填石路基施工技術(shù)在公路工程中的應(yīng)用

摘要：路基工程作為公路施工過(guò)程中重要的組成部分，其質(zhì)量的高低對(duì)公路的整體質(zhì)量具有重大影響。填石路基技術(shù)是公路施工技術(shù)中結(jié)構(gòu)性比較特殊的施工形式，主要用于山區(qū)高速公路的施工。與其他路基施工技術(shù)相比，填石路基技術(shù)具有抗剪強(qiáng)度和強(qiáng)透水性等優(yōu)勢(shì)。文章對(duì)填石路基施工技術(shù)在公路工程中的具體應(yīng)用展開(kāi)了探究。

關(guān)鍵詞：公路工程；填石路基施工技術(shù)；公路質(zhì)量；山區(qū)高速公路；交通運(yùn)輸 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：U461 文章編號(hào)：1009-2374（2015）29-0111-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.29.056

公路工程是交通重要的組成部分，在整個(gè)公路工程的施工過(guò)程中，無(wú)論是路基，還是路面質(zhì)量的好壞，均對(duì)整個(gè)公路的質(zhì)量產(chǎn)生影響。在山區(qū)公路工程施工中，填石路基技術(shù)的應(yīng)用最為廣泛，由于山體過(guò)高，公路工程對(duì)地基的承載能力具有極高的要求，倘若路基承載不足，公路的質(zhì)量便馬上出現(xiàn)諸如整體沉降、裂縫等重大問(wèn)題。填石路基技術(shù)具有高強(qiáng)度和較好的透水性，經(jīng)過(guò)碾壓密實(shí)之后也極少會(huì)出現(xiàn)沉降裂縫等問(wèn)題，因?yàn)樵摷夹g(shù)在公路施工中的應(yīng)用較為廣泛。

1 填石路基技術(shù)的特點(diǎn)

公路施工工程中，開(kāi)山、架橋以及挖掘隧道時(shí)候會(huì)出現(xiàn)大量廢石渣，而利用這些廢石渣填筑出來(lái)的路基則成為填石路基，它是一種特殊的路基結(jié)構(gòu)模式。大都在地勢(shì)險(xiǎn)峻的山區(qū)以及盤(pán)旋陡峭的地區(qū)公路施工中應(yīng)用此技術(shù)。那些地形較為復(fù)雜的地區(qū)，這種填石路基的公路填筑高度較高，而且填放量充足，特別是調(diào)料密度要求高，最終使得地基的承載要求得到提高。在公路工程中，路基填料顆粒和顆粒之間具有黏性，這也加強(qiáng)了整個(gè)地基的牢固性。這種情況下，即便是地基受到外力威脅，承載力不足出現(xiàn)沉降的情況，路基的填筑體也會(huì)伴隨整個(gè)地基一起實(shí)現(xiàn)沉降。而當(dāng)沉降的壓力過(guò)大，超過(guò)填石顆粒之間形成的摩擦力時(shí)，容易造成填石顆粒出現(xiàn)變形，超出其承受范圍便會(huì)形成危險(xiǎn)。

2 填石路基在公路施工中的應(yīng)用

2.1 對(duì)填石路基原料的控制

填石路基材料主要是由公路施工過(guò)程中開(kāi)山、挖掘等產(chǎn)生的碎石構(gòu)成。在這些碎石中，膨脹巖石以及易溶性巖石均不適宜直接作用于路基填筑。而那些強(qiáng)風(fēng)化的石料以及崩解行巖石和鹽化巖石同樣無(wú)法直接用于填石路基的填筑。為確保路基的穩(wěn)固性，碎石一律需要加工成直徑小于30cm、厚度始終相同、不沾帶泥土的原料。在填石路基進(jìn)行最后一層填石時(shí)，其填充料的直徑最好能控制到15cm以內(nèi)。

2.2 填石路基的地基處理

填石路基對(duì)整個(gè)地基的承載能力具有極強(qiáng)的要求，因而需要在具體施工之前便對(duì)地基的承載能力進(jìn)行縝密的測(cè)試記錄，以保障地基承載能力達(dá)到所需標(biāo)準(zhǔn)。

對(duì)地面地基進(jìn)行清理，將地面上存在的淤泥以及大塊物體進(jìn)行清除。而對(duì)于地面上存在的凹陷的坑坑洞洞則需要用符合工程規(guī)范的涂料進(jìn)行填壓，以確保地面在施工之前煥然一新，實(shí)現(xiàn)平整。此外還需要根據(jù)施工公路的實(shí)際情況對(duì)地面做加固處理，具體可以采用復(fù)合地基的技術(shù)措施。在土質(zhì)比較差的地基上修建填石路基，需要設(shè)置出一層過(guò)濾層以提高地面地基的強(qiáng)度及均勻度。以國(guó)主025線甘肅省內(nèi)部白銀至蘭州間的高速公路路段填石路基施工為例，圖1為填石路基原料，圖2為處理后的地基。

