歐標(biāo)下的覆水地區(qū)復(fù)理石路堤填方技術(shù)

楊萬超

（中交一公局集團(tuán)有限公司，北京 100024）

一、研究背景

黑山南北高速公路項目結(jié)合歐洲標(biāo)準(zhǔn)、相關(guān)技術(shù)條款，通過試驗研究復(fù)理石，得到了關(guān)于復(fù)理石路用的各項性能數(shù)據(jù)，成功將復(fù)理石運(yùn)用于路堤填方施工，同時總結(jié)出了復(fù)理石路堤的工藝參數(shù)。

地下水對于復(fù)理石路堤質(zhì)量將產(chǎn)生很大影響，并且路堤施工作為高速公路項目的基礎(chǔ)，施工過程中的技術(shù)指導(dǎo)及質(zhì)量控制相當(dāng)重要，填方施工的整體質(zhì)量將對公路的最終質(zhì)量水平產(chǎn)生直接的影響。如果不能使用科學(xué)的施工流程，采用先進(jìn)的施工技術(shù)指導(dǎo)，并嚴(yán)格控制質(zhì)量，容易造成公路質(zhì)量下降，公路的生命周期將隨之縮短，給后期的運(yùn)營管理帶來不可估量的困難。

結(jié)合實際施工過程，本文總結(jié)歐標(biāo)下的地下水處理及填方施工技術(shù)，為以后類似的施工保留施工經(jīng)驗。

二、水文氣象條件

施工區(qū)域位于歐洲東部黑山共和國，鄰近地中海。1月平均氣溫-1℃，七月平均氣溫28℃，年平均氣溫13.5℃，年降水量超過3800mm，全年均有降水，其中以秋季為甚，主要集中在11月份。

結(jié)合實際情況，施工所在區(qū)域降雪一般出現(xiàn)在每年12月至次年3月份，由于沿線鄰近地中海且海拔變化較大，冬季后半部分主要以降雪為主，前半部分主要以雨夾雪為主。

結(jié)合水文氣象條件，填方施工的最佳時間為每年4月至10月，施工期較短。

三、地下水處理

（一）地理位置介紹

填方區(qū)域位于“歐洲的眼淚”塔拉（Tara）河流經(jīng)區(qū)域，根據(jù)設(shè)計要求，需要將塔拉河河道位置改移，進(jìn)行填方施工。填方區(qū)域大部分位于河流沖積與沉積區(qū)（沉積厚度達(dá)22米），只有一小部分為切割形成的粉砂巖與退化砂巖層斜坡。

由于塔拉河河水的長期沖擊及河道的改移，設(shè)計填方區(qū)域長期存在地下水。如果采用復(fù)理石填方施工，結(jié)合復(fù)理石特性，特別是遇水具有泥化現(xiàn)象的特性，路堤填方的質(zhì)量將得不到保證，所以在復(fù)理石填方施工之前，必須處理地下水，為復(fù)理石路堤的后期質(zhì)量提供保障。

（二）地下水處理工藝

通過對塔拉河枯水期及汛期填方區(qū)域地下水位的監(jiān)測，并結(jié)合現(xiàn)場的實際情況及現(xiàn)場監(jiān)理的意見，設(shè)計單位對于地下水的處理方案主要分為以下四部分。

1.盲溝引流

圖1 盲溝土工布鋪設(shè)施工圖

對填方施工區(qū)域內(nèi)增設(shè)盲溝，將地下水匯聚引流至塔拉河中，盲溝的規(guī)格尺寸根據(jù)地下水水位的高低及地下水走向進(jìn)行確定，主要分為2m×2m及1.5m×2m(寬×高)兩種型號。盲溝回填料采用10mm～60mm尺寸河卵石，并且為保證濾水作用，采用土工布包裹。盲溝土工布鋪設(shè)施工圖如圖1所示。

