趙獻才

（中鐵二十三局集團第三工程有限公司，四川 溫江 611100）

太澳高速公路河南平頂山段多為山嶺重丘區(qū)，當?shù)赝恋厣俚陷^豐富，為保護耕地，同時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經(jīng)過篩選或二次破碎被利用到填方路段做填石路基。實踐證明：目前雖無完善的填石路基施工和檢驗標準，但控制好填料的質(zhì)量、粒徑、施工工藝和試驗檢測等，填石路基一樣能達到質(zhì)量要求和使用功效。

1 填料的質(zhì)量要求

巖石填料按抗壓強度劃分硬質(zhì)巖和軟質(zhì)巖兩大類，其強度采用尺寸50×50×50mm的立方體試件飽水抗壓強度試驗確定，如表1所示：

表1

用于路基填方材料的巖石，其飽水抗 壓強度應不低于15Mpa，當其抗壓強度小于規(guī)定要求時，應進行CBR 試驗，CBR 不低于15%，不滿足要求時，應按填土的要求檢驗和控制，填料中石料含量≤50%時，按填土路堤施工，當石料含量≥70%時，按填石路堤施工，當石料含量在50～70%時，按土石混填路堤施工。

2 粒徑（粗細粒料的比例）、不均勻系數(shù)

填石路基施工前必須先做試驗段，以確定最佳填料粒徑、松鋪厚度、壓實遍數(shù)等基本數(shù)據(jù)，試驗結(jié)果認為，最大粒徑越大，巖石填料的抗剪強度越低，最大粒徑大，不均勻性往往也大，使壓實度難以把握，應加強控制。石料強度不同，最大粒徑允許值也不同。主要考慮到壓碎性的雙重影響。不同部位允許的最大粒徑值也不相同。

用于路基主填區(qū)巖石填料中20mm 以下的細粒料的比例不低于10%，但也要防止混入細粒土，一般應為10～40%;大于200mm的巨粒料的比例不應高于40%.同時應禁止人為地摻土填隙代替壓實。用于邊坡碼砌的巖石填料，30cm以上的巨粒料比例不小于70%，填隙用的中粒料粒徑應大于10cm，其比例不應超過30%。用于路基主填區(qū)的巖石填料不均勻系數(shù)應為10～40%，用于基底、路床、結(jié)構(gòu)物回填和邊坡時，不均勻系數(shù)宜為10～20%。根據(jù)有關(guān)資料論述，代表性填石路堤石料的顆粒組成級配：d10 為2～20mm，d60 為40～200mm，故控制20mm 以下的顆粒含量不多于40%是合理的。不均勻系數(shù)對石料的壓碎性和不同壓實狀態(tài)的空隙率有顯著影響。從而影響壓實度和路基強度。根據(jù)資料，石料級配分析和石料可壓實性研究，cu 小于10時不能有效壓實，cu 為36時最易壓實。多數(shù)石料開挖的cu 值介于10～40之間，作為控制范圍是合適的。

3 石方填方路基的綜合處治方案

3.1 基底的強度和均勻性：基底的承載能力應滿足不同路基高度的要求。路基高度6～10m時，基底承載力在 140～180Mpa，高度在 10～15m時，承載力在 180～270Mpa，高度在15～20m 時，承載力在270～320Mpa，填土高度＞20m時，承載力應＞320Mpa 或填筑在巖石基底上，基底強度應均勻，巖石和細粒土混合基底，應加強細粒土部位，降低承載力的差異。

3.2 細粒土基底：細粒土基底上的填石路堤應設過渡層，過渡層材料應符合：若粗粒料的P15/F85＞5，應設過渡層，過渡層應滿足M15/F15＞5，M15/F85＜5。（其中 R 為粗粒料，M 為過渡層粒料，F(xiàn) 為細粒料，加上數(shù)字表示該通過率對應的粒徑。）厚度為30～50cm。

3.3 巖石和細粒料混合基底：巖石和細粒土混合基底，應將巖石炸平，并在細粒土部位設過渡層，基底為石牙狀（石筍）時，應將石牙（石筍）炸除不小于80cm，并用巖石填料置換細粒土，形成均勻、夾帶的巖石混合基底。

