公路工程填石路基施工技術(shù)應(yīng)用
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摘要：結(jié)合實(shí)際工程，試驗(yàn)段的路基施工方案采用填石路基，對(duì)石料性能包括壓實(shí)特性及物理力學(xué)性能進(jìn)行分析，旨在探尋最佳的施工方案及施工工藝，并對(duì)施工后的穩(wěn)定性，包括施工中應(yīng)力變化、邊坡形式及沉降量進(jìn)行探討。研究結(jié)果表明，級(jí)配不會(huì)影響填料顆粒破碎性能，但集料最大粒徑、壓實(shí)功等要素都會(huì)影響填料破碎程度；可以通過(guò)降低路基高度或增加路基密實(shí)度以提高填料物理力學(xué)性能；施工結(jié)束后1年進(jìn)行沉降觀測(cè)，工后沉降下降到每月1mm，表明沉降已經(jīng)完成，路基結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定。
引言
隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和公路網(wǎng)建設(shè)的不斷延長(zhǎng)，人們對(duì)道路施工質(zhì)量要求也越來(lái)越高。相比于其他工程，在山嶺區(qū)往往因施工條件差及地質(zhì)條件復(fù)雜等原因而難以修筑路基。為合理利用自然資源，提升社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益，施工時(shí)選擇將開(kāi)挖石料直接作為路基填料[1]。針對(duì)目前填石路基質(zhì)量影響因素及控制指標(biāo)較多、施工質(zhì)量難以保證的情況，本文依托實(shí)際工程，對(duì)填石路基填料性能，包括壓實(shí)特性、破碎性和力學(xué)性能進(jìn)行分析，確定最佳施工工藝，并對(duì)施工后的填石路基進(jìn)行穩(wěn)定性檢測(cè)，探尋工后沉降規(guī)律，旨在為我國(guó)公路建設(shè)在填石路基施工技術(shù)方面的應(yīng)用提供參考。
1工程概況
某公路工程位于山嶺重丘區(qū)，試驗(yàn)段起止樁號(hào)為K70+800—K70+960。因其填筑高度較大，最大值約41.32m，所以選擇將現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)挖石灰?guī)r直接作為路基填料，為保證路基具有良好的穩(wěn)定性，需要對(duì)路基填料的工程特性進(jìn)行分析。該路段填石路基施工要求參數(shù)見(jiàn)表1。
2工程實(shí)踐
2.1填石材料壓實(shí)特性
本研究采用石灰?guī)r為主要的路基填料，在進(jìn)行填筑施工前需要對(duì)石灰?guī)r的壓實(shí)特性進(jìn)行測(cè)試分析。施工現(xiàn)場(chǎng)對(duì)路基進(jìn)行干密度試驗(yàn)，通過(guò)對(duì)比灑水路段與未灑水路段的壓實(shí)度，發(fā)現(xiàn)壓實(shí)度差別很小，這表明以石灰?guī)r為主要路基填料進(jìn)行壓實(shí)，具有較高的強(qiáng)度和良好的透水性，無(wú)須灑水施工。在現(xiàn)場(chǎng)施工過(guò)程中，采用強(qiáng)夯法，以強(qiáng)大的沖擊能可以提高填石路基壓實(shí)度。
2.2填石材料顆粒破碎性
（1）顆粒級(jí)配對(duì)壓實(shí)性能的影響。實(shí)驗(yàn)室基于大型壓實(shí)試驗(yàn)，對(duì)顆粒級(jí)配與填石材料破碎率的關(guān)系進(jìn)行研究，通過(guò)數(shù)據(jù)擬合及回歸分析，發(fā)現(xiàn)破碎率與級(jí)配之間的相關(guān)性不顯著。（2）最大粒徑對(duì)破碎的影響。基于多重回歸法研究粒料破碎率多重回歸相關(guān)性影響系數(shù)，發(fā)現(xiàn)最大粒徑對(duì)破碎影響較小，而填層厚度和碾壓機(jī)械對(duì)顆粒破碎影響較大[2]。（3）壓實(shí)功對(duì)破碎的影響。基于室內(nèi)壓力試驗(yàn)機(jī)對(duì)壓強(qiáng)和破碎率的相關(guān)性進(jìn)行研究，經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)，填石材料的破碎程度隨壓強(qiáng)的增加而不斷增強(qiáng)，兩者之間存在明顯的線(xiàn)性關(guān)系。
2.3填石路基物理力學(xué)性能
在行車(chē)荷載的不斷作用下，由于填石路基具有較高的強(qiáng)度，導(dǎo)致路床位置的集料重新排列，細(xì)集料會(huì)向下沉降，進(jìn)而路床部分的填石材料空隙比增大，最終降低了整個(gè)路基結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。目前針對(duì)該情況，一是通過(guò)降低路基高度，二是通過(guò)增加路基壓實(shí)度來(lái)延長(zhǎng)路基使用壽命。
3填石路基施工工藝及穩(wěn)定性分析
3.1填石路基的施工工藝
