填石路基施工技術及質量控制方法研究

高燕

（石家莊市公路橋梁建設集團有限公司，石家莊 050000）

1 引言

我國幅員遼闊，有相當一部分高速公路處于山嶺重丘區，填石路基已成為山區路基設計的主要結構形式之一。山嶺重丘區地質復雜特性，其填料粒徑大小分布不均勻，大多屬于土石混合料，如何在設計、施工中控制填石路基填路基穩定性及自身沉降是目前亟待解決的問題。故本文從施工技術、施工質量控制角度介紹分土石比、分層碾壓、分層強夯，依托實際工程，在試驗路段竣工后填石路基質量進行沉降量與壓實度檢測，探尋最佳土石比和壓實技術[1]。

2 填石路基施工技術

2.1 技術要求

為保證填石路基施工質量符合要求，路基不同深度碎石粒徑攤鋪應符合技術要求。技術要求如表1 所示。

表1 路基不同深度碎石粒徑技術要求

2.2 填料工程性質

填石路基所用填料碎石性能指標必須滿足施工要求，故本文試驗路段對路塹邊坡土石取樣，在實驗室進行性能檢測，檢測結果如表2 所示。

表2 填料碎石性能指標檢測結果

為更好地進行填石路基填筑與壓實施工，必須在施工現場對填筑材料進行篩分、擊實和強度試驗。根據規范要求，本文對填料粒徑分布采用：填料中粒徑大于37.5 mm 的占比為73.4%（＞70%），粒徑大于60 mm 的占比為51.2%（＞50%）。

填筑石料主要為取自現場破碎的玄武巖石塊，微風化細顆粒和黏粒含量較少，孔隙率較大，石塊的堆積密度為2.79 g/cm3，抗壓強度為141 MPa，屬極堅硬巖路基填料。填料曲率系數為1.2，破碎率為25%，均滿足相關路基填筑料性能要求[2]。

3 工程實踐

3.1 工程概況

某高速公路位于丘陵地區，雙向4 車道，設計車速110 km/h，起點樁號為K1520+000，終點樁號為K1656+000，全長136 km，路基寬40 m，路基平均填高5 m，最大填高8.9 m，最小填高3.2 m，基底承載強度較好。對當地進行地質地貌勘測，探測結果表明高速公路K1632+130～K1630+000 段具有豐富的巖石資源，且擁有豐富的土質資源，因此，該項目路基采用土石混填，碎石填料主要來自K1632+130～K1632+600 段路塹邊坡經過爆破法產生的石塊，并且現場碾碎后送至檢測單位對碎石進行檢測，檢測結果為玄武巖，單軸飽水抗壓強度為70.6 MPa，抗風化能力較強，滿足設計要求。為研究填石路基土石比和壓實技術對工程質量的影響，本文選取K1643+000～K1643+500作為試驗路段，總結出合理的施工工藝及質量把控技術。

3.2 施工工藝

3.2.1 施工前準備工作

施工前需要在實驗室對現場碎石進行質量檢測，檢測結果符合規范要求才能投入施工現場，填料碎石粒徑大小和組成應嚴格按照規范要求進行，現場施工人員對碾碎后的填料碎石進行檢測，粒徑過大的石塊進行二次碾碎，保證路基填料粒徑滿足施工規范要求：路基下部填料最大粒徑不大于60 cm，中部填料最大粒徑不大于40 cm，填料不均勻系數為15±2。

3.2.2 路基填筑

將碎石與土混合拌和而成填料，通過運輸車輛運至施工現場。卸料時應根據土石填料量進行卸載，在路基表面層進行畫線操作，由于路基寬為40 m，為使填料量滿足要求，在表面層劃定8 m×8 m 白方格線，依舊路基填筑高度確定方格內填料量與車輛數，卸料原則為先高后低、先兩側后中央。為研究不同土石比對填石路基施工質量的影響，本文選取K1643+000～K1643+300 作為試驗路段，平均分成3 段，每段長100 m。試驗路段A 土石比為100∶0，試驗路段B 土石比為75∶25，試驗路段C 土石比為50∶50，路基填筑采用分層填筑法，首先推土機進行整平，推土機工作時需要均勻前行，往返整平3～5 遍，推土機行駛速度不超過10 km/h，推土機完成工作后，再用攤鋪機均勻攤鋪填料，填筑高度控制在40 m[3]。

