公路填石路基施工關(guān)鍵技術(shù)研究

孟憲建

（太原學(xué)院 030032）

1 公路填石路基壓實(shí)必要性分析

在山區(qū)高等級(jí)公路路基施工過程中，為了保證路基結(jié)構(gòu)的承載能力和抗彎剛度指標(biāo)滿足設(shè)計(jì)要求，必須對(duì)原路基土進(jìn)行合理處治，對(duì)原路基進(jìn)行填石處治是常見的施工技術(shù)之一；為了保證填石路基結(jié)構(gòu)的密實(shí)性和承載性能，必須對(duì)填石路基進(jìn)行振動(dòng)壓實(shí)，保證填石路基結(jié)構(gòu)內(nèi)石料的相互嵌鎖性能和摩阻力滿足施工要求。在山區(qū)公路路基結(jié)構(gòu)施工過程中，由于部分地區(qū)的天然路基層密實(shí)度、承載能力較差，在長期車輛荷載作用下容易出現(xiàn)嚴(yán)重的不均勻沉降、路基脫空及崩塌失穩(wěn)病害，嚴(yán)重影響車輛的正常通行，填石路基施工技術(shù)可以對(duì)部分薄弱路基結(jié)構(gòu)層進(jìn)行換填處治，能夠明顯提升原路基的綜合性能。但是，由于填石材料的顆粒粒徑分布相對(duì)分散，導(dǎo)致填石路基的離散性較大，填筑材料的顆粒均勻性較差，為了控制顆粒粒徑離散對(duì)填石路基性能的影響，必須提高壓實(shí)施工控制能力。

2 公路填石路基施工關(guān)鍵技術(shù)分析

2.1 填石路基填筑料攤鋪施工

絕大多數(shù)的路基填筑施工項(xiàng)目需要使用的填筑路基均通過爆破山體獲取，采用爆破法一方面可以獲取強(qiáng)度更高的巖體顆粒，另一方面則更容易控制巖體材料的粒徑值范圍。用于填石路基填筑的石料顆粒直徑應(yīng)控制在 150mm-200mm范圍內(nèi)，對(duì)于最大粒徑超過250mm的填筑石料應(yīng)采用專用粉碎機(jī)械二次粉碎，保證粒徑超過200mm的填筑石料占比不超過填筑石料總體的10%。在目前的填石路基攤鋪施工過程中，常用的攤鋪技術(shù)可細(xì)分為組合式攤鋪法和步進(jìn)式攤鋪法，兩種攤鋪施工技術(shù)各有優(yōu)勢(shì)，基本能夠滿足路基填筑攤鋪施工技術(shù)要求。步進(jìn)式攤鋪施工作業(yè)技術(shù)適用于單幅作業(yè)寬度較低的路段，由于步進(jìn)式攤鋪施工的推進(jìn)速率較低，一般無法應(yīng)用在遠(yuǎn)距離攤鋪?zhàn)鳂I(yè)中，但步進(jìn)式攤鋪施工作業(yè)法可以將絕大多數(shù)的大粒徑填筑石料夯實(shí)在路基底層，有助于優(yōu)化填石路基層的粒徑分配；相反，采用組合式路基攤鋪施工，對(duì)應(yīng)的大粒徑填筑碎石容易集中在中上層，導(dǎo)致路基結(jié)構(gòu)層內(nèi)部應(yīng)力分配不合理，在長期車輛荷載的反復(fù)作用下將產(chǎn)生不同程度的路基不均勻沉降病害，在瞬時(shí)沖擊荷載作用下容易導(dǎo)致底部碎石顆粒被壓潰，影響路基結(jié)構(gòu)層的整體剛度。

使用組合式攤鋪?zhàn)鳂I(yè)方法為了避免出現(xiàn)以上病害，可以嘗試使用多次攤鋪?zhàn)鳂I(yè)法，單次作業(yè)后及時(shí)安排推土機(jī)械將表層的大粒徑推移至路基邊緣用于后續(xù)的路邊石夯填，采用多次組合攤鋪?zhàn)鳂I(yè)施工以后，可以極大地優(yōu)化填筑路基層的填石碎料粒徑分布；此外，使用組合式攤鋪?zhàn)鳂I(yè)法相較于步進(jìn)式攤鋪?zhàn)鳂I(yè)的另一個(gè)明顯優(yōu)勢(shì)是組合攤鋪機(jī)械集成了專用的液壓夯擊機(jī)械，遇到粒徑大于250mm的填筑碎石可以及時(shí)擊碎分解，并可以與攤鋪?zhàn)鳂I(yè)同步觀測(cè)填筑集料的實(shí)際級(jí)配值。