3.4 路基主填區(qū)：采用各種符合要求的填料填筑，但不應采用細粒土和填石混雜或夾層填筑。細粒土用于填石路基的上部時，應在兩層之間設過渡層，層厚為30～50mm。細粒土不宜用于填石路基的下部填筑。

3.5 超大粒徑石料處理，一般采用機械解小、用于邊坡或運出現(xiàn)場等方法。機械如采用破碎錘解小速度快、效率高，效果較好。

4 填石路堤施工工藝

4.1 巖石填料應控制20cm 以上的大塊率不多于40%，超尺寸粒徑應在料源就地解小。采用最大粒徑為10cm 以下的石碴或碎石填隙，使級配符合要求。填隙料的比例應根據(jù)開挖出的石料級配確定。填石路堤施工，填隙是重要的工序，石塊尺寸較大時，細料粒徑不足，需要的填隙料較多，施工中應有填隙考慮，并準備相應的填隙材料，安排相應的施工，才能保證路基壓實符合要求。

4.2 壓實能量，能量應不小于2.68J/cm3，按下式計算：

E=2αnNL（W+F/2）/（VLBh）

式中：E-振動碾的壓實能量J/cm3；

α-振幅，mm；

W-振動輪的軸重，KN；

F-激振力，KN；

n-振動頻率，HZ；

N-振動碾壓遍數(shù)；

V-振動碾壓速度，cm/s；

L-振動輪接地長度，cm；

B-壓實寬度，可取振動輪接地寬度D1/2，cm；

h-壓實層厚度，cm；

D-振動輪直徑，cm；

壓實能量與壓路機的參數(shù)有關(guān)外，還與碾壓遍數(shù)、層厚、碾壓速度有關(guān)，表2 推薦的碾壓遍數(shù)，在a 為1.66mm，v 為5km/h，層厚h 為50cm的條件下計算得到。試驗總結(jié)達到碾壓遍數(shù)時壓實效果是好的，穩(wěn)定性也是較好的。

填石路基施工，壓路機一般應選擇20噸以上的，綜合效果最好

4.3 壓實工藝

路基碾壓時，應先采用平碾靜壓2 遍，碾壓速度為3～6KM/n，然后采用振動碾壓實，碾壓速度不大于5KM/h。另外，使用平碾壓路機前，宜優(yōu)先采用凸塊式（羊足碾）振動碾振動壓實，以使填料孔隙更加密實。不同壓路機的振動壓實遍數(shù)如下表2：

表2

為強化填石路基的壓實度，每填筑5層及路基頂面可再次采用沖擊式振動壓路機振動壓實。對路基頂層采用自行式平碾振動壓路機振動壓實。

4.4 碼砌石料施工工藝:碼砌石料的尺寸應符合要求，石塊大面朝下，大小咬合緊密，不得有全體松動現(xiàn)象。不得采用層鋪法及細石填隙鋪砌工藝，以控制路基的不均勻系數(shù)。

5 壓實質(zhì)量管理

5.1 料源質(zhì)量管理：應測定料源石料的強度、級配、視比重、吸水率，每1萬m3 至少應試驗一次，爆破方法改變時，應重新測定石料級配。測定石料強度目的是進行石料分類，為控制層厚和壓實用。測定級配目的是控制最大粒徑，粒細料的比例和不均勻系數(shù)。測定視比重和吸水率目的是評價石料的強度，并提供密度計算所需要的參數(shù)。級配受開挖方式的影響較大，開挖方式改變時，應重新評價級配組成。

5.2 松密度的確定，可按下述經(jīng)驗公式計算：

式中：P0-石料的松密度，g/cm3；

Cu-石料的不均勻系數(shù)；

Cs-石料的視比重。

松密度只與石料的不均勻系數(shù)和比重有關(guān)，有了松密度數(shù)據(jù)，就可以通過沉降測量，確定壓實度。經(jīng)驗公式經(jīng)大量試驗資料驗證，誤差在范圍內(nèi)。

5.3 壓實沉降率確定：應根據(jù)不同石料級配和設計壓實度的要求確定壓實沉降率εn。壓實沉降率是根據(jù)達到設計壓實度時的干密度與按不同的Cu 值計算最大干密度比較后得出的，達到要求的總沉降率時，壓實度即滿足設計要求。

