填石路基施工技术在公路施工中的应用

田齐文

摘 要：为合理、充分利用资源并保护生态环境，在地质地形条件允许下，往往选用填石路堤作为高等级公路施工方式。该文以某典型半填半挖段为例，对此段填石路基填料性能、施工工艺及稳定性等内容进行了分析与探究，以期全面提升工程质量，掌握工后沉降规律，确保路基稳定性。

关键词：填石路基；试验段；施工工艺

中图分类号：X734 文献标志码：A

0 引言

交通运输历来都是我国国民经济发展的制约因素，在基础设施建设中，公路是其最为重要的组成部分，受到了国家相关部门的高度重视。截止2017年底，全国公路总里程达到了477.35万 km，其中高等级公路所占比例越来越高，我国公路交通事业也得到极大的发展。但长久以来，我国高等级公路建设多集中于东部经济发达区域，我国公路网虽已建成，但其结构仍存在不合理之处，广大中西部地区交通状况仍严重滞后于经济发展需求。随着社会经济的迅速发展，我国公路建设逐步向中西部地区发展。在山区、丘陵地带修建公路工程中，因深挖路堑、隧道施工都会产生大量石料，为充分利用资源，填石路堤成了此路段修建公路工程的第一选择。

1 试验段概况

某公路工程属于典型的半填半挖路段，试验段起止桩号为K84+875～K84+960。填筑高度最大值为42.08 m，选用现场开挖石灰岩作为路堤填料，为保证路堤具有良好的稳定性，需要合理配置施工机具，合理了解填石料的工程特性，该路段填石路堤施工要求参数见表1。

2 填石料的工程特性

2.1 石料分类

按照母岩物理力学性质，可将岩石填料分为2种，即硬质岩石与软质岩石。本路段以石灰岩作为主要路基填料，且通过饱水单轴抗压试验对各料场、隧道弃渣进行试验分析，经测试可见，本路段石灰岩体具有较高强度，且主要为硬质岩。

2.2 填石料可压实特性

经干密实度试验，现场实际含水率仅为1%，通过洒水将步入第一个峰谷，则与压实不利。通过观测试验段洒水段，可見洒水与未洒水路段，选用相同工艺施工后，压实度差别较小。由此可见，该路段所选填石料，具有较高强度及良好透水性，无需洒水施工。

施工过程中，一般选用吨位较大的振动压实机械。该工程可选用强夯机压实施工，通过强大冲击能量，可有效提升路基压实度。按每4m分层，一次强夯补强压实，经试验段观测，压实效果显著。

2.3 填石料颗粒破碎性

（1）级配对压实性的影响。通过大型压实仪试验，分析级配与填石料压实破碎间的关系，通过多项式模拟可得，破碎率和级配相关性不显著。

（2）最大粒径对破碎的影响。通过多重回归法获取粒料破碎率多重回归关系，可见最大粒径对破碎影响较小，填层厚度、碾压机械对颗粒破碎影响较大。

（3）压实功对破碎的影响。通过压力试验机试验，可获取压强和破碎率间的关联性，通过分析可见，随着压强的不断增加，填料破碎程度也随之增强，两者间线性关系明显。

2.4 填石路基物理力学性能

填石路基具有较高强度，在行车荷载影响下，位于路床位置的颗粒将再次排列，细料向下不断沉降，此时路床填石料孔隙比将随之增大，但稳定性则会下降。针对该情况，目前可选用2种方法有效延长填石路堤使用年限，其一，路堤高度降低；其二，增加路堤压实密度，降低填料孔隙率，从而避免细料下降。

3 公路填石路基施工工艺

3.1 施工准备

3.1.1 测量放线

施工前，需复测校核业主单位所交控制桩等资料，且做好各仪器校准工作。根据设计要求，可加密导线点与水准点，做好各横断面原地面高程测量工作，且根据设计要求进行路基横断面图地绘制，做好路基填料数量计算工作。

