填石路基的施工工藝探索

段賢增

（安徽中機(jī)誠(chéng)建建設(shè)有限公司，安徽 馬鞍山 243000）

近年來隨著高速公路建設(shè)向中西部延伸，填石路基（即利用開方石料或其他棄方石料填筑的路基）越來越多，這樣不僅能保護(hù)環(huán)境，減少路基棄方、借方對(duì)環(huán)境帶來不利影響，也避免長(zhǎng)距離的挖方、填方的運(yùn)輸，節(jié)約費(fèi)用。

然而，安徽中機(jī)誠(chéng)建建設(shè)有限公司以前施工的多為填土路基，對(duì)填石路基的施工經(jīng)驗(yàn)少，為此在此次施工項(xiàng)目中按照設(shè)計(jì)圖紙和施工合同的要求，在填石路基填筑正式施工前，對(duì)填筑的施工工藝進(jìn)行探索試驗(yàn)，以期總結(jié)經(jīng)驗(yàn)指導(dǎo)本合同段今后的填石路基施工。

1 工程概況

百靖高速是廣西壯族自治區(qū)重點(diǎn)工程，起點(diǎn)位于田陽縣那坡鎮(zhèn)那因村附近，連接建成的南寧至百色高速公路，途經(jīng)田陽、德寶、靖西三縣，終點(diǎn)位于靖西縣新靖鎮(zhèn)亮表村，道路全長(zhǎng)96km，大部分路基位于山區(qū)內(nèi)。該標(biāo)段位于靖西縣境內(nèi)，施工路段全長(zhǎng)4.9km，路面寬26m，路段內(nèi)挖方主要以石方為主。選取k89+900 ～k90+000（100m）段落作為試驗(yàn)段開展填石路基施工工藝的探索試驗(yàn)。

2 工藝流程

原地表處理→施工放樣→填料運(yùn)輸、攤鋪→整平→碾壓→檢測(cè)→密實(shí)狀態(tài)的判定。

2.1 原地表處理

對(duì)原地表應(yīng)進(jìn)行地面清理，清除樹根、草皮等腐殖土，并按規(guī)定進(jìn)行壓實(shí)。對(duì)于原地面坡度大于1 ∶5 的地段，要按設(shè)計(jì)要求開挖搭接平臺(tái)，臺(tái)階寬2m，并向內(nèi)傾斜2%的坡度；對(duì)巖石地段的坑、洞用素砼充填，使基底強(qiáng)度和密實(shí)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

由于該地區(qū)是卡斯特地形地貌，地下水系較為豐富，在原地面處理時(shí)，要加強(qiáng)沿線落水洞的勘察調(diào)查，保護(hù)地表水的下泄通道，不能將原有的水系堵塞、中斷，要保證在路基成型以后，地表水、地下水能正常通流。路基填筑前還應(yīng)對(duì)原地基進(jìn)行承載力的試驗(yàn)，地基的承載力必須滿足設(shè)計(jì)圖紙對(duì)該段路基填筑高度的要求。

2.2 施工放樣

按照事先制定的試驗(yàn)段工藝流程，施工放樣要求在處理合格的原地面上恢復(fù)路基中線和邊線，因填石路堤填料的特殊性，對(duì)中樁和邊樁都進(jìn)行了加密，每10m 設(shè)置一處，并對(duì)樁進(jìn)行掛線，保證松鋪高程得到有效控制。

2.3 填料運(yùn)輸、攤鋪

（1）填料的開采、運(yùn)輸。該段路基的填筑石料，均來自挖方段開采，根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，對(duì)不同路基填筑高度的粒徑都有嚴(yán)格的要求。但由于施工的原因，大部分開采出來的填料都粒徑偏大，不能直接用于路基填筑，必須對(duì)開挖的石塊進(jìn)行二次解小，以滿足設(shè)計(jì)對(duì)填料粒徑的要求，保證路基的壓實(shí)質(zhì)量。

填料的運(yùn)輸機(jī)械宜用小型東風(fēng)自卸汽車，因?yàn)樽孕镀囋谔盍蟽A倒時(shí)，料堆越大，大顆粒的塊石越容易散落在邊緣，產(chǎn)生填料嚴(yán)重離析，但汽車噸位過小，又會(huì)加大施工成本，因此選用10t 左右的自卸車最為合理。

一般情況下，在填石粗粒料上面填筑細(xì)粒土?xí)r，最好加設(shè)過渡層。該工程設(shè)計(jì)圖紙也有規(guī)定，在路堤頂部（93 區(qū)）設(shè)置兩層碎石過渡層，每層厚20cm，合計(jì)層厚40cm，過渡層的碎石最大粒徑控制在6cm 以內(nèi)，其上填筑路床（96 區(qū)）。

