CN110777588A - 一种土石混合高填路基的压填施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及公路、铁路等的路基工程，特别涉及一种用于土石混合材料压填形成的高填方路基的施工方法，包括以下步骤：准备填料；根据施工场地需要选用压路机；清理场地，并进行基底压实；摊铺填料叠碾，进行分层填筑；每层碾压5～9遍，其中，首先预压1～2遍，然后弱振碾压1～2遍，之后强振碾压3～5遍；对碾压完毕后的路基压实质量进行检测、报检；每填筑高3.5～4.5m，采用冲击碾压或强夯补强。本发明提供的土石混合材料配比，填筑施工后可形成骨架‑密实结构的填方体。

Description

一种土石混合高填路基的压填施工方法

技术领域

本发明涉及公路、铁路等的路基工程，特别涉及一种用于土石混合材料压填形成的高填方路基的施工方法。

背景技术

随着我国经济建设的发展和公路、铁路网建设的延伸，越来越多的公路、铁路建设面临的地形从以平原微丘区为主转向以山岭重丘区为主，这也决定了路基的高填深挖现象将变得更为普遍。

工程单位出于经济效益和环境效益的综合考虑，在填料选择方面，多是就地选取深挖路堑和隧道施工产生的弃碴作为填料。这样的优点是一方面有效解决了如征用场地堆放挖方弃方材料、大量弃方占用农田耕地、破坏沿线环境等问题，另一方面也减小了填料运距和运输力量、降低了施工成本、缩短了工期。但是，这种填料具有土石混合、含石量高、大粒径多的显著特点。目前我国公路、铁路路基相关技术标准、规范的制定仍主要建立在细颗粒土填料的基础之上，对于含大量块石的土石混合材料路基并不完全适用。大量的工程实践也表明，不是所有的土石混合料的弃碴都适用于作为路基填料，若不加以限定或选择，把开挖出的弃碴直接作为路基填料进行高填施工，或填筑于陡坡、不良地基上，可能会产生多种问题，如路基和地基的失稳、不均匀沉降、工后沉降过大等。

发明内容

本发明的目的在于对更加稳固的土石混填路基结构提供一种土石混合高填路基的压填施工方法。

本申请提供了一种稳固且环保的土石混填路基结构，包括位于地基层上方的填土层，所述填土层为土石混填层，所述填土层的侧方为倾斜的侧部路基层，所述侧部路基层从内向外依次包括防水层和骨架层，这样通过设置骨架层，对防水层进行加固保护，也起到将雨水导流至路基结构外侧的功能；所述防水层为经过碾压的黏土层，通过采用透水性差的黏土层作为防水层，防止雨水渗入路基；所述骨架层内设置有用于稳固土体的植被种植层，这样不仅通过种植植物减少水土流失，同时也起到了美化作用。

本路基结构在土石混填路基拥有较高稳定性的基础上进一步加固并更加环保、耐用。

进一步的是，所述填土层为石料质量百分比占20～60％的土石混填层，所述土石混填层内的含石部分石块最小粒径≥6cm，最大粒径≤40cm，石块粒径＜6cm归为含土部分。

含石部分如果采用粒径＞40cm的石块，碾压密实操作不易，会使施工成本大大提高。如果采用的总体石料的质量占比过小，无法起到更稳固效果，如果石料的质量占比过大，会使得形成的路基孔隙率太高，导致路基易变形，也容易损坏，致使路基的长期稳定性不佳。调整、确定土体与石料的质量占比，并将石料部分中的石块粒径控制在最小粒径≥6cm，最大粒径≤40cm，可使本土石混填路基结构不仅施工成本更加低廉，路基更容易碾压密实，也使得本路基结构具有更高的耐用性，使用更加安全可靠。

