高速公路路基土石方填筑施工技術(shù)分析

本文結(jié)合某山嶺重丘地區(qū)高速公路施工實(shí)例，系統(tǒng)闡述了土方路基、石方路基和土石混填路基施工技術(shù)和相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，并簡要探討填料最大粒徑、不均勻系數(shù)和松鋪厚度等指標(biāo)控制標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)結(jié)合試驗(yàn)路段質(zhì)量檢測驗(yàn)證施工技術(shù)的可靠性。

工程實(shí)踐

工程概況

某高速公路試驗(yàn)路段全長2 k m，起訖樁號為K15+300～K17+300，其中K15+300～K16+040為土方路基填筑路段，K16+120～K16+790為填石路基路段，K16+820～K17+300為土石方混填路段。道路設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為雙向四車道，全線設(shè)計(jì)行車時(shí)速為100km，路基設(shè)計(jì)寬度為26.0m。施工過程嚴(yán)格按照土方填筑、石方填筑和土石方混填施工技術(shù)和質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行施工。

施工準(zhǔn)備

基底處理。按照施工規(guī)范要求，在路基土石方填筑之前，路基基底應(yīng)根據(jù)地形、填筑高度和地下水位等進(jìn)行相應(yīng)的處理。當(dāng)基底屬于松散土質(zhì)時(shí)，在填筑前需要壓實(shí)處理，而當(dāng)松散土質(zhì)厚度大于30cm時(shí)，應(yīng)先挖除再分層回填壓實(shí)；當(dāng)基底地下水位影響路基穩(wěn)定性時(shí)，應(yīng)采用攔截或引排水措施處理基底；而當(dāng)?shù)缆费鼐€的，處于河流、河塘附近的路基，應(yīng)對基底進(jìn)行排水、清淤、晾曬等加固措施。

測量放樣。基底處理完畢后，在土石方填筑之前，應(yīng)首先完成導(dǎo)線、中線和水準(zhǔn)點(diǎn)等樁點(diǎn)位置的復(fù)測，待完全符合要求后方可進(jìn)行下一步施工。測量放樣過程按照先整體再細(xì)部的原則，結(jié)合現(xiàn)場測量結(jié)果，增加有必要的導(dǎo)線點(diǎn)及復(fù)測點(diǎn)。

材料選擇。在選擇土方材料時(shí)，優(yōu)先選擇級配良好的砂礫土或亞砂土，確保填筑土方具有較小內(nèi)摩擦阻力和黏結(jié)力，便于土方壓實(shí)擠密。另外施工前試驗(yàn)檢驗(yàn)填筑土方液塑限、相對密度等指標(biāo)，確保滿足路基填筑規(guī)范要求。在選擇石方材料時(shí)，首先檢驗(yàn)石方質(zhì)量指標(biāo)，控制巖石最大粒徑不得大于500mm，且不超過填筑厚度的2/3，不均勻系數(shù)需控制在15～20范圍內(nèi)。

機(jī)械設(shè)備選擇。施工機(jī)械的選擇不僅與土石方填筑工程大小、施工場地和填料特性有關(guān)，還受到工地所在地氣候條件、地質(zhì)特征的影響，另外要考慮施工機(jī)械成本、施工效率和施工質(zhì)量等因素。

路基填筑施工技術(shù)

路基土方填筑。土方填筑施工工序?yàn)樘钪健獮⑺罆瘛雺汉粚?shí)—整修。其中土方填筑采用橫斷面全寬縱向水平分層填筑壓實(shí)方法，以作業(yè)區(qū)段分段填筑。在填筑每層填料時(shí)，左右兩幅均需超過路基設(shè)計(jì)寬度30cm左右，確保路基邊緣也被充分壓實(shí)。同時(shí)，填筑順序遵循由低向高，從兩邊往中間的原則，嚴(yán)格控制每層填筑松鋪厚度，并根據(jù)填筑厚度、土質(zhì)類型、氣候條件等確定預(yù)留沉降量。

在每層填筑完成后，首先使用推平機(jī)初平填料，然后由平地機(jī)終平，整平過程中保證滿足路基平整度要求，并預(yù)留1%～2%橫坡，方便施工現(xiàn)場排水要求。將填料含水量控制在最佳含水量±3%左右，當(dāng)含水量較低時(shí)，采用灑水車處理填筑表面，含水量較高時(shí)，采用晾曬方式處理。碾壓時(shí)使用40t以上重型壓路機(jī)振動碾壓，碾壓遍數(shù)根據(jù)現(xiàn)場壓實(shí)度檢測確定。

待土方路基碾壓完成后，由現(xiàn)場施工人員配合機(jī)械設(shè)備對路基整修處理，補(bǔ)料重修路基局部存在松散、缺料、翻漿的區(qū)域，并按邊坡施工要求由上至下修整邊坡，當(dāng)邊坡易受雨水沖蝕時(shí)，將邊坡做成臺階形式，并重新夯實(shí)。

