高速公路山皮土路基填筑關鍵技術研究

甄 曦 ，韓樹杰 ，馬衛東

（1.天津市市政工程設計研究院，天津市 300051；2.天津市高速公路集團有限公司，天津市 300010）

1 概述

天津市處于九河下稍，地勢平坦，以平原和洼地為主，只在北部薊縣山區有低山丘陵地貌。近年來，天津市的高速公路建設進入了大規模建設階段，由于高速沿線路網密集，農業施工機械化程度較高，沿線的主要構筑物的凈空標準均相應提高，導致平均填土高度達到了4 m以上，在以往的高速建設中，路基填筑用土主要來自于沿線地方開挖疏浚河道、開挖魚塘以及農田水利建設的開挖土，但是土的質量難以達到設計要求，均需要進行二次改良處理，同時也破壞了大量耕地和農田。為了保證高速公路的順利建設，亟需一種來源充足，運輸方便且能夠適用于路基填筑的填料來取代素土。塘承高速二期工程全長24.8 km，其中20 km位于天津市薊縣境內，薊縣及相鄰的河北玉田、三河等地有大量的山皮土資源，以往均用于特殊路基處理和低等級道路的填筑，如能利用在高速公路上，將對公路建設、土地保護具有重要意義。本文通過對塘承高速二期工程山皮土路基填筑試驗段相關數據的分析研究，從設計、施工、檢測等方面進行了研究。

2 路基填料

根據《天津土資源管理規定》，公路建設用土應由地方土地管理部門統一調配解決。本工程全線共劃分為5個標段，均由所在鄉鎮負責提供，由于料場較多，山皮土來源較為復雜，不同料場差異性較大，均需要進行試驗段的填筑，取得相應試驗數據。對填料的總的要求如下：

（1）山皮土自山嶺開采后不得摻加其它材料（砂、土料），屬于自然狀態，不允許夾雜樹根、草皮、腐殖土等雜質。

（2）膨脹性巖石、易溶性巖石、崩解性巖石和鹽化巖石等均不能應用于路基填筑。應采用不易風化的石料填筑

（3）石料強度應不小于15 MPa和30 MPa(邊坡)。山皮土CBR特性滿足設計和規范要求。

（4）填料粒徑不大于層厚的2/3。路床頂面以下40 cm范圍內，填料最大粒徑不得大于10 cm。

（5）用作路堤填料的填石料，除限制其最大粒徑外，一般對填料級配不作特別限制，超粒徑石料須進行人工剔除或二次破碎。

3 施工工藝

（1）對原地面清表后，因原地面較軟，不利機械作業，在清表后的原地面上直接填筑厚度50 cm山皮土，作為原地面處理層，至表面達到平整無輪跡，相鄰兩次碾壓沉降差小于2 mm。

（2）在原地面處理層上施作試驗段，針對來自不同料場的山皮土進行填筑壓實工藝試驗。

（3）試驗段松鋪系數分別按1.2和1.3控制，碾壓厚度控制為30 cm。

（4）施工時將石料分層水平填筑，以30cm控制壓實厚度。每層用碎石細料作為填充縫隙的填料，以確保路基質量。卸下的石料用推土機整平，使集料之間無明顯高差。大料必須嚴格控制應小于2/3層厚，超過2/3層厚的石料采用炮錘擊碎，并翻拌均勻，大料不得集中。

（5）攤鋪整平

石料卸車后首先將大粒徑石料采用炮錘擊碎、推土機粗平作業，在推平過程將大粒徑石料擊碎然后翻拌推平。頂面必須用細料填補密實，表面呈無大粒徑石料且細致均勻平整。

（6）整平碾壓

粗平后用自重22 t振動壓路機進行初壓,然后用激振力達50 t以上重型振動壓路機先兩側后中央。輪跡重疊40～50 cm，前后相鄰段重疊100～150 cm。在壓實過程中延續用小石塊或石屑填縫，直到壓實層頂面穩定不再下沉。無輪跡、石塊緊密、表面平整、無彈軟為止。

4 質量檢驗

石方路基頂面粗平后用自重22 t振動壓路機初壓一遍，重型振動壓路機振壓不少于6遍。在初壓后設置每50 m一個斷面，每個斷面布4個點，每碾壓一遍后測量標高，并記錄每層數據，當最后兩遍沉降差不大于2 mm時，終止碾壓，將終壓標高減去初壓標高并綜合平均后作為該斷面的沉降差。

試驗段中根據測量觀測結果，當重型振動壓路機壓實至第4遍時，相鄰2遍沉降差能滿足不大于2 mm的要求，但考慮盡大可能消除沉降及降低孔隙率，增加2遍壓實。

終壓完成后，用水袋法進行孔隙率檢測，滿足設計及規范要求。

5 結論

根據試驗段及后續各標按照試驗段確定的施工工藝所做部分段落情況，對山皮土施工工藝控制總結如下：

（1）要嚴格按照設計要求控制每層壓實厚度，每層不得大于30 cm，厚度過大，目前常規碾壓設備功率達到較困難，碾壓遍數增加，施工速度下降。

（2）需嚴格控制每層中最大粒徑不能大于層厚的2/3，否則無法達到理想的壓實效果，超粒徑必須進行破碎。

（3）山皮土來料變化較大，有時同一料源地也存在變化，施工中必須加強控制，差別較大的不同來料盡量不要混用，對不同來料使用段落做好記錄。

（4）碾壓設備組合為自重22 t振動壓路機和拖拽式重型壓路機（激振力達50 t以上），拖拽式重型壓路機碾壓遍數不得低于6遍。

（5）質量驗收檢測標準：每層施工過程中監理及施工單位要全程旁站，記錄碾壓遍數要達到要求，過程中進行沉降觀測，至重型壓路機最后兩遍間沉降差小于2 mm；碾壓完成后，表面要無輪跡、無彈軟、無松散層、平整，石料無沉陷、移動。

（6）根據試驗段及后續施工段落孔隙率檢測情況，均能滿足規范要求，后續施工每層可不進行孔隙率檢測，但每500 m或填料變化時要進行孔隙率試驗，掌握情況，出現較大變化時進行調整。

（7）為更好的消除沉降，路基每填厚1m，要求用羊角碾進行一次碾壓，碾壓至表面無明顯沉降。

綜上所述，山皮土作為高速公路路基填料既可以保證工程質量，又能夠利用當地資源，節約土地。本文針對山皮土路基填筑的材料要求、施工工藝、檢測方法進行了研究，可為類似地區的高等級道路建設提供參考。

[1]JTG F10-2006,公路路基施工技術規范[S].北京:人民交通出版社,2006.

[2]劉國富.山皮土路基施工技術研究[J].山西建筑,2009(26):291-292.