高速公路碎石路基施工與路用性能分析

（邢臨高速公路路政協管中心，河北 邢臺 054000）

近年來，我國交通工程建設項目不斷增加，在工程建設過程中，往往會產生大量的廢石碎渣等材料，如果無法采取有效的方式進行處理，很有可能會造成嚴重的環境污染。筆者認為，處理廢石碎渣最好的方法就是二次回收與利用，這樣不僅解決了環境污染的問題，也充分發揮了廢石碎渣的殘存價值。

一、引言

在高速公路碎石路基施工和路用性能研究方面，材料的研究是重中之重，目前，國際上已經做了很多相關的實驗來研究碎石廢渣的性能和用途，從最終成果來看，廢石碎渣可以作為高速公路的填筑材料，且路用性能高于普通的填土材料。

與其他細顆粒的路基填筑材料相比，碎石具有明顯的特征：一是黏性較差，彼此之間的黏聚力非常小；二是混合料之間的空隙率較大，擁有較好的透水性；三是顆粒之間的抗剪強度大，不容易被壓實。

通常情況下，強度較高的石料抵抗風化的能力相對較強，吸水的性能相對較弱，作為路基填筑材料具有超高的穩定性；強度較低的石料容易受到自然環境等因素的影響，極易被壓碎，強度與穩定性都達不到要求。此外，吸水能力相對較強的石料，很容易導致路基失去穩定性，進而引發開裂等問題。由上述情況可知，在選擇碎石填筑材料時，要綜合考慮多方面的因素，通過一系列的實驗來研究各個類型碎石材料的特性，再最終確定。

二、關于高速公路碎石路基施工的研究

筆者認為，應該采取合理、科學的方式，對高速公路碎石路基施工進行詳細的研究。一些存在隧道和路基并存特點的路段，具有非常高的碎石路基施工研究價值，應該重點關注。

（一）碎石路基施工之前的準備

在施工建設前，一定要全面地了解設計文件，然后再開展現場調查。在調查過程中，必須嚴格進行技術與安全的交接，及時發現設計中存在的不足并迅速完善。對于碎石填筑材料要進行單軸抗壓強度的試驗、擊實試驗及顆粒易溶鹽的分析，對于有明顯區別的碎石材料應該分開堆放、分層填筑，不得混填。

在正式施工前，應該對中線進行全面恢復，同時對路線兩側的控制樁進行固定，提前了解水準點、中線和轉點等坐標。在點線測量放置的時候，需要借助GPS采用坐標法進行放樣，內業計算過程中還要完成二次復核。在高程測量的時候，要利用水準儀進行測量，以每層路基的實際填筑高度為根據，對路基的坡腳線進行測量與放樣，同時使用白灰撒出標線，確保每一層的寬度均大于設計值50cm。

（二）碎石路基施工的方法

碎石路基填筑施工的步驟一般為：碎石破碎、測量放樣、清表以及填前碾壓、攤鋪平整、路基壓實、填筑過程中的路基質量檢測。碎石路基填筑時使用的原材料來自于隧道的廢渣，石塊的大小很難統一，因此應該在填筑前對石塊進行破碎處理。在實際施工中，碎石料的加工粒徑區間分為三類：粒徑大于100mm的碎石占30%，粒徑在50～100mm之間的占40%，粒徑小于50mm的占30%。

在接下來的測量放樣、清表與填前碾壓中，需要先按照設計文件對相關數據進行測量，然后進行放樣，最后再使用推土機對路基的表面進行清理，去除腐殖土與表面的雜物，清表的厚度應該控制在10～30cm之間，清表之后要使用震動壓力機進行碾壓，當不同地質發生翻漿情況時，要依據其特點采取灰土處理等不同的處置措施，直到壓實。在攤鋪平整過程中，應該使用逐層水平填筑碎石材料的方法，把碎石填料堆積在填筑路基的起始位置，接著使用攤鋪機不斷向前推進，直到路段被填筑完整，這種攤鋪方法能夠保障填料相互擠壓密實。在路基壓實環節，待碎石路基施工的路段達到松鋪厚度后，要采用測量路基測點處的沉降變化來控制壓實質量，壓實之前用推土機攤鋪，平地機平整，使用YZ18振動壓路機與50t拖振碾壓密實。

（三）關于施工的質量控制

在施工過程中，采取彎沉試驗法分析路基的路面強度指標，路面彎沉值的大小和路基承載強度呈反比，試驗使用的測試儀器是測試車和路面彎沉儀。測試車沿著路基以一定的速度行駛，測量百分表隨路基沉降循環轉動，記錄下測量的數據，并依據相應的規則進行計算驗證，如測得的彎沉值滿足規范設計要求，則說明施工質量達標。

三、關于高速公路碎石路基路用性能的研究

（一）模型的建立和求解

在實際的高速公路碎石路基施工中，對于路用性能的研究可以在項目完成之后，或者是實驗室檢測，或者是現場檢測，這兩種檢測方法實施的前提是工程完工，但此時如果檢測結果不合格，就會造成很大的經濟損失，因此一般都會使用仿真的方式來進行路基路用性能的分析研究。首先需要建立相關的模型，使用ABAQUS軟件進行有限元建模，因為路基縱向尺寸遠遠大于橫向尺寸，模型簡化成平面應變問題的求解，選取路基自上而下分別是面層、碎石填料、填土以及基床四個部分，然后再確定相關的數據進行模型的研究求解。

（二）豎向不均勻沉降分析

如果要分析豎向不均勻沉降，需要依據不均勻沉降距離的概念，在路基內同一個水平面由坡腳到沉降等高線趨于水平，在車輛荷載與各面層自重情況下，經計算得到路基不均勻沉降距離等線情況。如路基不均勻沉降距離值隨填土厚度的增加而增加，則說明模擬的結果是符合實際情況的。

（三）關于碎石路基應力結果的分析

在路基分層填筑壓實的過程中，并非所有的壓實都可以達到理想的水準，因此，可通過數值模擬判斷路基壓實的效果以及應力的變化規律。經計算得到碎石層填筑到一定深度下的路基等效應變化，通過分析數據發現，隨著填筑厚度的不斷增大，碎石層在分層壓實之后逐漸在外坡處出現塑性變形增大現場，路基的邊坡腳處和頂角處應力較大，容易產生破壞。最大主應力隨著填土厚度的增大而增大，當填筑到5m的時候，最大主應力的增長速度最大，在開始填筑碎石材料的時候，最大主應力增長的速度降低甚至出現短時間的下降，這是由于碎石填料的剛度大于普通的填土，在壓實的過程中最大主應力消散，當填筑到8m時，最大主應力出現增大趨勢，這表明碎石填料的承載性能有了提升，與普通的填土層相比，碎石層路基具有更好的承載能力。

四、結語

總的來說，與國外相比，我國在高速公路碎石路基施工與路用性能方面的研究仍然存在很多不足，還需要進一步完善和深化。