2.基地?fù)Q填

由于施工區(qū)域位于覆水區(qū)域，雖然主要地質(zhì)為砂巖與粉砂巖，但受河水影響，基地部分區(qū)域主要為泥質(zhì)，根據(jù)歐洲施工特殊技術(shù)條款《Technical Conditions For Performing The Earthwork, Drainage, Retaining And Facing Wall》要求，基地承載力為25MPa，對于泥質(zhì)條件，承載力不能滿足，經(jīng)過現(xiàn)場檢測研究決定利用河卵石換填，換填厚度通過現(xiàn)場多次試驗，一般為40cm。

3.河卵石填方

為了進(jìn)一步降低地下水對復(fù)理石路堤的影響，基底驗收通過后，首先利用河卵石開展填方施工，因為河卵石相比復(fù)理石強(qiáng)度高，而且具有較好的透水性，可以避免地下水與復(fù)理石直接接觸，能對復(fù)理石起到二次保護(hù)的作用。

河卵石填方厚度為80cm,分兩層壓實施工，根據(jù)歐洲特殊技術(shù)條款，每層河卵石基底承載力要求值為40MPa。

4.鋪設(shè)土工布

河卵石層填方施工完成，并驗收合格后，在河卵石表面鋪設(shè)土工布(土工布的規(guī)格為500g/m2)，土工布的主要作用為：隔離、反濾、排水、加筋等。施工過程中相鄰?fù)凉げ嫉拇罱娱L度不能小于10cm，鋪設(shè)時要使土工布平整且緊貼地面。

土工布鋪設(shè)完成后，報監(jiān)理檢查平整度及搭接長度，合格以后可以開始復(fù)理石填方施工。

四、歐標(biāo)下復(fù)理石填料各項物理特性指標(biāo)

（一）復(fù)理石的組成與檢測指標(biāo)

復(fù)理石填料的主要成分為砂巖與粉砂巖，砂巖占比50%以上，二者占組成成分的90%以上，剩余少部分為頁巖，根據(jù)歐洲標(biāo)準(zhǔn)及歐洲施工特殊技術(shù)條款，復(fù)理石填料的基底承載強(qiáng)度值為35MPa。

（二）復(fù)理石的單軸抗壓強(qiáng)度

結(jié)合國內(nèi)路基施工規(guī)范《公路土工試驗規(guī)程》與歐洲施工規(guī)范《MEST EN 13826》。對于填方材料的抗壓強(qiáng)度，用于路堤填方施工的填料抗壓強(qiáng)度不能小于15MPa。

（三）復(fù)理石的含水率以及液限、塑限

通過試驗檢測，復(fù)理石含水率平均值為7.24%，結(jié)合試驗檢測報告，通過含水率漸變曲線得知，當(dāng)復(fù)理石含水率介于6%～8%時，復(fù)理石的各項性能都較好。

根據(jù)歐洲施工規(guī)范，復(fù)理石用于路堤填料時液限小于65%，塑性指數(shù)小于30%。

（四）復(fù)理石的粒徑級配

根據(jù)歐洲施工特殊技術(shù)條款《Technical Conditions For Performing The Earthwork,Drainage,Retaining And Facing Wall》要求，復(fù)理石類路基填方材料的均勻系數(shù)必須大于4，以及結(jié)合國內(nèi)施工規(guī)范類比，填方施工填料的最大粒徑不能大于單層填方壓實厚度的2/3。

對于復(fù)理石填方，規(guī)范要求單層壓實厚度為60cm，所以復(fù)理石的最大粒徑為40cm。

（五）復(fù)理石的內(nèi)摩擦角及泥化現(xiàn)象

在歐洲施工技術(shù)規(guī)范中，要求復(fù)理石混合料內(nèi)摩擦角大于33°。

對于復(fù)理石的泥化現(xiàn)象，主要影響因素是復(fù)理石的易碎性造成的，細(xì)小粒徑的存在遇水形成泥化現(xiàn)象；次要因素是復(fù)理石內(nèi)部含有少量泥質(zhì)。

五、復(fù)理石填方施工

（一）填料準(zhǔn)備

復(fù)理石用于路堤填方施工之前，必須滿足歐標(biāo)要求下的各項物理指標(biāo)。

對于填方工程，填料粒徑與填料的含水率是影響填方工程穩(wěn)定性的重要因素，并且填料粒徑與填料含水率受外界影響因素較大，必須嚴(yán)格把控。每次填方施工之前需檢測復(fù)理石，主要要求如下：