（2）攤鋪。松鋪厚度控制是試驗(yàn)的一個(gè)難點(diǎn)，厚度控制不好，將直接影響后續(xù)工作的碾壓效果。理論上如果追求良好的碾壓效果，就應(yīng)當(dāng)將每層鋪筑的厚度控制在20 ～30cm，但攤鋪越薄，就要將填料的石塊無限解小，以滿足最大顆粒不大于填筑厚度的2/3 限制要求，不利于經(jīng)濟(jì)效果的實(shí)現(xiàn)。根據(jù)已有的施工資料顯示：當(dāng)壓路機(jī)激振力為300 ～400kN 時(shí)，分層壓實(shí)厚度可達(dá)40 ～60cm；當(dāng)壓路機(jī)激振力為400 ～500kN 時(shí)，分層壓實(shí)厚度可達(dá)60 ～90cm。根據(jù)單位現(xiàn)有的施工壓實(shí)機(jī)械，選擇50cm 的松鋪厚度進(jìn)行試驗(yàn)。

攤鋪之前，按照設(shè)計(jì)圖紙的要求，邊坡用大于30cm的石塊人工碼砌，碼砌要規(guī)則，盡量緊貼、密實(shí)、無明顯空洞和松動(dòng)現(xiàn)象，碼砌寬度2m。

填石路基的填料鋪筑方法有多種，根據(jù)填石路基填料不易攤鋪的特點(diǎn)，試驗(yàn)擬采用網(wǎng)格布料攤鋪法進(jìn)行攤鋪，即在準(zhǔn)備好的下層路基上，用灰線打出網(wǎng)狀方格，根據(jù)每車裝卸料體積，計(jì)算出每個(gè)方格的大小。然后將每車運(yùn)輸來的填料卸于方格內(nèi)，采用倒退卸料法（即在自卸車前進(jìn)方向上逐漸向后倒退卸料），每車一格，在路基上形成許多密集的填料堆，再用推土機(jī)整平。填石路基施工攤鋪不宜分幅，這是因?yàn)樘盍祥g有相互接觸咬合的作用，若分幅施工，路幅間填料咬合差，易造成路基開裂，故填石路基的填筑應(yīng)整幅推進(jìn)，每層整體施工。攤鋪以機(jī)械為主、人工輔助的方法，采用TY180 推土機(jī)施工，按照先由高到低、先兩側(cè)后中央的順序進(jìn)行攤鋪，攤鋪的最大厚度控制在規(guī)范以內(nèi)（查閱資料理論松鋪系數(shù)在1.10 ～1.15，按50cm 松鋪厚度進(jìn)行試驗(yàn)），靠近兩側(cè)路肩部分和人工手?jǐn)[邊坡接觸部位以人工為主。推土機(jī)攤鋪可以和卸料同時(shí)進(jìn)行，邊卸料邊攤鋪，也可以等卸料完成后再集中攤鋪。

2.4 整平

整平前測(cè)量人員應(yīng)事先計(jì)算好控制點(diǎn)的設(shè)計(jì)高程，以便推土機(jī)整平時(shí)測(cè)量人員隨時(shí)校對(duì)，指導(dǎo)推土機(jī)的整平厚度。整平前在每個(gè)控制點(diǎn)用石灰現(xiàn)場(chǎng)做設(shè)計(jì)高程，每斷面左中右布置5 點(diǎn)，每點(diǎn)用石灰填埋在設(shè)計(jì)高程上，推土機(jī)整平以推到灰點(diǎn)為準(zhǔn)。可以根據(jù)推土機(jī)操作手推平技術(shù)能力的高低，選擇中間控制點(diǎn)的加密或減少，以期達(dá)到整平后路面平整，沒有凹凸形出現(xiàn)，確保一次能整平到位。實(shí)際正式施工中可根據(jù)試驗(yàn)的數(shù)據(jù)作松鋪系數(shù)的調(diào)整，保證碾壓后的厚度控制在50cm 以內(nèi)，此次試驗(yàn)段的攤鋪整平方法能夠使粗細(xì)填料有機(jī)結(jié)合，粗填料有一個(gè)較為穩(wěn)定的位置，同時(shí)細(xì)填料被充填在粗填料的縫隙里，填料嵌擠緊密，經(jīng)過碾壓后能達(dá)到一個(gè)良好的密室效果。

2.5 碾壓

（1）壓實(shí)原理。填石路基填料的壓實(shí)機(jī)理：塊料在壓路機(jī)激振力的振動(dòng)沖擊下，石塊間內(nèi)部應(yīng)力狀態(tài)發(fā)生變化，塊料相互摩擦擠壓，甚至被擠碎，打破了攤鋪時(shí)應(yīng)力平衡狀態(tài)，塊與塊之間的空隙變小，形成相互咬合的擠密過程；在壓路機(jī)的振動(dòng)過程中，小顆粒滲落到大塊料之間，填塞塊料間空隙，空隙變小，氣體被擠排出的過程，隨著碾壓遍數(shù)的增加，填料間被擠壓越來越密實(shí)，從而形成穩(wěn)定的填石路基。

