填石路基施工技术在公路工程中的应用

摘要：路基工程作为公路施工过程中重要的组成部分，其质量的高低对公路的整体质量具有重大影响。填石路基技术是公路施工技术中结构性比较特殊的施工形式，主要用于山区高速公路的施工。与其他路基施工技术相比，填石路基技术具有抗剪强度和强透水性等优势。文章对填石路基施工技术在公路工程中的具体应用展开了探究。

关键词：公路工程；填石路基施工技术；公路质量；山区高速公路；交通运输 文献标识码：A

中图分类号：U461 文章编号：1009-2374（2015）29-0111-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.29.056

公路工程是交通重要的组成部分，在整个公路工程的施工过程中，无论是路基，还是路面质量的好坏，均对整个公路的质量产生影响。在山区公路工程施工中，填石路基技术的应用最为广泛，由于山体过高，公路工程对地基的承载能力具有极高的要求，倘若路基承载不足，公路的质量便马上出现诸如整体沉降、裂缝等重大问题。填石路基技术具有高强度和较好的透水性，经过碾压密实之后也极少会出现沉降裂缝等问题，因为该技术在公路施工中的应用较为广泛。

1 填石路基技术的特点

公路施工工程中，开山、架桥以及挖掘隧道时候会出现大量废石渣，而利用这些废石渣填筑出来的路基则成为填石路基，它是一种特殊的路基结构模式。大都在地势险峻的山区以及盘旋陡峭的地区公路施工中应用此技术。那些地形较为复杂的地区，这种填石路基的公路填筑高度较高，而且填放量充足，特别是调料密度要求高，最终使得地基的承载要求得到提高。在公路工程中，路基填料颗粒和颗粒之间具有黏性，这也加强了整个地基的牢固性。这种情况下，即便是地基受到外力威胁，承载力不足出现沉降的情况，路基的填筑体也会伴随整个地基一起实现沉降。而当沉降的压力过大，超过填石颗粒之间形成的摩擦力时，容易造成填石颗粒出现变形，超出其承受范围便会形成危险。

2 填石路基在公路施工中的应用

2.1 对填石路基原料的控制

填石路基材料主要是由公路施工过程中开山、挖掘等产生的碎石构成。在这些碎石中，膨胀岩石以及易溶性岩石均不适宜直接作用于路基填筑。而那些强风化的石料以及崩解行岩石和盐化岩石同样无法直接用于填石路基的填筑。为确保路基的稳固性，碎石一律需要加工成直径小于30cm、厚度始终相同、不沾带泥土的原料。在填石路基进行最后一层填石时，其填充料的直径最好能控制到15cm以内。

2.2 填石路基的地基处理

填石路基对整个地基的承载能力具有极强的要求，因而需要在具体施工之前便对地基的承载能力进行缜密的测试记录，以保障地基承载能力达到所需标准。

对地面地基进行清理，将地面上存在的淤泥以及大块物体进行清除。而对于地面上存在的凹陷的坑坑洞洞则需要用符合工程规范的涂料进行填压，以确保地面在施工之前焕然一新，实现平整。此外还需要根据施工公路的实际情况对地面做加固处理，具体可以采用复合地基的技术措施。在土质比较差的地基上修建填石路基，需要设置出一层过滤层以提高地面地基的强度及均匀度。以国主025线甘肃省内部白银至兰州间的高速公路路段填石路基施工为例，图1为填石路基原料，图2为处理后的地基。

图1 填石路基原料 图2 处理后的地基

2.3 填石路基的摊铺

不同地段的填石路基需要铺设的松铺厚度同其路基的模量值存在对应关系。以广西水南路的石灰岩现场试验所得数据（图3）为例，松铺厚度在40～65cm之间时，路基模量会随着其厚度的增大而增加，而当松铺厚度增长到65cm以上时，路基模量则会随着厚度的增大而减少。兰临高速公路砂岩现场试验数据（图4）也呈现出同样的情况。

图3 水南路松铺层厚与路基模量沉降率的关系

图4 兰临路松铺层厚与路基模量的关系

高速公路和一级公路在铺设路面时需要根据具体填石路基的情况相应给出分层填筑和分层压实。至于二级以及二级以下的公路在铺设时则可以根据山坡陡峭程度进行相应的施工对策调整，必要时甚至可以选择爆炸挖掘的方式挖掘填充，把可以用作填充物料的石料填筑在路基下部，并且在路床底面下不小于1.0m的范围之内对路基进行分层填筑压实。

2.4 填石路基的压实

填石路基碾压时可以选用重型的振动压路机和自行式压路机进行碾压，实际碾压的次数需要根据具体情况并结合实验数据得以确定。需要注意的是，碾压过程中要尽量保持匀速施工操作，而不能出现随时任意停止和变动方向等。针对较软的路基填筑，可以指定专业人员进行反复观察测量以保证填石路基桩的移动情况。