2.3 填石路基的攤鋪

不同地段的填石路基需要鋪設(shè)的松鋪厚度同其路基的模量值存在對(duì)應(yīng)關(guān)系。以廣西水南路的石灰?guī)r現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)所得數(shù)據(jù)（圖3）為例，松鋪厚度在40～65cm之間時(shí)，路基模量會(huì)隨著其厚度的增大而增加，而當(dāng)松鋪厚度增長(zhǎng)到65cm以上時(shí)，路基模量則會(huì)隨著厚度的增大而減少。蘭臨高速公路砂巖現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)（圖4）也呈現(xiàn)出同樣的情況。

高速公路和一級(jí)公路在鋪設(shè)路面時(shí)需要根據(jù)具體填石路基的情況相應(yīng)給出分層填筑和分層壓實(shí)。至于二級(jí)以及二級(jí)以下的公路在鋪設(shè)時(shí)則可以根據(jù)山坡陡峭程度進(jìn)行相應(yīng)的施工對(duì)策調(diào)整，必要時(shí)甚至可以選擇爆炸挖掘的方式挖掘填充，把可以用作填充物料的石料填筑在路基下部，并且在路床底面下不小于1.0m的范圍之內(nèi)對(duì)路基進(jìn)行分層填筑壓實(shí)。

2.4 填石路基的壓實(shí)

填石路基碾壓時(shí)可以選用重型的振動(dòng)壓路機(jī)和自行式壓路機(jī)進(jìn)行碾壓，實(shí)際碾壓的次數(shù)需要根據(jù)具體情況并結(jié)合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得以確定。需要注意的是，碾壓過(guò)程中要盡量保持勻速施工操作，而不能出現(xiàn)隨時(shí)任意停止和變動(dòng)方向等。針對(duì)較軟的路基填筑，可以指定專業(yè)人員進(jìn)行反復(fù)觀察測(cè)量以保證填石路基樁的移動(dòng)情況。

以國(guó)道212線蘭臨高速路段的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)為準(zhǔn)，針對(duì)不同的巖性填石路基，鋪設(shè)的松鋪厚度不同，同時(shí)壓實(shí)的方法也有所區(qū)別。分別采用拖式振動(dòng)凸塊壓路機(jī)壓實(shí)和自行式壓路機(jī)壓實(shí)，對(duì)比所得數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，松鋪厚度為50cm時(shí)，采用自行式壓路機(jī)碾壓8遍時(shí)壓實(shí)層的平均沉降率為6.85%，其中沉降率的最小值為4.37%，沉降率最大值為7.51%；而當(dāng)松鋪厚度為70cm時(shí)，同樣采用18T自行式壓路機(jī)碾壓10遍后，路基沉降率僅為2.84%。之后，在松鋪厚度為70cm的路基上，又選用激振力較大的拖式凸塊振動(dòng)壓路機(jī)對(duì)相同松鋪層厚的路基進(jìn)行碾壓處理，同樣碾壓8遍，路基沉降率便達(dá)到了5.29%，壓實(shí)質(zhì)量則較為理想。

綜合法計(jì)算路基各測(cè)點(diǎn)壓實(shí)度計(jì)算公式K需要結(jié)合路基壓實(shí)后的濕密度和干密度計(jì)算得出。壓實(shí)后路基濕密度用Pw表示，則有計(jì)算公式為：

Pw=（Mw-Ms-Ms×Wi）/（Vb-Vs）

式中：M表示填石路基的質(zhì)量（g）；V表示填石路基的體積（cm3）。

K=Pd/Pc

式中：Pd表示實(shí)際填石物料粒徑下部分物料壓實(shí)后的干密度；Pc代表實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)物料粒徑的最大干密度（g/cm3）。在施工現(xiàn)場(chǎng)各監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，結(jié)合實(shí)際路基壓實(shí)后的濕密度和干密度代入公式計(jì)算出各個(gè)測(cè)試點(diǎn)實(shí)際的壓實(shí)度。