（2）碾壓原則。填石路基的碾壓分振動(dòng)碾壓和沖擊碾壓兩種，圖紙?jiān)O(shè)計(jì)要求每層填筑使用振動(dòng)碾壓，對(duì)于填筑高度大于8m的路段，每填筑4m使用沖擊碾壓一次，沖擊碾壓的目的是路基補(bǔ)強(qiáng)，振動(dòng)碾壓的壓路機(jī)自重不小于18t，激振力不小于300kN；沖擊壓路機(jī)最大瞬時(shí)沖擊力不小于250t，輪重16t，動(dòng)力不小于400 馬力，行駛速度不小于12km/h；碾壓時(shí)如果在涵洞、通道處填土高度小于5m 或橋梁、構(gòu)筑物臺(tái)背回填的6m 范圍內(nèi)不得振動(dòng)碾壓或沖擊碾壓。

碾壓遵循“先邊后中、先慢后快、先輕厚重、輪跡重疊”的原則，選用YZ18JC 型凸塊壓路機(jī)進(jìn)行碾壓試驗(yàn)，碾壓參數(shù)為振動(dòng)頻率30Hz，激振力330kN，前進(jìn)速度2 ～3km/h。碾壓順路基方向縱向進(jìn)行，先壓兩邊，路肩處的碾壓尤其要注意，由兩側(cè)向路基中央進(jìn)行。開始時(shí)碾壓的速度宜慢，隨著碾壓遍數(shù)的增加慢慢加快速度，激振力的大小控制也是先用較小的激振力，隨著碾壓遍數(shù)的增加逐漸加大激振力；碾壓時(shí)不得在路基上掉頭、急剎車，兩次碾壓的輪跡應(yīng)重疊1/3 以上。

表1 壓實(shí)度、沉降差與碾壓遍數(shù)的對(duì)比

2.6 檢測(cè)

試驗(yàn)段的檢測(cè)以壓實(shí)度和沉降差兩個(gè)指標(biāo)控制，用壓實(shí)度指標(biāo)檢驗(yàn)沉降差的準(zhǔn)確性，因?yàn)閴簩?shí)度指標(biāo)檢測(cè)雖然準(zhǔn)確，但費(fèi)時(shí)費(fèi)力，不利于施工進(jìn)度，沉降差指標(biāo)只要和壓實(shí)度有個(gè)相關(guān)對(duì)應(yīng)，今后施工中用這個(gè)指標(biāo)進(jìn)行壓實(shí)質(zhì)量控制，就能大大節(jié)約檢測(cè)時(shí)間，為施工和監(jiān)理在質(zhì)量控制上提供依據(jù)。在壓實(shí)后的路基上任選一個(gè)斷面，按照左中右均布5 個(gè)點(diǎn)，最邊上的點(diǎn)在路基邊線2.5m。從第4 遍開始，每壓實(shí)一遍，對(duì)每個(gè)觀測(cè)點(diǎn)進(jìn)行沉降差和壓實(shí)度指標(biāo)檢測(cè)，當(dāng)壓實(shí)度指標(biāo)大于93%或每壓實(shí)一遍前后兩次的沉降差小于2mm，即判斷為該處碾壓密實(shí)，把5 個(gè)點(diǎn)的檢測(cè)指標(biāo)和碾壓遍數(shù)對(duì)比結(jié)果制成表格，如表1 所示。

從表1 可以看出，松鋪厚度為50cm 的路基填石材料，在碾壓第6 遍后，壓實(shí)度指標(biāo)已基本達(dá)到設(shè)計(jì)要求，但沉降差還沒有合格；碾壓第7 遍后，兩個(gè)控制指標(biāo)都符合設(shè)計(jì)要求，而且檢測(cè)結(jié)果的均方差即離散系數(shù)隨著碾壓遍數(shù)的增加逐漸減小，說明路基填料不同點(diǎn)的密實(shí)程度隨著碾壓遍數(shù)的增加越來越趨于一致，同一點(diǎn)的路基填料密實(shí)程度隨著碾壓遍數(shù)的增加越來越密實(shí)，但密實(shí)度的增加值卻越來越小。

3 結(jié)束語

通過在填石路基試驗(yàn)路段的試驗(yàn)研究，得出以下主要建議。

（1）根據(jù)試驗(yàn)路段壓實(shí)機(jī)械，安排YZ18JC 凸塊振動(dòng)壓路機(jī)，進(jìn)行松鋪厚度為50cm 的填石路基壓實(shí)試驗(yàn)結(jié)果表明：碾壓速度宜為3 ～5km/h，并以沉降差小于2mm 為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，碾壓7 遍為合格。

（2）按照配備的施工機(jī)械，對(duì)松鋪厚度50cm 的路基填料，能夠滿足圖紙?jiān)O(shè)計(jì)的質(zhì)量要求。

（3）用沉降差指標(biāo)控制填石路基的壓實(shí)度，能夠保證路基的壓實(shí)質(zhì)量，同時(shí)，用沉降差指標(biāo)控制路基碾壓質(zhì)量，大大縮短檢測(cè)時(shí)間，加快工期進(jìn)度。