公路填石路基施工关键技术研究

2019-02-17孟宪建

四川水泥 2019年6期

孟宪建

（太原学院 030032）

1 公路填石路基压实必要性分析

在山区高等级公路路基施工过程中，为了保证路基结构的承载能力和抗弯刚度指标满足设计要求，必须对原路基土进行合理处治，对原路基进行填石处治是常见的施工技术之一；为了保证填石路基结构的密实性和承载性能，必须对填石路基进行振动压实，保证填石路基结构内石料的相互嵌锁性能和摩阻力满足施工要求。在山区公路路基结构施工过程中，由于部分地区的天然路基层密实度、承载能力较差，在长期车辆荷载作用下容易出现严重的不均匀沉降、路基脱空及崩塌失稳病害，严重影响车辆的正常通行，填石路基施工技术可以对部分薄弱路基结构层进行换填处治，能够明显提升原路基的综合性能。但是，由于填石材料的颗粒粒径分布相对分散，导致填石路基的离散性较大，填筑材料的颗粒均匀性较差，为了控制颗粒粒径离散对填石路基性能的影响，必须提高压实施工控制能力。

2 公路填石路基施工关键技术分析

2.1 填石路基填筑料摊铺施工

绝大多数的路基填筑施工项目需要使用的填筑路基均通过爆破山体获取，采用爆破法一方面可以获取强度更高的岩体颗粒，另一方面则更容易控制岩体材料的粒径值范围。用于填石路基填筑的石料颗粒直径应控制在 150mm-200mm范围内，对于最大粒径超过250mm的填筑石料应采用专用粉碎机械二次粉碎，保证粒径超过200mm的填筑石料占比不超过填筑石料总体的10%。在目前的填石路基摊铺施工过程中，常用的摊铺技术可细分为组合式摊铺法和步进式摊铺法，两种摊铺施工技术各有优势，基本能够满足路基填筑摊铺施工技术要求。步进式摊铺施工作业技术适用于单幅作业宽度较低的路段，由于步进式摊铺施工的推进速率较低，一般无法应用在远距离摊铺作业中，但步进式摊铺施工作业法可以将绝大多数的大粒径填筑石料夯实在路基底层，有助于优化填石路基层的粒径分配；相反，采用组合式路基摊铺施工，对应的大粒径填筑碎石容易集中在中上层，导致路基结构层内部应力分配不合理，在长期车辆荷载的反复作用下将产生不同程度的路基不均匀沉降病害，在瞬时冲击荷载作用下容易导致底部碎石颗粒被压溃，影响路基结构层的整体刚度。

使用组合式摊铺作业方法为了避免出现以上病害，可以尝试使用多次摊铺作业法，单次作业后及时安排推土机械将表层的大粒径推移至路基边缘用于后续的路边石夯填，采用多次组合摊铺作业施工以后，可以极大地优化填筑路基层的填石碎料粒径分布；此外，使用组合式摊铺作业法相较于步进式摊铺作业的另一个明显优势是组合摊铺机械集成了专用的液压夯击机械，遇到粒径大于250mm的填筑碎石可以及时击碎分解，并可以与摊铺作业同步观测填筑集料的实际级配值。

2.2 填石路基压实机械选型分析

为了保证填石路基施工的总体质量，控制填石路基石料的压实度指标是决定总体质量的核心环节之一，压实施工机械是填石路基压实度指标实现的关键，在路基填筑压实施工过程中，必须做好填石路基压实机械的选型工作。摊铺作业根据不同的作业工法选择满足施工工况的推土机械，以组合式摊铺作业为例，使用大功率推土机械摊铺，摊铺机械集成了液压式锤击设备，可以将粒径过大的填筑碎石击碎，以满足对填筑碎石的粒径要求；此外，大功率摊铺机械相较于小功率机械在摊铺效率、填筑层优化调整及填筑层预压实等方面的优势明显超过小功率推土机械。与摊铺机械配合作业的压实机械、挖掘机及运输车辆也应保证性能匹配要求，压实机械使用钢轮振动压实机械，最大输出功率不低于18T，挖掘机铲斗容积值不小于 3m3，运输车辆的发动机最大输出功率不小于 5T。压实机械必须选用同时具备静态压实和振动压实两种工况的施工机械，振动压实机械的有效振动幅度应控制在1.5mm-2.5mm范围内，对应的振动频率建议控制在30Hz-40Hz范围内，一般情况下，在压实机械运行速率一定的前提下，压实次数与振动机械传递至填石层的有效能量呈正比关系，因此，在施工现场组织允许的前提下，尽量增加压实作业次数，保证足够的振动压实能传递至填石路基层中。

2.3 填石路基压实层厚度现场控制

现场填石路基摊铺压实厚度指标控制及测算是保证填石压实路基整体结构强度、密实性、抗变形刚度等指标满足设计及施工规范要求的关键环节之一，因此，必须结合山区路基填筑施工项目实际情况，制定相应的填筑路基压实厚度控制指标。根据最新的《公路路基施工技术规范（JTG F10-2015）》的相关要求和强制性规定，对于山区填石路基结构而言，相应的振动压实施工机械的荷载吨位不能低于 14t，重大型填筑工程项目应保证振动压实机械的荷载吨位不低于 16t，保证激振荷载的压实能传递有效厚度达到400mm及以上；考虑到省内山区填石路基施工标段的路基材料类型属于硬质灰质岩，山体材料本身的结构强度和刚度较高，使用其破碎的岩石颗粒作为填石路基原材料，具备天然的承载优势，在振动压实及后续的车辆长期反复作用下的沉降值较小，有助于现场的压实度指标控制。在填石路基不同深度范围内埋设相应的土压力盒，测定振动压实机械作用下的不同深度位置对应的竖向响应应力值，为了满足土压力盒的测定条件，应保证摊铺压实施工现场的松铺厚度值不超过 600mm，土压力盒埋设应以不干扰正常的压实施工作业为准，在土压力盒埋设点以下开挖深度介于 1000mm-1200mm之间，分层埋置土压力盒，且开挖的试验坑实际宽度值不能小于压实继续的钢轮有效宽度。土压力盒现场埋设及布置过程中必须尽量使用粒径较小的路基填筑石料回填，为了防止大粒径碎石在激振荷载作用下引起的局部应力集中效应，在临近土压力盒布设位置应适当减小填筑碎石粒径，削减应力集中效应。