土石混填路堤關鍵施工及防護技術研究

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或設置棄土場，增加工程費用的同時也不利于水土保持，同時在山區公路建設中，時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，具有顆粒級配復雜和變異性大等特點，填料的工程特性會對路基穩定及變形產生較大影響。如果填筑高度不大，較容易滿足工程使用性能，當填方高度較高且山區地面坡度較大，形成陡斜坡土石混填路堤時，將面臨一系列的工程技術問題。因此，土石混填路基填筑、壓實及防護工程顯得尤為重要。

1 土石混填路堤填筑及壓實技術

土石混填路堤施工質量好壞的關鍵在于施工工藝的控制和壓實質量的控制兩個方面。主要通過以下關鍵點來控制:

(1)填料性質

土石混填料巖性、粒徑以及級配組成都會對填筑路基造成很大的影響。根據工程對填料巖性要求，通常選擇98 區石料中含泥量小于15%，90 區石料中含泥量小于40%。影響壓實效果主要是填料的最大粒徑，對一定的填料，某種壓實機械有效壓實深度和松鋪厚度是一定的，當填料的最大粒徑大于某一數值時，使用該機械達不到要求的壓實效果。超大粒徑也會影響到填筑層的平整度，需進行二次破碎直到滿足設計要求。通常來說，要求碾壓填料的最大粒徑是30cm，沖壓則是50cm，強夯是80cm。對于顆粒的級配組成，良好的級配土體密實度好，力學性能高。高填方路堤一般要求不均勻系數Cv ＞5，曲率系數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，不但顆粒級配及密實度有著明顯的差別，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，在顆粒級配、路基加固效果以及填筑體的整體均勻性上都明顯優于拋填法。

(3)松鋪厚度控制

松鋪厚度的控制應嚴格按照填筑方案，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，強夯松鋪厚度小于4.0m，每層分四個亞層填筑，每個亞層厚度約1.0m。松鋪厚度的誤差一般要求小于10%。

(4)壓實機械的選擇

良好的機械設備是保證填筑質量的前提。在選擇壓實機械時，根據填料的種類和填筑技術要求以及工程數量合理選擇，充分發揮機械使用效率。在土石混填路堤的填筑工程中常使用的壓實方法有強夯、碾壓以及沖壓等。

振動碾壓技術已經有近90 年的應用史。二戰前，振動壓實機械主要應用于壓實無粘聚力的材料，如砂、砂礫石及碎石等。二戰后，隨著工業技術的快速發展，新材料和新工藝的推廣使用，使振動壓路機獲得了飛速地發展，振動壓實技術不僅廣泛應用于路基工程，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50 年代，南非共和國Berrange 最先創造了連續沖擊壓實技術及相應的設備，提出了區別于傳統壓路機的設計思路，把壓實的輪由圓形改成非圓形，創造了用于壓實作業的連續沖擊、揉壓、碾壓、剪切作用于土石體，使用新的設計思路得到了深層壓實效果。沖擊碾壓就是選擇沖擊壓路機對地基、路基填料等進行充分的沖壓，從而降低路基的工后沉降，快速提高路基的壓實度、強度及整體穩定性。

上世紀60 年代，法國Menard Soltraitement 公司創造了強夯技術并應用于工程施工，1978 年開始應用于我國的工程項目，快速運用于港口、路基、碼頭、廠礦場地等工程的施工。強夯技術在我國得到廣泛的推廣使用和迅猛發展，強夯機主要由起重機、脫鉤器和夯錘構成，在夯擊能量的要求比較大時，應配置相應的門架。當前應用強夯法用于工程建設較多，包括工業與民用建筑、油罐、倉庫、公路和鐵路路基、碼頭等。

2 提高路堤高邊坡穩定性的措施

為了保證填筑體在可控范圍內沉降、位移，減少路堤土石方災害，確保道路運行安全，保證道路的使用品質、提高投資效益。如何提高填筑體的穩定性有著相當重要的意義。對于提高填筑體穩定性，主要有兩個關鍵性因素。分別是原地面地基承載力及填筑體密實度。

2.1 提高原地面地基承載力

(1)優化坡腳軟弱土基處治方案

當原地面第四系土層過厚時，清挖軟弱土基就很有必要。軟土置換后地基承載力能達到最大值，能夠最大限度的控制上部載荷對路基沉降的影響，避免因基礎沉降量過大而引起的薄弱滑動面進而造成邊坡失穩。同時，在清挖過程中為了保證地基承載力達到最大且均勻，坡腳軟弱土基區域開挖必須要不留死角，并深挖至穩定巖層。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，坡腳側向位移過大可能引起薄弱滑動面進而引起邊坡失穩。這時如何處理與原地面搭接問題變得尤為重要。對于單面大斜坡情況，工程中一般采用開挖抗滑臺階方法進行處理。開挖后臺階平整且形成反坡，在填筑過程中規定攤鋪于抗滑臺階上的填料料虛鋪厚度不大于1m，攤鋪完后對相應高程的抗滑臺階進行強夯補強處理。

2.2 提高填筑體密實度

(1)優選填料

工程施工中因開采填料是直接對原土層及巖層開挖，填料可能混入腐質土等雜物，會影響填筑體密實度。對關鍵部位填筑時候優選填料有助于提高填筑體密實度。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，邊坡區盡量優選石料填筑。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工程進度及質量影響。

(2)控制層厚

對于高填方施工，填筑層厚最直接影響著填筑密實度。通過經驗公式Z=a√MH 計算得知設計強夯有效加固深度(Z 為強夯有效加固深度，m;M 為夯錘的重量，t;H 為落距，m;a 為與土類有關修正系數，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，填筑過程中強夯有效深度能得到保證。通過分層填筑，填料不均勻系數達到規范要求。

(3)鋪設土工格柵

在土石混填路堤中采用鋪設土工格柵方法，可以使粒狀填料與網格互相鎖合在一起，形成穩定的平面，防止填料下陷，并可將垂直載苛分散。對于現場地勢陡峭，地理條件惡劣的施工情況，采用鋪設土工格柵，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 結語

山區修建公路，會產生大量邊坡、隧道棄渣，由于開挖過程大多采用爆破施工導致棄渣顆粒級配復雜、變異性大，土石混填路堤成為山區公路路堤主要形式之一。本文結合多年施工經驗，總結了土石混填路堤關鍵施工技術及質量控制點，并從提高原地基承載力、填筑體密實度兩方面提出了提高路堤穩定的措施，對土石混填路堤施工具有廣泛的指導意義。

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