填石路堤的施工工艺原理
关键词：填石路堤,石料,摊铺,压实,边坡码砌
一、填石路堤的施工工艺原理
填石路堤是由大、小粒径不等的石料及土组成，填料中石的粒径不大于25cm，不同粒径石料的含量大于70%，细料或土的含量小于30%，形成天然级配组合。通过细料嵌缝，机械的振动压实，使大小颗粒重新排列、相互挤压、相互镶嵌、紧密咬合体积减小、密实度增加，从而保证路堤的稳定性。填石路基密实度与施工所选择的压实机型、机械组合、填筑材料和厚度、机械碾压遍数等因素有关。通过试验段总结，由现场观测路基下沉值来确定碾压遍数，为填石路堤提供一个合理的控制参数，进行指导施工。
二、施工前的准备
（一）填料的控制
填石路堤的石料强度不低于15Mpa。因此，施工前应在路基挖方或隧道弃渣中选择合适的石料。一般情况下，中硬围岩以上的岩石均可满足石料要求。为了确保路堤的压实，一般对填料的粒径均有要求，《路规》中规定石料的粒径不宜超过层厚的2/3。因此，石方开挖时应进行适当的爆破试验，优选爆破参数，限制其爆破最大粒径，并对超过粒径的石块进行人工解小，保证满足填筑要求时方可调运。
（二）机械选择
填石路堤由于填料粒径大，填层厚度一般控制在40～50cm。填石路堤施工的压实必须选用大吨位振动压路机。
（三）施工放样及现场清理
进行施工放样，然后清除表土和树根草皮或腐殖土。地基填筑前应进行压实，基底压实度不小于85％。填土高度小于路床厚度时，基底的压实度不小于路床的标准。基底松散层厚度大于30cm时，要翻挖后再分层回填压实。
（四）边坡码砌
填筑前首先人工分层码砌边坡，每填层码砌宽度垂直路基中线方向不小于0.5m，码砌时边坡每侧加宽0.2m。码砌采用较大石块，较大石块码成直角梯形，注意大面朝下，摆稳放实，空隙用碎石填塞密实，做到坡面平顺。边坡码砌好后，按工艺试验确定的层厚计算出堆卸石料的数量并标点，按路堤横断面全宽，纵向分层填筑。填筑应先低后高，先两侧后中央。半填半挖地段及帮填石质路堤要先挖台阶，分层搭接，形成整体，然后再填筑。每层填料石质应基本一致，级配应良好，厚度控制在0.5m以内，对于填料中大于层厚2/3的石块应进行解小。应沿纵向每20m设一断面，每断面布设3～5个测点，用水准仪测出各点高程，相对下层标高检查其铺填厚度。卸下的石质填料采用大型推土机整平初压，使石块间大致水平，局部不平地段人工用细颗粒料找平。
三、填石路堤的施工技术要点
（一）施工工艺流程图
（二）施工技术要点
1、填料摊铺
（1）逐层填筑时，应安排好石料运输路线，专人指挥协调，按水平分层先低后高的原则。
（2）自卸车上料时，填石料直接堆放在粗平石料表面上，自卸车倒退卸料；堆料和摊铺顺序是先从路基两侧边坡码砌结合部位向中间摊铺；边坡码砌与路基结合部位尽量用细料或小碎块石填料；用大功率推土机向前推平，有利于石料间的初步密实。
（3）对于石料级配较差、粒径较大时，应先铺大粒径块石料，应人工摆平，石块大面向下，小面向上，分开摆平放稳，摆放过程中应尽量贴近底层，再用小石块找平，每层表面嵌缝隙用碎石土和石屑用推土机摊平；在同一位置大粒径块石不应重叠摆放，随时检查填料的均匀性，避免石块特别是大石块的过度集中，确保内部密实没有空洞。
（4）对粒径不满足设计要求的超粒径石料用镐头机或人工配合进行二次破解，或者用挖掘机将形状规则的大粒径石块捡出用于边坡码砌；对于表面细料明显偏少的段落，铺撒一层细石料或山皮土，人工嵌缝保证填满大粒料间的缝隙；对于有明显空洞空隙的地方，应补充细料，铺设细料时摊铺层面相对平顺。
（5）经过人工和推土机初平后，石料摊铺厚度控制在不超过40cm，并在初平后的上表面再填筑10cm左右的山皮土，现场测量出每层路基顶面标高，用平地机进行找平调整横坡，平整度满足规范要求，同时有利于压路机的碾压夯实。
2、压实技术要点
填石路堤应在摊铺、整平工作完成并且整个工作面表面平整度达到要求后方可进行压实工序。填石路堤的稳定和变形主要和填石料的密实程度有关，为确保填石路堤有足够的压实效果，其压实应采用吨位较大（《路规》中规定应在12t以上）的振动型压路机碾压，其主要作用是：
（1）振动时，石为料颗粒处于运动状态，填料内部阻力大为减少，利于填料的压实；
