高速公路土石混合料路基施工研究

谢鹏 义乌市恒风路桥有限公司 322000

高速公路土石混合料路基施工研究

谢鹏 义乌市恒风路桥有限公司 322000

本文主要对高速公路土石混合料路基施工问题进行了研究。概述了土石混合料的定义和分类，土石混合料路基施工的准备及其施工。

高速公路；土石混合料；路基；施工

一、土石混合料的概述

1、土石混合料的定义

土石混合料是由岩石和表层土经外力作用而形成，尤其在山区工程中，经爆破等手段而形成，在河流沉积地段，也会形成砾石与土的混合料。《公路路基施工技术规范》将土石路堤定义为“利用卵石土、块石等天然土石混合材料修筑的路堤称为土石路堤”。在工程实践中，一般把用粗颗粒含量在30%～70%之间的填料称为土石混合料，粗颗粒指粒径大于或等于5mm的填料。

2、土石混合料的分类

可以根据土石混合料的岩性进行分类。影响土石混合料岩性的因素有岩石的强度、抗风化能力及吸水性等，其中，岩石的强度对土石棍合料有效碾压深度和破碎程度影响较大。一般而言，强度高的岩石其抗风化能力强，水稳定性好，其中，岩石的抗风化能力和吸水性等试验操作不方便，而岩石的强度则相对容易辨别。例如可将岩石放入水中一段时间，采用铁锤敲击的简易方法来识别，对于有争议的土石混合料或关键性路段填料则可通过抗压强度试验结果来辨别。根据饱水后岩石的强度，土石混合料可分为以下三类:抗压强度小于15MPa，称之为强度低易风化类；抗压强度大于30MPa，称之为强度高抗风化能力强类；抗压强度介于15MPa～30MPa之间，称之为强度及抗风化能力中等类。

二、高速公路土石混合料路基施工的准备

1、路基填料的选用

路基填料选用时，应首先根据土石料的岩性加以分类，然后，对其最大粒径及级配进行控制。

（1）强度低、易风化类，岩石的抗压强度一般小于15MPa，主要包括泥岩、页岩、泥板岩及一部分泥质砂岩，吸水性强。此类土石混合料一般不易用作路基填料，若必须用作路基填料时，须严格执行有关规定。填筑路基时松铺厚度值控制在30cm左右，最大粒径不得超过压实层的层厚。摊铺时采用大型推土机进行反复耕耙以破碎超粒径颗粒，压实时宜采用振动羊足碾或凸块振动压路机与光轮压路机相结合的办法。

（2）强度高、抗风化能力强类，岩石的抗压强度大于30MPa，主要包括花岗岩、花岗斑岩、玄武岩、石灰岩、非泥质的砂岩和砾岩等，抗吸水软化的能力非常强。填筑路基时，其松铺厚度宜控制在50cm左右，若粗颗粒含量较高并采用50吨振动压路机碾压时，也可增加至60cm，石块的最大粒径以不超过松铺厚度的三分之二为宜，并不宜超过30cm。

（3）强度及抗风化能力中等类，岩石的抗压强度介于15MPa~30MPa，主要包括泥质砂岩、泥质砾岩、泥板岩、凝灰岩等，抗风化能力较强，吸水后有不同程度的软化。松铺厚度宜控制在40 c m左右，最大粒径不得超过松铺厚度的2/3。碾压前，充分洒水软化石块，并采用大型推土机耕耙破碎大粒径颗粒；碾压时宜采用振动羊足碾或凸块振动压路机与光轮压路机相结合的办法。

2、地基处理要求

由于土石混合料粗颗粒含量高时透水性大，水容易从路面、边坡等部位进入基底而造成路基整体的不均匀沉降。同时，土石混填路基多修筑在山区，填筑高度较大，地基承载力不足容易导致土石混填路基工后整体沉降过大，或出现变形模量差异而产生不均匀沉降。因此，有必要针对土石混填路基的承载力提出相应的技术要求，以保证土石混填路基的稳定性。对于土石混填路基而言，尤其是高填方路堤，地基承载力是保证路基压实质量和正常使用性能的前提条件，如若地基承载力不足，必将导致路基的坍塌和失稳，进而使路面产生病害破坏。现行的《公路路基施工技术规范》中并没有对路基的地基承载力做出具体的规定，只是提到:“路堤基底应在填筑前进行压实，高速公路、一级公路和二级公路路堤基底的压实度不应小于85%。”