进一步的是，所述黏土层厚度为1～2m。

进一步的是，所述骨架层设置有用于对土石混填层进行固定的、内嵌于防水层的骨架结构，以起到对黏土层进行有效的稳固作用。

进一步的是，所述骨架结构为钢筋混凝土框架网格。

进一步的是，所述植被种植层设置于钢筋混凝土框架网格中。

进一步的是，所述骨架结构为浆砌片石框架网格。

进一步的是，所述植被种植层设置于浆砌片石框架网格中。

本申请提供一种土石混合高填路基的压填施工方法，包括以下步骤：

S1、准备含石量质量百分比20～60％、其余为无黏性土或无黏性土、黏性土的混合土的填料；其中，含石部分石块最小粒径≥6cm，最大粒径≤40cm，单轴抗压强度≥20MPa，含土部分为粒径＜6cm的细颗粒土；当路堑或隧道开挖形成的弃碴石料粒径＞40cm，先进行破碎处理；若弃碴中含石量质量百分比在20～60％以外，则掺入料径6～40cm的石块或粒径＜6cm的细颗粒土，以使填料配比符合要求；

S2、根据施工场地需要选用压路机；

S3、清理场地，并进行基底压实；

S4、摊铺土石混合填料叠碾，进行分层填筑；

S5、每层碾压5～9遍，其中首先，预压1～2遍，然后弱振碾压1～2遍，之后强振碾压3～5遍；

S6、对碾压完毕后的路基压实质量进行检测、报检，合格后进行下一层的填筑，不合格返回步骤S5；其中，检测采用沉降差法，在各层填筑碾压完成后，于表面放置至少6颗铁球，压路机碾压铁球所在位置，并测量碾压不同遍数时铁球沉降，铁球沉降差小于试验段确定的5mm的沉降差指标，则视为碾压合格。

本发明提出的土石混合高填路基的压填施工方法，是在对路堑和隧道施工产生的土石混合弃碴筛选或改良使之适宜作为路基填料的基础上，给出了土石混合材料填筑施工的机械、松铺厚度、压实遍数、压实速度、质量检测方法等成套施工工艺。

由于土石混合填料的颗粒粒径范围分布极广，在压实过程中填料颗粒间的接触状况就极其复杂，表现出的物理力学性质也并不相同。填料中含石量的不同会使填料形成不同的结构形式，而填料的结构形式又会对填料的强度、变形特性产生巨大影响。根据含石量的不同，压实后的土石混填体结构一般分为悬浮-密实结构、骨架-密实结构和骨架-空隙结构三种。其中，骨架-密实结构的土石混填体，由于填料中的石料的骨架作用与细颗粒土的填充作用都能够得到充分的发挥，因此，是一种理想的填料结构形式。

本发明提供的土石混合材料配比，填筑施工后可形成骨架-密实结构的填方体。

进一步的是，选用的压路机为20～26吨级垂直振动式振动压路机，其激振力≥400kN，以提高土石混合填料的压实效果。

进一步的是，路基分层分段填筑，填料中石块为单轴抗压强度≥20MPa的中硬、硬岩，松铺层厚40～60cm。这样以保障形成骨架-密实结构的填方体的强度和稳定性。

进一步的是，所述对整地工作完成后的摊铺填料叠碾时，从场地外向内进行压实。

进一步的是，所述对整地工作完成后的摊铺填料叠碾时，压路机碾压时的碾压速度为2～4km/h。

进一步的是，进行分层填筑时，每填筑高3.5～4.5m，采用冲击碾压或强夯补强。

进一步的是，在路基分层填筑施工前，依填方边坡坡比先分层施工侧部路基黏土防水层；待路基填筑完成，再采用混凝土框格或浆砌片石施工骨架层，在骨架层内种植有用于稳固土体的植被。这样可使路基拥有较高稳定性的基础上进一步加固并更加环保、耐用。。

