大粒径填料路床试验施工浅析

2021-03-31眭志荣黄彩云

四川建筑 2021年1期

眭志荣，黄彩云

(1. 恒大旅游集团有限公司，广东广州 510000；2. 广东珠三角城际轨道交通有限公司，广东广州 510308)

某高速公路路基填料以粉质黏土为主，在进行路床施工时，已进入阴雨天气季节，因细粒土填料含水量高，且不具备晾晒条件，难以满足路床填筑要求。为确保通车，选择在部分路段进行试验段施工，采用较大粒径的石块作为下路床填料，其上填筑碎砾石或水泥稳定碎石，确保上路床各项技术指标符合设计要求。通车5年以来，路面状况良好。根据JTG D30-2015《公路路基设计规范》，路床填料的最大粒径应小于100 mm，压实度不小于96 %，填料最小承载比(或最小强度)上、下路床分别为8 %、5 %。由此可见，路床底部的填料粒径突破了规范要求，本文对此进行探讨分析，总结经验，为特殊条件下的道路路基施工提供参考。

1 大直径填料路床施工分析

某公路路面结构按照原JTG D50-2006《公路沥青路面设计规范》设计，结构层厚度为81 cm，如图1所示。但因天气不佳的原因改用大直径填料路床施工。

图1 路面结构设计

(1)严格按填石路堤施工技术要求施工，保证工程质量。大粒径填料在填筑之前，首先将路基表面的潮湿软土层彻底清除，其厚度大约20 cm。块石采用中风化灰岩，粒径在20～50 cm之间。路基填筑时，严禁乱抛乱填，要求石块大面朝下，小面向上，逐个摆放平稳，碎砾石嵌缝、找平后使用重型振动压路机碾压密实，对凹陷处补足碎砾石，直至压实层顶面稳定、无下沉，保证石块在压路机下不松动、不位移，表面平整均匀。

(2)从填料组合结构分析，石块与碎砾石相互嵌挤锁结，形成嵌紧又密实的板体结构，填料之间存在较强的内摩阻力和嵌挤力，呈现比较好的整体性和稳定性，避免了石块因局部受压而发生位移、翘动。

(3)清除路基表层软土，相当于加大路床厚度至100 cm。路床范围依据路基工作区深度确定，原来的JTG D30-2004《公路路基设计规范》的路床范围为80 cm。近年来，随着我国公路轴载谱的不断变化及其对路基路面性能的显著影响，普遍认为我国公路路基工作区深度明显大于80 cm。根据研究成果和工程实际情况，新规范JTG D30-2015《公路路基设计规范》调整了路床的范围，轻、中等及重交通的公路路床厚度为80 cm，特重、极重交通的公路路床范围为120 cm。因此，本项目的路床施工在一定程度上契合了新规范的要求，保证了路床的性能。

(4)借鉴地基处理设计，可将块石层之上的碎砾石视为褥垫层。根据JTGD 31-02-2013《公路软土地基路堤设计与施工技术细则》、JGJ 79-2012《建筑地基处理技术规范》，在强夯置换墩、加固桩顶部需铺设置一层厚度为30～50 cm压实垫层。本项目试验段的石块在路基的位置位于上路堤顶部和下路床底部，石块占据路床的厚度约30 cm，其上50 cm的厚度范围为小粒径的碎砾石填筑，起到褥垫层的作用，且碎砾石的应力扩散角较大，传至路基中的应力比较均匀，避免应力集中。碎砾石填料的最小承载比较高，压实度也易于满足规范要求。

此外，垫层材料的粒径、刚度对调节应力分布、控制路面变形至关重要。碎石过大会导致垫层本身的不均匀压缩，因此建议采用比规范要求值更小的粒径，一般要求最大粒径不宜大于50 mm。同时应选择刚度较小的砂石柔性垫层，而非刚性垫层，其原因有两个方面：第一，由于柔性垫层的存在，可以调节石块、碎石的荷载分担比例，避免出现明显的偏压应力分布。第二，减少或延缓反射裂缝是沥青路面设计的重点，为避免石块缝隙、裂隙反射到路面结构层，应采用碎石、砂石作为裂缝缓解层，起削弱拉应力、拉应变的传递能力，并且能消散、吸收由交通荷载及温度变化产生的荷载应力和温度应力。

本项目也有部分试验段直接在块石层上填筑水泥稳定碎石，块石层位的填料间除存在内摩阻力和嵌挤力外，还有一定的粘结力，其板体性更好。但水泥稳定碎石属于半刚性垫层，易疲劳开裂。若块石层出现裂缝，将逐渐向上蔓延，导致水泥稳定碎石层开裂，并反射至路面面层。本项目路面通行时间尚短，不排除在设计使用年限内出现开裂病害，因此应谨慎采用水泥稳定碎石作为垫层材料。