土石混填路基施工壓實技術研究

沈虎雷

新疆交通運輸工程質量監督局 新疆 烏魯木齊 830000

1 引言

近幾年來，我國的公路建設事業飛速發展，尤其以中西部山嶺重丘區為建設重點，公路建設從東部地區向西部地區轉移。由于中西部地區多為山嶺重丘區，土質填筑材料匱乏而石質材料豐富，挖方和隧道的開鑿都會產生大量的棄石[1]。這些棄石的處置會浪費大量人力物力、占用土地資源、破壞環境。土石混填材料是不同粒徑的碎石與土按一定比例混合所組成的混合物，具有節省資源、降低成本等優點，逐漸被運用于山嶺重丘區[2]。在路基施工中，土石混填路基比一般土質路基壓實密度大，沉降量小，路基結構抗剪強度高，穩定性好，因就地取材而產生較好的經濟效益和環境效益。針對土石混填路基中石料粒徑大小、壓實工藝等問題，本文對石料規范要求、壓實機理及壓實工藝等進行總結，確定最佳施工方案，并依托實際工程，對壓實后的壓實度和沉降量進行觀測分析，確定最佳的填筑厚度和壓實方法，對同類型項目施工提供參考依據。

2 土石混填材料壓實的機理研究

2.1 土石混填路基壓實材料分析

材料為強風化石料或軟質石料時，其CBR值符合表1規定，最大粒徑不得大于壓實層厚。

表1 路基填料最小強度和最大粒徑要求

2.2 壓實機理

土石混填材料在壓實的過程中，受到多種因素的影響，一般分為4種簡單的壓實機理過程組合，即排列過程、填裝過程、分離過程和夯實過程[3]。

（1）排列過程：在外界荷載作用和土顆粒自重作用下，路基內部顆粒重新排列組合、相互靠近的過程。

（2）填裝過程：在碾壓設備的荷載作用下，作用力會持續作用于較細的顆粒，導致小顆粒填充到大顆粒骨料的空隙中的過程。

（3）分離過程：土石混合料內部顆粒受到擠壓力和揉搓力的作用，土顆粒內部的水分被分離出來的過程。

（4）夯實過程：大粒徑顆粒在碾壓機械產生的高速沖擊力的作用下被破碎，進一步填充到空隙中的過程，使結構更加密實，強度和穩定性提高。

2.3 壓實方法

壓實方法通常有靜力壓實、振動壓實和沖擊壓實三種[4]，如圖1所示。

圖1 土石混合料壓實方法

傳統的壓實方式是靜力壓實和振動壓實，依靠靜壓力和振動力作用，使土顆粒克服相互間的摩擦力，從而產生位移填充顆粒間的空隙，形成密實結構。在一定程度上，這種傳統的壓實方式作用深度有限，當填筑厚度較高時，壓實效果達不到設計要求，而沖擊壓實可以在最大程度上擠壓土層，對于填筑厚度較高的土石混填路基可以達到明顯的壓實效果。研究結果發現，在對土石混填路基施工時，如果填筑厚度較高，可以采用先沖擊壓實，再輔以振動壓實和靜力壓實的方法，使路基結構穩固。

3 工程實踐

3.1 工程概況

某高速公路路基全寬26m，路基填方段采用土石混填，邊坡坡度為1：1.5。邊坡填筑高度超過12m時，每10m設置一級邊坡平臺，平臺寬度為2m。路基填料選用挖方石渣或隧道開挖棄渣，大粒徑碎石含量大。施工中選取100m作為試驗段，試驗段地基上層為20cm厚的黏性土，下面為卵石層及亞黏土層，土層結構較復雜，采用土石混填壓實技術，并對其施工質量進行控制。

3.2 壓實效果分析

（1）壓實度

試驗段路基松鋪厚度分別為40cm和60cm，采用振動壓實的方法對試驗段路基進行碾壓，路基壓實度檢測結果如表2所示。

表2 土石混填路基壓實度6次檢測結果匯總

對表2中的數據分析可知，壓實次數與壓實度有著密切關系。

（2）沉降量

分別對松鋪厚度為60cm和40cm的試驗段隨機抽取3個檢測點，在每次碾壓后進行沉降量觀測，觀測結果如圖2、3所示。

圖2 松鋪厚度為60cm的沉降量觀測結果

圖3 松鋪厚度為40cm的沉降量觀測結果

對圖2中的數據分析可知，當路基松鋪厚度為60cm時，碾壓6遍時所選擇的3個觀測點的沉降值很小，說明沉降基本已趨于穩定，同時壓實度也達到最佳狀態；對圖3中的數據分析可知，當路基松鋪厚度為40cm時，碾壓6遍時所選擇的3個觀測點沉降值很小，說明沉降基本已趨于穩定，此時壓實度效果也最好。

（3）工后沉降

對該試驗段采用振動壓實6遍后，為了檢測施工后路基的穩定情況，在路基上隨機抽取4個點設置沉降觀測點，并按時進行沉降觀測，得到的結果見圖4。

圖4 工后沉降量觀測結果

對圖4中的數據分析可知，隨著時間的推移，路基沉降量的增長幅度逐漸減小，表明土石混填路基整體逐漸趨于穩定。對隨機選取的4個點的沉降量觀測結果分析可知，在相同天數時，沉降量相差在2mm以內，并且隨著天數的逐漸增加，最終的沉降量之間相差越來越小，說明土石混填路基沉降比較均勻。

綜上分析的結果表明：在土石混填路基施工中，松鋪厚度在40cm～60cm時，壓實遍數一般控制在6遍，以免造成過壓，同時經濟性也會降低

4 結語

本文就土石混填路基的石料選取和壓實機理進行了介紹，對試驗段不同填筑厚度的路基壓實質量進行控制，以壓實度和沉降量為控制點進行觀測，研究結果表明：

（1）土石混填路基松鋪厚度在40～60cm之間時，碾壓遍數應控制在6遍，可以得到較好的壓實效果，同時經濟性也最佳。

（2）通過對施工后路基的沉降量觀測發現在120天后，土石混填路基的沉降量逐漸不變，結構逐漸穩定。

（3）在施工現場設置的各個不同沉降觀測點觀測，發現最大沉降量為22mm，小于規范內的30mm要求，該試驗段不會產生不均勻沉降，路基施工質量符合設計要求，。