填石路基施工技術在公路工程中的應用

摘要：路基工程作為公路施工過程中重要的組成部分，其質(zhì)量的高低對公路的整體質(zhì)量具有重大影響。填石路基技術是公路施工技術中結構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相比，填石路基技術具有抗剪強度和強透水性等優(yōu)勢。文章對填石路基施工技術在公路工程中的具體應用展開了探究。

關鍵詞：公路工程；填石路基施工技術；公路質(zhì)量；山區(qū)高速公路；交通運輸 文獻標識碼：A

中圖分類號：U461 文章編號：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，在整個公路工程的施工過程中，無論是路基，還是路面質(zhì)量的好壞，均對整個公路的質(zhì)量產(chǎn)生影響。在山區(qū)公路工程施工中，填石路基技術的應用最為廣泛，由于山體過高，公路工程對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、裂縫等重大問題。填石路基技術具有高強度和較好的透水性，經(jīng)過碾壓密實之后也極少會出現(xiàn)沉降裂縫等問題，因為該技術在公路施工中的應用較為廣泛。

1 填石路基技術的特點

公路施工工程中，開山、架橋以及挖掘隧道時候會出現(xiàn)大量廢石渣，而利用這些廢石渣填筑出來的路基則成為填石路基，它是一種特殊的路基結構模式。大都在地勢險峻的山區(qū)以及盤旋陡峭的地區(qū)公路施工中應用此技術。那些地形較為復雜的地區(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，這也加強了整個地基的牢固性。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，路基的填筑體也會伴隨整個地基一起實現(xiàn)沉降。而當沉降的壓力過大，超過填石顆粒之間形成的摩擦力時，容易造成填石顆粒出現(xiàn)變形，超出其承受范圍便會形成危險。

2 填石路基在公路施工中的應用

2.1 對填石路基原料的控制

填石路基材料主要是由公路施工過程中開山、挖掘等產(chǎn)生的碎石構成。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。而那些強風化的石料以及崩解行巖石和鹽化巖石同樣無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。在填石路基進行最后一層填石時，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

填石路基對整個地基的承載能力具有極強的要求，因而需要在具體施工之前便對地基的承載能力進行縝密的測試記錄，以保障地基承載能力達到所需標準。

對地面地基進行清理，將地面上存在的淤泥以及大塊物體進行清除。而對于地面上存在的凹陷的坑坑洞洞則需要用符合工程規(guī)范的涂料進行填壓，以確保地面在施工之前煥然一新，實現(xiàn)平整。此外還需要根據(jù)施工公路的實際情況對地面做加固處理，具體可以采用復合地基的技術措施。在土質(zhì)比較差的地基上修建填石路基，需要設置出一層過濾層以提高地面地基的強度及均勻度。以國主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。

圖1 填石路基原料 圖2 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的松鋪厚度同其路基的模量值存在對應關系。以廣西水南路的石灰?guī)r現(xiàn)場試驗所得數(shù)據(jù)（圖3）為例，松鋪厚度在40～65cm之間時，路基模量會隨著其厚度的增大而增加，而當松鋪厚度增長到65cm以上時，路基模量則會隨著厚度的增大而減少。蘭臨高速公路砂巖現(xiàn)場試驗數(shù)據(jù)（圖4）也呈現(xiàn)出同樣的情況。

圖3 水南路松鋪層厚與路基模量沉降率的關系

圖4 蘭臨路松鋪層厚與路基模量的關系

高速公路和一級公路在鋪設路面時需要根據(jù)具體填石路基的情況相應給出分層填筑和分層壓實。至于二級以及二級以下的公路在鋪設時則可以根據(jù)山坡陡峭程度進行相應的施工對策調(diào)整，必要時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)對路基進行分層填筑壓實。

2.4 填石路基的壓實

填石路基碾壓時可以選用重型的振動壓路機和自行式壓路機進行碾壓，實際碾壓的次數(shù)需要根據(jù)具體情況并結合實驗數(shù)據(jù)得以確定。需要注意的是，碾壓過程中要盡量保持勻速施工操作，而不能出現(xiàn)隨時任意停止和變動方向等。針對較軟的路基填筑，可以指定專業(yè)人員進行反復觀察測量以保證填石路基樁的移動情況。

