填石路基施工技術(shù)應(yīng)用

段永建

（中建路橋集團(tuán)有限公司，河北 石家莊 050000）

一、引言

當(dāng)前我國(guó)公路事業(yè)發(fā)展迅猛，且在不少丘陵地區(qū)已經(jīng)開(kāi)始大規(guī)模就近使用隧道洞渣或開(kāi)采石材作為路基填筑材料，大大節(jié)約了施工成本[1]。針對(duì)目前影響填石路基施工質(zhì)量的因素較多，且尚未形成明確的施工規(guī)范問(wèn)題，本文依托某工程項(xiàng)目，在分析填石材料各項(xiàng)性能的基礎(chǔ)上，測(cè)試不同填石高度和碾壓遍數(shù)下的填石路基空隙率及沉降差，提出最佳施工參數(shù)及方案。

二、工程實(shí)踐

（一）工程概況

某山區(qū)公路建設(shè)工程項(xiàng)目所在處地勢(shì)起伏大，部分區(qū)域落差接近30m，如果選擇長(zhǎng)距離運(yùn)輸土填筑，不僅會(huì)造成極大的資源浪費(fèi)，同時(shí)也會(huì)增加施工周期和成本，因此最終決定使用附近的巖石作為填筑材料。地質(zhì)勘察發(fā)現(xiàn)，該工程項(xiàng)目周邊以石灰?guī)r為主，且石灰?guī)r具有一定抗壓能力和耐久性，可作為填石材料填筑路基。

（二）填石材料各項(xiàng)性能分析

1.壓實(shí)特性

該工程項(xiàng)目路基填料主要以石灰?guī)r為主，通過(guò)分析石灰?guī)r的壓實(shí)特性，發(fā)現(xiàn)灑水和未灑水的石灰?guī)r填石路基壓實(shí)度相差不大，表明石灰?guī)r用作填石路基時(shí)具有良好的強(qiáng)度和滲水性，且與一般土質(zhì)路基相比，無(wú)須保證含水量指標(biāo)符合要求。但因巖石良好的抗壓強(qiáng)度可能會(huì)造成壓實(shí)度指標(biāo)難以滿足設(shè)計(jì)要求，采用一般的振動(dòng)壓路機(jī)可能出現(xiàn)壓實(shí)功過(guò)小的問(wèn)題，而實(shí)踐證明采用強(qiáng)夯法則完全可滿足密實(shí)度要求。

2.破碎率

采用填石材料填筑路基時(shí)，需要考慮集料級(jí)配對(duì)填石材料破碎率的影響。首先，該工程項(xiàng)目通過(guò)集料級(jí)配與破碎率之間關(guān)系的回歸分析，發(fā)現(xiàn)級(jí)配與破碎率之間的相關(guān)系數(shù)很小，并未產(chǎn)生直接影響。其次，集料的最大粒徑也會(huì)對(duì)破碎率產(chǎn)生影響，該工程項(xiàng)目基于多重回歸分析法分析了集料最大粒徑與破碎率的相關(guān)性，發(fā)現(xiàn)集料最大粒徑也不會(huì)對(duì)填石材料的破碎率產(chǎn)生很大影響，而填筑厚度和壓實(shí)功則對(duì)破碎率影響明顯。最后，基于室內(nèi)試驗(yàn)，分析了壓實(shí)功與破碎率間的關(guān)系，結(jié)果表明破碎率隨壓實(shí)功增大而不斷增大，兩者之間存在顯著的線性關(guān)系。

3.物理力學(xué)性能

填石路基在行車(chē)荷載作用下內(nèi)部集料會(huì)發(fā)生位移，尤其是路床位置的細(xì)集料會(huì)發(fā)生沉降，導(dǎo)致路床部分粗集料較多，空隙率增大，最終導(dǎo)致路基表面出現(xiàn)沉降?，F(xiàn)階段的主要辦法，一方面是通過(guò)增大壓實(shí)功來(lái)提高路基壓實(shí)度，另一方面是降低路基高度，以此減少沉降差。

三、施工參數(shù)確定

為進(jìn)一步確定施工碾壓遍數(shù)、填筑高度等參數(shù)，該工程項(xiàng)目采用26t壓實(shí)功分析不同碾壓遍數(shù)和填筑高度的填石路基空隙率和沉降差。

（一）空隙率

填石路基的空隙率檢測(cè)方法不同于一般的土質(zhì)路基，通常采用灌水法。首先，根據(jù)填石高度選擇合適的坑槽大??；其次，稱量所有填石質(zhì)量，并檢測(cè)坑槽體積；之后，檢測(cè)填石材料的含水率；最后，計(jì)算坑槽內(nèi)填石路基的空隙率。

