公路填石路基施工技术的应用

赵献才

（中铁二十三局集团第三工程有限公司，四川 温江 611100）

太澳高速公路河南平顶山段多为山岭重丘区，当地土地少但石料较丰富，为保护耕地，同时又基本保持路基土石方填挖平衡，因此，大部分挖方路基段爆出的土石方经过筛选或二次破碎被利用到填方路段做填石路基。实践证明：目前虽无完善的填石路基施工和检验标准，但控制好填料的质量、粒径、施工工艺和试验检测等，填石路基一样能达到质量要求和使用功效。

1 填料的质量要求

岩石填料按抗压强度划分硬质岩和软质岩两大类，其强度采用尺寸50×50×50mm的立方体试件饱水抗压强度试验确定，如表1所示：

表1

用于路基填方材料的岩石，其饱水抗 压强度应不低于15Mpa，当其抗压强度小于规定要求时，应进行CBR 试验，CBR 不低于15%，不满足要求时，应按填土的要求检验和控制，填料中石料含量≤50%时，按填土路堤施工，当石料含量≥70%时，按填石路堤施工，当石料含量在50～70%时，按土石混填路堤施工。

2 粒径（粗细粒料的比例）、不均匀系数

填石路基施工前必须先做试验段，以确定最佳填料粒径、松铺厚度、压实遍数等基本数据，试验结果认为，最大粒径越大，岩石填料的抗剪强度越低，最大粒径大，不均匀性往往也大，使压实度难以把握，应加强控制。石料强度不同，最大粒径允许值也不同。主要考虑到压碎性的双重影响。不同部位允许的最大粒径值也不相同。

用于路基主填区岩石填料中20mm 以下的细粒料的比例不低于10%，但也要防止混入细粒土，一般应为10～40%;大于200mm的巨粒料的比例不应高于40%.同时应禁止人为地掺土填隙代替压实。用于边坡码砌的岩石填料，30cm以上的巨粒料比例不小于70%，填隙用的中粒料粒径应大于10cm，其比例不应超过30%。用于路基主填区的岩石填料不均匀系数应为10～40%，用于基底、路床、结构物回填和边坡时，不均匀系数宜为10～20%。根据有关资料论述，代表性填石路堤石料的颗粒组成级配：d10 为2～20mm，d60 为40～200mm，故控制20mm 以下的颗粒含量不多于40%是合理的。不均匀系数对石料的压碎性和不同压实状态的空隙率有显著影响。从而影响压实度和路基强度。根据资料，石料级配分析和石料可压实性研究，cu 小于10时不能有效压实，cu 为36时最易压实。多数石料开挖的cu 值介于10～40之间，作为控制范围是合适的。

3 石方填方路基的综合处治方案

3.1 基底的强度和均匀性：基底的承载能力应满足不同路基高度的要求。路基高度6～10m时，基底承载力在 140～180Mpa，高度在 10～15m时，承载力在 180～270Mpa，高度在15～20m 时，承载力在270～320Mpa，填土高度＞20m时，承载力应＞320Mpa 或填筑在岩石基底上，基底强度应均匀，岩石和细粒土混合基底，应加强细粒土部位，降低承载力的差异。

3.2 细粒土基底：细粒土基底上的填石路堤应设过渡层，过渡层材料应符合：若粗粒料的P15/F85＞5，应设过渡层，过渡层应满足M15/F15＞5，M15/F85＜5。（其中 R 为粗粒料，M 为过渡层粒料，F 为细粒料，加上数字表示该通过率对应的粒径。）厚度为30～50cm。

3.3 岩石和细粒料混合基底：岩石和细粒土混合基底，应将岩石炸平，并在细粒土部位设过渡层，基底为石牙状（石笋）时，应将石牙（石笋）炸除不小于80cm，并用岩石填料置换细粒土，形成均匀、夹带的岩石混合基底。

3.4 路基主填区：采用各种符合要求的填料填筑，但不应采用细粒土和填石混杂或夹层填筑。细粒土用于填石路基的上部时，应在两层之间设过渡层，层厚为30～50mm。细粒土不宜用于填石路基的下部填筑。

3.5 超大粒径石料处理，一般采用机械解小、用于边坡或运出现场等方法。机械如采用破碎锤解小速度快、效率高，效果较好。

4 填石路堤施工工艺

4.1 岩石填料应控制20cm 以上的大块率不多于40%，超尺寸粒径应在料源就地解小。采用最大粒径为10cm 以下的石碴或碎石填隙，使级配符合要求。填隙料的比例应根据开挖出的石料级配确定。填石路堤施工，填隙是重要的工序，石块尺寸较大时，细料粒径不足，需要的填隙料较多，施工中应有填隙考虑，并准备相应的填隙材料，安排相应的施工，才能保证路基压实符合要求。

4.2 压实能量，能量应不小于2.68J/cm3，按下式计算：

E=2αnNL（W+F/2）/（VLBh）

式中：E-振动碾的压实能量J/cm3；

α-振幅，mm；

W-振动轮的轴重，KN；

F-激振力，KN；

n-振动频率，HZ；

N-振动碾压遍数；

V-振动碾压速度，cm/s；

L-振动轮接地长度，cm；

B-压实宽度，可取振动轮接地宽度D1/2，cm；

h-压实层厚度，cm；

D-振动轮直径，cm；

压实能量与压路机的参数有关外，还与碾压遍数、层厚、碾压速度有关，表2 推荐的碾压遍数，在a 为1.66mm，v 为5km/h，层厚h 为50cm的条件下计算得到。试验总结达到碾压遍数时压实效果是好的，稳定性也是较好的。