以国道212线兰临高速路段的现场试验为准，针对不同的岩性填石路基，铺设的松铺厚度不同，同时压实的方法也有所区别。分别采用拖式振动凸块压路机压实和自行式压路机压实，对比所得数据发现，松铺厚度为50cm时，采用自行式压路机碾压8遍时压实层的平均沉降率为6.85%，其中沉降率的最小值为4.37%，沉降率最大值为7.51%；而当松铺厚度为70cm时，同样采用18T自行式压路机碾压10遍后，路基沉降率仅为2.84%。之后，在松铺厚度为70cm的路基上，又选用激振力较大的拖式凸块振动压路机对相同松铺层厚的路基进行碾压处理，同样碾压8遍，路基沉降率便达到了5.29%，压实质量则较为理想。

综合法计算路基各测点压实度计算公式K需要结合路基压实后的湿密度和干密度计算得出。压实后路基湿密度用Pw表示，则有计算公式为：

Pw=（Mw-Ms-Ms×Wi）/（Vb-Vs）

式中：M表示填石路基的质量（g）；V表示填石路基的体积（cm3）。

K=Pd/Pc

式中：Pd表示实际填石物料粒径下部分物料压实后的干密度；Pc代表实验室标准物料粒径的最大干密度（g/cm3）。在施工现场各监测点进行测量，结合实际路基压实后的湿密度和干密度代入公式计算出各个测试点实际的压实度。

由此可见，不同松铺厚度的路基的碾压质量同机械的吨位和振动力参数存在一定关联，当松铺厚度增大时，必须增大压实机械的激振力来保证较为理想的压实质量。这是因为机械振动的参数越大，填石路基中的石块填料越容易受到影响，其受到的碾压能量越大，填石路基之间便越发密实稳定。相同的原理反向思维来看，在施工现场，随着压实机械吨位和激振力的增大，填石路基的松铺厚度也可在满足较好压实效果的前提下适当增加。

2.5 填石路基的质量检测及评定标准

填石路基的施工质量主要由沉降率质量检测以及施工工艺管理两方面来确定。其中沉降率管理标准值方法可以通过公式S=μ-2σ来确定。根据数理统计原理，对于正态母体的单个值在公式x≥μ-2σ之间实现波动，其中x表示服从正态分布的数据值，具体的波动区间概率是97.92%。现场试验所获得的具体数据只能作为母体中的一个样本，而样本和母体的数字特征之间具有一定的差别。在S=μ-2σ的计算公式中的μ和σ分别代表着不同母体的数字特征。在理想的情况下，想要把施工现场具体沉降率的管理标准值计算出就需要全程控制整个工程现场所有的数据指标，显然这一点不太可能实现，但是在工程施工计算中，我们仍旧需要考虑现场的多样性。公式x≥μ-2σ表明，在确定沉降率的管理标准值时，处于确保路基质量稳固性的考虑，可采用一定保守的方法以确定管理的标准值。这样来看，需要在μ-2σ的计算中取最大值，减数μ取得较大值的同时，被减数σ取得较小值。

通过子样平均值实现正态母体平均值在单侧置信上限的预估，从而获得μ的较大值，可以给出一个置信概率95%，μ的单侧置信上限为：

通过子样方差对正态母体的方差进行单侧置信下限的预估时，同样给出一个既定置信概率95%，σ的单侧置信下限为：

因为σ=3.806>S=2.211，因此取σ=2.211为σ的较小值。这样一来便可以获得沉降率管理标准值为S0=μ-2σ=6.186-2×2.211=1.764，其中正态母体单个值在x≥μ-2σ的波动区间概率为96.08%。

本文采用具有一定保证率的沉降率算术平均值来评定现场的压实效果，即：

X-S≥S0

式中：X为现场测得的沉降率平均值；S0为标准中规定的沉降率平均值；n为测点的数量；s则表示现场检测值的标准差，用计算所得的子样标准差S代替表示与要求保证率或置信水平有关的系数。在一般情况下，可取置信水平95%，在特殊重要情况下，可取置信水

平99%。

3 结语

填石路基在山区公路工程的施工中最为常见，为了保障公路的质量，需要严格监督把控填石路基技术施工的各个环节，不断加强对其控制路基施工的工序和技术的管理，从而有效减少填石路基材料出现裂缝、沉降等情况，使得整个路基的强度和稳定性均得到有力的保障。

参考文献

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作者简介：郑权良（1980-），男，陕西西安人，中铁二十五局工程师，研究方向：道路与桥梁。

（责任编辑：黄银芳）