砂礫卵石土路基填筑技術(shù)在高速公路工程中的應(yīng)用

文/石家莊市交建高速公路建設(shè)管理有限公司 閻利

砂礫卵石土是一種散體材料，主要由表面光滑圓潤(rùn)的卵石、粉粒、砂、礫與黏土顆粒組成，具有粒徑不均勻、粒徑跨度大，以及顆粒離散性較大等特點(diǎn)，用于填筑路基并使其透水性強(qiáng)、整體剛度大，以及抗剪強(qiáng)度高，是一種較為優(yōu)質(zhì)的填筑材料。根據(jù)現(xiàn)行的劃分標(biāo)準(zhǔn)，砂礫卵石土屬于典型的粗粒土，但現(xiàn)行規(guī)范對(duì)砂礫卵石土路基填筑技術(shù)缺乏相應(yīng)的施工指導(dǎo)，致使其未能在高等級(jí)公路路基中得到推廣應(yīng)用，造成資源浪費(fèi)。若砂礫卵石土路基施工不當(dāng)，則易造成路基的不均勻沉降，導(dǎo)致路面結(jié)構(gòu)層裂縫，從而影響道路使用壽命。為研究砂礫卵石土高速公路路基填筑技術(shù)，本文總結(jié)了砂礫卵石土路基施工技術(shù)，將其運(yùn)用到高速公路路基填筑施工過(guò)程中，檢驗(yàn)其應(yīng)用效果，為砂礫卵石路路基施工提供參考借鑒。

工程概況

某高速公路沿線分布豐富的砂礫卵石土資源，為節(jié)約項(xiàng)目的投資成本，減少當(dāng)?shù)馗氐恼加茫Ｗo(hù)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境，研究決定采用砂礫卵石土作為試驗(yàn)路段路基填筑材料，為砂礫卵石土在其他路段的推廣積累施工經(jīng)驗(yàn)。試驗(yàn)路段路基平均寬度為52.8m，左幅松鋪厚度為40cm，右幅為30cm；砂礫卵石土路基平均寬度為47.8m，左幅寬為19.9m ，右幅寬為27.9m。

砂礫卵石土路基施工技術(shù)

施工準(zhǔn)備

路基施工前，應(yīng)安排施工單位進(jìn)行技術(shù)交底，根據(jù)規(guī)范與設(shè)計(jì)細(xì)化施工工藝要求，同時(shí)明確各崗位職責(zé)，為路基填筑施工做好充足準(zhǔn)備。

嚴(yán)格控制料源，對(duì)每個(gè)料場(chǎng)進(jìn)行取樣篩分試驗(yàn)，檢驗(yàn)卵石與土的比例是否適用于路基填筑，砂礫卵石土內(nèi)石料（粒徑超過(guò)5mm）含量應(yīng)大于總質(zhì)量的30%，最大粒徑不超過(guò)37.5mm，同時(shí)應(yīng)控制最大粒徑不超過(guò)2/3的分層松鋪厚度。

檢驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)施工機(jī)械性能，保證施工設(shè)備數(shù)量與性能滿足施工要求。

施工前應(yīng)清理原地面，將原地面清表30cm。若地基為松散土，應(yīng)碾壓，壓實(shí)度應(yīng)大于90%。當(dāng)砂礫卵石土路基高度低于80cm時(shí)，地基壓實(shí)度應(yīng)大于95%。同時(shí)應(yīng)檢驗(yàn)地基承載能力，當(dāng)砂礫卵石土路基填筑高度超過(guò)10m、低于20m時(shí)，地基承載力應(yīng)大于200kPa；當(dāng)路基高度低于10m時(shí)，地基承載力應(yīng)大于150kPa。

砂礫卵石土路基施工

運(yùn)輸上料。應(yīng)根據(jù)路基寬度與上料厚度，計(jì)算各路段所需填料數(shù)量，然后用灰線均勻打格，布置測(cè)量控制點(diǎn)，以便于整平施工過(guò)程中跟蹤測(cè)量。

攤鋪與整平。路基填料攤鋪方式通常有后退式攤鋪法、混合攤鋪法及漸進(jìn)式攤鋪法，經(jīng)研究決定，采用填石路基常用的漸進(jìn)式攤鋪法，進(jìn)行砂礫卵石土路基施工。具體施工流程如下：路基填料的卸料與攤鋪應(yīng)同步進(jìn)行，首先安排專員現(xiàn)場(chǎng)指揮運(yùn)料車沿計(jì)劃路線，依照水平分層、先高后低及先兩邊后中間的卸料方式，攤鋪出面積為50m2～100m2的工作平臺(tái)，然后采用大功率推土設(shè)備初平，后續(xù)填料應(yīng)堆置在該工作平臺(tái)上，再使用推土機(jī)械攤鋪，使砂礫卵石土中大粒徑石料之間互相摩擦與滾動(dòng)，最終處于穩(wěn)定位置。卸料過(guò)程中應(yīng)安排相關(guān)人員現(xiàn)場(chǎng)指揮，嚴(yán)格把控卸料數(shù)量與厚度，避免上料厚度不均。

應(yīng)在攤鋪初平后路基表面缺陷處撒布一層碎石或石屑，使大粒徑石料間的縫隙完全被填補(bǔ)料填充。嚴(yán)禁采用細(xì)粒土作為路基填補(bǔ)料，因?yàn)榧?xì)粒土抗沖刷較差、易于遷移，影響砂礫卵石土路基穩(wěn)定性。對(duì)于超過(guò)最大粒徑限制的石料，應(yīng)人工調(diào)整擺放。若石料質(zhì)地堅(jiān)硬不易破碎，則應(yīng)清除出現(xiàn)場(chǎng)，集中二次破碎。砂礫卵石土初平面無(wú)明顯石料凸出點(diǎn)，初平工作面平順、無(wú)多余填料堆積，方可進(jìn)行下一步路基碾壓。

