土石混填路堤關(guān)鍵施工及防護(hù)技術(shù)研究

次仁巴珠 西藏天順路橋工程有限公司，西藏 拉薩 850000

山區(qū)修建公路過程中大填大挖不可避免，很難做到填挖平衡，往往需要土石方借調(diào)或設(shè)置棄土場(chǎng)，增加工程費(fèi)用的同時(shí)也不利于水土保持，同時(shí)在山區(qū)公路建設(shè)中，時(shí)常遇到采用路塹邊坡和隧道開挖的土石混填料填筑路基的問題。土石混填料往往來源于隧道、邊坡爆破開挖，具有顆粒級(jí)配復(fù)雜和變異性大等特點(diǎn)，填料的工程特性會(huì)對(duì)路基穩(wěn)定及變形產(chǎn)生較大影響。如果填筑高度不大，較容易滿足工程使用性能，當(dāng)填方高度較高且山區(qū)地面坡度較大，形成陡斜坡土石混填路堤時(shí)，將面臨一系列的工程技術(shù)問題。因此，土石混填路基填筑、壓實(shí)及防護(hù)工程顯得尤為重要。

1 土石混填路堤填筑及壓實(shí)技術(shù)

土石混填路堤施工質(zhì)量好壞的關(guān)鍵在于施工工藝的控制和壓實(shí)質(zhì)量的控制兩個(gè)方面。主要通過以下關(guān)鍵點(diǎn)來控制:

(1)填料性質(zhì)

土石混填料巖性、粒徑以及級(jí)配組成都會(huì)對(duì)填筑路基造成很大的影響。根據(jù)工程對(duì)填料巖性要求，通常選擇98 區(qū)石料中含泥量小于15%，90 區(qū)石料中含泥量小于40%。影響壓實(shí)效果主要是填料的最大粒徑，對(duì)一定的填料，某種壓實(shí)機(jī)械有效壓實(shí)深度和松鋪厚度是一定的，當(dāng)填料的最大粒徑大于某一數(shù)值時(shí)，使用該機(jī)械達(dá)不到要求的壓實(shí)效果。超大粒徑也會(huì)影響到填筑層的平整度，需進(jìn)行二次破碎直到滿足設(shè)計(jì)要求。通常來說，要求碾壓填料的最大粒徑是30cm，沖壓則是50cm，強(qiáng)夯是80cm。對(duì)于顆粒的級(jí)配組成，良好的級(jí)配土體密實(shí)度好，力學(xué)性能高。高填方路堤一般要求不均勻系數(shù)Cv ＞5，曲率系數(shù)1～3。

(2)填筑方式控制

填筑方式控制就是選擇堆填或拋填。在填筑厚度及填筑材料相近的條件下，堆填和拋填而成的填筑層，不但顆粒級(jí)配及密實(shí)度有著明顯的差別，而且整體均勻性也存在著很大差異，用堆填法填筑而成的填筑路基，在顆粒級(jí)配、路基加固效果以及填筑體的整體均勻性上都明顯優(yōu)于拋填法。

(3)松鋪厚度控制

松鋪厚度的控制應(yīng)嚴(yán)格按照填筑方案，一般來說碾壓松鋪厚度小于50cm，沖壓松鋪厚度小于1.2m，一般小于1.0m，強(qiáng)夯松鋪厚度小于4.0m，每層分四個(gè)亞層填筑，每個(gè)亞層厚度約1.0m。松鋪厚度的誤差一般要求小于10%。

(4)壓實(shí)機(jī)械的選擇

良好的機(jī)械設(shè)備是保證填筑質(zhì)量的前提。在選擇壓實(shí)機(jī)械時(shí)，根據(jù)填料的種類和填筑技術(shù)要求以及工程數(shù)量合理選擇，充分發(fā)揮機(jī)械使用效率。在土石混填路堤的填筑工程中常使用的壓實(shí)方法有強(qiáng)夯、碾壓以及沖壓等。

振動(dòng)碾壓技術(shù)已經(jīng)有近90 年的應(yīng)用史。二戰(zhàn)前，振動(dòng)壓實(shí)機(jī)械主要應(yīng)用于壓實(shí)無(wú)粘聚力的材料，如砂、砂礫石及碎石等。二戰(zhàn)后，隨著工業(yè)技術(shù)的快速發(fā)展，新材料和新工藝的推廣使用，使振動(dòng)壓路機(jī)獲得了飛速地發(fā)展，振動(dòng)壓實(shí)技術(shù)不僅廣泛應(yīng)用于路基工程，在路面工程也獲得了較好的效果，如瀝青混合料鋪裝層、碾壓混凝土等等。

上世紀(jì)50 年代，南非共和國(guó)Berrange 最先創(chuàng)造了連續(xù)沖擊壓實(shí)技術(shù)及相應(yīng)的設(shè)備，提出了區(qū)別于傳統(tǒng)壓路機(jī)的設(shè)計(jì)思路，把壓實(shí)的輪由圓形改成非圓形，創(chuàng)造了用于壓實(shí)作業(yè)的連續(xù)沖擊、揉壓、碾壓、剪切作用于土石體，使用新的設(shè)計(jì)思路得到了深層壓實(shí)效果。沖擊碾壓就是選擇沖擊壓路機(jī)對(duì)地基、路基填料等進(jìn)行充分的沖壓，從而降低路基的工后沉降，快速提高路基的壓實(shí)度、強(qiáng)度及整體穩(wěn)定性。

