公路施工中填石路基施工技術(shù)的應(yīng)用研究

韓文輝

（青海省興利公路橋梁工程有限公司，青海西寧810016）

0 引言

如今，山區(qū)、丘陵地區(qū)公路建設(shè)不斷增加，公路路基高填深挖問題相對較多。加之西部山區(qū)地質(zhì)條件復(fù)雜，各種巖石產(chǎn)量較高，道路作業(yè)一般需要進(jìn)行爆破，以形成大直徑碎石料。隨著振動碾壓機的普及和施工工藝技術(shù)的快速發(fā)展，為了合理利用廢石，節(jié)省運輸成本，大型填料路基逐漸成為路基設(shè)計的常見類型[1]。在現(xiàn)代公路工程的施工過程中，填石路基是一種影響公路工程質(zhì)量的特殊路基形式。因此，施工人員在填石路基的過程中，應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)，避免因承載力不足而出現(xiàn)路面沉降、變形等問題。

1 公路施工中填石路基的施工現(xiàn)狀

1.1 公路施工的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不夠明確

當(dāng)前，填石路基施工技術(shù)在國內(nèi)公路建設(shè)項目中的應(yīng)用時間并不長，相關(guān)的施工技術(shù)仍有很大的提升空間。此外，部分施工人員對填石路基的施工技術(shù)缺乏學(xué)習(xí)與了解，導(dǎo)致實際應(yīng)用效果大打折扣。究其根本，與填石路基技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不明確有關(guān)。在填石路基施工技術(shù)不斷發(fā)展、適用范圍不斷擴大的今天，如果填石路基施工技術(shù)的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)不明確、制度不健全，就難以保證公路項目的施工質(zhì)量，從而引發(fā)一系列的連鎖反應(yīng)[2]。

1.2 施工過程中的管理水平有待提高

公路項目施工過程中，施工質(zhì)量控制相對薄弱，這與缺乏科學(xué)的管理機制脫不了干系。一旦管理存在問題，就無法保證整個項目的施工進(jìn)度和施工質(zhì)量，進(jìn)而影響項目建設(shè)的整體效率。

此外，在項目建設(shè)的過程中，如果管理人員沒有對施工質(zhì)量進(jìn)行科學(xué)、有效、充分的管理，缺乏對施工質(zhì)量的整體規(guī)劃與思考，不能做到定期檢查，就會給公路項目后期建設(shè)與投入使用留下一定的風(fēng)險與安全隱患，影響以后的運營與使用。因此，相關(guān)單位務(wù)必建立科學(xué)、規(guī)范的管理機制，從制度上保證施工進(jìn)度和施工質(zhì)量，為提升公路施工項目整體施工效率打好基礎(chǔ)。除此之外，管理者也要更新管理理念，優(yōu)化管理意識，提升項目整體的規(guī)范化程度，從而為公路項目的后續(xù)工作做好鋪墊，提升公路建設(shè)的整體質(zhì)量。

2 填石路基施工技術(shù)特征及沉降機理

一般情況下，施工單位會選擇石材作為填石路基的一般填筑材料。為了使填石路基的材料選擇更直觀、方便，應(yīng)對歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行分類。石料可根據(jù)其壓實特性、粒度組成進(jìn)行分類，也可根據(jù)充填材料的強度和自風(fēng)化程度，分為硬巖、次硬巖、軟巖等類別。石料從施工單位收集后，運至施工現(xiàn)場，并由施工人員檢查石料的強度。進(jìn)行抗壓強度的檢驗工作，所選擇的石材必須具有至少15MPa 的強度，以保證填石路基的施工質(zhì)量。

所選擇的設(shè)備必須與實際工程相匹配。通過確保路基填料的厚度、質(zhì)量控制和壓實技術(shù)，為該技術(shù)應(yīng)用于設(shè)備和測試奠定基礎(chǔ)。由于石料的種類和強度不同，在應(yīng)用該技術(shù)前，應(yīng)檢測石料的強度，并根據(jù)檢測結(jié)果和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)確定填充物的厚度和質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)。為了使公路建設(shè)工作順利進(jìn)行，建設(shè)單位必須按照公路建設(shè)要求控制施工過程。

