土石填筑路基壓實機械設(shè)備配置及施工技術(shù)

王立猛

（中鐵十九局集團第三工程有限公司，遼寧沈陽 110136）

1 項目概述

某土石填筑路基壓實項目與省道相接，全長58.632 km，為標準兩車道二級公路，設(shè)計速度為每小時40.00 km。新建路基樁號為K13+251—K15+751，寬度9.5 m，設(shè)計坡度6.8%，超高1.8%，橫坡1.2%～2.5%，路面標準軸載為雙輪組單軸100.00 kN，設(shè)計汽車荷載為公路II 級，地震動峰值加速度為0.15g，基本地震烈度為6 度。

該土石填筑路基壓實項目沿線主要地形地貌為臺地、平原、谷地（構(gòu)造剝蝕中山夾U 形寬谷地貌），新構(gòu)造活動較為強烈。大地構(gòu)造線以東南向為主，區(qū)域內(nèi)呈褶皺構(gòu)造深大斷裂發(fā)育，巖性主要為碎石、第四系粉土、卵石等，存在崩塌、滑坡、欠穩(wěn)定斜坡、泥石流等不良地質(zhì)現(xiàn)象。

地下水包括碎屑巖類孔隙裂隙水、松散巖類孔隙水、碳酸鹽巖類裂隙巖溶水、凍結(jié)層地下水等類型，主要補給來源為段徑流大氣降水、長徑流河水，徑流交替較為頻繁。區(qū)域內(nèi)為干旱少雨的溫帶大陸性氣候，但因地形復(fù)雜，存在較為顯著的垂直地帶差異性，熱量資源水平分布不均衡。

2 機械設(shè)備配置方案

土石填筑路基壓實操作可選擇的機械設(shè)備為輪胎壓路機、振動壓路機、沖擊壓路機等[1]。其中，輪胎壓路機具有壓實度好、結(jié)構(gòu)壓實均勻的優(yōu)良特點；振動壓路機具有激振力大、壓實效果好、生產(chǎn)效率高等優(yōu)良特點；沖擊壓路機具有瞬間沖擊能量大、易破壞壓實層表層填料及顆粒排列結(jié)構(gòu)等特點。

根據(jù)上述分析，可為工程選擇的模式為靜壓+弱振+強振+靜壓，適用于上述要求的機械設(shè)備為：自重超過18.00 t 的LSS320 振動壓路機（20.00 t）或XS20 振動壓路機，其激振力為280.00～360.00 kN，振動頻率28.00～35.00 Hz，行進速度4.50～9.60 km/h，在弱振、強振分別為300.00 kN 激振力、360.00 kN激振力時可以滿足預(yù)設(shè)模式要求。

以先兩側(cè)緩慢行進后中間快速行進的方式（先兩側(cè)壓實后壓實中間，或先內(nèi)側(cè)壓實后外側(cè)壓實），控制振動頻率在30.00 Hz 左右，速度為3.00～5.00 km/h，碾壓6～8 遍。根據(jù)鋪層的厚度差異，碾壓防護、碾壓速度、激振力均需要進行適當調(diào)整。例如，鋪層厚度為40 cm 時靜壓1 遍+弱振1 遍+強振4 遍+靜壓1 遍，鋪層厚度為30 cm 時靜壓1 遍+弱振3 遍+強振2 遍+靜壓1 遍，具體組合見表1。同時，控制行與行之間重疊50.00 cm，前區(qū)段與后區(qū)段重疊2.00 m，配合小型機具或人工夯實，保證碾壓完全。

如表1 所示，根據(jù)不同的松鋪厚度進行碾壓組合的不同配置。除振動壓路機外，負責人還需要準備運行狀態(tài)均處于良好狀態(tài)的推土機、裝載機、挖掘機、自卸式運輸車，以及已校驗合格且處于良好運行狀態(tài)的全站儀、水準儀、鋼尺、重型動力觸探儀、電子天平等。其中在重型動力觸探儀型號選擇時，應(yīng)依據(jù)YS 5219—2000《圓錐動力觸探試驗規(guī)則》關(guān)于土石鋪設(shè)材料測定要求，選擇重量63.50±0.50 kg 的重型錘，落距控制在46.00±2.00 cm，探頭、探干直徑分別在74.00 mm、42.50 mm 左右，探頭錐角60.00°。

表1 土石填筑路基壓實機械設(shè)備參數(shù)

3 實施流程及效果

3.1 實施流程

3.1.1 土石混合料采集處理

公路填方路基填料多源于山體隧道爆破后廢棄石塊、土渣，填料本身具有強度，因此，在現(xiàn)場可以根據(jù)強度以及風化程度，在沖擊錘、液壓挖掘機支持下，以微爆破技術(shù)進行材料破碎、獲取。取料后填料進行恰當、整齊、有序堆放，滿足“先進先用”要求。

