填石路基施工技术应用

段永建

（中建路桥集团有限公司，河北 石家庄 050000）

一、引言

当前我国公路事业发展迅猛，且在不少丘陵地区已经开始大规模就近使用隧道洞渣或开采石材作为路基填筑材料，大大节约了施工成本[1]。针对目前影响填石路基施工质量的因素较多，且尚未形成明确的施工规范问题，本文依托某工程项目，在分析填石材料各项性能的基础上，测试不同填石高度和碾压遍数下的填石路基空隙率及沉降差，提出最佳施工参数及方案。

二、工程实践

（一）工程概况

某山区公路建设工程项目所在处地势起伏大，部分区域落差接近30m，如果选择长距离运输土填筑，不仅会造成极大的资源浪费，同时也会增加施工周期和成本，因此最终决定使用附近的岩石作为填筑材料。地质勘察发现，该工程项目周边以石灰岩为主，且石灰岩具有一定抗压能力和耐久性，可作为填石材料填筑路基。

（二）填石材料各项性能分析

1.压实特性

该工程项目路基填料主要以石灰岩为主，通过分析石灰岩的压实特性，发现洒水和未洒水的石灰岩填石路基压实度相差不大，表明石灰岩用作填石路基时具有良好的强度和渗水性，且与一般土质路基相比，无须保证含水量指标符合要求。但因岩石良好的抗压强度可能会造成压实度指标难以满足设计要求，采用一般的振动压路机可能出现压实功过小的问题，而实践证明采用强夯法则完全可满足密实度要求。

2.破碎率

采用填石材料填筑路基时，需要考虑集料级配对填石材料破碎率的影响。首先，该工程项目通过集料级配与破碎率之间关系的回归分析，发现级配与破碎率之间的相关系数很小，并未产生直接影响。其次，集料的最大粒径也会对破碎率产生影响，该工程项目基于多重回归分析法分析了集料最大粒径与破碎率的相关性，发现集料最大粒径也不会对填石材料的破碎率产生很大影响，而填筑厚度和压实功则对破碎率影响明显。最后，基于室内试验，分析了压实功与破碎率间的关系，结果表明破碎率随压实功增大而不断增大，两者之间存在显著的线性关系。

3.物理力学性能

填石路基在行车荷载作用下内部集料会发生位移，尤其是路床位置的细集料会发生沉降，导致路床部分粗集料较多，空隙率增大，最终导致路基表面出现沉降。现阶段的主要办法，一方面是通过增大压实功来提高路基压实度，另一方面是降低路基高度，以此减少沉降差。

三、施工参数确定

为进一步确定施工碾压遍数、填筑高度等参数，该工程项目采用26t压实功分析不同碾压遍数和填筑高度的填石路基空隙率和沉降差。

（一）空隙率

填石路基的空隙率检测方法不同于一般的土质路基，通常采用灌水法。首先，根据填石高度选择合适的坑槽大小；其次，称量所有填石质量，并检测坑槽体积；之后，检测填石材料的含水率；最后，计算坑槽内填石路基的空隙率。

通过分析填石路基不同填筑高度及碾压遍数下的空隙率测试结果可知，随着碾压遍数逐渐增加，填石路基的空隙率都在减小，且减小速率逐渐减缓，最终都保持在20%左右。在同一碾压遍数下，路基填筑厚度越厚，空隙率越大，压实难度越高。因为在碾压初期，压实功基本相同，对填石路基作用程度基本一致，而随填筑高度增加，路基自重所做的功也越多，空隙率变化幅度越明显。

填石路基碾压遍数由2遍增加至12遍后，60cm、80cm、100cm、120cm填筑高度的路基空隙率分别降低了4.1%、3.6%、2.7%、5.0%，可以发现路基填筑厚度越大，空隙率降低幅度越小，而当填筑高度大于100cm后，填石路基的空隙率下降幅度迅速提高，表明在此种条件下填石路基的可压实度越高。

该工程项目选择石灰岩作为填石材料，其本身抗压强度较大，且具有一定棱角性，相互嵌挤形成稳定的骨架结构，导致内部空隙率明显大于一般土质路基，因此填石路基越薄越容易压实，越厚越难以压实，可以通过提高压实功来增大密实度。

在碾压后期，4个不同厚度的填石路基空隙率逐渐趋于稳定，为防止路基产生过压，从经济性和综合性能方面考虑，推荐填石路基碾压10遍、填筑高度80cm为最佳方案。

（二）沉降差

为进一步分析填石路基沉降指标，该工程项目通过水准仪监测碾压过程中的路基单次沉降差及累计沉降差。分析可知，随碾压遍数逐渐增加，不同填石高度的路基单次沉降差逐渐减小并趋于稳定，且随填筑高度增加，沉降差逐渐增大，表明填石路基内部集料被重新排列，空隙率减小，密实度增加。不同高度的填石路基累计沉降量随碾压遍数增加而增大，且当填筑高度差别越大时，最终累计沉降差越显著。说明在一定条件下，压实功对改善填石路基沉降差具有局限性，在增加填石高度的同时还需要增加压实功，方可保证累计沉降差满足要求。

四、施工工艺

（一）施工准备

施工前需要路基测量放样，根据设计图纸计算填石路基填方总量，并校核高程控制桩。在原地面复核后还需要清理填方路段，清理深度通常在15cm左右，并把清理的碎土运输至施工现场以外。依据该工程项目工程量大小确定机械设备数量，并检查设备是否正常运转，避免在施工过程中出现因设备损坏而停工现象。

（二）基底施工

基底部分包含岩石集料和细粒土，为防止细粒土过多导致路基稳定性不足，需要清理基底部分的细粒土。此外，还需要铺设2层～3层碎石过渡层，层厚控制在35cm～56cm左右。

（三）填石材料运输与卸料

控制填石路基坡脚线两点之间挂线间距在20m左右，根据施工参数研究分析，松铺厚度控制在80cm左右，充分保证后续压实度满足要求。运输至现场的填石材料需要摆放在合适位置，防止后面增加不必要的工作量。

（四）填石路基摊铺及压实

待填石路基摊铺结束后，为保证横向排水通畅，需要设备保持3%的横坡度，且摊铺过程中应及时检查施工是否合格，对局部处理不到位的可以使用人工找齐的方式。防止其他杂物对路基稳定性产生影响，须保证整个摊铺过程路基表面干净整洁，及时清理出现的杂物。

考虑到填石路基压实难度大，因此该工程项目采用大功率压路机碾压填石路基，碾压方向由路基边缘向路中心过渡，针对局部碾压不充分位置，采用人工方法先拌和碎石与细粒土再摊铺碾压，路基局部出现裂缝处可用石屑填补，以保证填石路基的密实度达到要求。