度相同時(shí)，填石路基的抗剪強(qiáng)度隨最大粒徑的增大，呈現(xiàn)減小趨勢。這可能是因?yàn)楫?dāng)密度相同時(shí)，最大粒徑較小的填石路基需要更多壓實(shí)能，預(yù)壓荷載增大，因此抗剪強(qiáng)度隨著最大粒徑的增大而減小。如果粒徑越大，越易于被壓實(shí)，所需的壓實(shí)能就越小，抗剪強(qiáng)度會(huì)降低。但是當(dāng)壓實(shí)功相同時(shí)，抗剪強(qiáng)度會(huì)隨著最大粒徑的增大而增大。

2.2 最大粒徑的控制要求

上述試驗(yàn)表明，隨著石料最大粒徑的增大沉降率隨之增大，這意味著路基的彎沉?xí)p小，但并不能無限放大最大粒徑。在確定最大粒徑的控制標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，必須考慮以下方面:(1)壓實(shí)機(jī)械的功率不宜過大;(2)必須合理確定最大粒徑，保證在該范圍內(nèi)能使路基達(dá)到密實(shí)狀態(tài);(3)確定最大粒徑時(shí)應(yīng)該考慮到壓實(shí)層的松鋪厚度。

研究表明，不同填挖深度所對應(yīng)的最大粒徑不同，最大粒徑隨著填石路基填筑深度的降低呈減小趨勢，除此之外，還必須考慮石料強(qiáng)度。研究給出最大粒徑控制的推薦值如下所示:

(1)路床以下30cm范圍內(nèi)，分層壓實(shí);

(2)路床以下30～80cm內(nèi)，最大粒徑d≤15cm;

(3)80cm～5m范圍內(nèi)時(shí)，堅(jiān)硬類石料最大粒徑d≤35cm，軟弱類石料最大粒徑d≤20cm;

(4)5～12m范圍內(nèi)時(shí)，堅(jiān)硬類石料最大粒徑d≤45cm，次堅(jiān)硬類石料最大粒徑d≤40cm，軟弱類石料最大粒徑d≤25cm;

(5)當(dāng)在路床以下12m以上時(shí)，堅(jiān)硬類石料最大粒徑d≤60cm，次堅(jiān)硬類石料最大粒徑d≤50cm，軟弱類石料最大粒徑d≤25cm。

2.3 填料不均勻性的控制

(1)與密度的關(guān)系。

研究表明，不均勻性越大其越容易獲得較大的壓實(shí)密度，其所需的壓實(shí)功越小，這對于施工來說是有利的。

(2)與孔隙比的關(guān)系。

試驗(yàn)路段數(shù)據(jù)表明，當(dāng)不均勻系數(shù)為15時(shí)，孔隙比為20％，不均勻系數(shù)為8時(shí)，孔隙比為26％，這表明孔隙比隨著不均勻系數(shù)的增大而減小。

(3)與動(dòng)變特性的關(guān)系。

試驗(yàn)表明，當(dāng)孔隙比一定，動(dòng)變性能隨著不均勻系數(shù)的增大而減小。

調(diào)查各地區(qū)填石路基不均勻系數(shù)匯總?cè)绫?所示。研究表明，當(dāng)不均勻系數(shù)在10以下時(shí)，所填石料得不到有效的壓實(shí)，不均勻系數(shù)為20左右時(shí)，能夠獲得很好的壓實(shí)效果。建議不均勻系數(shù)取10～20范圍內(nèi)，此時(shí)壓實(shí)能夠獲得很好的效果，且所需壓實(shí)功最小。

表5 各地區(qū)不均勻系數(shù)匯總表

3 結(jié)論

(1)采用漸進(jìn)式攤鋪法攤鋪的路基表面較為平整，無大粒徑石料外露，質(zhì)量容易控制。

(2)壓實(shí)層的松鋪厚度隨著最大粒徑的增大而增大，但是松鋪厚度應(yīng)在一定的條件下增大，不能無限增大。松鋪厚度對于最大粒徑應(yīng)該起到控制作用。

(3)壓實(shí)功一定時(shí)，隨著最大粒徑的增大，填石路基壓實(shí)密度增大;填石路基壓實(shí)層的沉降率隨著所用石料最大粒徑的增大而增大;填石路基的抗剪強(qiáng)度隨最大粒徑的增大，而呈現(xiàn)減小趨勢。

(4)不均勻性越大其越容易獲得較大的壓實(shí)密度，其所需的壓實(shí)功越小;孔隙比隨著不均勻系數(shù)的增大而減小;當(dāng)孔隙比一定，動(dòng)變性能隨著不均勻系數(shù)的增大而減小;建議不均勻系數(shù)取10～20范圍內(nèi)。

(5)厚度相同時(shí)，巖性越堅(jiān)硬，強(qiáng)度越高，沉降率越大，彎沉值越小，路基模量也大;當(dāng)填料巖性相同，壓實(shí)機(jī)械一定的情況下，沉降率隨著松鋪層厚先增大后減小;彎沉值隨著層厚的增加先減小后增大。

[1] 蘇明.309國道武安至山西省界段填石路堤的施工[J].華東公路，2001，(2).

[2] 楊世基.公路填石路堤的壓實(shí)[J].公路交通科技，1999，(4).

[3] 焦建明.太舊高速公路泥巖、砂巖混填路堤的施工技術(shù)及質(zhì)量控制[J].山西交通科技，1996，(4).