3、压实机械的选型

与普通的填土路基相比，由于土石混合料的粒径较大，强度较高，需要较大的压实功能才能使其达到较为满意的稳定状态。总的来说，对于土石混填基，压实机械选用原则是:选用工作质量大(18t以上)，激振力大(50 t)，振动频率合适(30Hz~4SHz)，高振幅(1.8mm以上)的机型，且最好选用拖式振动压路机。对于土石混填路基压实机械的具体选用标准，可作如下分类:（1）若选用中型及重型单钢轮压路机，则整机质量应在18t以上，振动频率在30Hz～45Hz之间，振幅在1.6mm以上；（2）拖式振动压路机选择工作质量在18t以上，振幅在1.5mm以上；（3）推土机应在200马力以上，自重在20t以上；（4）冲击压路机应选用静压实能在25KJ以上的，但要控制压实遍数，以免冲击压实过度，影响压实质量。

三、高速公路土石混合料路基的施工

1、松铺厚度

实际施工过程中，一般可按照压路机的最大激振力来初步确定土石混填路基的松铺厚度:（1）强度及抗风化能力强的土石混合料:振动压路机激振力为300～400kN，分层松铺厚度可达40cm左右；振动压路机激振力为400～500kN时，分层松铺厚度为50cm左右；（2）强度及抗风化能力中等的土石混合料振动压路机激振力为300～400kN时，分层松铺厚度为30cm左右；振动压路机激振力为400～500kN时，分层松铺厚度为40 c m左右；（3）强度及抗风化能力低的土石混合料:由于推土机耕耙深度一般为30cm左右，为保证强度及抗风能力低的粗颗粒充分破碎，不管压路机激振力如何，此类填料松铺厚度一般为30cm左右。

2、填料的压实工艺

不同条件下的土石混填路基要想达到最佳压实效果，会对压路机的碾压组合、碾压速度及碾压遍数有不同的要求。（1）压路机碾压组合。土石混填路基压实施工的碾压组合原则应是:优先选择拖式振动压路机进行碾压组合，而不应单一选用自行式压路机；优先选用吨位及激振力较大的压路机；碾压组合的压路机数量越少越好。（2）碾压速度。考虑了压实机械的性能、经济性、安全性等综合因素的条件下，建议土石混填路基压实施工的碾压速度是在2km～4km之间，且压路机的碾压开始时宜用慢速。但是在具体施工中，还应针对不同岩性的土石混填路基和所选用的压路机，通过铺筑试验路段来选择具体合适的碾压速度。（3）碾压遍数。土石混填路基正式施工时的碾压遍数应是通过试验路段来确定的。

3、路基边坡的施工

土石混填路基的边坡宜采用码砌施工工艺成型，码砌边坡的形式一般有单坡式和台阶式两种，在实际工程中应视土石混填路基的填筑高度来选定边坡形式，增加码砌的厚度可以提高边坡的稳定性，鉴于土石混填路基的填筑高度较高，而且填料的粒径组成较为复杂。因此，在施工中更有必要对于码砌厚度提出较高的要求:（1）填筑高度小于10m的土石混填路基，边坡码砌厚度不应小于lm；（2）填方高度大于10m时，应设台阶分级，每级台阶高度为5～8m，台阶的宽度为3m，台阶上应设排水沟。边坡坡度自上而下依次为1:1.5～1:1.20，边坡码砌厚度不小于2m；（3）软质岩的土石混填路基边坡应按土质路堤边坡处理。

[1] 柴贺军.土石混合料粒度特征及其分维研究.公路交通技术.2009年第6期

[2] 曹航.土石混合料路用性能研究.黑龙江交通科技.2009年第6期

10.3969/j.issn.1001-8972.2010.11.034