由于施工技術(shù)本身的特殊性，現(xiàn)場檢查起著重要的作用，需要考慮到設(shè)備、技術(shù)和人力的變化，及時對設(shè)計圖紙進(jìn)行有效的審查和分析。審查和分析必須按照現(xiàn)有的判斷標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，符合審查機制的總體要求[3]。

填石路基的沉降變形可分為施工期沉降和施工后沉降。施工中的沉降變形主要是在壓實作用和石料自重、石粒運動和重新排列、破碎填充物和彈性塑性變形的綜合作用下共同誘發(fā)的，施工期間的沉降變形通常在較短時間內(nèi)完成。在施工后發(fā)生沉降變形，尤其是在公路運營過程中發(fā)生沉降變形，主要是由于車輛振動、路基自重、路基施工后的石子軟化等原因，骨架應(yīng)力重新分布，石粒繼續(xù)產(chǎn)生相應(yīng)的壓碎、細(xì)化和填充，路基的填充結(jié)構(gòu)形成特定的蠕變沉降。在這個過程中，真實的應(yīng)力不斷釋放，棱角有一些平滑的變化，真實的填筑體幾乎是穩(wěn)定的。

蠕變變形的一個標(biāo)志是路基緩慢變形，而蠕變作為一個關(guān)鍵特征，是施工后沉降的關(guān)鍵依據(jù)。隨著時間的推移，蠕變變形逐漸減小，直到石料不再碎裂而趨于穩(wěn)定。

3 填石路基對地基承載力的要求

長期以來，公路填料的壓實特性和測試標(biāo)準(zhǔn)的試驗研究，都是以細(xì)粒土為基礎(chǔ)的。因此，目前對其質(zhì)量的檢測和評價具有比較完備的技術(shù)手段和統(tǒng)一的技術(shù)要求。粒度較大的礫石路基應(yīng)用較廣，如果粒度較大的問題沒有得到妥善控制，如路面不平、壓實能力不足、壓實機組合不當(dāng)以及質(zhì)量檢測標(biāo)準(zhǔn)和方法不完善，更容易出現(xiàn)施工后的沉降和不平整現(xiàn)象。沉降會影響路面的平整度，甚至在路面上產(chǎn)生縱向和橫向裂縫，影響路面的整體穩(wěn)定性和耐久性。因此，迫切需要對公路建設(shè)中充填礫石、碎石、碎土的路基進(jìn)行質(zhì)量檢測和評價。

一般認(rèn)為，填石路基是理想的，具有較高的承載能力。但是，如果對填石路基的要求過低或施工過程中處理不當(dāng)，仍會對路基產(chǎn)生負(fù)面影響。因此，對填石路基不可掉以輕心、放寬要求，應(yīng)保證填石路基的平整度和強度的均勻性。在山區(qū)的施工區(qū)域經(jīng)常會遇到巖石和細(xì)土混合的路段，如果不進(jìn)行處理，會因為路基的強度很不均勻、表面不平而產(chǎn)生更大的影響。特別是在路基的穩(wěn)定性方面，如果路基填筑高度較高，會增加不均勻沉降，增加路基和路面損壞的風(fēng)險，所以在填筑路基前要認(rèn)真思考、合理處理。根據(jù)填石路基填料的工程特性，即填料多為粒徑較大的碎石，顆粒間基本沒有凝聚力，抗剪強度多由顆粒間的摩擦形成，強度高且充滿巖石的路基，在某種程度上可以認(rèn)為是半剛性的。如果路基下沉明顯，路基內(nèi)部產(chǎn)生的剪應(yīng)力大于路基的極限抗剪強度，路基將發(fā)生較大變形，失去穩(wěn)定性。針對不同類型的地基，規(guī)定了相應(yīng)的技術(shù)要求和處理方法，強調(diào)是否滿足承載力直接影響著填石路基的整體穩(wěn)定性，均勻度和平整度是關(guān)鍵問題。在巖石和細(xì)土混合的情況下，主要由于強度的不同而產(chǎn)生承載力的差異，因此必須加強細(xì)土的強度。

