填石路基施工技术在公路工程中的应用

刘欢

（张家口兴业路桥工程有限公司，河北 张家口 075100）

0 引言

随着路基施工技术和施工工艺的不断进步，不少丘陵地区已经开始大规模就近使用隧道洞渣或开采石材作为路基填筑材料，不仅可充分利用资源，同时大大节约了施工成本[1]。在施工过程中对路堑、边坡或者隧道进行爆破处理后，产生具有一定强度的碎石，并对碎石表面棱角处理后填筑的路基称为填石路基。但由于填石材料颗粒粒径大小不一，存在施工工艺复杂、压实困难等问题。因此本文依托实际工程项目，对填石材料各项性能分析的基础上，对不同松铺厚度、不同压实方案下的填石路基沉降率及压实度进行测试，确定最佳施工参数及方案。

1 填石路基施工技术特点

1.1 技术要求

施工现场碎石填料粒径分布极不均匀，粗细碎石粒径大小分布不均，且不同粒径碎石含量也不相同，不同碎石粒径将导致碎石路基工程性质发生改变。为了保证填石路基施工质量符合要求，路基不同深度碎石粒径摊铺应符合技术要求[2]。

1.1.1 压实特性

本工程主要以玄武岩为主，在实验室内模拟洒水和没有洒水玄武岩进行填石路基施工，最后检测两者压实度，结果为洒水玄武岩填石路基压实度为96.2%，没有洒水路基压实度为95.9%，两者压实度相差不大，结果表明与一般土质路基相比，玄武岩填石路基具有良好强度和渗水性。因此本文采用不同压实方案施工，采用强夯法对填石路基施工，探究不同压实方案对填石路基压实度影响。

1.1.2 破碎率

采用填料碎石填筑路基时，首要考虑填料级配对填石材料破碎率的影响，对不同填料级配与破碎率之间关系进行回归分析，发现级配与破碎率之间相关系数很小，并未产生直接影响。集料级配与破碎率线性回归分析发现填料最大粒径与破碎率之间存在某种关系，因此基于多重回归分析法对填料最大粒径与破碎率的相关性进行分析，发现填料最大粒径对破碎率影响较大，且松铺厚度对破碎率影响明显[3]。因此本文采用不同松铺厚度施工，探究不同松铺厚度对填石路基压实度影响。

1.2 填料碎石性能

填石路基所用填料碎石性能指标必须满足施工要求，故本文试验路段对路堑边坡土石取样，在实验室进行性能检测，检测结果如表1所示。

表1 填料碎石性能指标检测结果

2 工程实践

2.1 工程概况

某公路位于丘陵地区，双向三车道，设计车速为110km/h，起点桩号为K620+000，终点桩号为K656+000，全长36km，路基宽36m，路基平均填高为4m，最大填高为6m，最小填高为3.2m，基底承载强度较好。碎石填料主要来自K632+130—K632+600段路堑边坡经过爆破产生的石块，并且现场碾碎后送至检测单位对碎石进行检测，检测结果为玄武岩，单轴饱水抗压强度为65.3MPa，抗风化能力较强，满足设计要求。为研究填石路基松铺厚度和压实方案对工程质量的影响，本文选取K643+000—K643+600作为试验路段。

2.2 施工工艺

2.2.1 施工前准备

施工前需制备填料，在实验室对现场碎石进行质量检测，检测结果满足施工要求才能使用，填料碎石粒径大小和组成应严格按照规范要求进行，现场施工人员对碾碎后的填料碎石进行检测，粒径过大的石块进行二次碾碎，保证路基填料粒径满足规范要求：路基下部填料最大粒径不大于60cm，中部填料最大粒径不大于40cm，填料不均匀系数在15～20[4]。

2.2.2 路基填筑

将碎石与土混合拌和而成填料，通过运输车辆运至施工现场。卸料时应根据土石填料量进行卸载，在路基表面层进行划线操作，由于路基宽为36m，为使填料量满足要求，在表面层划定6m×6m白方格线，根据路基填筑高度确定方格内填料量与车辆数，卸料原则为先高后低、先两侧后中央。

路基填筑采用分层填筑法，首先用推土机进行整平，推土机工作时需要匀速前行，往返整平3～5遍，推土机行驶速度不应该超过10km/h，推土机完成工作后，再用摊铺机均匀摊铺填料。为研究填石路基松铺厚度对工程质量的影响，本文选取K643+000—K643+400作为试验路段，平均分成4段，每段长100m。在试验路段采用50cm、60cm、70cm、80cm四种不同松铺厚度进行路基填筑，试验路段A松铺厚度为50cm、试验路段B松铺厚度为60cm、试验路段C松铺厚度为70cm、试验路段D松铺厚度为80cm。

2.2.3 路基碾压

碾压工作可以使粗细集料相互挤压密实，因此碾压作业十分重要。为研究填石路基压实方案对工程质量的影响，本文选取K643+400—K643+600作为试验路段，平均分成2段，每段长100m。试验路段E采用方案1，试验路段F采用方案2。方案1为前期静压、中期强振、后期稳压。方案2为前期静压、中期强振+静压+强振、后期稳压。压实机械选用振动压路机和胶轮压路机，往返压实9遍，压路机行驶速度起伏不能过大，行驶速度在2～3km/h为佳。

2.3 性能检验

2.3.1 松铺厚度

为研究填石路基松铺厚度对工程质量的影响，本文在试验路段采用松铺厚度为50cm、60cm、70cm、80cm进行填石路基施工，施工完成后对4条100m的试验路段进行路基沉降检测，沉降率检测结果如表2所示，松铺厚度与沉降率关系如图1所示。

表2 试验路段沉降率检测结果

由图1可知，沉降率随松铺厚度增加先增加后减少，试验路段A松铺厚度为50cm，沉降率为8.1%；试验路段B松铺厚度为60cm，沉降率为10.3%；试验路段C松铺厚度为60cm，沉降率为11.6%；试验路段D松铺厚度为50cm，沉降率为7.9%，路基沉降率与松铺厚度关系为，在填料和压实条件相同情况下，松铺厚度在50～65cm时，沉降率与松铺厚度成正比；松铺厚度在65～80cm时，沉降率与松铺厚度成反比。因此从工程经济角度出发，碎石路基施工时应选择较小的松铺厚度，既减少工程成本，又节省工程工期。

图1 松铺厚度与沉降率关系

2.3.2 压实工艺

不同压实工艺将导致填石路基压实度结果不同。本文试验路段E、试验路段F采用两种不同压实方案，并记录每一遍压路机碾压后路面压实度。试验路段压实度结果如表3所示，不同试验路段压实遍数与压实度关系如图2所示。

表3 试验路段压实度检测结果

图2 不同试验路段压实遍数与压实度关系图

由图2可知，试验路段E第九遍压实度为98.1%，试验路段F第九遍压实度为99.2%，试验路段F压实度高于试验路段E压实度，因此压实方案2比压实方案1压实效果更好。这是因为压实到中间过程中，路面压实正在初步成型，连续强振将导致集料发生位移；而压实中间过程采用强振+静压+强振能够提高压实度。因此填石路基压实施工选用第二种压实方案，可以提高路基压实效果。

3 结语

填石路基已成为山区和丘陵地区公路建设常见的类型。本文依托实际工程，在试验路段采用松铺厚度为50～80cm和压实方案1、方案2，进行填石路基施工，施工完成后，对工程质量进行检测分析，结果表明松铺厚度为50cm和采用压实方案2，可以提高工程质量。