共和至玉樹公路改擴建工程片石通風路基工程施工探討

劉寶元

摘 要：筆者結(jié)合自身施工工程實際，就片塊石通風路基施工原理及工藝進行了詳細探討。

關(guān)鍵詞：片塊石；通風；路基；施工

一、片塊石通風路基原理

片塊石通風路基是一種控制熱量傳輸過程的工程措施。在寒冷季節(jié)，由于外界氣溫低于路基溫度，外面密度大的冷空氣下降，進入片石層的空隙中，置換空隙中密度小的熱空氣，從而促使路基熱量的散失。而在溫暖的季節(jié)，外面的熱空氣因為密度小，很難進入路基內(nèi)部，阻止了路基與外界的熱交換，減少了路基熱量積累，使路基在暖季仍可保持較低的溫度。其總效果是冷量輸入大于熱量的輸入，發(fā)揮熱開關(guān)作用，保護了凍土。

二、施工工藝

片塊石通風路基施工大體可以分為如下程序：基底處理→邊坡碼砌→傾填片石→整平→片石檢測→碾壓→石渣反濾層鋪筑→沖碾→整平、碾壓→檢測。

（一）施工放樣

測量放樣：先放出路線邊樁，每10米設(shè)一個樁，再根據(jù)中樁放出路基基底處理的邊樁，為保證路基處理邊緣到位及有效壓實寬度，邊樁每側(cè)加寬50cm。

（二）基地處理

在施工時，不清除原地面，填筑60cm石碴，石碴最大粒徑應(yīng)控制在15cm以內(nèi)，石碴料逐層水平填筑，用推土機粗平，平地機精平，重型壓路機壓實，沖擊碾壓25遍，將其中30cm石碴沖擊碾壓入地面以下。所采用的石渣最大粒徑不超過15cm，潔凈且不易風化，飽水抗壓強度不小于30MPa，含土量小于5%。沖擊碾壓25遍后，實測壓實沉降差小于平均沉降差值5mm，方可停止沖碾，否則繼續(xù)沖碾直到滿足沉降量要求為止。最后進行表層平整，振動壓路壓實。

（三）片塊石材料選擇

為了充分利用片塊石自然對流機制，片塊石作為路基填料時，采用單一粒徑的片、塊石鋪設(shè)路基，不應(yīng)采用不同粒徑的混合結(jié)構(gòu)。片、塊石粒徑取15～30cm，最小邊長宜大于15cm，且長細比小于3，片塊石強度大于30MPa。施工時，片塊石材料不應(yīng)刻意挑選單一粒徑，自然爆破后經(jīng)過進一步篩選、破碎，為保證片塊石粒徑滿足設(shè)計要求，采用破碎錘配合挖掘機篩選、破碎城推，最后通過自卸車將合格的片塊石運送至施工現(xiàn)場。為加快片塊石生產(chǎn)及保證片塊石粒徑符合設(shè)計要求，同時采用一臺顎式破碎機加工片塊石過網(wǎng)篩分出滿足粒徑要求的片塊石，以滿足現(xiàn)場需求及保證片塊石料源質(zhì)量。

（四）邊坡碼砌

片塊石邊坡碼砌前，在整平的基底石渣處理層頂面，放出片塊石堆碼邊界樁，根據(jù)片塊石設(shè)計厚度加厚15cm進行傾填，按照自卸車每車22m3片塊石計算，在路基上打好方格線，以控制片塊石傾填一次到位，打方格線時按照1.2倍理論 片塊石量計算，以保證片塊石厚度壓實后仍滿足設(shè)計要求。選用粒徑0.2～0.3m的硬質(zhì)石料進行邊坡的碼砌和穩(wěn)固，要求碼砌的兩側(cè)各寬出路基50cm，以保證后施工的片石層壓實度滿足要求。