2.2 填石路基壓實(shí)機(jī)械選型分析

為了保證填石路基施工的總體質(zhì)量，控制填石路基石料的壓實(shí)度指標(biāo)是決定總體質(zhì)量的核心環(huán)節(jié)之一，壓實(shí)施工機(jī)械是填石路基壓實(shí)度指標(biāo)實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵，在路基填筑壓實(shí)施工過程中，必須做好填石路基壓實(shí)機(jī)械的選型工作。攤鋪?zhàn)鳂I(yè)根據(jù)不同的作業(yè)工法選擇滿足施工工況的推土機(jī)械，以組合式攤鋪?zhàn)鳂I(yè)為例，使用大功率推土機(jī)械攤鋪，攤鋪機(jī)械集成了液壓式錘擊設(shè)備，可以將粒徑過大的填筑碎石擊碎，以滿足對(duì)填筑碎石的粒徑要求；此外，大功率攤鋪機(jī)械相較于小功率機(jī)械在攤鋪效率、填筑層優(yōu)化調(diào)整及填筑層預(yù)壓實(shí)等方面的優(yōu)勢(shì)明顯超過小功率推土機(jī)械。與攤鋪機(jī)械配合作業(yè)的壓實(shí)機(jī)械、挖掘機(jī)及運(yùn)輸車輛也應(yīng)保證性能匹配要求，壓實(shí)機(jī)械使用鋼輪振動(dòng)壓實(shí)機(jī)械，最大輸出功率不低于18T，挖掘機(jī)鏟斗容積值不小于 3m3，運(yùn)輸車輛的發(fā)動(dòng)機(jī)最大輸出功率不小于 5T。壓實(shí)機(jī)械必須選用同時(shí)具備靜態(tài)壓實(shí)和振動(dòng)壓實(shí)兩種工況的施工機(jī)械，振動(dòng)壓實(shí)機(jī)械的有效振動(dòng)幅度應(yīng)控制在1.5mm-2.5mm范圍內(nèi)，對(duì)應(yīng)的振動(dòng)頻率建議控制在30Hz-40Hz范圍內(nèi)，一般情況下，在壓實(shí)機(jī)械運(yùn)行速率一定的前提下，壓實(shí)次數(shù)與振動(dòng)機(jī)械傳遞至填石層的有效能量呈正比關(guān)系，因此，在施工現(xiàn)場(chǎng)組織允許的前提下，盡量增加壓實(shí)作業(yè)次數(shù)，保證足夠的振動(dòng)壓實(shí)能傳遞至填石路基層中。

2.3 填石路基壓實(shí)層厚度現(xiàn)場(chǎng)控制

現(xiàn)場(chǎng)填石路基攤鋪壓實(shí)厚度指標(biāo)控制及測(cè)算是保證填石壓實(shí)路基整體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、密實(shí)性、抗變形剛度等指標(biāo)滿足設(shè)計(jì)及施工規(guī)范要求的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，因此，必須結(jié)合山區(qū)路基填筑施工項(xiàng)目實(shí)際情況，制定相應(yīng)的填筑路基壓實(shí)厚度控制指標(biāo)。根據(jù)最新的《公路路基施工技術(shù)規(guī)范（JTG F10-2015）》的相關(guān)要求和強(qiáng)制性規(guī)定，對(duì)于山區(qū)填石路基結(jié)構(gòu)而言，相應(yīng)的振動(dòng)壓實(shí)施工機(jī)械的荷載噸位不能低于 14t，重大型填筑工程項(xiàng)目應(yīng)保證振動(dòng)壓實(shí)機(jī)械的荷載噸位不低于 16t，保證激振荷載的壓實(shí)能傳遞有效厚度達(dá)到400mm及以上；考慮到省內(nèi)山區(qū)填石路基施工標(biāo)段的路基材料類型屬于硬質(zhì)灰質(zhì)巖，山體材料本身的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和剛度較高，使用其破碎的巖石顆粒作為填石路基原材料，具備天然的承載優(yōu)勢(shì)，在振動(dòng)壓實(shí)及后續(xù)的車輛長期反復(fù)作用下的沉降值較小，有助于現(xiàn)場(chǎng)的壓實(shí)度指標(biāo)控制。在填石路基不同深度范圍內(nèi)埋設(shè)相應(yīng)的土壓力盒，測(cè)定振動(dòng)壓實(shí)機(jī)械作用下的不同深度位置對(duì)應(yīng)的豎向響應(yīng)應(yīng)力值，為了滿足土壓力盒的測(cè)定條件，應(yīng)保證攤鋪壓實(shí)施工現(xiàn)場(chǎng)的松鋪厚度值不超過 600mm，土壓力盒埋設(shè)應(yīng)以不干擾正常的壓實(shí)施工作業(yè)為準(zhǔn)，在土壓力盒埋設(shè)點(diǎn)以下開挖深度介于 1000mm-1200mm之間，分層埋置土壓力盒，且開挖的試驗(yàn)坑實(shí)際寬度值不能小于壓實(shí)繼續(xù)的鋼輪有效寬度。土壓力盒現(xiàn)場(chǎng)埋設(shè)及布置過程中必須盡量使用粒徑較小的路基填筑石料回填，為了防止大粒徑碎石在激振荷載作用下引起的局部應(yīng)力集中效應(yīng)，在臨近土壓力盒布設(shè)位置應(yīng)適當(dāng)減小填筑碎石粒徑，削減應(yīng)力集中效應(yīng)。

3 總結(jié)

綜上，文章對(duì)公路填石路基施工過程中涉及到的填筑料攤鋪、壓實(shí)機(jī)械選型及壓實(shí)控制等相關(guān)環(huán)節(jié)進(jìn)行針對(duì)性分析，明確了具體的施工關(guān)鍵技術(shù)和核心環(huán)節(jié)，為后續(xù)的同類工程項(xiàng)目施工開展提供了參照。