广西山区公路填石路堤路床用料的探讨

广西山区公路填石路堤路床用料的探讨来源：网络文章  作者：覃炳吉    [2012-03-23]    编辑： （河池市公路管理处广西河池547000）摘要：本文根据广西山区石山地区公路施工的特点，结合实际施工经验分析探讨石山地区填石路堤用料的使用情况，从技术，经济，环保的角度阐述了用碎石作为填石路堤路床用料的可行性。关键词：山区公路；填石路堤；路床；碎石。这几年随着国家西部大开发的战略实施，我区西部山区的公路建设得到了长足的发展，山区公路的一个特点就是石方多土方少，填方路段大多为利用石填方，在施工过程中经常涉及到一个路床用料的问题。下面就填石路堤用料的问题进行一些探讨。一、填石路堤路床用料遇到的问题交通部颁布的《公路路基施工技术规范》对填石路堤作了硬性规定“高速公路及一级公路填石路堤路床顶面以下50cm范围内应填筑符合路床要求的土并分层压实，填料最大粒径不得大于10cm。论文百事通其他公路填石路堤路床顶面以下30cm范围内宜符合路床要求的土并压实，填料最大粒径不得大于15cm。”按照这一规定，在山区公路多年的施工过程中经常会遇到一些具体的问题，主要有：1、有时不能有效利用资源、增加投入、破坏环境山区公路有的路段几十公里范围内都是石方，几乎没有土的资源可以利用，比如融水至罗城二级公路的河池段，根本就没有符合路床要求的土，如果路床一定要用土来填筑，必须要到30公里外去借土。一则不能有效利用挖方路段开挖出来的石方，二则要到几十公里外去借土，三则由于长距离运输而增加投资，四则挖方废方弃土场、借土场都要占地而增加破坏环境。2、路床的质量存在缺陷经过多年的施工实践，填石路堤用土作路床填料，在施工和使用过程中都不同程度的存在质量缺陷，主要表现在：在施工过程中容易出现软弹、翻浆、底基层施工完成后路床强度下降（弯沉值增大）等；在使用过程中路床的强度和整体性慢慢下降，导致路面损坏。3、公路使用期间病害多，增加养护成本。由于使用期间路床不断地受到毛细水的作用，水分就慢慢的向路床表面以下渗透，降低路床强度，当路床强度降低到一定程度时，病害就会反射到路面。二、填石路堤土质路床质量缺陷的原因分析 填石路堤土质路床产生的质量缺陷如果按时间段来划分，主要分为施工阶段和使用阶段，不论是施工阶段和使用阶段，影响路床质量的主要原因都是由于水的浸湿。1、施工阶段水的浸湿和产生质量缺陷的原因（1）水的来源土质路床在施工过程中，从路床施工完成到底基层施工前直至基层施工结束前，要保持路床的强度一直在设计范围之内是很困难的，特别是边通车边施工的旧路改造工程，在这个过程中要保持路床的设计强度，首先要保持路床一直处在干燥的状态，要保持路床干燥就不能有水、不能下雨，而这个过程的时间跨度相对来说又是比较长的，特别是在雨季，不下雨是不可能的。在广西，不论是哪个等级的公路，底基层基本上都是采用集料结构的基层，集料基层的施工为了不给粒料离析必须要用水闷料，碾压时为了提高碾压质量又要洒水碾压，在雨水和施工用水的双重作用下要保持路床的干燥是非常困难的，也是不可能的。（2）病害产生的原因路床施工完成后到底基层施工前直至基层施工结束前这段时间，如果是边通车边施工的道路，往往是半幅施工半幅通车，半幅通车的车辆的轮迹都是固定在两条线上，在车轮反复作用在同一个地方的情况下，土路床会产生塑性变形，再加上雨水和施工用水的浸湿，路床就会变形、产生软弹、翻浆等。由于直接与路床接触的是底基层集料，集料的骨料颗粒的几何形状不规则的，而路床的表面是一个平整的面。在施工中摊铺集料时，集料的骨料颗粒与路床表面的接触是点接触，集料所含的水分和碾压时所洒的水会下沉到道路床的表面，并浸湿路床表面、软化路床表面；在压路机的荷载作用下，点接触的骨料颗粒就被压入已被软化的路床表面而形成小凹坑，底基层施工结束时，路床表面已经不是光滑平整的面了，而是布满了各种形状的小凹坑。