（五）傾填片塊石

片石材料不需刻意挑選單一粒徑，在石場爆破后經(jīng)過進一步篩選、破碎，滿足粒徑要求即可填筑。填筑采用傾填方式，并一次傾填至比設(shè)計厚度高10～15cm。投料時不得損壞邊部已經(jīng)碼砌的石料，對于已經(jīng)損壞的要及時修復。填料時采取先低后高，先兩側(cè)后中央的投料方式進行。片塊石按方格線卸于路基上，先用挖掘機處理邊坡，將兩側(cè)邊坡按放好的邊線及1：2的坡比進行堆碼，邊坡碼砌成一段后，中間一次傾填到設(shè)置好的預定標線，采用挖掘機將片塊石路基頂面整平，平整后，項目部技術(shù)人員和實驗人員協(xié)同現(xiàn)場監(jiān)理工程師及時復核片塊石傾填厚度，并做好片塊石粒徑過程質(zhì)量的控制，發(fā)現(xiàn)問題及時處理，采用有效措施將每個環(huán)節(jié)的質(zhì)量缺陷扼殺在萌芽狀態(tài)。

（六）整平、碾壓與檢測

傾填至預定高度后，先用挖掘機將面層大體整平，隨后人工用小石塊進一步找平，并使用小石塊將面層較大空隙進行人工填塞，填塞后不得有明顯可見的較大空隙。找平、填塞工作完成后，采用重型壓路機，靜壓2遍，振動碾壓2遍，并鋪設(shè)粒徑5～10cm，厚度20cm的碎石反濾層，最后采用重型振動壓路機進行碾壓6～8遍。壓路機的線壓力應(yīng)與片石的極限抗壓強度匹配，避免造成石料破碎而破壞骨架結(jié)構(gòu)。碾壓速度控制在2～4Km/h，直線路段應(yīng)先兩側(cè)后中間，曲線段應(yīng)先內(nèi)側(cè)后外側(cè)，碾壓的縱向行與行之間應(yīng)重疊0.5m左右，前后相鄰段應(yīng)重疊2m以上，碾壓遍數(shù)一般為6～8遍，沉降過大則應(yīng)增加碾壓遍數(shù)。為了提高片石路基密實度、嵌擠強度，在石渣反濾層頂面增加沖擊碾壓25遍，速度不小于20Km/h。沖碾完成，對石渣反濾層進行整平，重型壓路機碾壓2遍。由技術(shù)人員進行壓實質(zhì)量的檢測，壓實質(zhì)量檢測一般采用壓實沉降差來判定。壓實沉降差為采用重型振動壓路機按規(guī)定的碾壓參數(shù)碾壓兩遍，檢測各測點的沉降差，壓實沉降差平均值應(yīng)不大于5mm，標準差不大于3mm。檢測合格后方可進行下一道工序施工，否則重新碾壓直至檢驗合格。

（七）填筑砂礫調(diào)平層

石渣反濾層經(jīng)檢驗合格后，要求鋪設(shè)一層透水土工布，其一，防止頂部填筑的砂礫等細料下漏，堵塞片石的空隙，影響到片石的通風效果；其二，能使進入路基的水迅速排出，保證路基的穩(wěn)定。土工布頂上填筑10cm砂礫調(diào)平層，碾壓密實，注意選用較細砂礫及碾壓速度控制，防止土工布被扎破或損壞。

三、工程質(zhì)量效果評價

塊石層內(nèi)的空氣對流有自然對流與強迫對流兩種形式，在靠近路基邊坡處，塊石層內(nèi)以強迫對流為主，而在路基中心處，空氣對流以自然對流為主。在冷季中，路基下全部土層均進入負溫，沒有融化夾層形成，但-0.5℃高溫區(qū)域的范圍在增大。從溫度場的形態(tài)可以看出，靠近邊坡處的塊石層下部出現(xiàn)明顯的低溫區(qū)域，說明邊坡處的塊石層內(nèi)發(fā)生空氣對流，外界冷空氣通過塊石層孔隙進入路基，有利于降低凍土層溫度。在路基中部未出現(xiàn)類似于坡角處的明顯降溫現(xiàn)象，主要原因是塊石路基中部相對遠離邊坡，塊石孔隙內(nèi)空氣沿程阻力增大，強迫對流效果不明顯；在暖季時，塊石層在外界風壓的作用下，在靠近邊坡位置處的塊石層內(nèi)部易形成強迫對流，暖季的熱空氣進入塊石層內(nèi)，對坡角處的凍土層熱穩(wěn)定性不利。由于塊石層內(nèi)充滿大量空隙，使得塊石層的導熱系數(shù)較小，使得塊石層產(chǎn)生隔熱效果，減少外界熱量進入多年凍土層。