进一步的是，所述细颗粒土为无黏性土。

进一步的是，所述细颗粒土为无黏性土与黏性土的混合土。

具体的是，所述混合土中的黏性土在填料中质量比≤10％。

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的说明。本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显。或通过本发明的实践了解到。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来辅助对本发明的理解，附图中所提供的内容及其在本发明中有关的说明可用于解释本发明，但不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为用于说明实施例中对路基进行施工的操作步骤示意图；

图2为用于说明实施例举例说明的某高填路基的示意图；

图3为用于说明实施例中说明的三种土石混填体结构的示意图；

图4为用于说明实施例中进行现场松铺时的示意图；

图5为用于说明实施例中的松铺时场地石料粒径的示意图；

图6为用于说明实施例中填料碾压后表面图；

图7为用于说明实施例中的土石混填路基结构的示意图；

图8为用于说明实施例中的土石混填路基结构中的钢筋混凝土框架网格的示意图；

图中标记：1-填土层、2-侧部路基层、210-防水层、220-骨架层、221-钢筋混凝土框架网格、230-植被种植层。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行清楚、完整的说明。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现本发明。在结合附图对本发明进行说明前，需要特别指出的是：

本发明中在包括下述说明在内的各部分中所提供的技术方案和技术特征，在不冲突的情况下，这些技术方案和技术特征可以相互组合。

此外，下述说明中涉及到的本发明的实施例通常仅是本发明一分部的实施例，而不是全部的实施例。因此，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

关于本发明中术语和单位。本发明的说明书和权利要求书及有关的部分中的术语“包括”以及它的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

如图7，本实施例提供了一种土石混填路基结构，包括位于地基层上方的填土层1，所述填土层1为土石混填层，所述填土层1的侧方为倾斜的侧部路基层2，所述侧部路基层2从内向外依次包括防水层210和骨架层220，这样通过设置骨架层220，对防水层210进行加固保护，也起到将雨水导流至路基结构外侧的功能；所述防水层210为经过碾压的黏土层，通过采用透水性差的黏土层作为防水层210，防止雨水渗入路基；所述骨架层220内设置有用于稳固土体的植被种植层230，这样不仅通过种植植物减少水土流失，同时也起到了美化作用。本路基结构在土石混填路基拥有较高稳定性的基础上进一步加固并更加环保、耐用。所述填土层1为石料质量百分比占20～60％的土石混填层，所述土石混填层内的含石部分石块最小粒径≥6cm，该石块最大粒径≤40cm。如果采用最大粒径＞40cm的石块，碾压密实操作不易，会使施工成本大大提高，且如果采用的总体石料的质量占比过小，无法起到稳固效果，如果石料的质量占比过大，会使得形成的路基孔隙率太高，导致路基易变形，也容易损坏，致使路基的长期稳定性不佳。调整、确定土体与石料的体积占比，并将石料中的石块粒径控制在最小粒径≥6cm，最大粒径≤40cm，使得本土石混填路基结构不仅施工成本会更加低廉，路基更容易碾压密实，也使得本路基结构具有更高的耐用性，使用更加安全可靠。所述黏土层厚度为1～2m。

通过设置这样的侧部路基层与土石混填层的结合，不仅使本路基结构具有较高的稳固性，而且，防水层、骨架层和植被种植层形成的完整防水、加固体系，也使本路基结构在拥有较高稳固性的同时进一步加固并更加环保、耐用。

如图8，所述骨架层220设置有用于对土石混填层进行固定的、内嵌于防水层210的骨架结构，以起到对黏土层进行有效的稳固作用。所述骨架结构为钢筋混凝土框架网格221或浆砌片石框架网格。植被种植层设置于框架网格之中。

由于土石混合填料的颗粒粒径范围分布极广，在压实过程中填料颗粒间的接触状况就极其复杂，表现出的物理力学性质也并不相同。填料中含石量的不同会使填料形成不同的结构形式，而填料的结构形式又会对填料的强度、变形特性产生巨大影响。根据含石量的不同，压实后的土石混填体结构一般分为悬浮-密实结构、骨架-密实结构和骨架-空隙结构三种，如图3所示。其中，骨架-密实结构的土石混填体，由于填料中的石料的骨架作用与细颗粒土的填充作用都能够得到充分的发挥，因此，是一种理想的填料结构形式。