5.4 壓實度計算。

巖石填料的最大干密度按下式計算：

式中：Pmax-最大干密度，g/cm3。其余符合意義同前。

壓實后填料的干密度P 按下式計算：

P=P0（1+ε） ε-壓實后實測的沉降率。

則壓實度K 為：K=（P/Pmax）×100%

5.5 壓實效果檢測與評定

5.5.1 目視管理

它是填石路堤壓實施工控制的重要手段，大塊數(shù)控制基于級配分析，控制了大塊數(shù)，總體上就控制了不均勻系數(shù)。均勻性控制也是控制不均勻系數(shù)和壓實度的重要方面。大塊料分布均勻和攤鋪厚度均勻才能保證壓實均勻。碾壓遍數(shù)是最常用的壓實控制方法。壓路機的參數(shù)確定后，影響壓實度的因素主要是層厚、碾壓速度和碾壓遍數(shù)?？刂颇雺罕閿?shù)必須考慮層厚和碾壓速度。

大塊料的控制：每2000m2檢測6 處，每處抽檢1m2的范圍內(nèi)尺寸大于20cm的大塊數(shù)不得超過7 塊，整個工作面內(nèi)不得有超尺寸石塊，否則應就地解小或挖除更換合格填料。

總體均勻性：大塊石料不得集中，壓實后表面不得有寬度大于2cm的縫隙，否則應將大塊石料分散，并填充填隙材料。攤鋪后應用鋼尺測量每層的松鋪厚度，松鋪厚度不得超過50cm，每20m 一個斷面，每個斷面檢查4 處，每處以3個測點的厚度平均值作為測點厚度值。

碾壓遍數(shù)：應不少于根據(jù)壓實設備的軸重和激振力以及松鋪厚度等在試驗段中所確定的振動碾壓的最少遍數(shù)，不得有漏壓現(xiàn)象。

5.5.2 沉降測量

施工過程中，填石路基主要以沉降觀測法來確定壓實度，因此，每層都應進行一次沉降測量，以評價壓實情況。一般為每20m 測一個斷面，每個斷面測4 處，只有每個測點均達到沉降要求時，該層路基的壓實度才能滿足要求，因此，量測前首先要按照檢測頻率要求布置測點，測點可采用150mm*150mm*20mm 厚鋼板制作，石料攤鋪整平后，在碾壓前先把鋼板平放在攤鋪好的填料上面，并和四周保持平順，然后以鋼板中心作為該處測量基準點，并測出各測點的標高，待碾壓到規(guī)定的振動壓實遍數(shù)后，測量對應各測點的最終標高。以松鋪標高與原標高之差為松鋪厚度，以壓實后標高與松鋪標高之差為壓實沉降量，沉降率為沉降量與松鋪厚度的百分比。沉降量與碾壓遍數(shù)有良好的相關(guān)關(guān)系，沉降率等于壓實度增加率。為提高沉降測量精度，每層必須固定測點位置。

5.5.3 壓實效果評價

5.5.3.1 每個檢測層的碾壓沉降率都應不小于在試驗段按設計要求的壓實度所確定的沉降率。

5.5.3.2 每5層可做一個總壓實效果評價，5層總壓實效果按以下方法評定：

以每層檢鋪厚度的平均值作該層的松鋪厚度值，以5層松鋪厚度的和作為5層的總松鋪厚度，以上下兩個第5層對應測點壓實后的標高之差作為5層的總壓實厚度，總沉降量為總松鋪厚度與總壓實厚度之差，總沉降率為總沉降量與總松鋪厚度的百分比?？偝两德屎涂倝簩嵍葢弦?。

壓實效果評價仍采用習慣的壓實度。沉降率是間接反映壓實度的指標。分單層壓實度和5層總體壓實度。評價標準與路基施工規(guī)范的要求相同。

6 結(jié)束語

填石路基目前雖然沒有統(tǒng)一的施工標準，但只要科學組織，施工前編制出切實可行的施工技術(shù)方案，施工中通過對填料、填筑工藝、質(zhì)量檢驗控制和采取綜合技術(shù)措施，確保路基強度，減少路基變形，防止路基產(chǎn)生較大的沉降，差異沉降和滲透破壞，最后路基的工程質(zhì)量是完全可以得到保證的。

[1]郭偉.高速公路填石路基填石料工程特性試驗研究[J].天津大學，2007-05-01.

[2]喻永華，侯烈.高速公路填石路基施工與質(zhì)量控制[J].北方交通，2009-06-28.