碾壓。根據(jù)室內(nèi)最大干密度試驗(yàn)結(jié)果，碾壓前應(yīng)控制砂礫卵石土含水率為4%～8%，當(dāng)含水率超出該范圍時(shí)，應(yīng)及時(shí)晾曬或?yàn)⑺幚怼Ｂ坊雺菏┕み^(guò)程中應(yīng)安排專員控制壓實(shí)遍數(shù)與碾壓速度，首先使用振動(dòng)壓路機(jī)靜壓1遍，碾壓速度控制為3km/h～5km/h，靜壓后及時(shí)測(cè)量松鋪高層，然后振動(dòng)壓實(shí)5遍，碾壓速度控制為1.4km/h～1.8km/h，激振力達(dá)40t以上，碾壓時(shí)應(yīng)遵循高頻低幅、緊跟慢壓、先兩邊后中間、先低后高原則。碾壓輪跡應(yīng)重疊40cm～50cm，前后相鄰區(qū)段應(yīng)重疊1m～1.5m，碾壓要到位，充分靜壓，振壓過(guò)程不起波浪、不推移，碾壓至無(wú)明顯輪跡。

路基施工質(zhì)量控制

由于填料含水率大于最佳含水率，碾壓時(shí)砂礫卵石土未及時(shí)拌和，地基存在軟弱層等原因，砂礫卵石土路基碾壓過(guò)程中容易產(chǎn)生“彈簧”現(xiàn)象。施工過(guò)程中，應(yīng)將高含水率填料翻曬至規(guī)定含水率，及時(shí)充分拌和砂礫卵石土，并且對(duì)“彈簧”部位進(jìn)行翻挖處理后再碾壓密實(shí)。

砂礫卵石土路基碾壓前應(yīng)進(jìn)行整平，路基表面應(yīng)布置2%-4%的橫坡，確保路基排水通暢。避免由于砂礫卵石土路基表面平整度差、未設(shè)置橫坡及出現(xiàn)倒坡等原因，導(dǎo)致路基產(chǎn)生嚴(yán)重積水，影響路基整體穩(wěn)定性。

應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況確定作業(yè)段長(zhǎng)度，確保壓實(shí)機(jī)械滿足需求，控制填料含水率并及時(shí)補(bǔ)水，根據(jù)室內(nèi)試驗(yàn)確定合理的碾壓方案。避免由于路基施工段偏長(zhǎng)、大粒徑石料大量集中造成局部細(xì)料缺失、砂礫卵石土混合料含水率偏低、振動(dòng)壓路機(jī)激振力過(guò)大或過(guò)振等原因，導(dǎo)致砂礫卵石土路基壓實(shí)層表面松散。

施工質(zhì)量檢測(cè)

砂礫卵石土路基平整度檢測(cè)

在砂礫卵石土路基施工結(jié)束后，選取10個(gè)代表性路段，檢測(cè)路基表面平整度，檢測(cè)結(jié)果如表1所示。

由表1可知，所填筑的砂礫卵石土路基頂面較為平整，整平效果良好，無(wú)明顯的石料凹凸點(diǎn)。填筑施工完成后的砂礫卵石土路基頂面平整度最大值為10.3mm，各路段平整度均符合高速公路填石路基的規(guī)范要求，表面砂礫卵石土路基攤鋪與碾壓效果良好，卵石與各種填料能較好地嵌擠并形成平整的路基表面。

表1 砂礫卵石土路基表面平整度檢測(cè)結(jié)果

表2 孔隙率、沉降差與壓實(shí)度檢測(cè)結(jié)果

填石路基壓實(shí)質(zhì)量檢測(cè)

根據(jù)《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D30-2015）可知，填石路基壓實(shí)質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)建議采用沉降差與孔隙率，因此通過(guò)水袋法與預(yù)埋沉降板，檢測(cè)砂礫卵石土路基10個(gè)代表性測(cè)點(diǎn)的孔隙率、沉降率以及壓實(shí)度，檢測(cè)結(jié)果如表2所示。

由表2可知，砂礫卵石土路基中大粒徑的石料被擠壓密實(shí)，碾壓方案合理可行，壓實(shí)效果良好。砂礫卵石土路基各測(cè)點(diǎn)孔隙率較小，路基碾壓前后沉降變化較小，碾壓均勻，沉降率為3%～4%，均符合規(guī)范要求，表面砂礫卵石土路基在壓實(shí)功作用下，石料間能較好地形成空間嵌鎖結(jié)構(gòu)，填料能有效地填充石料間的孔隙，減小路基孔隙率，從而提高砂礫卵石土路基的變形穩(wěn)定性和整體強(qiáng)度。

結(jié)語(yǔ)

本文總結(jié)了砂礫卵石土路基填筑技術(shù)，將其應(yīng)用在高速公路砂礫卵石土路基施工中，并檢測(cè)路基表面平整度和壓實(shí)質(zhì)量。結(jié)果表明，通過(guò)控制砂礫卵石土路基施工，嚴(yán)格把控?cái)備伵c壓實(shí)質(zhì)量，能提高大粒徑石料間的嵌鎖效果，降低路基孔隙率，提高砂礫卵石土路基變形穩(wěn)定性和整體強(qiáng)度，從而延長(zhǎng)道路使用壽命。