填筑上述的土石混填路基结构，本实施方式采用一种土石混合高填路基的压填施工方法，包括以下步骤：

S1、准备含石量质量百分比20～60％、其余为无黏性土或无黏性土、黏性土的混合土的填料；其中，含石部分石块粒径最小粒径≥6cm，最大粒径≤40cm，单轴抗压强度≥20MPa，含土部分为粒径＜6cm的细颗粒土；当路堑或隧道开挖形成的弃碴石料粒径＞40cm，先进行破碎处理，即弃碴石料粒径＞40cm，则先进行破碎处理；若弃碴中含石量质量百分比在20～60％以外，则掺入料径6～40cm的石块或粒径＜6cm的细颗粒土，以使填料配比符合要求；前述的预设值即石量质量百分比为20～60％，超过预设值即弃碴中含石量质量百分比在20～60％之外。上述的细颗粒土为无黏性土、无黏性土与黏性土的混合土中的任意一种，若细颗粒土为无黏性土与黏性土的混合土，混合土中的黏性土在填料中质量比≤10％；

S2、根据施工场地需要选用压路机；

S3、清理场地，并进行基底压实；

S4、摊铺土石混合填料叠碾，进行分层填筑；

S5、每层碾压5～9遍，其中首先，预压1～2遍，然后弱振碾压1～2遍，之后强振碾压3～5遍；

S6、对碾压完毕后的路基压实质量进行检测、报检，合格后进行下一层的填筑，不合格返回步骤S5；其中，检测采用沉降差法，在各层填筑碾压完成后，于表面放置至少6颗铁球，压路机碾压铁球所在位置，并测量碾压不同遍数时铁球沉降，铁球沉降差小于试验段确定的5mm的沉降差指标，则视为碾压合格。

选用的压路机为20～26吨级垂直振动式振动压路机，其激振力≥400kN。

路基分层分段填筑，填料中石块为单轴抗压强度≥20MPa的中硬、硬岩，，松铺层厚40～60cm。

所述对整地工作完成后的摊铺填料叠碾时，从场地外向内进行压实。

所述对整地工作完成后的摊铺填料叠碾时，压路机碾压时的碾压速度为2～4km/h。

进行分层填筑时，每填筑高3.5～4.5m，采用冲击碾压或强夯补强。

在路基分层填筑施工前，依填方边坡坡比先分层施工侧部路基黏土防水层；待路基填筑完成，再采用混凝土框格或浆砌片石施工骨架层，在骨架层220内种植有稳固土体的植被。

如图1，根据上述土石混合高填路基的压填施工方法，整体施工可按下列操作进行：

S100、清表及填前碾压；

S111、施工放样；

S112、填料准备、填料检测；

S113、施工机具准备；

S120、试验段施工；

S130、分层摊铺；

S140、碾压；满足要求，进行下一步，不满足要求，继续进行碾压；

S150、下一分层填筑施工；

S160、冲击碾压或强夯补强。

(1)清表及填前碾压

路基填筑施工前，应按要求进行清表处理，清表厚度30cm，并按规定对基底先进行碾压处理，填方段基底压实度应不小于90％。若地表覆盖层不足30cm，可适当减少清表厚度，清到基岩即可。

(2)施工放样

测量员用由监理工程师确认的导线点放出路线中线及边线，对放出的控制桩位用水泥加以固定，作为施工过程中校核使用。同时每隔5m～10m测量此段的路基原始横断面，对设计图纸提供的原地表高程进行复测。

