填石路堤施工工艺与质量检测

摘要：本文依据广乐高速以及目前我国山区高速公路修筑中经常遇到的大粒径填石路堤的修筑技术问题，通过现场填筑试验，提出了适用于填石路堤的施工工艺，并对填石路堤的压实质量检查与控制方法提出了建议。

关键词：填石路堤；施工工艺；质量检查；控制方法

一、引言

填料粒径大于2mm含量超过70%，粒径小于0.074mm含量低于15%的路堤称为填石路堤[1]。填石路堤填料的压实及其力学特性等主要取决对于粗粒部分，这与填土路堤相比具有不易压实，较高的抗剪强度，质量评定困难，容易发生沉降变形等特点，因此，填石路堤在质量控制方面较填土路堤有更严格的要求[2]。填石路堤面临的主要问题包括检测手段、压实工艺以及粗粒料的压实特性、路堤的沉降和稳定性评价等[3]。近年来，我国公路施工机械得到快速发展，目前施工机械水平已经大大超过以前，施工技术水平也在逐渐提高，同时，一些新的压实方式（如强夯、冲击碾压等）也逐渐得到应用[4]。但主要靠施工经验，缺乏系统的研究。同时，从二十世纪八十年代至九十年代中期，填石路堤在公路方面仅修筑很少，但这些工程在检测与施工工艺方面进行了一些探索[5]。在路基设计规范中，推荐以重型压实机具和压实沉降差进行压实检测。在现有的施工实例中，有的用压路机上的压实计检测，有的用表面沉降量控制压实质量，也有的采取施工工艺质量控制。在我国水电部门，一般采用孔隙率或干容重作控制标准，由现场挖试坑的方法进行检测。可见，现有的填石路堤的质量检测手段与评价标准很不统一。综上所述，对于填石路堤的研究还相对较为薄弱，目前对压实层厚的要求较严（一般小于60cm），对施工效率产生了较大影响。在坚硬岩石的大粒径厚层填石路堤的施工和质量控制方面，还缺乏系统的研究。在压实机具的功能和种类都有较大进步的今天，开展大粒径填石路堤修筑技术研究，具有较高的现实意义和必要性。因此，针对现有施工水平和压实机具，开展较大层厚的（80~120cm）大粒径填石路堤施工技术研究很有必要。同时，有必要提出填石路堤的压实质量检查与控制方法，为相关研究提供借鉴与参考。

二、填筑试验

在大规模施工前，应进行填石路堤填筑试验，其指基于实际工程施工条件，对施工所用的填料进行压实以及现场填筑试验，特别是在公路部门填石路堤施工经验不多的情况下，大规模施工前的填筑试验更是必不可少。填筑试验目的如下：（1）核实路堤填筑设计压实标准的合理性，如原设计规定的压实干密度，孔隙率等能否达到。如发现试验结果与设计控制指标有出入，可以根据试验结果提出相应建议，由设计单位重新核定施工控制指标；（2）检验所选用的填筑压实机械的适用性；（3）确定经济合理的施工压实参数，如铺层厚度，碾压遍数等；（4）完善填筑的施工工艺和措施；（5）制定填筑施工实施细则；（6）确定压实质量控制方法和检测指标。公路填石路堤的填筑试验的面积一般不小于500m2，试验段应选择在较坚硬平坦的地段进行。在碾压试验前，应制定详细的试验计划，确定压实试验内容和参数组合。根据这些经验，施工单位可以确定大致的施工机具和方法，只要压路机的型号确定下来，碾重、振幅、频率，激振力、碾压速度等参数也基本可以确定，针对广东填石料，碾压试验内容如下：（1）碾压机具，静重20T以上振动压路机，激振力不小于35T。碾路机碾压参数选用：振幅1.4mm以上或强振挡。频率25~30HZ左右，碾压速度2~4Km/n；（2）坚硬花岗岩和灰岩的碾压层厚建议80cm（根据层位）；（3）试验碾压遍数最多碾压至12遍；（4）试验检测0、2、4、6、8、10、12遍碾压填石干密度和孔隙率，每次检测至少有三个测点（同一碾压遍数），每次2遍后试坑灌水不少于3个，挖坑过程中遇到大粒径石料应人工破碎取出，试坑体积不小于100cm×100cm×80cm。