（2）由于振动压路机的静重和压力波形式的动力作用，填料中产生压应力和剪应力，促使颗粒间阻力减小，产生移动重新排列而压实。
另外，压路机的行走速度也影响着填料的压实效果，行速越慢，单位时间内填料承受的压实功也越高，其压实效果越好，但行速过慢又会增加工程成本。因此，最适宜的行速应为2.0～4.0kw/h。
碾压过程中，要求先碾压路基两侧，再碾压中间，前后两次的碾轮应重叠40～50cm。开始时应采用慢速、弱功率档振动碾压2遍，然后选用快速、强功率档振动碾压6遍左右，直到被层实的表面压面稳定、无下沉、石块紧密无空洞，无明显轮迹为止。
3、压实度检测的方法
（1）现场观察法
在施工中，通常采用18吨的YZ18J震动压路机和16吨的YP16拖夯进行压实组合。先用YZ18J压路机静压1遍，再用YP16拖夯振动碾压6遍，最后用YZ18J震动压路机静压1遍，压实层顶面达到稳定，不再下沉，碾压表面无明显轮迹。现场可用两种直观的方法进行检测：①大粒径填石无松动现象，表面无轮迹，嵌挤紧密用镐刨不动，需用撬棍方能使之松动的状态；②用200KN以上的震动压路机强震碾压无轮迹。以上两点满足后方可判定为密实状态。
对于“土石混合填料”填筑路堤的压实度可采用灌砂法检测，其标准干密度应根据每一种填料（同一种土质）不同的含石量的最大干密度，作出标准干密度曲线，然后根据从各试坑中取出填料的含石量，定出标准干密度。如填料混合填筑，则应对试坑中取出填料估计各种填料的比例，利用混合填料中几种填料的标准干密度曲线，查得对应的标准干密度，用加权平均法计算出标准干密度。
（2）测量和分析法
测点布设选取全幅路基每20m设一断面，在每断面上由路中心开始，设左、中、右三个测点，布点应避免在突出的大石上和压路机压不到的地方布点，在布好的点位上用油漆做醒目标记，测量时为减少误差，准备钢板垫块，测量时将垫块放置在测点位置上，然后用拖夯振动碾压作压沉值检测。用水准仪检测各选定测点的高程，各测点在碾压前后的高差就是测点的压实沉降差。计算出每碾压一遍后的压沉值填入表格中。当沉降差平均值应在0～5mm之内变化时，确定此时的碾压遍数，再结合观察法进行密实度判定。
4、试验检测不合格路段的处理
碾压后试验检测不合格的，从压实机械的碾压遍数、填料粒径、填筑厚度、功率、摊铺后表面是否有明显的空洞、空隙及细料偏少等原因进行分析并找出原因进行整改直到符合规范的要为止。
5、填石路堤沉降变形的原因分析
（1）对填石路堤的碾压，如果使用的压路机吨位较低，振动压实未能使石块之间嵌锁密实，没有使路堤处于较密实状态，在填实路堤自重与外荷载作用下，还会产生残余变形；如果压实不足或均匀性不好，碾压层厚度不填料不均匀，受填石自重压密变形时，形成拉伸与压缩应变区，出现差异沉降，有可能产生裂缝或不均匀沉降变形。现行规范要求路基顶面150㎝以下的压实度二级公路为92％。
（2）斜坡地形与半填挖路基，在纵向与横向断面上即客观存在沉降的差异变形。同时沟谷或斜坡的底基难于压实，为形成压实层的工作面，经常增加底层的松铺厚度，使得一断面上密度度不均匀，造成差异变形沉降。
（3）对于填石路堤填料难免存在填料过大、细料过多等离析现象，大于1/2—2/3层厚的石块，且级配不好，而振动压实的功能不足，形成较多石块的点线接触，细粒压实沉降量初期大，后期变化小，因此，不能使填石间达到紧密嵌挤咬合状态，细料与大料压实度不均衡，易于产生不均匀沉降变形。
四、填石路堤的质量控制
施工质量主要有施工工艺配合质量检测进行控制。在各个施工工序中，特别是对压实度填料最大粒径、压实沉降差、压实遍数等，严格按规定要求进行控制。在施工技术人员要详细记录每层填料的压实遍数、压实厚度、粒径，供监理随时查证。每一层完成后一定要进行中间检查，对不合格的路段要坚决进行返工，以确保质量万无一失不留后患。
结语
综上，填石路堤作为一种特殊结构型式的路基，在公路建设中正得到广泛应用。然而现行的路基设计与施工规范对这种路基的施工工艺规定尚不明确，施工现场缺少具体的技术指导数据，这给施工带来一定难度。这就需要施工人员因地制宜，灵活运用，按要求将施工质量控制在最佳状态。
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