填石路基施工，压路机一般应选择20吨以上的，综合效果最好

4.3 压实工艺

路基碾压时，应先采用平碾静压2 遍，碾压速度为3～6KM/n，然后采用振动碾压实，碾压速度不大于5KM/h。另外，使用平碾压路机前，宜优先采用凸块式（羊足碾）振动碾振动压实，以使填料孔隙更加密实。不同压路机的振动压实遍数如下表2：

表2

为强化填石路基的压实度，每填筑5层及路基顶面可再次采用冲击式振动压路机振动压实。对路基顶层采用自行式平碾振动压路机振动压实。

4.4 码砌石料施工工艺:码砌石料的尺寸应符合要求，石块大面朝下，大小咬合紧密，不得有全体松动现象。不得采用层铺法及细石填隙铺砌工艺，以控制路基的不均匀系数。

5 压实质量管理

5.1 料源质量管理：应测定料源石料的强度、级配、视比重、吸水率，每1万m3 至少应试验一次，爆破方法改变时，应重新测定石料级配。测定石料强度目的是进行石料分类，为控制层厚和压实用。测定级配目的是控制最大粒径，粒细料的比例和不均匀系数。测定视比重和吸水率目的是评价石料的强度，并提供密度计算所需要的参数。级配受开挖方式的影响较大，开挖方式改变时，应重新评价级配组成。

5.2 松密度的确定，可按下述经验公式计算：

式中：P0-石料的松密度，g/cm3；

Cu-石料的不均匀系数；

Cs-石料的视比重。

松密度只与石料的不均匀系数和比重有关，有了松密度数据，就可以通过沉降测量，确定压实度。经验公式经大量试验资料验证，误差在范围内。

5.3 压实沉降率确定：应根据不同石料级配和设计压实度的要求确定压实沉降率εn。压实沉降率是根据达到设计压实度时的干密度与按不同的Cu 值计算最大干密度比较后得出的，达到要求的总沉降率时，压实度即满足设计要求。

5.4 压实度计算。

岩石填料的最大干密度按下式计算：

式中：Pmax-最大干密度，g/cm3。其余符合意义同前。

压实后填料的干密度P 按下式计算：

P=P0（1+ε） ε-压实后实测的沉降率。

则压实度K 为：K=（P/Pmax）×100%

5.5 压实效果检测与评定

5.5.1 目视管理

它是填石路堤压实施工控制的重要手段，大块数控制基于级配分析，控制了大块数，总体上就控制了不均匀系数。均匀性控制也是控制不均匀系数和压实度的重要方面。大块料分布均匀和摊铺厚度均匀才能保证压实均匀。碾压遍数是最常用的压实控制方法。压路机的参数确定后，影响压实度的因素主要是层厚、碾压速度和碾压遍数。控制碾压遍数必须考虑层厚和碾压速度。

大块料的控制：每2000m2检测6 处，每处抽检1m2的范围内尺寸大于20cm的大块数不得超过7 块，整个工作面内不得有超尺寸石块，否则应就地解小或挖除更换合格填料。

总体均匀性：大块石料不得集中，压实后表面不得有宽度大于2cm的缝隙，否则应将大块石料分散，并填充填隙材料。摊铺后应用钢尺测量每层的松铺厚度，松铺厚度不得超过50cm，每20m 一个断面，每个断面检查4 处，每处以3个测点的厚度平均值作为测点厚度值。

碾压遍数：应不少于根据压实设备的轴重和激振力以及松铺厚度等在试验段中所确定的振动碾压的最少遍数，不得有漏压现象。

5.5.2 沉降测量

施工过程中，填石路基主要以沉降观测法来确定压实度，因此，每层都应进行一次沉降测量，以评价压实情况。一般为每20m 测一个断面，每个断面测4 处，只有每个测点均达到沉降要求时，该层路基的压实度才能满足要求，因此，量测前首先要按照检测频率要求布置测点，测点可采用150mm*150mm*20mm 厚钢板制作，石料摊铺整平后，在碾压前先把钢板平放在摊铺好的填料上面，并和四周保持平顺，然后以钢板中心作为该处测量基准点，并测出各测点的标高，待碾压到规定的振动压实遍数后，测量对应各测点的最终标高。以松铺标高与原标高之差为松铺厚度，以压实后标高与松铺标高之差为压实沉降量，沉降率为沉降量与松铺厚度的百分比。沉降量与碾压遍数有良好的相关关系，沉降率等于压实度增加率。为提高沉降测量精度，每层必须固定测点位置。

5.5.3 压实效果评价

5.5.3.1 每个检测层的碾压沉降率都应不小于在试验段按设计要求的压实度所确定的沉降率。

5.5.3.2 每5层可做一个总压实效果评价，5层总压实效果按以下方法评定：

以每层检铺厚度的平均值作该层的松铺厚度值，以5层松铺厚度的和作为5层的总松铺厚度，以上下两个第5层对应测点压实后的标高之差作为5层的总压实厚度，总沉降量为总松铺厚度与总压实厚度之差，总沉降率为总沉降量与总松铺厚度的百分比。总沉降率和总压实度应符合要求。

压实效果评价仍采用习惯的压实度。沉降率是间接反映压实度的指标。分单层压实度和5层总体压实度。评价标准与路基施工规范的要求相同。

6 结束语

填石路基目前虽然没有统一的施工标准，但只要科学组织，施工前编制出切实可行的施工技术方案，施工中通过对填料、填筑工艺、质量检验控制和采取综合技术措施，确保路基强度，减少路基变形，防止路基产生较大的沉降，差异沉降和渗透破坏，最后路基的工程质量是完全可以得到保证的。

[1]郭伟.高速公路填石路基填石料工程特性试验研究[J].天津大学，2007-05-01.

[2]喻永华，侯烈.高速公路填石路基施工与质量控制[J].北方交通，2009-06-28.