三、填石路堤的施工工艺

结合现场试验，提出的适用于振动碾压填石路堤合理的施工工序如下：（1）运料与堆料；（2）摊铺；（3）破碎大粒径料，补充细料以及局部找平；（4）碾压；（5）边坡码砌；（6）压实质量检测与整改。1．运料在运料前，应严格筛选填料粒径，对于不符合粒径大小的填料进行改小或者清除，以满足工程实践要求。2．堆料的摊铺目前摊铺填料的方法主要包括渐进式摊铺法、后退法以及混合法。渐进式法-其主要优点包括：易于整平，填石料的填筑厚度便于控制，方便提供重车和振动碾压的工作面，该方法是大粒径填料最适用的铺料方法。后退法-该方法对于细料含量较多或者细料土适用性强，但在填石路堤中施工会导致不易整平填石料表面，不易控制层厚，实际工程中较少采用。混合法-该方法兼有渐进式法和后退法的优点，对于填石路堤层厚较大的情况较为适用，但该方法比渐进式法费工。综上可以看出，渐进式法施工对于坚硬石料填石路堤更适合。为了防止填石料细料沉积到压实层底部，实际工程中应沿路基横向在工作面一端堆放石料，摊铺工作紧随其后，且控制层厚要略大于摊铺厚度。之后在已摊铺成型的工作面上直接堆放运料，逐渐向前摊铺。3．大粒径料破碎、局部找平、补充细料对于存在局部大粒径料超标以及摊铺过程中出现的空洞、孔隙情况，应破碎超粒径部分的填料。在完成以上工作后，填石路堤的表面应平整，高差应小于10%层厚且无露头的大石以及孔洞和孔隙。在保证没有多余填石料堆放在压实工作面上后，方可进行下一步工作。4．碾压试验段先静压，后振动碾压，从现场试验效果来看，在保证层层碾压条件下，碾压10~12遍即可达到要求的密实度，距边坡1.0m的地方均可振动碾压，达到了人工码砌边坡的范围。5．边坡码砌边坡码砌可以防止填石路堤边坡表面被外界环境侵蚀，护坡防止垮塌。边坡码砌应满足相关要求：强度大于30MPa且不易风化；石料粒径应大于30cm；石块应规则，无明显的松动和大空隙。6．压实质量检查与整改压实质量检查包括密实度、高程差以及表观质量检测等。填石路堤在碾压后，表面应无明显空洞、孔隙，铁锹挖动困难的状态。对于压实质量检测不合格的段落，应采取整改措施。结合现场实际情况，质量不能达标的原因包括：（1）碾压遍数没达到要求；（2）填料粒径过大、表面不平整；（3）填石表面空洞、孔隙多，细粒料偏少。

四、填石路堤的质量检测与控制

质量检测控制是填石路堤能否满足的关键因素。必须严格把控每一个施工环节，进行全面质量管理，切实保证填石路堤的填筑质量。对填筑质量进行检查和控制的目的是：（1）尽早发现可能存在的施工质量问题并及时处理，避免或减轻质量事故；（2）检查填筑质量与质量要求是否相符；（3）为竣工验收资料做准备。填石路堤填筑质量控制的内容包括：（1）以干密度或沉降差为指标，检查填筑质量；（2）复核碾压遍数、层厚、压实机具参数等施工工艺参数；（3）填石路堤外观、平整度是否达到了相关要求。用压实沉降差进行质量检测时，沉降差的检测频度为：每2,000m2检验不少于12点，在压实面积小于200m2时，检验测点应大于4点。沉降差平均值应小于5mm，标准差应小于3mm。对于填石路堤，结合试验工程检测结果发现：各种检测方法并非尽善尽美，填石路堤检测方法应采用质量检测与施工工艺控制相结合的方法。水利部《混凝土面板堆石坝施工规范（SL49—94）》[6]附录A规定：应主要以控制碾压等施工参数对坝料压实质量进行检查。本文推荐的质量控制方法与该规定是一致的。

五、结语

（1）结合现场试验，提出的适用于振动碾压填石路堤合理的施工工序包括运料与堆料；摊铺；破碎大粒径料，补充细料以及局部找平；碾压；边坡码砌；压实质量检测与整改。（2）摊铺过程中填石料应严格控制超粒径填料，并保证一定量的细料，确保碾压过程中填料间相互咬合密实。（3）填石路堤宜采用渐进式法施工，堆料与摊铺工作应同步进行。摊铺宜采用大功率摊土机，以减小摊铺料的不均匀性，减小大粒径料间孔隙，增加摊铺后填石表面的平顺度，从而对后期的压实产生较大的影响。（4）边坡码砌能有效提高填石路堤边坡稳定性，应尽量用大块不易风化的坚硬石料进行边坡码砌，石料应加工规则，码砌贴紧、密实，空洞、松动现象应不明显。（5）填石路堤质量检测应采用质量检测与施工工艺控制相结合的方法。本文推荐的实测项目用于填石路堤，可为相关工程实践提供借鉴和参考。

参考文献

[1]张铁富，王靖涛，王小川.高速公路高填斜坡填石路堤的强夯处理试验研究[J].岩土力学，2008，（10）：2775-2778+2782.

[2]葛峰，何川.关于填石路堤施工技术与质量控制措施的研究[J].湖南交通科技，2017，43（03）：88-90.

[3]赵明华，曾广冼，刘勇.高填石路堤动力响应的室内模型试验及弹塑性有限元分析[J].岩土力学，2006，27（S2）：988-992.

[4]马宗源，廖红建，徐清清等.填石路基动力夯实离散元数值分析[J].地下空间与工程学报，2016，（03）：705-711.

[5]李兵，李闯民，张亮.填石路堤现场压实质量检测方法[J].中外公路，2005，（04）：40-42.

[6]中华人民共和国电力行业标准，混凝土面板堆石坝设计规范[S].DL/T1999.

作者:童第科 单位:招商局重庆交通科研设计院有限公司