山區(qū)公路填石路堤壓實(shí)質(zhì)量控制技術(shù)

李鴻哲

（中交路橋北方工程有限公司，北京100000）

1 引言

填石路堤是指用石頭（包括大卵石）或土壤與巖石的混合物填充的路堤[1]。對于回填料，粒徑大于37.5mm且不大于500mm，回填中單軸抗壓強(qiáng)度大于15 MPa的石材大于70%。為填石路堤選擇的壓實(shí)質(zhì)量控制方法必須適應(yīng)項(xiàng)目特征，簡單、快速且易于使用。鑒于填石路堤的特點(diǎn)，本文總結(jié)填石路堤壓實(shí)質(zhì)量影響因素并提出控制措施，以指導(dǎo)現(xiàn)場施工并為修改提供參考。

2 路堤壓實(shí)施工方法

2.1 基底處理

根據(jù)施工時(shí)的實(shí)際地質(zhì)情況，路基用地范圍內(nèi)應(yīng)清除原地表植被和耕植土，旱地林地路段一般按原地面以下30cm計(jì)，水田路段按50cm計(jì)。清除地表耕植土應(yīng)分段集中堆放，以備植草綠化或復(fù)耕之用。根部和其他障礙物開挖留下的孔洞和凹陷必須按照施工規(guī)范進(jìn)行回填和壓實(shí)，以確?；椎姆€(wěn)定性，填充前必須清潔并壓實(shí)。填筑路堤前，應(yīng)將地基表層碾壓密實(shí)，基底壓實(shí)度不應(yīng)小于90%。清表施工完成，便可以在監(jiān)理工程師檢查后進(jìn)行下一道工序的施工。

2.2 填料的選取

填料應(yīng)按照相應(yīng)規(guī)范規(guī)程進(jìn)行測試?；靥盍蠁屋S抗壓強(qiáng)度大于15MPa，并應(yīng)通過監(jiān)理單位進(jìn)行的抽樣測試來確認(rèn)，以確保填石的質(zhì)量。石料的最大粒徑不得超過壓實(shí)層厚度的2/3，不規(guī)則系數(shù)必須為15~20，必須清除或破碎含有超大尺寸的石材[2]。

2.3 措施的執(zhí)行

由全站儀放設(shè)路基中心線及邊線，在中心線及邊線上設(shè)置木樁20m/樁，以精確控制線路的中心線及寬度。在現(xiàn)場用水準(zhǔn)儀測量各樁的控制標(biāo)高，并用紅線標(biāo)記該標(biāo)高，并將其用作控制樁，以控制進(jìn)料的厚度和路基的寬度。

2.4 填石

在填石路堤表面上填充其他材料時(shí)，填石路堤的頂部表面必須沒有明顯的空隙。

在填料之前，首先使用石灰線化方格，根據(jù)每層不超過50cm厚的規(guī)格，計(jì)算每個(gè)方格的尺寸，并計(jì)算每個(gè)方格的體積，再加上運(yùn)輸石材的立方數(shù)，從而確定每個(gè)方格的卸石車數(shù)，現(xiàn)場施工人員根據(jù)車輛數(shù)量檢查每個(gè)方格中的填料厚度。根據(jù)線路的橫坡、縱坡進(jìn)行推平。在推土機(jī)調(diào)平期間，發(fā)現(xiàn)粒徑過大的采用破碎機(jī)現(xiàn)場破碎，或者統(tǒng)一運(yùn)出填筑范圍，破碎后運(yùn)回場內(nèi)。

碾壓完畢后，對已經(jīng)壓實(shí)好的路基采用最后2遍壓實(shí)沉降差進(jìn)行壓實(shí)度及孔隙率檢測，滿足設(shè)計(jì)要求則判定合格。并且在正式填筑前，先選取長度不小于100m的路基施做試驗(yàn)段，每層的沉降差及孔隙率，均不得大于試驗(yàn)段所得數(shù)據(jù)。

每一填筑層必須滿足設(shè)計(jì)要求的平整度和路拱，以保證雨天路基填筑面不積水。路拱在第1層全斷面填筑時(shí)設(shè)置完畢，第2層開始則均厚填筑。填石路堤的填料如其巖性相差較大，則將不同巖性的填料分層或分段填筑。

2.5 高填路堤的填筑

高填路堤段通常還需進(jìn)行增強(qiáng)補(bǔ)壓，減少路基沉降，一般采用強(qiáng)夯及沖擊碾壓。強(qiáng)夯施工適用于路基連續(xù)填筑長度小于100m，且強(qiáng)夯深度5m內(nèi)無涵洞、通道等構(gòu)造物的填方路段。沖擊碾壓適用于路基連續(xù)填筑長度大于100m的高填方路段，主要用于路堤分層填筑碾壓后的檢驗(yàn)性補(bǔ)強(qiáng)壓實(shí)。