由此可見(jiàn)，不同松鋪厚度的路基的碾壓質(zhì)量同機(jī)械的噸位和振動(dòng)力參數(shù)存在一定關(guān)聯(lián)，當(dāng)松鋪厚度增大時(shí)，必須增大壓實(shí)機(jī)械的激振力來(lái)保證較為理想的壓實(shí)質(zhì)量。這是因?yàn)闄C(jī)械振動(dòng)的參數(shù)越大，填石路基中的石塊填料越容易受到影響，其受到的碾壓能量越大，填石路基之間便越發(fā)密實(shí)穩(wěn)定。相同的原理反向思維來(lái)看，在施工現(xiàn)場(chǎng)，隨著壓實(shí)機(jī)械噸位和激振力的增大，填石路基的松鋪厚度也可在滿足較好壓實(shí)效果的前提下適當(dāng)增加。

2.5 填石路基的質(zhì)量檢測(cè)及評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)

填石路基的施工質(zhì)量主要由沉降率質(zhì)量檢測(cè)以及施工工藝管理兩方面來(lái)確定。其中沉降率管理標(biāo)準(zhǔn)值方法可以通過(guò)公式S=μ-2σ來(lái)確定。根據(jù)數(shù)理統(tǒng)計(jì)原理，對(duì)于正態(tài)母體的單個(gè)值在公式x≥μ-2σ之間實(shí)現(xiàn)波動(dòng)，其中x表示服從正態(tài)分布的數(shù)據(jù)值，具體的波動(dòng)區(qū)間概率是97.92%。現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)所獲得的具體數(shù)據(jù)只能作為母體中的一個(gè)樣本，而樣本和母體的數(shù)字特征之間具有一定的差別。在S=μ-2σ的計(jì)算公式中的μ和σ分別代表著不同母體的數(shù)字特征。在理想的情況下，想要把施工現(xiàn)場(chǎng)具體沉降率的管理標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算出就需要全程控制整個(gè)工程現(xiàn)場(chǎng)所有的數(shù)據(jù)指標(biāo)，顯然這一點(diǎn)不太可能實(shí)現(xiàn)，但是在工程施工計(jì)算中，我們?nèi)耘f需要考慮現(xiàn)場(chǎng)的多樣性。公式x≥μ-2σ表明，在確定沉降率的管理標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，處于確保路基質(zhì)量穩(wěn)固性的考慮，可采用一定保守的方法以確定管理的標(biāo)準(zhǔn)值。這樣來(lái)看，需要在μ-2σ的計(jì)算中取最大值，減數(shù)μ取得較大值的同時(shí)，被減數(shù)σ取得較小值。

通過(guò)子樣平均值實(shí)現(xiàn)正態(tài)母體平均值在單側(cè)置信上限的預(yù)估，從而獲得μ的較大值，可以給出一個(gè)置信概率95%，μ的單側(cè)置信上限為：

通過(guò)子樣方差對(duì)正態(tài)母體的方差進(jìn)行單側(cè)置信下限的預(yù)估時(shí)，同樣給出一個(gè)既定置信概率95%，σ的單側(cè)置信下限為：

因?yàn)棣?3.806>S=2.211，因此取σ=2.211為σ的較小值。這樣一來(lái)便可以獲得沉降率管理標(biāo)準(zhǔn)值為S0=μ-2σ=6.186-2×2.211=1.764，其中正態(tài)母體單個(gè)值在x≥μ-2σ的波動(dòng)區(qū)間概率為96.08%。

本文采用具有一定保證率的沉降率算術(shù)平均值來(lái)評(píng)定現(xiàn)場(chǎng)的壓實(shí)效果，即：

X-S≥S0

式中：X為現(xiàn)場(chǎng)測(cè)得的沉降率平均值；S0為標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的沉降率平均值；n為測(cè)點(diǎn)的數(shù)量；s則表示現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)值的標(biāo)準(zhǔn)差，用計(jì)算所得的子樣標(biāo)準(zhǔn)差S代替表示與要求保證率或置信水平有關(guān)的系數(shù)。在一般情況下，可取置信水平95%，在特殊重要情況下，可取置信水

平99%。

3 結(jié)語(yǔ)

填石路基在山區(qū)公路工程的施工中最為常見(jiàn)，為了保障公路的質(zhì)量，需要嚴(yán)格監(jiān)督把控填石路基技術(shù)施工的各個(gè)環(huán)節(jié)，不斷加強(qiáng)對(duì)其控制路基施工的工序和技術(shù)的管理，從而有效減少填石路基材料出現(xiàn)裂縫、沉降等情況，使得整個(gè)路基的強(qiáng)度和穩(wěn)定性均得到有力的保障。

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作者簡(jiǎn)介：鄭權(quán)良（1980-），男，陜西西安人，中鐵二十五局工程師，研究方向：道路與橋梁。

（責(zé)任編輯：黃銀芳）