这些小凹坑的存在，既加大了路床表面与水接触的面，又使水分滞留在粒料颗粒与路床土之间的缝隙内不能排出路基外。由于底基层都具有一定的厚度，底基层实际上形成了路床的保温层和保水层，使路床表面小坑内的水很难靠蒸发排除，再加上雨水和养护洒水，而已经碾压密实的底基层颗粒和布满小凹坑的路床表面，大大地减缓了水沿路床横坡排出路基外的速度，路床表面的水就越来越多。在毛细水的作用下，水分就慢慢的向路床表面以下渗透，随着时间的推移，路床表面以下3~10cm（因土质和时间的不同而不同）范围内的土的含水量慢慢变大，从而使路床表面的压实度降低，路床的强度也随着降低、弯沉值随着变大，使整个路床的强度、抗弯能力、抗变形能力都大幅度下降，这就是为什么通常在底基层施工结束后底基层表面的弯沉值反而低于路床表面的主要原因之一，一般情况下，底基层表面的弯沉值低于路床表面弯沉值约10~30之间；严重时，在荷载的反复作用下，路床就会产生变形和翻浆。2、使用阶段水的浸湿和产生质量缺陷的原因在使用阶段，由于路面的隔水作用，雨水和地表水很难渗透到路床。但是，正是因为路面的隔水作用，使原来在路面施工前贮藏在底基层内和路床表面的水分也很难蒸发掉，这些水长年浸泡路床并继续往下渗透，慢慢地、不断地降低路床的承载能力，路面的弯沉值随着变大，使路面产生病害，这就是很多路面反复修补都不能根治病害主要原因之一。填石路堤在某种意义上来说是 一个松散结构，路堤内充满了缝隙和孔洞，当路堤内和路堤底面的水分蒸发时，水蒸气会沿着这些缝隙和孔洞上升到土路床的底面，水分就会附着在路床的底面形成水珠，通过毛细水的作用这些水慢慢向上浸湿路床，降低路床底面的强度，在路床的底面又形成了一个相对的软弱层，降低路床的整体强度。综上所述，填石路堤土路床在施工阶段和使用阶段都不能避免水的浸湿而保持干燥，在水的作用下，路床的顶面和底面都不同程度的形成了两个相对的软弱层，降低了路床的有效承载厚度和抗变形的能力，使路床的弯沉值变大，使路面的变形变大而产生病害破坏。三、用碎石做填石路堤路床用料的试验结果和分析1、试验实例在六寨至水任二级公路，本人负责施工的第24合同段，设计路面结构为7厘米的沥青混凝土面层、20~25厘米的二灰基层、15~20厘米的级配碎石底基层。在征得建设办领导同意后，在K63+200~K64+900的填石路堤段，我们用碎石作为材料进行路床填筑试验，分两层填筑，第一层碎石最大粒径8厘米，压实厚度15厘米；第二层碎石最大粒径6厘米，压实厚度15厘米，表面洒石屑嵌缝找平。成型后路床弯沉值均在40~80之间，板结效果较好。2、使用效果在施工期间在各种车辆的作用下没有产生任何病害，特别是在二○○一年六月的雨季，为保证在建党80周年龙滩电站能按时在七月一日开工前全线贯通，给龙滩建设车辆通过还没有铺筑路面基层的道路。用碎石作为路床填料的效果特别明显，在雨季期间通车的道路，全线的路床和路面底基层、基层都大面积损坏，唯独只有用碎石作为路床填料的K63+200~K64+900段完好无损。尽管后来全线对已损坏的路床、底基层、基层都进行了返工，在二○○三年竣工时，全线很多合同段的路面都发生了大面积的损坏，区公路局不得不再铺一层改性沥青路面，而用碎石作为路床填料的K63+200~K64+900段的路面只有约4m2的网裂。3、用碎石作为路床填料具有以下特点：（1）、水稳定性好，特别是雨季和对多水路段效果特别明显，因为水越多压实的效果越好，雨水和施工用水对路床不会产生不良影响。（2）、强度高，碎石的强度远远高于各种土类填料，路床的强度高。（3）、施工方便，不受季节影响，有利于工期控制。（4）、有利环保，可利用开炸出来的石方废方加工碎石，减少弃土场和借土场对环境的破坏。