1.填料粒徑

①篩選出大于40cm的石料。

②填料的粒徑分布必須符合公式一所示的均勻系數(shù)要求。

2.填料含水率

開始填料之前檢測含水率，保證復(fù)理石含水率保持在6%～8%之間。

（二）填料鋪設(shè)

根據(jù)歐洲施工技術(shù)規(guī)范要求，復(fù)理石填料用于路堤填方施工時，單層壓實厚度不能大于60cm，填方松鋪系數(shù)為10%，既復(fù)理石松鋪厚度為70cm。

填料鋪設(shè)之前，現(xiàn)場技術(shù)人員在上料段落設(shè)置填方高度標(biāo)尺，高度標(biāo)尺的設(shè)置密度根據(jù)填料鋪設(shè)段落的面積大小進(jìn)行，一般要求為每20m設(shè)置標(biāo)尺。

標(biāo)尺設(shè)置完畢，利用裝載機(jī)與自卸車配合開始上料，上料過程中必須有專人指揮機(jī)械，保證機(jī)械使用安全，防止上料過程中損壞填方高度標(biāo)尺。上料過程中按水平分層，先低后高、先兩側(cè)后中央卸料，為確保路基邊緣壓實度及路堤邊坡的穩(wěn)定性，填方施工過程中，路堤外側(cè)超填50cm。

（三）填料整平

首先用推土機(jī)推平填料，推土機(jī)施工時，要求填料松鋪厚度高于設(shè)置標(biāo)尺5cm～10cm。

推土機(jī)完成施工以后，再由平地機(jī)整平，平地機(jī)施工時，必須嚴(yán)格按照設(shè)置的填方高度標(biāo)尺進(jìn)行整平。在一些沒有高度標(biāo)尺的地方，現(xiàn)場技術(shù)員利用水準(zhǔn)儀輔助施工。

整平過程中預(yù)留橫坡與縱坡，保證排水。

（四）填料壓實

對于填料的壓實，通過反復(fù)試驗，對比壓實次數(shù)及壓實方法與基地承載力的關(guān)系，最后確定了一種高效、節(jié)約資源的方式：無振動壓實一次；強(qiáng)振動壓實一次（有可能強(qiáng)振動以后，表面會出現(xiàn)坑洞，用平地機(jī)再次整平）；弱振動壓實兩次；強(qiáng)振動壓實兩次；無振動壓實一次（收面）。

（五）基底承載力檢測

當(dāng)填方表面平整，并且收面壓實時發(fā)現(xiàn)無輪跡，方可進(jìn)行自檢，自檢合格后上報監(jiān)理。

根據(jù)歐洲施工特殊技術(shù)條款（2-09-2）中對于基底承載力的要求及設(shè)計要求，MS設(shè)計值為35MN/m2,在路堤最頂部MS設(shè)計值為40MN/m2。

六、填方注意事項

施工過程中如果遇到惡劣天氣，需要及時檢測填料的含水量，對含水量偏大的，采用翻曬的方法讓其水分蒸發(fā)，保證含水率符合要求。當(dāng)含水量偏小時，采用灑水的方法保證含水率要求。對由于雨水影響，造成質(zhì)變的填料，直接移除，并且新料換填。

每層填筑前，不同標(biāo)高的回填面之間，須開挖出臺階方可填筑。臺階的寬度要求為2m。

現(xiàn)場施工過程中要做好復(fù)理石堆料場防排水，防止松散堆料被雨水浸泡。積極關(guān)注天氣變化情況，雨水到來之前壓實封閉已經(jīng)完成攤鋪填料。填料施工過程中注意設(shè)置縱坡橫坡，保證排水。

七、結(jié)語

截至發(fā)稿時，黑山南北高速公路四標(biāo)段已有效利用50余萬立方米復(fù)理石洞碴。本文總結(jié)了復(fù)理石填料相關(guān)施工工藝，可以為類似工程提供經(jīng)驗和技術(shù)支持。