通過(guò)分析填石路基不同填筑高度及碾壓遍數(shù)下的空隙率測(cè)試結(jié)果可知，隨著碾壓遍數(shù)逐漸增加，填石路基的空隙率都在減小，且減小速率逐漸減緩，最終都保持在20%左右。在同一碾壓遍數(shù)下，路基填筑厚度越厚，空隙率越大，壓實(shí)難度越高。因?yàn)樵谀雺撼跗冢瑝簩?shí)功基本相同，對(duì)填石路基作用程度基本一致，而隨填筑高度增加，路基自重所做的功也越多，空隙率變化幅度越明顯。

填石路基碾壓遍數(shù)由2遍增加至12遍后，60cm、80cm、100cm、120cm填筑高度的路基空隙率分別降低了4.1%、3.6%、2.7%、5.0%，可以發(fā)現(xiàn)路基填筑厚度越大，空隙率降低幅度越小，而當(dāng)填筑高度大于100cm后，填石路基的空隙率下降幅度迅速提高，表明在此種條件下填石路基的可壓實(shí)度越高。

該工程項(xiàng)目選擇石灰?guī)r作為填石材料，其本身抗壓強(qiáng)度較大，且具有一定棱角性，相互嵌擠形成穩(wěn)定的骨架結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致內(nèi)部空隙率明顯大于一般土質(zhì)路基，因此填石路基越薄越容易壓實(shí)，越厚越難以壓實(shí)，可以通過(guò)提高壓實(shí)功來(lái)增大密實(shí)度。

在碾壓后期，4個(gè)不同厚度的填石路基空隙率逐漸趨于穩(wěn)定，為防止路基產(chǎn)生過(guò)壓，從經(jīng)濟(jì)性和綜合性能方面考慮，推薦填石路基碾壓10遍、填筑高度80cm為最佳方案。

（二）沉降差

為進(jìn)一步分析填石路基沉降指標(biāo)，該工程項(xiàng)目通過(guò)水準(zhǔn)儀監(jiān)測(cè)碾壓過(guò)程中的路基單次沉降差及累計(jì)沉降差。分析可知，隨碾壓遍數(shù)逐漸增加，不同填石高度的路基單次沉降差逐漸減小并趨于穩(wěn)定，且隨填筑高度增加，沉降差逐漸增大，表明填石路基內(nèi)部集料被重新排列，空隙率減小，密實(shí)度增加。不同高度的填石路基累計(jì)沉降量隨碾壓遍數(shù)增加而增大，且當(dāng)填筑高度差別越大時(shí)，最終累計(jì)沉降差越顯著。說(shuō)明在一定條件下，壓實(shí)功對(duì)改善填石路基沉降差具有局限性，在增加填石高度的同時(shí)還需要增加壓實(shí)功，方可保證累計(jì)沉降差滿足要求。

四、施工工藝

（一）施工準(zhǔn)備

施工前需要路基測(cè)量放樣，根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙計(jì)算填石路基填方總量，并校核高程控制樁。在原地面復(fù)核后還需要清理填方路段，清理深度通常在15cm左右，并把清理的碎土運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng)以外。依據(jù)該工程項(xiàng)目工程量大小確定機(jī)械設(shè)備數(shù)量，并檢查設(shè)備是否正常運(yùn)轉(zhuǎn)，避免在施工過(guò)程中出現(xiàn)因設(shè)備損壞而停工現(xiàn)象。

（二）基底施工

基底部分包含巖石集料和細(xì)粒土，為防止細(xì)粒土過(guò)多導(dǎo)致路基穩(wěn)定性不足，需要清理基底部分的細(xì)粒土。此外，還需要鋪設(shè)2層～3層碎石過(guò)渡層，層厚控制在35cm～56cm左右。

（三）填石材料運(yùn)輸與卸料

控制填石路基坡腳線兩點(diǎn)之間掛線間距在20m左右，根據(jù)施工參數(shù)研究分析，松鋪厚度控制在80cm左右，充分保證后續(xù)壓實(shí)度滿足要求。運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)的填石材料需要擺放在合適位置，防止后面增加不必要的工作量。

（四）填石路基攤鋪及壓實(shí)

待填石路基攤鋪結(jié)束后，為保證橫向排水通暢，需要設(shè)備保持3%的橫坡度，且攤鋪過(guò)程中應(yīng)及時(shí)檢查施工是否合格，對(duì)局部處理不到位的可以使用人工找齊的方式。防止其他雜物對(duì)路基穩(wěn)定性產(chǎn)生影響，須保證整個(gè)攤鋪過(guò)程路基表面干凈整潔，及時(shí)清理出現(xiàn)的雜物。

考慮到填石路基壓實(shí)難度大，因此該工程項(xiàng)目采用大功率壓路機(jī)碾壓填石路基，碾壓方向由路基邊緣向路中心過(guò)渡，針對(duì)局部碾壓不充分位置，采用人工方法先拌和碎石與細(xì)粒土再攤鋪碾壓，路基局部出現(xiàn)裂縫處可用石屑填補(bǔ)，以保證填石路基的密實(shí)度達(dá)到要求。