3.2.3 路基碾壓

碾壓工作可以使粗細集料相互擠壓密實，因此，碾壓作業十分重要。為研究不同壓實技術對填石路基施工質量的影響，本文選取K1643+300～K1643+500 作為試驗路段，平均分成2段，每段長100 m。試驗路段D 采用分層碾壓，試驗路段E 采用分層強夯進行碾壓工作。壓實機械選用振動壓路機和膠輪壓路機，往返壓實9 遍，壓路機行駛速度起伏不能過大，行駛速度在2～3 km/h 為佳。

施工過程中應注意壓實遍數。不同地區填料、路基類型及壓實機具存在差異，若壓實遍數過少，則填筑路基承載能力不足，出現不均勻沉降甚至塌陷，若壓實遍數過多，則造成壓實成本增大，且效率低下，故需現場采取試樣實驗獲取最佳碾壓遍數和壓實機具選取，壓實遍數需聯合壓實度共同控制質量[4]。

3.3 性能檢驗

3.3.1 沉降量

為研究不同土石比對填石路基施工質量的影響，本文在試驗路段A、B、C 采用填筑高度為40 m 且土石比為100∶0、75∶25、50∶50 進行路基填筑施工，施工完成后對路基高度為2.5 m、7.5 m、12.5 m、17.5 m 等沉降量進行檢測，檢測結果如表3 所示。不同土石比下路基沉降監測結果如圖1 所示。

圖1 不同土石比下路基沉降監測結果

表3 試驗路段沉降量檢測結果

由圖1 可知，試驗路段A 土石比100∶0 路基沉降量30 cm，沉降量最大，試驗路段B 土石比75∶25 路基沉降量5 cm，沉降量明顯低于試驗路段A，試驗路段C 土石比50∶50 路基沉降量僅為3.5 cm，沉降量是3 組中最小的。隨著填筑高度增加3 組試驗路段沉降量先增加后趨于穩定，在7.5～17.5 m 路基高度變化范圍內沉降值變化明顯，且隨著路基高度的增加沉降值變化幅度越明顯。試驗路段C 沉降量為3.5 cm，說明土石混填路基能有效降低路基沉降量。當填料中含石量增至25%時減小路基沉降效果明顯，而繼續增大含石量后，沉降量值雖減少，但減少幅度有限。

3.3.2 壓實度

為研究不同壓實技術對填石路基施工質量的影響，本文在試驗路段D、E 采用分層碾壓和分層強夯進行路基填筑施工，施工完成后對路基壓實度進行檢測檢，檢測結果如表4 所示，不同碾壓技術下路基壓實度檢測結果如圖2 所示。

表4 試驗路段壓實度檢測結果%

由圖2 可知，分層碾壓技術在壓實度到第9 遍時壓實度為96%，分層強夯技術在壓實度到第9 遍時壓實度為94%，試驗路段D 壓實遍數在第1～3 遍時，壓實度增加速度快從70%增加到82%，壓實遍數在第3～7 遍時，壓實度增加穩定從82%增加到95%，壓實遍數在第8～9 遍時，壓實度在96%趨于穩定，對分層碾壓技術下壓實度與壓實遍數進行線性分析：y=3.1667x+70.278，R2=0.9477，試驗路段D 壓實度隨著碾壓遍數增加而增加，因此，填石路基施工應該選擇分層碾壓技術，且碾壓遍數不能太少，太少則會土石沒有充分壓實，影響填石路基強度，碾壓遍數不得低于7 遍。

圖2 不同碾壓技術下路基壓實度檢測結果

4 結語

填石路基已經成為西部山區和丘陵地區公路建設最常見的路基設計類型，依托實際工程，在試驗路段采用土石比為100∶0、75∶25、50∶50 進行路基填筑施工，采用分層碾壓和分層強夯兩種不同壓實方案進行路基壓實施工，竣工后對試路段沉降量和壓實度進行檢測分析，研究結果表明：

1）最佳土石比50∶50；隨著填筑高度增加3 組試驗路段沉降量都是先增加后趨于穩定；

2）最佳壓實方案采用分層碾壓且碾壓遍數不得低于7遍。