(3)施工机具、填料准备

试验段施工前做好施工机具、材料、人员等准备工作。土石混合材料、振动压路机型号等符合前述的要求。

(4)试验段施工

根据现场所用的土石混合填料及振动压路机，进行摊铺厚度、碾压遍数、碾压速度的碾压试验，再通过沉降差法的测试结果，确定最佳的摊铺厚度、碾压遍数、碾压速度。

(5)分层填筑施工

根据试验段确定的摊铺厚度、碾压遍数、碾压速度等参数，进行土石混填路基的填筑施工，每层碾压完毕采用沉降差法检测压实施工质量。每层碾压按照上述土石混合高填路基的压填施工方法进行。

(6)冲击碾压或强夯补强

每填筑3.5～4.5m高路基，采用冲击碾压或强夯对土石混填路基进行补强。

冲击碾压的施工方法为：

①冲击碾压采用25kJ冲击式压实机械压实机的行进速度应控制在10～12km/h，从路基的一侧向另一侧转圈冲碾，冲碾顺序应符合“先两边、后中间”的次序，以错轮不重叠轨迹铺盖整个路基表面为冲碾一遍，共冲碾15～20遍，经过各项检验合格后再进行上部填筑，如果压实度达不到要求，应视情况补充冲碾5～10遍。

②冲击碾压过程中，如果因轮迹过深而影响压路机的行进速度，可用推土机平整后再继续冲碾。若冲击碾压过程中路基表面扬尘，可用洒水车适量洒水后继续冲碾。冲击碾压前6遍采用低速碾压，以避免冲击坑太深机械行驶困难，造成冲碾不均匀，影响碾压效果；碾压6遍以后，每遍碾压均以12km/h的速度碾压；每碾压6遍，用平地机整平，光轮压路机收面。

强夯的施工方法为：

①夯击范围及夯点设置

路基两侧边沟外缘以内均为夯击范围，第1、2遍为点夯，夯点按正方形布置:第3遍为满夯，夯点彼此搭接1/4连续夯击。

②夯击能量

基底强夯采用2500kN.m夯击能量，满夯采用1000kN.m夯击能量；路堤追密强夯采用1000kN.m夯击能量，满夯采用800kN.m夯击能量。

③夯击数和夯击遍数

强夯采用逐点夯与满夯相结合的方法，点夯夯击两遍，单点夯击数为6～8击，夯击能量不小于1000kN·m；满夯夯击一遍，单点击数为2击，夯击能量不小于800kN·m，满夯后锤印搭接上一锤印1/4。

④间歇时间

间歇时间由试夯时孔隙水压力消散过程的观测资料来确定，对渗透性较差的路基间歇时间应长一些，对对渗透性较好的路基间歇时间应短一些，一般采用3～15d。

强夯施工的工序为：

第一步：清理平整施工现场；

第二步：夯点放线，用石灰或木桩标明第一遍夯点的位置，并测量地面高程；

第三步：施工机械就位，使夯锤对准夯点位置；

第四步:将夯锤起吊至预定高度，待夯锤脱钩自由下落后，放下吊钩，测量锤顶高程，如锤顶倾斜，应及时将坑底整平；

第五步:重复步骤四，按设计规定的夯击次数及控制标准，完成一个夯点的夯实；

第六步:现场记录，强夯施工时应对每一个夯点的夯击能量、夯击次数及夯沉量做好详细记录；

第七步:移动位置，进行下一个夯点的夯击，直至完成第一遍全部夯击；

第八步:主夯完成后，静置72h以上，用推土机将夯坑填平，测量夯后的地面高程；

第九步:重新放线定位，按主夯的施工步骤进行第二遍(副夯)的夯击施工；

第十步:副夯完成后，静置72h以上，用推土机将夯坑填平，按规定进行最后一遍满夯，夯后测量场地标高。

应用举例：

参照图2，某高填路基工点，中心最大填高19.2m，边坡最大高度19.8m。

该处工点的填料来源为邻近的路堑开挖的土石方，主要为中风化-强风化花岗片麻岩为石料的土石混合填料，含石量质量百分比45％，石料最大粒径小于40cm，石料的单轴抗压强度大于30MPa，混合料中细颗粒土以全风化花岗片麻岩形成的无黏性土为主，符合土石混合填料的要求。

