土石混填路基施工压实技术研究

沈虎雷

新疆交通运输工程质量监督局 新疆 乌鲁木齐 830000

1 引言

近几年来，我国的公路建设事业飞速发展，尤其以中西部山岭重丘区为建设重点，公路建设从东部地区向西部地区转移。由于中西部地区多为山岭重丘区，土质填筑材料匮乏而石质材料丰富，挖方和隧道的开凿都会产生大量的弃石[1]。这些弃石的处置会浪费大量人力物力、占用土地资源、破坏环境。土石混填材料是不同粒径的碎石与土按一定比例混合所组成的混合物，具有节省资源、降低成本等优点，逐渐被运用于山岭重丘区[2]。在路基施工中，土石混填路基比一般土质路基压实密度大，沉降量小，路基结构抗剪强度高，稳定性好，因就地取材而产生较好的经济效益和环境效益。针对土石混填路基中石料粒径大小、压实工艺等问题，本文对石料规范要求、压实机理及压实工艺等进行总结，确定最佳施工方案，并依托实际工程，对压实后的压实度和沉降量进行观测分析，确定最佳的填筑厚度和压实方法，对同类型项目施工提供参考依据。

2 土石混填材料压实的机理研究

2.1 土石混填路基压实材料分析

材料为强风化石料或软质石料时，其CBR值符合表1规定，最大粒径不得大于压实层厚。

表1 路基填料最小强度和最大粒径要求

2.2 压实机理

土石混填材料在压实的过程中，受到多种因素的影响，一般分为4种简单的压实机理过程组合，即排列过程、填装过程、分离过程和夯实过程[3]。

（1）排列过程：在外界荷载作用和土颗粒自重作用下，路基内部颗粒重新排列组合、相互靠近的过程。

（2）填装过程：在碾压设备的荷载作用下，作用力会持续作用于较细的颗粒，导致小颗粒填充到大颗粒骨料的空隙中的过程。

（3）分离过程：土石混合料内部颗粒受到挤压力和揉搓力的作用，土颗粒内部的水分被分离出来的过程。

（4）夯实过程：大粒径颗粒在碾压机械产生的高速冲击力的作用下被破碎，进一步填充到空隙中的过程，使结构更加密实，强度和稳定性提高。

2.3 压实方法

压实方法通常有静力压实、振动压实和冲击压实三种[4]，如图1所示。

图1 土石混合料压实方法

传统的压实方式是静力压实和振动压实，依靠静压力和振动力作用，使土颗粒克服相互间的摩擦力，从而产生位移填充颗粒间的空隙，形成密实结构。在一定程度上，这种传统的压实方式作用深度有限，当填筑厚度较高时，压实效果达不到设计要求，而冲击压实可以在最大程度上挤压土层，对于填筑厚度较高的土石混填路基可以达到明显的压实效果。研究结果发现，在对土石混填路基施工时，如果填筑厚度较高，可以采用先冲击压实，再辅以振动压实和静力压实的方法，使路基结构稳固。

3 工程实践

3.1 工程概况

某高速公路路基全宽26m，路基填方段采用土石混填，边坡坡度为1：1.5。边坡填筑高度超过12m时，每10m设置一级边坡平台，平台宽度为2m。路基填料选用挖方石渣或隧道开挖弃渣，大粒径碎石含量大。施工中选取100m作为试验段，试验段地基上层为20cm厚的黏性土，下面为卵石层及亚黏土层，土层结构较复杂，采用土石混填压实技术，并对其施工质量进行控制。

3.2 压实效果分析

（1）压实度

试验段路基松铺厚度分别为40cm和60cm，采用振动压实的方法对试验段路基进行碾压，路基压实度检测结果如表2所示。

表2 土石混填路基压实度6次检测结果汇总

对表2中的数据分析可知，压实次数与压实度有着密切关系。

（2）沉降量

分别对松铺厚度为60cm和40cm的试验段随机抽取3个检测点，在每次碾压后进行沉降量观测，观测结果如图2、3所示。

图2 松铺厚度为60cm的沉降量观测结果

图3 松铺厚度为40cm的沉降量观测结果

对图2中的数据分析可知，当路基松铺厚度为60cm时，碾压6遍时所选择的3个观测点的沉降值很小，说明沉降基本已趋于稳定，同时压实度也达到最佳状态；对图3中的数据分析可知，当路基松铺厚度为40cm时，碾压6遍时所选择的3个观测点沉降值很小，说明沉降基本已趋于稳定，此时压实度效果也最好。

（3）工后沉降

对该试验段采用振动压实6遍后，为了检测施工后路基的稳定情况，在路基上随机抽取4个点设置沉降观测点，并按时进行沉降观测，得到的结果见图4。

图4 工后沉降量观测结果

对图4中的数据分析可知，随着时间的推移，路基沉降量的增长幅度逐渐减小，表明土石混填路基整体逐渐趋于稳定。对随机选取的4个点的沉降量观测结果分析可知，在相同天数时，沉降量相差在2mm以内，并且随着天数的逐渐增加，最终的沉降量之间相差越来越小，说明土石混填路基沉降比较均匀。

综上分析的结果表明：在土石混填路基施工中，松铺厚度在40cm～60cm时，压实遍数一般控制在6遍，以免造成过压，同时经济性也会降低

4 结语

本文就土石混填路基的石料选取和压实机理进行了介绍，对试验段不同填筑厚度的路基压实质量进行控制，以压实度和沉降量为控制点进行观测，研究结果表明：

（1）土石混填路基松铺厚度在40～60cm之间时，碾压遍数应控制在6遍，可以得到较好的压实效果，同时经济性也最佳。

（2）通过对施工后路基的沉降量观测发现在120天后，土石混填路基的沉降量逐渐不变，结构逐渐稳定。

（3）在施工现场设置的各个不同沉降观测点观测，发现最大沉降量为22mm，小于规范内的30mm要求，该试验段不会产生不均匀沉降，路基施工质量符合设计要求，。