公路施工中填石路基施工技術的應用

王 崇

（安徽省公路工程建設監(jiān)理有限責任公司，安徽 合肥 230051）

公路項目的建設與開發(fā)與我國經(jīng)濟發(fā)展、群眾生活具有較為直接的聯(lián)系，填土路基施工是公路工程項目中一個較為基礎的施工環(huán)節(jié)，路基的施工質(zhì)量不僅會影響到公路的使用年限，還會在一定程度上影響公路的后續(xù)投入使用的運營效果[1]。因此，針對公路的施工要滿足技術先進化、施工行為標準化需求，只有落實此項工作，才能確保所建設的項目可以達到預期效果與質(zhì)量驗收標準。

1 公路施工概況

所選的公路工程項目為國道219公路項目，此線路整體呈現(xiàn)由南向北的走向，起點樁號為K276+062，公路全長約為84km，可按照二級公路標準進行設計施工。

在施工中通過現(xiàn)場勘查可以得知，此公路穿過山區(qū)路段與丘陵路段，其中約40km的長度路況較為復雜。因此，在施工中選用填石路基進行山區(qū)段的設計施工。根據(jù)施工要求，設計施工中爆破作業(yè)的利用土方量約為330萬m3。

根據(jù)地質(zhì)調(diào)查報告，在公路項目穿越的山區(qū)路段，巖石巖性以花崗巖、石英砂巖為主[2]。為了確保填石路基作業(yè)面的平整度與壓實度，在路基頂部30cm位置，使用自然沙礫進行工程段的填充。同時，通過工程段巖層產(chǎn)狀及節(jié)理裂縫狀況的綜合分析，確定了在強風化條件下不穩(wěn)定地段，采取C30片石混凝土護面墻進行防護。對于硬質(zhì)巖路塹邊坡的施工，考慮到其風化程度較輕，但也有可能發(fā)生崩塌，因此采取斜坡懸掛SNS主動網(wǎng)的方式進行保護[3]。對于具有良好整體的開挖斷面，在開挖過程中，應盡可能地保持斜坡的平坦和巖體的連續(xù)性，不需要采取任何保護措施。

在設計時，采用C30片石混凝土作為高填石段的重力式路堤或路肩施工材料。在填筑施工中，在路床的上部縱向鋪兩層、三向土工格柵，并采用錨固鋼筋對其進行加固。此外，注意按地勢設置截、排水溝。設計方案如圖1。

圖1 公路填土路基施工設計方案

2 公路施工中填石路基施工技術

2.1 填石路堤路基橫面設計

在對公路施工項目中填石路基的橫面設計時，采用與一般路堤相同的斷面式結(jié)構，將路堤的邊坡比例設置為1:1.5。若路堤的高度超過7m，則在7m位置上變坡，上半部分采用1:1.5邊坡比例，下半部分采用1:1.75的邊坡比例。針對路堤兩側(cè)，可采用片石進行堆砌，堆砌厚度應當控制在1.5～2.0m以內(nèi)，堆砌片石的最小規(guī)格不得小于250mm。為了確保填石路堤坡腳與擋土墻之間具有充足的安全距離，防止受到?jīng)_擊和碾壓的威脅，需要將二者之間的距離設置在超過4.0m的范圍內(nèi)[4]。臺階部分同樣采用堆砌方式，在階梯上每隔兩個樓層鋪設3.0 m的鋼塑網(wǎng)。

2.2 填石方式選擇

填石路底所用的碎石填筑材料，通常是在山區(qū)公路路基開挖過程中，由爆破后的廢棄石塊，經(jīng)機械或手工二次拆解、摻加而成。在爆破過程中，技術的控制不僅關系到后續(xù)的鏟裝、運輸工作的效率，還關系到碎石填料的粒徑、顆粒成分，進而影響到碎石的密實性。深孔爆破規(guī)律表明，當巖石的物理機械性能和節(jié)理裂縫發(fā)展程度固定時，巖石的塊度主要受孔網(wǎng)參數(shù)的限制，而炸藥的消耗則會影響到特定的塊度（即顆粒的組成），增加相應的炸藥單位會增加產(chǎn)量[5]。單一提高炸藥單耗，對破巖效果不佳，而且不經(jīng)濟。實踐證明，在爆炸后，在炸藥附近的巖石中，巖石的粒徑要比遠離炸藥的巖石小。對于未發(fā)育的新鮮裂隙，為了達到理想的破碎程度，必須采用更為合理的參數(shù)。

在公路建設中，路基的開挖和填筑是必要的。在工程施工中，必須根據(jù)地基的性質(zhì)，合理地選擇合適的填筑方式。目前，我國高速公路路基的填筑方式主要有分層填筑和交替填筑兩種。在施工、施工中，應根據(jù)工程的地理、水文地質(zhì)情況，選用合適的填筑方式。在填筑地基時，不能先填土，然后再用石料。不合理的施工次序不但會影響到路基的排水效果，而且會引起地基的沉陷。為提高填石的強度，采用線性和非線性兩種公式，確定填石的具體強度：

上述計算公式中：τ代表填石強度；c代表要合理產(chǎn)生的結(jié)構力；σ代表圍壓；φ代表亞合理產(chǎn)生的摩阻角。根據(jù)上述公式，確定填石強度，以此可實現(xiàn)對填石路基施工質(zhì)量的初步驗證。