现场碾压时，先清表和基底碾压符合要求，然后进行试验段施工。采用的压路机为柳工CLG6126型振动压路机，通过试验段的施工确定了摊铺厚度50cm，碾压速度4km/h，先预压1遍后，进行叠碾碾压，第1遍弱振碾压，第2～5遍强振碾压，碾压完成后测得的沉降差为2mm，符合设计要求。每4m填高采用强夯法进行路基补强。该工点施工完成已两年，工后沉降满足高速公路路基沉降要求。

以上对本发明的有关内容进行了说明。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现本发明。基于本发明的上述内容，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种土石混合高填路基的压填施工方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1、准备含石量质量百分比20～60％、其余为无黏性土或无黏性土、黏性土的混合土的填料；其中，含石部分石块最小粒径≥6cm，最大粒径≤40cm，单轴抗压强度≥20MPa；含土部分为粒径＜6cm的细颗粒土；当路堑或隧道开挖形成的弃碴石料粒径＞40cm，先进行破碎处理；若弃碴中含石量质量百分比在20～60％以外，则掺入料径6～40cm的石块或粒径＜6cm的细颗粒土，以使填料配比符合要求；

S2、根据施工场地需要选用压路机；

S3、清理场地，并进行基底压实；

S4、摊铺土石混合填料叠碾，进行分层填筑；

S5、每层碾压5～9遍，其中首先，预压1～2遍，然后弱振碾压1～2遍，之后强振碾压3～5遍；

S6、对碾压完毕后的路基压实质量进行检测、报检，合格后进行下一层的填筑，不合格返回步骤S5；其中，检测采用沉降差法，在各层填筑碾压完成后，于表面放置至少6颗铁球，压路机碾压铁球所在位置，并测量碾压不同遍数时铁球沉降，铁球沉降差小于试验段确定的5mm的沉降差指标，则视为碾压合格。

2.如权利要求1所述的一种土石混合高填路基的压填施工方法，其特征在于：选用的压路机为20～26吨级垂直振动式振动压路机，其激振力≥400kN。

3.如权利要求1所述的一种土石混合高填路基的压填施工方法，其特征在于，路基分层分段填筑，填料中石块为单轴抗压强度≥20MPa的中硬、硬岩，松铺层厚40～60cm。

4.如权利要求1所述的一种土石混合高填路基的压填施工方法，其特征在于，所述对整地工作完成后的摊铺填料叠碾时从场地外向内进行压实。

5.如权利要求1所述的一种土石混合高填路基的压填施工方法，其特征在于：所述对整地工作完成后的摊铺填料叠碾时，压路机碾压时的碾压速度为2～4km/h。

6.如权利要求1所述的一种土石混合高填路基的压填施工方法，其特征在于：进行分层填筑时，每填筑高3.5～4.5m，采用冲击碾压或强夯补强。

7.如权利要求1所述的一种土石混合高填路基的压填施工方法，其特征在于，在路基分层填筑施工前，先依填方边坡坡比先分层施工侧部路基黏土防水层；待路基填筑完成，再采用混凝土框格或浆砌片石施工骨架层，在骨架层内种植有用于稳固土体的植被。

8.如权利要求1所述的一种土石混合高填路基的压填施工方法，其特征在于，所述细颗粒土为无黏性土。

9.如权利要求1所述的一种土石混合高填路基的压填施工方法，其特征在于，所述细颗粒土为无黏性土与黏性土的混合土。

10.如权利要求9所述的一种土石混合高填路基的压填施工方法，其特征在于，所述混合土中的黏性土在填料中质量比≤10％。

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