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摘要：我国的公路国道主干线建设中，有许多路段通过丘陵、山区的石方或洪积土地带，路堤修筑需要使用碎石(砾石)、块石(漂石)作为填方材料。解决好填石路堤的压实标准、质量控制和施工检测，是当前高速公路建设工程的重要课题。本文首先分析了填石路堤产生差异沉降的原因，然后说明了填料和压实机具的要求，最后重点结合工程实例探讨了填石路堤压实技术的要点。
关键词：填石路堤,压实,强度,摊铺,沉降
一、填石路堤差异沉降的原因分析
调查发现，我国境内已建成的高速公路填石路堤段均存在路面纵向裂缝，重者发生路面错台，轻的沿路线方向分布连续裂纹、裂缝，需要重新修复或处理。综合分析填石路堤差异沉降变形的原因如下：
（一）压路机振动压实效果不佳
现行规范要求填石路堤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，路堤并未处于弹性状态，在填石路堤自重与外荷载作用下，还会产生残余变形。通过室内及现场土质路堤沉降量试验检测，压实路基在达到规范要求的压实度时，其完工后沉降率为0.4%左右。当填方路堤大于6m以上，压实不足或均匀性不好，碾压层厚度与填料不均匀，受填石自重压密变形时，形成拉伸与压缩应变区，均存在差异沉降，若两点的沉降量梯度大于０．6%以上时，有可能发生裂缝。
（二）规范压实度与实际情况存在差异
现行规范要求路基顶面150cm以下的压实度为90%，大于6m以上的高路堤均会产生较大自重荷载，使填筑路堤压密沉降。如果将压实度由90%提高到93%，路堤在施工结束时，已经完成3.23%的完工后沉降率，则6m路堤在施工后已经完成工后沉降量19.4cm，发生路堤差异沉降的变形可能性减小。
（三）特殊地形的客观沉降
斜坡地形与半填半挖路基，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层基底难以压实，为形成压实层的工作面，经常增加底层的松铺厚度，使同一断面上密实度不均匀，造成差异变形沉降。
二、填料和压实机具的要求
（一）填料的选择
石料是属于透水性好的筑路材料，因此在正常施工条件下，不做最佳含水量的限制，一般天然含水量即可，施工时主要以石料的最大粒径及强度加以控制。
1、最大粒径的限制
国外填筑石料的粒径不作限制，关健要选择与施工层厚度相适合的大型压实机械。但从施工性能方面考虑，日本的最大粒径以1m以下为宜，但从考虑薄层施工以提高填方稳定性出发，应尽可能使用粒径小的石料。我国的路基设计及施工规范，对填石路堤的石料粒径未做明细规定，但要求其最大粒径不宜超过层厚的2/3，在路床范围内填筑石料最大粒径不超过10cm。
当利用开山石料和隧道爆破的废碴为填料时，施工人员在进行开山和隧道爆破施工过程中就应当考虑到填方路堤对石料的粒径要求，进行适当的爆破试验，总结经验，使爆破后的石料满足填方要求。对超粒径的石料应集中起来，进行二次爆破或人工砸碎，严禁超粒径材料上路。
2、强度的限制
石料的强度是指饱水试件的极限抗压强度。我国公路路基施工技术规范明确规定填石路堤的石料强度不应小于15MPa(用于护坡的不应小于20MPa)。路堑挖出和隧道爆破产生的石料，要注意其强度和风化程度是否符合要求。
（二）压实机具的选择
由于石块粒径较大，质量较大，必须用自重较大的重型振动机碾压或重锤夯击或25t以上(对高速公路和一级公路应采用35～50t)轮胎压路机碾压才能压实到理想的紧密状态。用振动压路机或夯锤压实能在压实时产生振动力或冲击力，使石块产生瞬时振动而向紧密咬合状态移位，静载光轮压路机很难产生这种功效。
重型振动压路机吨位的选择与最大层厚及最大粒径有关，当缺少上述压实机具时，可采用重载光轮压路机压实，但应减少每层填筑厚度和石料粒径，最厚不得超过50cm。而采用重型振动压路机或夯锤压实时，可加厚至1.0cm。不管使用哪种机具，在正式压实施工前，必须先做试验路段，确定适宜的虚铺厚度、碾压遍数及机械组合方式，以指导施工。
三、填石路堤压实技术的具体应用
（一）工程概况
某试验路段为整体式路基，路基宽为2415cm。根据工程实际情况，该试验段除去两端桥涵填土，实际填筑长度为150m。试验段采用40、60、80cm松铺厚度试铺。其填料来源为路基挖方爆破石方与章家槽隧道渣土。两者均含有大量超粒径颗粒，超粒径颗粒采用空压机击碎、人工搬去或敲碎的办法进行处理。经试验检测,石料强度达到15MPa以上，筛分检定，其巨粒料含量超过70%，满足石方路堤的填筑要求。