2.3 公路填石路基基底處理

在進行路基填筑工程前，必須對地基進行地基基礎的處理，以保證地基的強度均勻，達到施工建設的要求。一般情況下，可采用將砂石與細砂土進行混合的方式作為基底處理的材料。通過二者混合能夠保證不同土層之間的承載力達到平衡狀態(tài)，從而避免由于土壤本身性質(zhì)不同的差異，而導致承載力差異增加，從而初步實現(xiàn)對填石路基沉降的防治[6]。在路堤上還需要設置一層過濾膜，用于實現(xiàn)對細粒土地基的隔離。在施工條件復雜的情況下，可采用土工材料進行處理。在實際施工時，無論采用哪種方式進行基底處理，都需要確保路基基底強度的均勻性。

2.4 填石路基攤鋪與壓實

針對攤鋪方案的選擇，可根據(jù)實際情況采取漸進式或后退式兩種，其中前者是利用汽車在松鋪的基礎上進行不斷卸料，隨后完成攤鋪和整平處理；后者是在壓實路基的基礎上，進行后退卸料，以此產(chǎn)生多個填料堆，隨后再進行攤鋪和整平處理[7]。根據(jù)本文上述給空曠，采用第二種攤鋪方式，在實際應用中更容易控制攤鋪的具體厚度，并能夠起到減少工序時間的目的。對于攤鋪中推土機功率的設置應當不小于75kW。在填筑完成后，填筑層的平整程度直接影響到后期的壓實效果。因此，在攤鋪后，必須在路基的一些塌陷區(qū)域內(nèi)填入細沙和碎石。建議采用人工方法，使整個道路更加平滑。在平整路基的時候，主要是將大石頭放在較低的地方，將小的石頭放在外面，并將其填滿，以達到最好的嵌固力，從而保證壓路機通過時不會有太大的壓實面[8]。在攤鋪后，對有明顯裂縫和凹坑的地方，要用細粉等材料填塞，讓石屑填滿大顆粒的石塊之間的空隙。為了保證路基的穩(wěn)定，在石料之間的空隙中不得填入細粒土。對填土表面有明顯超過最大標準限值的巖石，或有明顯的崩塌，應采用人工方法進行破碎清理。在路肩的邊沿，由于大塊的碎石堆積，很難平整，因此要特別注意。平整后，路面要平整，沒有明顯的凹坑和凹坑，然后再進行下一步的碾壓。

在對填石路基進行壓實時，需要明確松鋪厚度與沉降率之間的關系，如圖2所示。

圖2 填石路基松鋪厚度與沉降率關系圖

在明確上述關系后，對壓實機械設備進行選型和組合。針對上述工程項目優(yōu)先考慮拖式振動設備實施對填石路基的碾壓。優(yōu)先選用噸位以及激振力更強的設備，在組合壓實過程中，應當將機械設備的數(shù)量控制到最少?；谏鲜隹紤]，采用18t規(guī)格拖式凸輪壓實設備與18t規(guī)格拖式光輪設備、18t規(guī)模自行式設備組合的方式進行對填石路基的壓實處理。

3 實證分析

在正式施工前，施工單位應根據(jù)此工程的施工設計圖紙，對現(xiàn)場和周邊施工環(huán)境進行現(xiàn)場勘察，并檢查圖紙數(shù)量、施工內(nèi)容以及現(xiàn)場施工設備調(diào)試是否符合要求。

安排施工中的測繪人員與測控技術人員，對工程作業(yè)面與施工區(qū)域內(nèi)的水準點進行復測，對于通過復測的水準點進行加固處理，對于未通過復測的水準點進行校正。

對混凝土與填石路床上部自然砂進行篩分試驗，以此設計最優(yōu)配合比，將設計結(jié)果交由監(jiān)理單位進行簽字確認、批準。

考慮到施工段為全寬填方路基，路基的承載力與強度較高。因此，需要采用爆破的方式輔助施工。為了降低爆破對路塹邊坡的擾動，施工方可聘請市場內(nèi)專門負責民爆的公司，制定小規(guī)模的松散爆破方案。在爆破過程中，按照預先計算好的碎石間距，進行安全撤離。炮孔分層布置見圖3。

圖3 炮孔分層布置圖

粉體顆粒尺寸及成分的控制是物料制備中的一個重要步驟，工地監(jiān)理要求施工單位將不符合標準的機械碎石分開堆放，對其進行二次人工粉碎，并與細料混合，以確保最終的路基填筑符合有關規(guī)范。路基填料規(guī)范見表1。

表1 路基填料規(guī)范

除上述內(nèi)容還應設計作業(yè)面施工機具，見表2。

表2 作業(yè)面施工機具

對施工后作業(yè)面的孔隙率進行量測，將其作為施工驗收結(jié)果與壓實度檢驗結(jié)果，實驗結(jié)果見下表：

表3 孔隙率量測結(jié)果

4 結(jié)語

根據(jù)上述研究，得到以下幾個方面的結(jié)論：

（1）根據(jù)表2孔隙率量測結(jié)果可知，上路堤路面底面、下路堤路面底面，在完成施工后其孔隙率均達到設計要求，即施工作業(yè)面的壓實效果良好，可以達到工程項目質(zhì)量驗收標準。

（2）由于此次研究條件、環(huán)境、時間等因素的限制，在許多方面還不夠深入。針對填石路基施工方法的后續(xù)研究，提出了如下建議：設計更多實驗指標進行此方法的實驗、聘請專家對此次設計的方案進行評估，以掌握現(xiàn)有施工方案的不足，為后續(xù)優(yōu)化給予技術指導。