（1）測(cè)量放線(xiàn)施工前期對(duì)各儀器進(jìn)行校準(zhǔn)，復(fù)核控制樁等資料，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，做好原地面的測(cè)量工作，繪制路基橫斷面圖并計(jì)算路基填料數(shù)量。（2）場(chǎng)地清理施工前對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的原地面復(fù)測(cè)核實(shí)并將填方路段地面清理干凈，清理深度一般在15cm左右，之后再將清理的表土運(yùn)離施工現(xiàn)場(chǎng)。（3）施工機(jī)械在對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工條件及工程量大小進(jìn)行準(zhǔn)確評(píng)估后，合理配置施工機(jī)械，以保證施工進(jìn)度。（4）基底施工基底由巖石和細(xì)粒土兩部分組成，為保證路基基底能夠達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求且分布均勻，施工時(shí)需對(duì)基底的細(xì)粒土適當(dāng)處理，選擇合適的處理方式以保證承載力要求，基底鋪設(shè)的填石材料作為過(guò)渡層，一般設(shè)置2～3層，厚度在35～56cm。（5）施工填料的運(yùn)輸與卸料施工中應(yīng)標(biāo)明路基坡腳線(xiàn)位置，并保證兩點(diǎn)掛線(xiàn)相距20m左右，此外，相關(guān)人員還需控制路基松鋪厚度在55cm左右，以保證后續(xù)壓實(shí)厚度滿(mǎn)足要求。對(duì)于運(yùn)輸至場(chǎng)地的材料應(yīng)選擇合適的擺放位置，根據(jù)材料數(shù)量和物理特征選擇合適的運(yùn)輸和卸料方式，避免出現(xiàn)不必要的問(wèn)題[3-4]。（6）施工材料的攤鋪工藝對(duì)路基整平后，為保證路面橫向排水順利，在進(jìn)行攤鋪時(shí)設(shè)置路拱橫坡度為3%，松鋪厚度55cm，攤鋪結(jié)束后應(yīng)對(duì)攤鋪效果進(jìn)行檢測(cè)，若發(fā)現(xiàn)局部攤鋪效果不佳，可以采用人工補(bǔ)齊的方法，保證整個(gè)攤鋪過(guò)程中路基表面及坡腳處的清潔，防止造成環(huán)境污染。（7）路基壓實(shí)技術(shù)對(duì)攤鋪后的路基進(jìn)行壓實(shí)時(shí)，由于路基中含有石料可能會(huì)導(dǎo)致普通壓路機(jī)難以壓實(shí)緊密，對(duì)此可使用大功率的壓路機(jī)進(jìn)行碾壓[5]。明確施工的碾壓方向和碾壓順序，其中碾壓順序由路基邊緣兩側(cè)逐漸向路基中間位置進(jìn)行，碾壓后路基厚度控制在35cm。對(duì)于局部碾壓不充分的區(qū)域，可以人工將石渣或石屑與細(xì)粒土進(jìn)行拌和、攤鋪、碾壓，路基中的縫隙可適當(dāng)采用石屑進(jìn)行填補(bǔ)整平。
3.2穩(wěn)定性分析
（1）填石路基施工過(guò)程應(yīng)力變化分析對(duì)不同壓力情況下的路基深層內(nèi)部土層及沉降與受力之間的關(guān)系進(jìn)行研究，施工前將壓力監(jiān)測(cè)儀器預(yù)埋至相應(yīng)位置以跟蹤觀測(cè)沉降點(diǎn)處土壓力變化情況，結(jié)果表明，路基土壓力隨填筑高度的增加而不斷增大。（2）填石路堤邊坡形式分析施工時(shí)對(duì)當(dāng)?shù)貧夂蚣艾F(xiàn)場(chǎng)情況觀測(cè)發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)場(chǎng)填筑石料充足且沒(méi)有降水，因此，當(dāng)?shù)毓ぷ魅藛T提出采用“先填后碼”的施工工藝，但為防止石料產(chǎn)生橫向或豎向位移，經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)碼砌的邊坡重力作用并不顯著，所以選用厚度為50m的薄層碼砌填石路堤邊坡可獲得良好的效果。（3）填石路基施工后沉降規(guī)律分析填石路基工后沉降主要有瞬時(shí)沉降和蠕變沉降兩種形式[6]，瞬時(shí)沉降一般發(fā)生在施工中，占沉降總量的80%，施工后主要以蠕變沉降為主，且隨著時(shí)間延長(zhǎng)，整個(gè)填石路基的沉降值會(huì)逐漸降低，經(jīng)觀測(cè)發(fā)現(xiàn)，施工1年后，沉降值下降至每月1mm，表明整個(gè)填石路基沉降已經(jīng)完成。
4結(jié)論
隨著填石路基應(yīng)用越來(lái)越廣泛，對(duì)其施工要求也越來(lái)越嚴(yán)格，經(jīng)本文研究得出以下結(jié)論：（1）經(jīng)對(duì)填石材料壓實(shí)特性進(jìn)行分析，結(jié)果表明集料級(jí)配不會(huì)影響石料顆粒的破碎性，相反最大粒徑和壓實(shí)功等條件對(duì)石料破碎程度影響較大，施工過(guò)程中可以選用大功率的振動(dòng)壓路機(jī)進(jìn)行碾壓。（2）經(jīng)對(duì)石料物理力學(xué)性能研究發(fā)現(xiàn)，可以采用降低路基高度或增加路基壓實(shí)度的方法提升填石材料的質(zhì)量。（3）針對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)具體情況，做好施工前期準(zhǔn)備工作，加強(qiáng)運(yùn)輸、攤鋪、碾壓及工后沉降監(jiān)測(cè)等工作，以提高填石路基施工質(zhì)量。（4）對(duì)施工后的沉降量進(jìn)行觀測(cè)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)施工1年后，填石路基整體沉降值下降至1mm/月，表明此時(shí)沉降已經(jīng)基本完成，路基趨于穩(wěn)定。
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作者：馬洪忠 單位：中建路橋集團(tuán)有限公司