上世紀(jì)60 年代，法國(guó)Menard Soltraitement 公司創(chuàng)造了強(qiáng)夯技術(shù)并應(yīng)用于工程施工，1978 年開始應(yīng)用于我國(guó)的工程項(xiàng)目，快速運(yùn)用于港口、路基、碼頭、廠礦場(chǎng)地等工程的施工。強(qiáng)夯技術(shù)在我國(guó)得到廣泛的推廣使用和迅猛發(fā)展，強(qiáng)夯機(jī)主要由起重機(jī)、脫鉤器和夯錘構(gòu)成，在夯擊能量的要求比較大時(shí)，應(yīng)配置相應(yīng)的門架。當(dāng)前應(yīng)用強(qiáng)夯法用于工程建設(shè)較多，包括工業(yè)與民用建筑、油罐、倉(cāng)庫(kù)、公路和鐵路路基、碼頭等。

2 提高路堤高邊坡穩(wěn)定性的措施

為了保證填筑體在可控范圍內(nèi)沉降、位移，減少路堤土石方災(zāi)害，確保道路運(yùn)行安全，保證道路的使用品質(zhì)、提高投資效益。如何提高填筑體的穩(wěn)定性有著相當(dāng)重要的意義。對(duì)于提高填筑體穩(wěn)定性，主要有兩個(gè)關(guān)鍵性因素。分別是原地面地基承載力及填筑體密實(shí)度。

2.1 提高原地面地基承載力

(1)優(yōu)化坡腳軟弱土基處治方案

當(dāng)原地面第四系土層過厚時(shí)，清挖軟弱土基就很有必要。軟土置換后地基承載力能達(dá)到最大值，能夠最大限度的控制上部載荷對(duì)路基沉降的影響，避免因基礎(chǔ)沉降量過大而引起的薄弱滑動(dòng)面進(jìn)而造成邊坡失穩(wěn)。同時(shí)，在清挖過程中為了保證地基承載力達(dá)到最大且均勻，坡腳軟弱土基區(qū)域開挖必須要不留死角，并深挖至穩(wěn)定巖層。基槽中的孤石要破除干凈，基槽面垂直于坡面方向基底形成反坡。

(2)與原地面搭接處理

工程施工中高填方可能面臨單面大斜坡情況。由于坡腳沒有反壓存在，坡腳側(cè)向位移過大可能引起薄弱滑動(dòng)面進(jìn)而引起邊坡失穩(wěn)。這時(shí)如何處理與原地面搭接問題變得尤為重要。對(duì)于單面大斜坡情況，工程中一般采用開挖抗滑臺(tái)階方法進(jìn)行處理。開挖后臺(tái)階平整且形成反坡，在填筑過程中規(guī)定攤鋪于抗滑臺(tái)階上的填料料虛鋪厚度不大于1m，攤鋪完后對(duì)相應(yīng)高程的抗滑臺(tái)階進(jìn)行強(qiáng)夯補(bǔ)強(qiáng)處理。

2.2 提高填筑體密實(shí)度

(1)優(yōu)選填料

工程施工中因開采填料是直接對(duì)原土層及巖層開挖，填料可能混入腐質(zhì)土等雜物，會(huì)影響填筑體密實(shí)度。對(duì)關(guān)鍵部位填筑時(shí)候優(yōu)選填料有助于提高填筑體密實(shí)度。盡可能減少工后沉降及薄弱面形成。由于土石混填料抗剪能力不如石料好，邊坡區(qū)盡量?jī)?yōu)選石料填筑。且邊坡坡面修筑選用石料不受天氣影響。減少天氣不利影響對(duì)工程進(jìn)度及質(zhì)量影響。

(2)控制層厚

對(duì)于高填方施工，填筑層厚最直接影響著填筑密實(shí)度。通過經(jīng)驗(yàn)公式Z=a√MH 計(jì)算得知設(shè)計(jì)強(qiáng)夯有效加固深度(Z 為強(qiáng)夯有效加固深度，m;M 為夯錘的重量，t;H 為落距，m;a 為與土類有關(guān)修正系數(shù)，碎石土和砂土，α=0.6-0.39，粉土粘性土濕陷性黃土α=0.5-0.35)，然后根據(jù)層厚分為兩堆填，兩平鋪，每次分層填料厚度不大于層厚1/4。通過控制層厚，填筑過程中強(qiáng)夯有效深度能得到保證。通過分層填筑，填料不均勻系數(shù)達(dá)到規(guī)范要求。

(3)鋪設(shè)土工格柵

在土石混填路堤中采用鋪設(shè)土工格柵方法，可以使粒狀填料與網(wǎng)格互相鎖合在一起，形成穩(wěn)定的平面，防止填料下陷，并可將垂直載苛分散。對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)地勢(shì)陡峭，地理?xiàng)l件惡劣的施工情況，采用鋪設(shè)土工格柵，鋼筋固定施工方案可提高填筑體整體性，并可承受較大的交變載荷。

3 結(jié)語(yǔ)

山區(qū)修建公路，會(huì)產(chǎn)生大量邊坡、隧道棄渣，由于開挖過程大多采用爆破施工導(dǎo)致棄渣顆粒級(jí)配復(fù)雜、變異性大，土石混填路堤成為山區(qū)公路路堤主要形式之一。本文結(jié)合多年施工經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)了土石混填路堤關(guān)鍵施工技術(shù)及質(zhì)量控制點(diǎn)，并從提高原地基承載力、填筑體密實(shí)度兩方面提出了提高路堤穩(wěn)定的措施，對(duì)土石混填路堤施工具有廣泛的指導(dǎo)意義。

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