公路施工中“土夹石”路段路基综合处理

袁和意

摘 要：文章针对国道某“土夹石“路段施工状况，在路基填料的机械挖除破碎施工以及地質条件特殊情况下，利用土石混合非均质填料的压实方法及保持成型措施三个方面的具体做法，对该路段进行科学化施工，文章对该路段施工技术进行总结，提出了一些改进措施和建议。

关键词：土夹石；分层填筑；综合处理

“土夹石”是指土石混杂无明显界限，土石通过自身作用而形成稳定的地貌土质和含水量不同的坡层，“土夹石”也是地质的通俗称谓，具有无层理性、非均匀性、非连续性的特点。目前对土石混合非均质填料的破解方式、压实特性认识都还很不充分，在施工中稍有不慎就会致使工程留下难以处理的质量隐患或造成巨大的经济损失等情况的发生。

路线途经的济南市南部地区地处泰沂山脉的北缘，山东境内路段位于章丘市境内，属低山丘陵地段，“土夹石”挖方数量31万立方。海拔高度一般在200-448m，地形起伏大，沟谷及冲沟发育，下切至基岩，基岩多裸露于地表，上覆第四季残坡积层，沟谷及冲沟地势相对较低。

1 路基施工存在的问题

“土夹石”路堑挖除方式和超粒径石块的破解探坑揭示，由于本段地质属于第四季残坡积层，结构比较松散，土石互间无任何规律，岩石粒径差别很大，有的粒径超过2-3m，间有基岩，土质为重粘土、亚粘土，间有高岭土、粉质土，土石比例变化大致在15%-40%之间，土体含水量在17%-25%范围内。由于土石混杂，成孔困难，且由于土石硬度差别巨大，土夹石中存在大量裂隙、裂缝、孔洞等，爆破只起到了对部分岩块的松动作用，而不能形成对岩块的有效挤压破碎，之后的二次爆破更大大增加了施工成本。实验证明爆破方式开挖路堑是不成功的，最后经分析论证，选择采用液压破碎锤机械开挖破解方式，经过有效的机械组合取得了比较满意的实际应用效果。

土石混合料的压实特性是大小颗粒在外力作用下克服颗粒间摩阻力产生位移的过程，即大小颗粒重新排列、相互挤压，使孔隙体积减小，单位体积内固体体积颗粒数量增加的过程。土石混合料的压实不仅与颗粒的风化程度有关，而且与其含量有关。土体压实干密度则由于细料的密实度及填充情况上升缓慢至粗料架空而下降。针对以上三种情况选择采取三种不同的混合料组合方式及摊铺方式，经试验路段确定相应的压实遍数，并用压沉值小于等于2mm共同作为压实度控制的指标。

2 路基施工关键技术处理

2.1 提高液压破碎锤施工效率的工作方法

利用液压破碎锤进行大方量“土夹石”的开挖破解施工，由于机械费用投入较大，只有充分优化机械组合，提高生产效率，施工过程中逐步摸索出了一些提高开挖破解效率的工作方法：碾压破碎时时，用压路机碾压速度为2～4km/h，频率30Hz左右。碾压时由两侧开始向中间，并且每次要求错轮1/3轮宽，并一直到压实层顶面稳定，无下沉，石块紧密、表面平整无轮迹。对于有明显空洞、孔隙的地方，要补充细料，再进行碾压，对于碾压后仍有松动的块石，则用合适粒径的小块石嵌实，并用手锤敲紧。铺填第一层填料并整平后，测控制点高程，从而得到松铺厚度。用压路机从边到中进行碾压，碾压时先静压一遍再振动碾压，记录压路机功率，碾压速度不大于4km/h，并记录碾压速度，碾压完一遍后测控制点高程，压第二遍，直至后一层与前一层各控制点高程差平均值小于5mm、标准差小于5，则该填筑层已压实，或用水袋法检测。记录总的碾压遍数，铺填第二层，第六层。中途停工路基表层及边坡加以整理，保证填层表面无积水，填筑面要做成2～3%的横坡，每层填筑经现场检测合格并签认后，再进行下一层施工。