高填路基的地基土體，由于填筑體對其施加了較大的壓力，會(huì)產(chǎn)生壓縮變形，填筑體在自身重力作用下也要壓密變形，這2個(gè)變形的完成都需要一定的時(shí)間才能完成，并逐步達(dá)到穩(wěn)定，所以應(yīng)優(yōu)先填筑高填路堤段。

3 填石路堤施工要點(diǎn)及壓實(shí)質(zhì)量控制分析

3.1 石材等級對填石路堤的壓實(shí)產(chǎn)生影響

荷載的粒度分布是填石路堤壓實(shí)的重要因素。根據(jù)現(xiàn)場壓實(shí)試驗(yàn)的結(jié)果，填石路堤的壓實(shí)程度與石材的粒徑特征參數(shù)密切相關(guān)。適當(dāng)?shù)卦黾邮牡募?xì)顆粒含量，可以顯著改善壓實(shí)度。

3.2 填料顆粒的破裂對壓實(shí)效果的影響

通常認(rèn)為，較大的顆粒將在軋制過程中較易破碎。隨著粒度減小，顆粒破碎率迅速降低，達(dá)到一定能量后，破碎率的增加率不再明顯。隨著顆粒破碎率的增加，填料的密度也增加[1]。

3.3 壓實(shí)速度和壓實(shí)次數(shù)的影響

壓實(shí)速度對壓實(shí)質(zhì)量和生產(chǎn)率有重大影響：當(dāng)厚度恒定時(shí)，傳遞到壓制材料上的能量與軋制和磨削成正比，當(dāng)壓實(shí)速度加倍時(shí)，壓實(shí)次數(shù)增加一倍，滾動(dòng)速度影響振動(dòng)輪在特定平面上的壓緊時(shí)間。壓實(shí)速度慢時(shí)，單位面積的振動(dòng)次數(shù)大于壓實(shí)速度高時(shí)的振動(dòng)次數(shù)。當(dāng)壓實(shí)速度提高時(shí)，每個(gè)振動(dòng)的距離提高，這減小了作用在待壓制材料上的能量，導(dǎo)致所需的壓實(shí)次數(shù)量增加。

為了壓實(shí)填石路堤，使用大型振動(dòng)壓路機(jī)，根據(jù)試驗(yàn)確定合適的壓實(shí)厚度。壓實(shí)能力對路堤壓實(shí)的影響：隨著壓實(shí)功能的增加，干密度迅速增加，但是當(dāng)壓實(shí)功能增加到一定值時(shí)，干密度增長略有下降，壓實(shí)效果降低，因?yàn)槿绻念w粒受到外力作用，內(nèi)部應(yīng)力發(fā)生變化，失去了初始的平衡狀態(tài)，顆粒克服了摩擦阻力，彼此移動(dòng)，被填充，發(fā)生了新的排列，孔隙減少，密度增加。施加的外力越大，移動(dòng)和填充顆粒的能量就越大，石頭越靠近[2]。當(dāng)填料在一定程度上致密時(shí)，顆粒之間的孔隙率很小，因此，壓力函數(shù)增加，并且很難移動(dòng)和填充顆粒。

3.4 壓實(shí)厚度的影響

目前的施工和設(shè)計(jì)規(guī)范中沒有關(guān)于路堤壓實(shí)厚度的具體要求或標(biāo)準(zhǔn)。振動(dòng)壓路機(jī)下，物料中作用力的分布可通過布西茲理論來分析。根據(jù)國內(nèi)外工程的經(jīng)驗(yàn)，在傳統(tǒng)的抗壓實(shí)條件下，填石路堤的層厚通常控制為約0.5m。

3.5 振動(dòng)頻率的影響

通常，高頻和低振幅對粗礫石有效，而對于振動(dòng)壓路機(jī)，路堤表面的最大干密度不大。在10~15cm處，回填的最大干密度最大，這是因?yàn)楸砻嫔系膲簩?shí)材料直接與輥一起滾動(dòng)，并且兩者不緊密接觸。在振動(dòng)產(chǎn)生的壓力波的作用下，表面被釋放，并在表層下面一定深度處，顆粒被引入到粗顆粒的空隙中，并且顆粒被重新排列，從而石頭很容易壓實(shí)。隨著深度的增加，其最大干密度逐漸降低，最終達(dá)到原始的堆積密度。

4 結(jié)語

總而言之，山區(qū)和丘陵地區(qū)充滿了裸露的石頭或廢棄的石頭，但取材方便，占用的土地更少，具有良好的技術(shù)性能，如高強(qiáng)度、高剪切強(qiáng)度、高壓實(shí)密度和低垂度。在工程建設(shè)中，應(yīng)從影響因素的分析出發(fā)，采取適當(dāng)?shù)拇胧蕴岣呗返痰膲簩?shí)質(zhì)量。