雖然土石填筑路基較之土質(zhì)路基具有抗剪性佳、沉降性小、壓實密度大的優(yōu)良特點，但是因其來源于開挖道路塹、隧道過程，種類、風化程度、級配、強度均存在較大差異，同一攤鋪層也無法保證填料的均勻度。因此，技術(shù)人員應(yīng)在含水量、層鋪厚度控制的基礎(chǔ)上，進行材料級配、強度、最大粒徑的綜合控制。

一般在前述路基上路床（路面底部標高以下0.00～0.30 m）填料選擇時，應(yīng)控制填料最小強度在6.00%左右，最大粒徑在100.00 mm 左右；在前述路基上路床（路面底部標高以下0.30～0.80 m）填料選擇時，應(yīng)控制填料最小強度在4.00%左右，最大粒徑在100.00 mm 左右；前述路基上路堤（路面底部標高以下0.80～1.50 m）、下路堤（路面底部標高＞1.50 m）填料選擇時，應(yīng)分別控制填料最小強度在3.00%、2.00%左右。同時土石混合料壓碎值應(yīng)在22.00%～24.00%，飽和抗壓強度應(yīng)在30.00～60.00 MPa。

3.1.2 地表清理及測量放樣

在技術(shù)實施前期，利用重型動力觸探儀對地基承載力進行測量，得出地基承載力達到302.01 kPa，超出規(guī)范要求的170.00 kPa，可以開展路基填筑。在確定路基填筑要求后，由作業(yè)人員進行機械表層、施工面層雜質(zhì)清理。一般需要將15.00 cm 厚度內(nèi)的表土填充坑洞位置，并將清理廢棄物運輸?shù)铰坊鶋簩嵅僮鞣秶庖?guī)范堆放。需要整齊合理堆放，并在堆放場地上設(shè)置雨棚。在地表清理操作結(jié)束后，于基地范圍內(nèi)進行坑穴挖設(shè)、土石料回填。土石料回填后，進行1～2 遍靜壓、初次平整，并進行地基承載力檢測。

在確定路基承載力超過150.00 kPa（或200.00 kPa）后開始放樣。放樣需沿待壓實路基中線、邊線，設(shè)定每一側(cè)路基較事先規(guī)劃值加寬50.00 cm 左右，并利用木樁劃定左側(cè)路基填筑邊線、右側(cè)路基填筑邊線、左側(cè)路基填筑中線、右側(cè)路基填筑中線、左側(cè)路基填筑對應(yīng)高程、右側(cè)路基填筑對應(yīng)高程。

3.1.3 運輸整平與壓實

在推土機、挖掘機、自卸汽車等機械的支持下劃定網(wǎng)格，將事先準備的材料運輸?shù)浆F(xiàn)場，選擇混合式攤鋪的形式，控制運料車輛在新卸的松鋪填料面層逐漸向前方卸除物料，與此同時，由推土機進行整平。一般整平時需進行40.00 cm或者30.00 cm 厚度控制。

此外，人工檢查超出徑長的材料，填充超出徑長材料之間的空隙。空隙填充完畢后，以推土機為支撐，進行粗平處理，人工配合壓路機精平后檢查表面平整度，保證后續(xù)操作順利進行。

壓實主要是路基材料松填后利用機具施加重復(fù)瞬時振動荷載重量，促使土石壓實料顆粒抵抗阻力并將氣體水分排出后相互密實擠壓。壓實涉及填裝、排列、分離、夯實等多個過程。前述方案主要選擇了振動壓實的方法，其主要利用激振力迫使材料面向垂直方向開展強迫性振動，在同步減小內(nèi)摩擦力、孔隙的同時，增加密實度。

不僅如此，要配合機械設(shè)備振動幅度、頻率的調(diào)節(jié)，在短時間內(nèi)利用小作用面應(yīng)力促使材料密實緊湊，并改變土石填筑料之間的阻力、應(yīng)力，保證填筑路基體的穩(wěn)定性。因此，根據(jù)前述方案，控制碾壓機械設(shè)備運作。在碾壓過程中，利用灌水法、水準儀等工具，分別檢測密度、沉降差，確定碾壓達到的最大壓實干密度的碾壓速度、沉降差、碾壓遍數(shù)，為后續(xù)大范圍路基施工提供參考。

3.2 實施效果

局部的土石填筑路基壓實技術(shù)的實施效果如表2 所示。

表2 土石填筑路基壓實技術(shù)的實施效果（局部）

由表2 數(shù)據(jù)可知，路基成型階段不同攤鋪厚度下壓實質(zhì)量要求均與JTG-F10《公路路基施工技術(shù)規(guī)范》中的相關(guān)要求相符，即中硬性填料壓實后孔隙率下路堤在24.00%以內(nèi)。

4 總結(jié)

綜上所述，土石填筑料具有石料巖性多樣、粒徑變化大、含水量不可控等特征，需要綜合考慮土石混合料結(jié)構(gòu)構(gòu)成種類、強度影響因素，結(jié)合壓實機理，變更傳統(tǒng)壓實操作工藝，優(yōu)化機械設(shè)備配置，滿足土石混合料整平、壓實質(zhì)量檢測要求，為土石混合料填筑路基施工工藝的大范圍推廣奠定基礎(chǔ)。