2.2 混填路基压实质量控制

由于土石混合料颗粒之间存在很不均匀的空隙，土石间的摩阻力较大，采用静压式压路机效果不良，必须采用大吨位自行式振动压路机，根据不同的材料组合情况采取不同的振幅才能有效减少颗粒间摩阻力，使粗细颗粒重新排列组合，较小颗粒在振动下产生位移充分填充颗粒间隙，混合体则被振动嵌挤密实。分层松铺厚度不宜大于40cm并采用18-20T的重型振动压路机比较合适。分层填筑：施工时，应注意路拱横坡和超高设置准确。每层松铺厚按40cm、50cm、60cm左右控制，选则最佳机具组合和经济合理。填石路堤的堆料和摊铺同步进行，按水平分层，先低后高，先两侧后中央卸料，填石料直接堆放在摊铺初平的表面上，由大功率推土机向前摊铺平整，平整后用推土机来回碾压，个别不平整的地方及石块空间空隙以人工配合用细料充实找平。

填石料在推土机摊铺初平后，对大粒径块石进行人工摆平，在摆放过程中，大块石尽量贴近层底并大面向下，在同一位置大粒径块石不重叠堆放。摊铺作业采用推土机进行粗平，平地机精平，不均匀处及坑洼处人工进行调整，做到填层面在纵向和横向平顺均匀，以保证压路机碾压轮表面能均匀接触地面进行压实。摊铺整平过程中尤其注意防止填料离析，使每一摊铺层填料中的粗细料摊铺均匀、层面平整。

2.3 改进碎石化工艺技术

以上摊铺厚度都应当控制在松铺40cm以内，并采用打入钢钎标杆控制摊铺厚度效果良好。美国的经验表明，采用碎石化之后，上面可以直接加铺沥青面层。碎石化的工艺是最彻底的解决反射裂缝的方案，在国外应用比较多。我国山东省最先引进这种设备，这几年也有一些国产化的设备，所以在国内有推广应用的趋势。碎石化有两种设备，第一种称为多锤头破碎机。多锤头破碎机，就是设备上有一系列重锤，在行走的过程中，被提升到一定的高度，落下来对板块进行破碎，这种主要是重力破碎，也会产生一定的振动，另外耗能相对要高一些。另外一种，美国还有共振式破碎机，破碎机上有一个悬臂，悬臂上有一个破碎头和路面进行接触，这个设备的振动臂可以按照一定的振动和频率进行振动，将频率和振幅调整到共振的状态，还能提高路面破损的效率，大大减少对路面振动的影响，这种方式破碎的效果比较好，而且耗能也比较低。目前这种设备在美国也有一些产品，在我们国内应用的还比较少。

3 结束语

土夹石、泥包石类不良路基材料填筑路基的工程实践说明：采用机械挖除破解方式时，优化机械组合，充分发挥破碎锤的机械效率是保证经济效益的前提；区别不同粒径组合范围，采取不同的摊铺方式是保证压实度要求的根本。只有加强以上重点环节综合应用才能在保证工程质量的前提下获得满意的经济和社会效益。要运用科学的检测手段进行工程质量标准的验证，必须由专业人员从事检验工作。尤其对路堤填筑、平整、碾压完成后进行的密实度和地基系数的测定，应列为八流程的重要环节施行。认真做到在检查填料中质量、含水率、填筑厚度、填层面纵横向平整均匀度、坡度、拱度等符合规定标准的基础上，进行密实度和地基系数的测定。凡是没有达到规定标准者，不予签认。检验签证程序：自检合格后，报监理工程师检验，检验合格，及时填写工程检查表和分项工程检验评定表，并经质检工程师和监理工程师签证后，方可进行下道工序的施工。