細(xì)粒土上必須設(shè)置過渡層，地基石齒時，石料至少要開裂80cm，用填石料代替細(xì)粒土，形成均勻、平整的巖石混合基地[4]。這是因為，如果不爆破基巖，細(xì)粒土部分則沒有被壓實，即使基巖被爆破，也必須用石料代替一部分細(xì)粒土，厚度減小后，才能有效壓實位移。

4 公路施工中填石路基技術(shù)的應(yīng)用

4.1 確保填石路基作業(yè)原材料的質(zhì)量

在填石路基施工過程中，相關(guān)單位應(yīng)該高度重視施工規(guī)范，加強監(jiān)管環(huán)節(jié)。作為現(xiàn)代施工企業(yè)，在公路工程項目的施工過程中，選擇填石原料時，不同項目在石料尺寸、強度等方面的參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)都是不同的，因此，相關(guān)人員必須嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)要求選擇石料。選擇時，必須根據(jù)相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)選擇粒徑在30～50cm 之間的材料，確認(rèn)原材料符合試驗參數(shù)的相關(guān)要求后，即可應(yīng)用于實際的公路工程施工中[5]。在石材的選擇過程中，石材的來源通常是切割和隧道爆破。為了保證填石路基的施工質(zhì)量，需要在施工過程中對石材路基進(jìn)行管理，管理措施大致可分為兩類：一類是對于違規(guī)施工必須及時發(fā)現(xiàn)并糾正，確保施工質(zhì)量；二類是由于施工方法在施工過程中受地形影響較大，應(yīng)根據(jù)路段的實際情況采用基本穩(wěn)定法。

4.2 路基基底的作業(yè)技術(shù)

施工人員必須采用合理、科學(xué)的方法保證路基良好的穩(wěn)定性，比如，可以用換填方法完成對公路基礎(chǔ)的壓實。運輸車輛卸完填充料后，要用推土機將填充料粗略壓平，然后再結(jié)合人力進(jìn)行聯(lián)合整平[6]。為了便于填石路基排水，必須設(shè)置路拱，控制填床高度，可將高度控制在50m 以內(nèi)，以保證填床的均勻性。實際鋪設(shè)的石料，要么局部超過大粒徑限制，要么在填充過程中出現(xiàn)明顯的空隙，這不可避免地需要專門對特大石料進(jìn)行破碎、清除和平整。為了處理非常大的石料，可以挖一個坑，并將石料大面朝上適當(dāng)放置。如果放置不便，可能在高于石料初始平面的部分進(jìn)行破碎。如果石料較硬且難以破碎，應(yīng)立即將其移出并放置在路基中心，等待第二道破碎工序。路基的邊緣位置是路基攤鋪、平整的薄弱環(huán)節(jié)，大碎石容易集中在路基邊緣，平整難度大，因此應(yīng)加倍關(guān)注。碾壓時，應(yīng)根據(jù)石材的粒度選擇合適的滾壓工具。應(yīng)預(yù)先設(shè)定好碾壓次數(shù)，碾壓時從路基兩側(cè)開始碾壓，最后碾壓中間部分。路基壓實時，可用小石屑填充空隙，壓實時可補充水分，保證壓實度，有效防止公路建成后的路面沉降。路基壓實后，應(yīng)檢查填石情況，確保公路施工符合設(shè)計要求。

4.3 填實路基的技術(shù)分析

填石路基找平過程的關(guān)鍵是，確保最大的石材在每層的底部，較細(xì)的晶粒在頂部，確保最佳的接合和壓力傳遞，同時填充它們之間的孔隙，以提供嵌鎖和壓力傳遞。攤鋪后，路基表面細(xì)料明顯缺乏的，應(yīng)加細(xì)料，并鋪設(shè)碎石或石屑，填補大碎石之間的空隙，但嚴(yán)禁使用細(xì)粒土填充。細(xì)粒土易移動，不抗侵蝕，會降低路基的穩(wěn)定性。填土路基的承載力取決于填筑高度，使用細(xì)粒土作為基礎(chǔ)時，應(yīng)保證濾層材料符合標(biāo)準(zhǔn)，厚度在30～50cm 之間。以細(xì)土為基層壓平基巖，并在細(xì)土層上加裝過濾層，細(xì)土的厚度要保證地基承載力的平衡。在公路工程建設(shè)中，由于路基地質(zhì)、地層結(jié)構(gòu)等原因，路基施工技術(shù)應(yīng)用較多，技術(shù)實施質(zhì)量不高[7]。