3.1.2 场地清理

施工前，需先复测施工现场原地面，且做好核实工作，在填方路段需清理干净原地面表面，一般以15 cm为清理深度，再通过自卸汽车将清除的表土及时向指定场地运送。

3.1.3 施工机械

根据施工工程量及施工条件，必须合理配置施工机械，保证施工顺利开展，具体见表2。

3.2 填石路基施工

3.2.1 卸料

选用分层填筑、分层压实法填筑路基，按照设计要求，以50 cm每层铺筑，指派专人指挥运输车辆，按照指定路线运输，由料场通过自卸汽车将石料运送到施工现场，以梅花型堆料。根据路基宽度、松铺厚度等条件，通过白灰在上料工作面撒布网格，从而确定卸车部位，并对填筑厚度加以合理控制。在填筑路基前期，以20 m为间距设置填筑控制杆，保证填方材料松铺厚度。

3.2.2 摊铺整形

摊铺整形时可选用推土机粗平，随后通过人工与装载机的有机结合，将超粒径填料去除。针对局部凹凸不平位置，可通过人工法，利用细石块、石屑等材料找平。如石料不符合施工要求，则将石渣石屑等材料嵌到各层表面空隙内，从而填充空隙。

3.2.3 路基压实

路基填料压实的目的是为了保证所有粒料从原松散状压缩为密实咬合状。根据施工要求，可按照“两侧—中间”的顺序压实施工。一般在横向接头位置需有一定重叠，宽度约50 cm，相邻段前后重叠宽度应多一些，最多不得超过150 cm，保证碾压施工后，不存在漏压、死角等情况。碾压施工中，可选用压路机先进行2遍静压，随后由静压逐步转变为振压，此阶段施工速度可控制2 km/h左右。压实过程中，如存有缝隙，需及时通过人工进行填平。碾压后，应做好压实度满足设计要求。

4 填石路堤稳定性分析

4.1 填石路堤施工过程应力变化分析

为了解压力变化是否会影响路堤填筑过程中路堤深层内部土层，及研究沉降与受力间的关联性。决定将JTM-2000A型土压力盒同时埋设到沉降观测点位置，尺寸为25 cm×25 cm，从而跟踪观测沉降点位处的土压力变化情况。通过测试结果可见，在路堤填筑高度不断增加的过程中，土压力将随之增大。整体来讲，填筑路基过程中内部应力变化规律与堆石坝工程基本相似，呈均匀变化趋势。

4.2 填石路堤边坡形式分析

以目前工程建设实际情况来看，现场具备充足的石料，且施工天气不会影响填石路基施工进度，可通过大型机械进行填料输送与施工，为此，可选用“先填后码”施工工艺。在施工过程中，需预留部分填土边坡做植草绿化施工。据分析可见，针对水平或竖直向位移，码砌边坡重力作用不大，因此可选用厚度为50 cm薄层码砌填石路堤边坡即可获得良好成效。因此，本路段可选用薄层码砌边坡，且通过土质回填预留部位，做好植树种草方案，达到绿化码砌边坡的作用。

4.3 填石路堤施工后沉降规律分析

瞬时沉降与蠕变沉降是填石料沉降变形的主要形式，一般施工期发生的沉降变形为瞬时沉降变形，占总沉降量的80 %左右；在施加荷载后产生的沉降为蠕变沉降，且逐渐产生。经观测，在整个过程中填石料的变形量在一步一步地降低，且变化清晰，施工完成1年后，填石路堤工后沉降下降到每月1 mm，则表明已完成沉降。

5 结语

综上所述，随着公路建设规模的不断扩大，填石路基应用越来越多，经上述分析，可得出以下结论：

（1）通过抗压试验可得，本路段沿线料场填料的主要类型为硬岩，随着尺寸的不断增加，岩石抗压强度则成降低趋势，为此，应适量降低粒径在25 cm以上的石料，从而实现路基稳定。

（2）通过分析填料工程特性，了解到级配对填料颗粒破碎性影响不大，但最大粒径、压实功等要素都会影响填料破碎程度，经分析填料破碎和压实功之间的关系，决定选用功率较大的振动压路机进行施工。同时，通过分析填料物理力学性能，认为可通过2种途径有效提升填料质量。其一，路堤高度降低；其二，增加路堤压实密度，从而降低填料孔隙率，避免细料下沉。

（3）结合施工现场具体情况，做好施工各项准备工作，加大施工力度，规范摊铺、压实等施工工序，可有效提高工程整体质量。

（4）完成施工作业后，需及时观测施工沉降问题，掌握应力变化情况，了解填石路堤施工后沉降规律，经观测，施工完成1年后，填石路堤工后沉降下降到每月1 mm，则表明已完成沉降，从而保证路基稳定性。

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