1 引言
西藏自治區(qū)地處世界上面積最大、海拔最高的高原——青藏高原主體。區(qū)內(nèi)地形復(fù)雜多樣,崇山峻嶺、峽谷深邃,巖土體以粗粒土為主。隨著我區(qū)公路建設(shè)的發(fā)展,填石路基已經(jīng)成為我區(qū)公路常見的路基形式。盡管我國很早就出現(xiàn)了采用石料修筑的公路,但是總的來說,對填石路基設(shè)計的諸多問題認(rèn)識各有不同。近幾年來,不少采用填石路基的公路在竣工后,甚至在施工過程中就發(fā)生諸如沉陷、路面層次裂縫、邊坡膨脹、坍塌、甚至路堤整體沿地表滑移或失穩(wěn)破壞現(xiàn)象,造成工期的延誤和較大的經(jīng)濟損失。新頒布的《公路路基設(shè)計規(guī)范》(JTG D30—2004)
1和《公路路基施工技術(shù)規(guī)范》(JTG F10—2006)
2中對填石路基的技術(shù)規(guī)定較前版“規(guī)范”做了進一步完善和明確的定量。值此,結(jié)合新頒布“規(guī)范”對填石路基的修改和完善條文,深入認(rèn)識填石路基的工程特征,分析研究填石路基施工工藝和質(zhì)量控制,對保證填石路基工程質(zhì)量具有一定指導(dǎo)意義。
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填石路基填料工程與力學(xué)特點
填石路基對于填料選擇的標(biāo)準(zhǔn)是比較低的,工程中一般不對填石材料的級配范圍、巖塊強度進行限制,其適用填筑材料的級配范圍是很廣的。填石路基主要填筑材料為開山石料,來源與公路路塹切方開挖、爆破出的石料,其級配、強度變化很大。另一方面填石路基填料來源廣泛,經(jīng)濟運距內(nèi)的挖方均可填筑在路堤段內(nèi)。因此,用于路堤填方的填料工程力學(xué)性質(zhì)變化很大,不但同一路段內(nèi)填料變化大,即便在同一層次內(nèi),亦不能保證填料質(zhì)地均勻、來源單一。
壓實后的填石料的工程特征是工程技術(shù)人員最為關(guān)心的問題。填石材料是由各種不同粒徑無粘性顆粒組成的半剛性體,壓實后的填石層的力學(xué)強度來源于顆粒間的擠壓、摩擦和嵌鎖作用。工程中一般采用抗剪強度表征粒料的力學(xué)性能。填石料的抗剪強度受以下幾個方面的影響:(1)填石料的級配越好,抗剪強度越大;級配越不均勻,抗剪強度越小;(2)壓實越充分,抗剪強度越大。有資料表明,質(zhì)地級配良好的巖石內(nèi)摩擦角可達到50
o以上;而頁巖及軟弱砂巖的填石料內(nèi)摩擦角則會低于30
o。另有研究表明,壓實后的填石層即便在上部25m填石的自重荷載作用下的壓縮沉降量依然很小。大壩方面的資料顯示,碾壓堆石壩壩頂?shù)墓ず蟪两盗績H為壩高的0.1%~0.2%,而普通填土路堤的工后沉降量達到1%~5%。在某高速公路上,對一段坐落在不可壓縮的基巖上的20m高填石路基頂面進行的為期近1年的沉降觀測結(jié)果表明,填石路基本身沉降量很小(≤1cm)。這說明,壓實后的填石體有著很好的工程性能,可以認(rèn)為是半剛性體。但是,仍有不少填石路基在工后和施工過程中發(fā)生諸如沉陷、路面層次裂縫、邊坡膨脹、坍塌,甚至整體失穩(wěn)等破壞現(xiàn)象。這與舊版有關(guān)規(guī)范對工程實踐的指導(dǎo)作用不強、設(shè)計人員對填石路基認(rèn)識不足導(dǎo)致設(shè)計粗糙不無關(guān)系,工程技術(shù)人員必須對填石路基的技術(shù)規(guī)定進行重新認(rèn)識和研究。
3 填石路基施工工藝
3.1.材料要求
1)嚴(yán)格按規(guī)范要求控制填石路基材料的質(zhì)量和規(guī)格。進場石料應(yīng)與送檢材料一致,填料巖心抗壓強度不小于5MPa(用于護坡的不小于30MPa。巖心抗壓強度小于5MPa的填料施工和壓實特性按土質(zhì)填料考慮);膨脹性巖石、易溶性巖石、崩解性巖石和鹽化巖石等均不得用于路堤設(shè)計;嚴(yán)重風(fēng)化軟巖不用于填石路基;易風(fēng)化的軟巖不用于路基上部,也不用于路基浸水部分。
2)在石方爆破時采取相應(yīng)的爆破工藝,按比例分出三類石料。①路基的主填料:按石料的飽和抗壓強度將石料分為硬質(zhì)巖石(≥60 MPa)、中硬巖石(30~60MPa)和軟質(zhì)巖石(5~30MPa)三類。石塊粒徑按填筑層位確定,硬質(zhì)巖石最大不超過40㎝;中硬巖石最大不超過30㎝;軟質(zhì)巖石最大不超過40㎝。供粗粒層用。②石屑等細(xì)料,供細(xì)粒層用;③碼砌邊坡用的塊石,主要是粒徑為0.3~0.5m的塊石,選用表面比較平整的石塊。