高速公路山皮土路基填筑关键技术研究

甄 曦 ，韩树杰 ，马卫东

（1.天津市市政工程设计研究院，天津市 300051；2.天津市高速公路集团有限公司，天津市 300010）

1 概述

天津市处于九河下稍，地势平坦，以平原和洼地为主，只在北部蓟县山区有低山丘陵地貌。近年来，天津市的高速公路建设进入了大规模建设阶段，由于高速沿线路网密集，农业施工机械化程度较高，沿线的主要构筑物的净空标准均相应提高，导致平均填土高度达到了4 m以上，在以往的高速建设中，路基填筑用土主要来自于沿线地方开挖疏浚河道、开挖鱼塘以及农田水利建设的开挖土，但是土的质量难以达到设计要求，均需要进行二次改良处理，同时也破坏了大量耕地和农田。为了保证高速公路的顺利建设，亟需一种来源充足，运输方便且能够适用于路基填筑的填料来取代素土。塘承高速二期工程全长24.8 km，其中20 km位于天津市蓟县境内，蓟县及相邻的河北玉田、三河等地有大量的山皮土资源，以往均用于特殊路基处理和低等级道路的填筑，如能利用在高速公路上，将对公路建设、土地保护具有重要意义。本文通过对塘承高速二期工程山皮土路基填筑试验段相关数据的分析研究，从设计、施工、检测等方面进行了研究。

2 路基填料

根据《天津土资源管理规定》，公路建设用土应由地方土地管理部门统一调配解决。本工程全线共划分为5个标段，均由所在乡镇负责提供，由于料场较多，山皮土来源较为复杂，不同料场差异性较大，均需要进行试验段的填筑，取得相应试验数据。对填料的总的要求如下：

（1）山皮土自山岭开采后不得掺加其它材料（砂、土料），属于自然状态，不允许夹杂树根、草皮、腐殖土等杂质。

（2）膨胀性岩石、易溶性岩石、崩解性岩石和盐化岩石等均不能应用于路基填筑。应采用不易风化的石料填筑

（3）石料强度应不小于15 MPa和30 MPa(边坡)。山皮土CBR特性满足设计和规范要求。

（4）填料粒径不大于层厚的2/3。路床顶面以下40 cm范围内，填料最大粒径不得大于10 cm。

（5）用作路堤填料的填石料，除限制其最大粒径外，一般对填料级配不作特别限制，超粒径石料须进行人工剔除或二次破碎。

3 施工工艺

（1）对原地面清表后，因原地面较软，不利机械作业，在清表后的原地面上直接填筑厚度50 cm山皮土，作为原地面处理层，至表面达到平整无轮迹，相邻两次碾压沉降差小于2 mm。

（2）在原地面处理层上施作试验段，针对来自不同料场的山皮土进行填筑压实工艺试验。

（3）试验段松铺系数分别按1.2和1.3控制，碾压厚度控制为30 cm。

（4）施工时将石料分层水平填筑，以30cm控制压实厚度。每层用碎石细料作为填充缝隙的填料，以确保路基质量。卸下的石料用推土机整平，使集料之间无明显高差。大料必须严格控制应小于2/3层厚，超过2/3层厚的石料采用炮锤击碎，并翻拌均匀，大料不得集中。

（5）摊铺整平

石料卸车后首先将大粒径石料采用炮锤击碎、推土机粗平作业，在推平过程将大粒径石料击碎然后翻拌推平。顶面必须用细料填补密实，表面呈无大粒径石料且细致均匀平整。

（6）整平碾压

粗平后用自重22 t振动压路机进行初压,然后用激振力达50 t以上重型振动压路机先两侧后中央。轮迹重叠40～50 cm，前后相邻段重叠100～150 cm。在压实过程中延续用小石块或石屑填缝，直到压实层顶面稳定不再下沉。无轮迹、石块紧密、表面平整、无弹软为止。

4 质量检验

石方路基顶面粗平后用自重22 t振动压路机初压一遍，重型振动压路机振压不少于6遍。在初压后设置每50 m一个断面，每个断面布4个点，每碾压一遍后测量标高，并记录每层数据，当最后两遍沉降差不大于2 mm时，终止碾压，将终压标高减去初压标高并综合平均后作为该断面的沉降差。

试验段中根据测量观测结果，当重型振动压路机压实至第4遍时，相邻2遍沉降差能满足不大于2 mm的要求，但考虑尽大可能消除沉降及降低孔隙率，增加2遍压实。

终压完成后，用水袋法进行孔隙率检测，满足设计及规范要求。

5 结论

根据试验段及后续各标按照试验段确定的施工工艺所做部分段落情况，对山皮土施工工艺控制总结如下：

（1）要严格按照设计要求控制每层压实厚度，每层不得大于30 cm，厚度过大，目前常规碾压设备功率达到较困难，碾压遍数增加，施工速度下降。

（2）需严格控制每层中最大粒径不能大于层厚的2/3，否则无法达到理想的压实效果，超粒径必须进行破碎。

（3）山皮土来料变化较大，有时同一料源地也存在变化，施工中必须加强控制，差别较大的不同来料尽量不要混用，对不同来料使用段落做好记录。

（4）碾压设备组合为自重22 t振动压路机和拖拽式重型压路机（激振力达50 t以上），拖拽式重型压路机碾压遍数不得低于6遍。

（5）质量验收检测标准：每层施工过程中监理及施工单位要全程旁站，记录碾压遍数要达到要求，过程中进行沉降观测，至重型压路机最后两遍间沉降差小于2 mm；碾压完成后，表面要无轮迹、无弹软、无松散层、平整，石料无沉陷、移动。

（6）根据试验段及后续施工段落孔隙率检测情况，均能满足规范要求，后续施工每层可不进行孔隙率检测，但每500 m或填料变化时要进行孔隙率试验，掌握情况，出现较大变化时进行调整。

（7）为更好的消除沉降，路基每填厚1m，要求用羊角碾进行一次碾压，碾压至表面无明显沉降。

综上所述，山皮土作为高速公路路基填料既可以保证工程质量，又能够利用当地资源，节约土地。本文针对山皮土路基填筑的材料要求、施工工艺、检测方法进行了研究，可为类似地区的高等级道路建设提供参考。

[1]JTG F10-2006,公路路基施工技术规范[S].北京:人民交通出版社,2006.

[2]刘国富.山皮土路基施工技术研究[J].山西建筑,2009(26):291-292.