因此，要想有效提高技術(shù)的應(yīng)用質(zhì)量，合理防止因技術(shù)選擇不合理而造成技術(shù)施工質(zhì)量不合格的情況，施工單位可進(jìn)行工藝技術(shù)模擬試驗，加強施工設(shè)備配置，進(jìn)行前期基礎(chǔ)研究，綜合分析施工數(shù)據(jù)，進(jìn)行工藝技術(shù)的選型和評價，確保工藝合格。同時，應(yīng)最大限度地降低技術(shù)應(yīng)用質(zhì)量和工藝技術(shù)應(yīng)用不當(dāng)導(dǎo)致的公路工程使用壽命不合格等不良現(xiàn)象。

4.4 填石路基的碾壓作業(yè)

在填石路基的施工過程中，必須重視壓實過程。只有嚴(yán)格控制壓實，進(jìn)行充分的壓實，才能增加石塊之間的嵌鎖作用，增加強度的摩擦分量。它通過重新排列顆粒、填充孔隙和降低孔隙率，來提高路基的整體強度和變形穩(wěn)定性。

但需要注意的是，壓實功能必須控制在合理范圍內(nèi)，既要保證充分壓實，又要防止石料反沖、不回彈，可以提供較多的壓實能量，能夠完全被壓縮。在壓實大粒徑的碎石填充物時，也可能發(fā)生破碎。建議操作者在施工作業(yè)中使用壓路機時，前期采用振動碾壓法，后期采用靜碾法。對于施工規(guī)劃，操作人員要考慮施工現(xiàn)場具體情況，選擇合理、有效的方法——分段填筑與碾壓。根據(jù)國家對公路工程實際建設(shè)的相關(guān)要求，碾壓作業(yè)分為初壓、再壓和終壓三個階段[8]。

滾動應(yīng)緩慢、均勻地進(jìn)行，中間不得中斷，以確保項目的壓縮程度和質(zhì)量。中間部分在路基兩側(cè)碾壓工作完成后，前進(jìn)時振動軋制，后退時靜軋完成。采用段填軋施工方法，每段長度約200m，前后段碾壓重疊約1m，填石路基的縫隙應(yīng)填滿石屑或小卵石。碾壓分為初壓、再壓、終壓三個階段，每次碾壓2～3 次，速度優(yōu)選1.5～3.5km/h。分層強夯法充分結(jié)合了分層填充和強力壓實，可實時、有效調(diào)整上層松散路面系數(shù)，可將下一層厚度作為可靠參考，采用相同材料進(jìn)行壓實施工的連續(xù)密實施工方法，待石材粒度達(dá)標(biāo)后進(jìn)行滾壓處理。在碾壓過程中，如果石材的級配不理想或細(xì)料比例偏低，可適當(dāng)添加一些細(xì)料以保證密實度，填石路基穩(wěn)定、路面平整、車轍去除、砂石鑲嵌牢固、壓實度合格即可。

5 結(jié)語

填石路基技術(shù)重點解決山區(qū)公路路基大塊碎石填筑過程中遇到的實際工程技術(shù)問題，這些成果的應(yīng)用將對保證施工質(zhì)量起到重要作用。加快發(fā)展大型碎石路基、山區(qū)公路建設(shè)，提高施工效率，降低工程成本，作為路基填筑的一系列施工技術(shù)難題，為大規(guī)模推廣填石路基施工技術(shù)創(chuàng)造了有利條件。為了制定填石路基施工技術(shù)的相關(guān)施工規(guī)范，為填石路基檢測標(biāo)準(zhǔn)提供理論依據(jù)和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，這些研究成果的成功應(yīng)用，將促進(jìn)山區(qū)公路的進(jìn)一步發(fā)展。作為新時代的筑路企業(yè)，公路建設(shè)中路基施工所需的填石料質(zhì)量必須符合標(biāo)準(zhǔn)，各項準(zhǔn)備和施工都必須一絲不茍，嚴(yán)格把控，從而全面提升公路工程質(zhì)量。