路基石方填筑。路基石方填筑完全按照攤鋪—整平—碾壓施工工序。同樣采用分層填筑的方式，其中石方的攤鋪采用漸進(jìn)式攤鋪，遵循石料卸料和攤鋪同步進(jìn)行的方式，首先由現(xiàn)場施工人員指揮卸料車攤鋪出一個(gè)工作面，然后由大功率推平機(jī)初平，之后將運(yùn)來的石料直接傾倒于表面，再用大功率推平機(jī)向前攤鋪，使填筑碎石自由滾動，達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定的位置。待每層填筑攤鋪完成后，由整平機(jī)終平，終平要保證表面均勻，對少許大粒徑石料突出部分，及時(shí)破碎或換填處理，對存在缺料區(qū)域，選擇合適細(xì)料填充整平。整平后采用50t羊角碾初壓，隨后對壓實(shí)坑槽填筑少量石渣，最后使用50t以上重型壓路機(jī)加壓，直到填筑面層穩(wěn)定、無明顯下沉為止。

路基土石方填筑。對于路基土石方，同樣采用分層、分段的方式填筑，且每層填筑厚度不得大于30cm。在施工過程中，如果土石混填料中石料占總含量的70%以上，則應(yīng)首先進(jìn)行大粒徑石料的填筑，填筑過程中盡量將石塊的大面朝上，小面朝下，待完全填筑完成后，再使用小塊石料填充。當(dāng)石料占總量70%以下時(shí)，則直接采用土石混料填筑，硬質(zhì)石料不得集中放置。

施工質(zhì)量控制

石料最大粒徑。填石路基石料最大粒徑直接影響路基填筑體結(jié)構(gòu)的密實(shí)和穩(wěn)定性，最大粒徑的確定不僅取決于攤鋪厚度、壓實(shí)機(jī)械，還受石料壓碎值、強(qiáng)度的影響。其具體石料最大粒徑控制值如表1所示。

石料不均勻系數(shù)。石料不均勻系數(shù)會影響路基填筑壓實(shí)度和擠密程度，不同巖性石料具有不同的不均勻系數(shù)控制值，具體匯總數(shù)據(jù)如表2所示。

表2 石料不均勻系數(shù)匯總

松鋪厚度。松鋪厚度同樣也是路基填筑質(zhì)量控制的一個(gè)重要指標(biāo)，直接影響路基的壓實(shí)質(zhì)量。不同巖性石料路基松鋪厚度建議值如表3所示。

試驗(yàn)路段質(zhì)量檢測

壓實(shí)度檢測

根據(jù)《公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評定標(biāo)準(zhǔn)》（JTG F80/1-2004）要求，對試驗(yàn)路段進(jìn)行壓實(shí)度檢測，其具體檢測結(jié)果如表4所示。

表3 不同石料路基松鋪厚度建議值

表4 壓實(shí)度檢測數(shù)據(jù)匯總

表5 試驗(yàn)路段密度檢測結(jié)果

表6 試驗(yàn)路段空隙率檢測結(jié)構(gòu)

由上述數(shù)據(jù)可知，試驗(yàn)路土方填筑路段壓實(shí)度平均值為97.25%，石方填筑路段為96.56%，土石混填路段平均值為97.0%，均滿足《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D30-2015）填方路基不得小于96%的要求，說明該土石方填筑施工技術(shù)的應(yīng)用，能有效保證路基壓實(shí)質(zhì)量，提高路基整體穩(wěn)定性。

密度檢測

根據(jù)《公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評定標(biāo)準(zhǔn)》（JTG F80/1-2004）要求，對填筑后試驗(yàn)路段進(jìn)行密度檢測，具體密度檢測結(jié)果如表5所示。

由檢測數(shù)據(jù)可知，試驗(yàn)路土方填筑路段密度檢測平均值為1990g/cm3，石方填筑路段密度平均值為1757g/cm3，土石混填路段為1865g/cm3，均滿足路基設(shè)計(jì)規(guī)范要求，且遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于該施工技術(shù)應(yīng)用前壓實(shí)質(zhì)量，說明按照該路基土石方填筑技術(shù)施工后，可明顯改善路基密實(shí)程度，增加路基承載能力。

空隙率檢測

根據(jù)《公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評定標(biāo)準(zhǔn)》（JTG F80/1-2004）要求，對土石路基填筑試驗(yàn)路段進(jìn)行空隙率檢測，具體檢測結(jié)果如表6所示。

《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D30-2015）規(guī)定攤鋪厚度小于400mm的填石路基空隙率不得大于23%，土方路基不得大于15%。由表6可知，試驗(yàn)路土方填筑路段空隙率平均值為14.5%，石方路段平均值為20%，土石混填路段為17.5%，均滿足規(guī)范要求。說明該土石填筑技術(shù)的應(yīng)用，可有效提高路基施工質(zhì)量，改善土石路基壓實(shí)承載能力。