（二）铺筑
1、铺料
在压实整平的路基上进行摊铺，为避免石方过分集中，卸料时由专人指挥，内外分开，力求均匀，以保持摊铺后较为平整。个别不平处由人工用石块、石屑找平，由自卸汽车拉运石渣，推土机整平，粒径大于铺料厚度2/3的石块予以解小。
2、摊铺厚度的控制
试验路段路基填筑采取50cm的松铺厚度，采用以钢筋作为标杆的方法控制松铺厚度，标杆在路基中线和边线处每隔10m设置1根，每层填石料前在标杆上作松铺厚度的标记，并且按杆记挂线，然后按照标杆刻度进行松铺厚度的控制，确保填石均匀。
（二）压实施工技术要点
1、灌水法测定现场干密度
首先测出填石料室内的最大标准干密度。对于填石料，根据室内击实试验确定最大干密度，将现场填料进行筛分试验，取40mm粒径以下的填料进行重型击实试验，然后根据40mm粒径以上的百分含量推出现场填石料的最大干密度。填石路堤实际现场干密度采用灌水法测定，试坑尺寸为填石料最大粒径的2～3倍，由挖出来粗粒料的质量与试坑体积之比算出现场密度，最后得到摊铺碾压层的压实度。
2、固体体积率
固体体积率为固体体积与所测试坑体积比值的百分率。由于碾压是将石料间的空隙进行压缩，固体颗粒的开口孔隙与闭口孔隙受碾压的影响较小，因而，所谓的固体体积应该包括颗粒本身的开口孔隙和闭口孔隙。试坑的体积在现场用灌水法测定，固体体积为从试坑中挖出各粒径的干质量除以各自的毛体积密度得到的体积之和。
由于隧道渣土与挖方爆破土粗粒径颗粒比较多，在这种填石路堤中，有些部分已形成骨架空隙结构，在这里采用固体体积率来评价填石路堤的压实效果较合适。
3、压实工艺
（1）填石路堤压实前应使石料摊铺表面的平整度达到要求，否则对压实效果影响很大。未达到平整度要求填石路堤，应在表面局部填充细料并加强人工整平，使石块之间无明显高差台阶，压路机碾压时机轮无明显架空、扭曲现象，否则应继续整平直到达到平整度要求后，方可进行下一步工序施工。
（2）压路机的碾压行驶速度开始时宜用慢速，最大速度不宜超过4km/h，采用振动压路机时，第一遍应不振动静压，然后先慢后快，由弱振至强振。
（3）压实时应先压两侧(即先靠路肩部分)后压中间，小半径曲线段由内侧向外侧，纵向互相平行，反复碾压。对夯锤应成弧形，首遍各夯位宜紧靠，如有间隙，不得大于15cm，次遍夯应压在首遍夯位的缝隙上，如此连续夯实直至密度达到要求后，再向后移动一夯锤位置。行与行之间应重叠40～50cm，前后相邻区段应重叠100～150cm。碾压遍数不得少于试验路段确定的遍数，一般不少于十遍。
（4）当路堤高度低于4m时，压路机应碾压到路基边缘0.5m的位置，当路堤高度大于4m时，压路机应碾压到路基边缘1m的位置。压路机在路基缘2m范围内压实时，可适当减低振幅或用弱振档进行压实。
（5）压实时要继续不断地用小石块或石屑填隙，直到石料空隙被小料填满、密实，石料稳定、无下沉、无水平移动、表面平整为止。
（6）填石路堤顶面至路床顶面下30～50cm(高速公路及一级公路为50cm，其他公路30cm)范围内的压实应遵照填土路堤的有关规定予以压实。
（三）沉降量检测
压实的最终目的是使被压实体有足够的强度和稳定性，只要被压实体强度达到一定标准，它在承受某一标准荷重时的变形量和残余变形量将小于某一值，沉降差检测正是基于这样的理论。
本次试验沉降量的控制为表面沉降控制，采用水准测量的方法，它简单易行，精确度较高，是填石路堤质量控制中较好的方法。测量时采用梅花桩形式布点，点位纵向间距为10m左右，横向间距视现场情况而定，布点避免位于突出大粒径石料上。检测频度每2000m2检测至少12点，在压实面积不足200m2时，至少应检测4点。
在碾压过程中随着碾压遍数的增加沉降差逐渐减小，碾压8遍以后，沉降差一般小于2mm，标准差小于1mm，且无明显的碾压轮迹。如下图。
碾压遍数与沉降差的关系
但是，当压实层厚度为80cm和40cm，只要碾压遍数到了一定程度，在固定压实机具作用下，两者沉降差都能小于某一要求值。因此，沉降差不能作为惟一的标准，必须和施工工艺管理结合起来，才能进行有效的质量控制。
结语
综上，填石路堤一般稳定性较好，但若施工不当，很容易使路基发生不均匀沉降，影响路面的平整度和使用，造成更大损失。而压实施工工艺管理是保证其质量的关健环节，只要我们具有较强的质量意识，严格按规范要求合理的施工工艺施工，达到合格的质量标准是毫无问题的。
参考文献
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