以國道212線蘭臨高速路段的現(xiàn)場試驗為準，針對不同的巖性填石路基，鋪設的松鋪厚度不同，同時壓實的方法也有所區(qū)別。分別采用拖式振動凸塊壓路機壓實和自行式壓路機壓實，對比所得數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，松鋪厚度為50cm時，采用自行式壓路機碾壓8遍時壓實層的平均沉降率為6.85%，其中沉降率的最小值為4.37%，沉降率最大值為7.51%；而當松鋪厚度為70cm時，同樣采用18T自行式壓路機碾壓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壓路機對相同松鋪層厚的路基進行碾壓處理，同樣碾壓8遍，路基沉降率便達到了5.29%，壓實質(zhì)量則較為理想。

綜合法計算路基各測點壓實度計算公式K需要結合路基壓實后的濕密度和干密度計算得出。壓實后路基濕密度用Pw表示，則有計算公式為：

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表示實際填石物料粒徑下部分物料壓實后的干密度；Pc代表實驗室標準物料粒徑的最大干密度（g/cm3）。在施工現(xiàn)場各監(jiān)測點進行測量，結合實際路基壓實后的濕密度和干密度代入公式計算出各個測試點實際的壓實度。

由此可見，不同松鋪厚度的路基的碾壓質(zhì)量同機械的噸位和振動力參數(shù)存在一定關聯(lián)，當松鋪厚度增大時，必須增大壓實機械的激振力來保證較為理想的壓實質(zhì)量。這是因為機械振動的參數(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)密實穩(wěn)定。相同的原理反向思維來看，在施工現(xiàn)場，隨著壓實機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效果的前提下適當增加。

2.5 填石路基的質(zhì)量檢測及評定標準

填石路基的施工質(zhì)量主要由沉降率質(zhì)量檢測以及施工工藝管理兩方面來確定。其中沉降率管理標準值方法可以通過公式S=μ-2σ來確定。根據(jù)數(shù)理統(tǒng)計原理，對于正態(tài)母體的單個值在公式x≥μ-2σ之間實現(xiàn)波動，其中x表示服從正態(tài)分布的數(shù)據(jù)值，具體的波動區(qū)間概率是97.92%。現(xiàn)場試驗所獲得的具體數(shù)據(jù)只能作為母體中的一個樣本，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)場具體沉降率的管理標準值計算出就需要全程控制整個工程現(xiàn)場所有的數(shù)據(jù)指標，顯然這一點不太可能實現(xiàn)，但是在工程施工計算中，我們?nèi)耘f需要考慮現(xiàn)場的多樣性。公式x≥μ-2σ表明，在確定沉降率的管理標準值時，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準值。這樣來看，需要在μ-2σ的計算中取最大值，減數(shù)μ取得較大值的同時，被減數(shù)σ取得較小值。

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

通過子樣方差對正態(tài)母體的方差進行單側(cè)置信下限的預估時，同樣給出一個既定置信概率95%，σ的單側(cè)置信下限為：

因為σ=3.806>S=2.211，因此取σ=2.211為σ的較小值。這樣一來便可以獲得沉降率管理標準值為S0=μ-2σ=6.186-2×2.211=1.764，其中正態(tài)母體單個值在x≥μ-2σ的波動區(qū)間概率為96.08%。

本文采用具有一定保證率的沉降率算術平均值來評定現(xiàn)場的壓實效果，即：

X-S≥S0

式中：X為現(xiàn)場測得的沉降率平均值；S0為標準中規(guī)定的沉降率平均值；n為測點的數(shù)量；s則表示現(xiàn)場檢測值的標準差，用計算所得的子樣標準差S代替表示與要求保證率或置信水平有關的系數(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 結語

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

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作者簡介：鄭權良（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。

（責任編輯：黃銀芳）