4、碎石路床和土路床的经济比较材料价格比较单位：元片石来源材料名称料场价加工费基本价格运距运价运费综合价片石就地开采碎石8~108~1016~200016~20土4~604~66km2.0012.0016~18 利用废方片石碎石08~108~10008~10土4~604~62km2.004.008~10从表中看出，当片石材料不能利用废方而必须就地开采加工时，单从材料上看碎石比土贵12~14元/m3，但是，当石方是就地利用而借土运距达6公里左右时，借土和利用石方加工碎石作路用料的价格已经一样。如果还要考虑借土场的征地、复耕和运输便道的费用，借土运距达到4~5公里时，借土和利用石方加工碎石作路床用料的价格就已经一样。如果碎石能够利用废方加工时，碎石和土的基本价格只差4元/m3；如果土的云距达到2公里时，两者的综合价格一样。如果考虑公路使用期间的病害，碎石路床可能产生的病害要远比土路床低，从最终的经济效果来比较，肯定是碎石路床经济。这是从业主的角度来考虑的结果。如果从承包人的角度来考虑，两者的经济指标就更加接近了，如下表：单位：元片石来源材料名称基本价格雨季停工影响系数软弹翻浆返工系数路槽等待验收维护基层施工前水浸路床病害系数尾数合计折合综合成本片石就地开采碎石16~201.01.01.01.01.016~20土4~61.21.21.31.11.87.2~10.8利用废方片石碎石8~101.01.01.01.01.08~10土4~61.21.21.31.11.97.2~10.8从上表可看出，即使完全不考虑借土的云距，当碎石能够利用废方加工时，两者的实际施工成本是一样的。平时我们之所以认为碎石路床比土路床价格高，是因为我们没有考虑到土路床的隐性施工成本，比如：雨季停工影响、软弹翻浆返工、路槽等待验收维护、基层施工前水浸路床病害翻修等支出，土路床的这些隐性成本要远比碎石路床高得多，这些是土路床特有的影响因素而碎石结构没有。比如上面六寨至水任公路的例子，当土路床路段大量返工时，碎石做的路床没有任何病害，如果把底基层返工的损失也计算在内，碎石路床就远比土路床经济了。5、碎石路床可能成生的病害疑虑（1）、板体性，我们平时主要担心的是碎石路床的板体性比土路床差，这是事实，但是《公路路基施工技术规范》中的解释是这样的：“填石路堤路床顶部至路床底30~50cm范围内用符合路床要求的土填筑，可提高路床面的平整度，使其均匀受力并有利于与路面底层的连接。”由此可见，这条规定的目的并不是为了要路床达到一定的板体性，而是：“可提高路床面的平整度，使其均匀受力并有利于与路面底层的连接。”这些目的要求，碎石路床都能达到。（2）、水流掏空，即流动水的冲刷带走碎石的小颗粒，慢慢掏空路床，产生病害。由于路堤顶面已经按《规范》规定“于每层表面的空隙里扫入石渣、石屑、中、粗砂，再以压力水将砂冲入下部，反复数次，使空隙填满。”在路床和碎石底基层施工期间，由于洒水碾压的水流作用和压路机的震荡作用，碎石的小颗粒不断的向下沉落至路堤顶……面直至密实。施工结束后已经没有流水作用和压路机的震荡作用，小颗粒不会继续下沉。6、碎石路床施工的注意事项 （1）、加工碎石的石料必须达到填石路堤用料要求达到的CBR值。（2）、碎石要有一定的级配，分两层施工，上层碎石应比下层碎石小一级。（3）、路床面上必须撒一层石屑嵌缝和找平。施工结束后要及时洒水保养。四、结束语综上所述，用碎石作为填石路堤路床的材料无论从技术上还是从经济上都是可行的，特别是在雨季施工和在通车的旧路改造施工效果特别明显，它避免了在路床施工完成后，在等待验收期间和底基层施工期间因为水的浸湿和行车的影响而造成的软弹、翻浆等病害，减少了大量的返工费用；又保证了路床的质量；在道路使用期间又能大幅度减少到路路面的病害发生。