填石

填石路基多修筑在山區(qū)，其填筑高度較大，地基承載力不足容易導(dǎo)致填石路基整體沉降過大，或出現(xiàn)變形模量差異而產(chǎn)生非均勻沉降，因而要針對填石路基地基的承載力提出較高的技術(shù)要求，盡量減少地基的壓縮變形，以保證填石路基的穩(wěn)定性。

填石一、填石路基的特性

填石路基多修筑在地勢險峻，溝壑縱橫的山嶺地區(qū)。由于線形的緣故，路堤的填筑高度較高，填方量大，再加上碎石填料本身的密度較大，路堤填筑體的自重荷載很大。這就對地基的承載力提出了較高的要求。就普通的填土路基而言，其填料顆粒之間具有一定的粘聚力，抗剪強度較低，填筑體本身的塑性較強，當(dāng)?shù)鼗捎诔休d力不足等自身原因發(fā)生較大不均勻沉降時，路基填筑體可以在一定范圍內(nèi)隨著地基的沉降而共同沉降。但是填石路基的填料為粒徑較大的碎石，顆粒之間基本上沒有粘聚力，其抗剪強度多由顆粒之間的摩擦力與嵌擠力來形成，且強度較高，故填石路基在一定程度上可以看成是半剛性體。當(dāng)?shù)鼗牟痪鶆虺两党潭容^小時，顆粒之間的嵌擠作用可以保證路基的整體穩(wěn)定性，避免其發(fā)生較大的變形沉降，路基總體上表現(xiàn)出一定的剛性。然而，當(dāng)?shù)鼗l(fā)生較大沉降，路基填筑體內(nèi)部產(chǎn)生的剪應(yīng)力大于路基的極限抗剪強度時，路基就會發(fā)生較大的剪切變形而失去穩(wěn)定。由此可見，填石路基對地基的不均勻沉降較為敏感，石料之間的嵌擠作用一旦被破壞后，就難以象填土路基那樣慢慢得以恢復(fù)。因此，對于填石路基而言，尤其是高填方路堤，地基承載力是保證路基壓實質(zhì)量和正常使用性能的前提條件，如若地基承載力不足，必將會導(dǎo)致路基的坍塌和失穩(wěn)，進而使路面產(chǎn)生病害破壞。

填石二、填石路基對地基的處理要求

1．填石路基對地基承載力的要求

填石路基對地基的沉降要求較為嚴格，在填石路基填筑前應(yīng)對地基的承載力進行測試（具體測試方法可參照橋梁基礎(chǔ)的規(guī)定進行），地基的承載力應(yīng)滿足路基不同填筑高度的要求：

（1）當(dāng)填石路基填筑高度小于l0m時，地基承載力不宜低于150KPa；

（2）路基填筑高度為10－20m時，地基承載力不宜低于200KPa；

（3）路基填筑高度大于20m時，路基應(yīng)宜填筑在巖石基底上。

2．填石路基填筑前的清理要求

在填石路基填筑前，首先應(yīng)該對原地面進行表面清理，清除樹木等雜物。一般耕植土地段原地面應(yīng)清除表土15cm深，同時用滿足規(guī)范要求的土料回填原地面的坑、洞等低凹處，并按規(guī)定進行壓實。當(dāng)基底為松散土，且含水量較高時，壓實前應(yīng)先進行翻曬，使其重型壓實度度不小于90%，當(dāng)填石路基高度大于80cm時，基底壓實不應(yīng)小于95%，當(dāng)路堤基底原狀土的強度不符合要求時，應(yīng)進行換填，其換填深度不小于30cm．若遇到不良地基（膨脹土、鹽漬土、黃土等）時，應(yīng)視具體工程條件采取清淤、排水固結(jié)、拋石、換填或復(fù)合地基等技術(shù)措施進行加固處理。此外，在土質(zhì)地基上填筑填石路基時，為提高地基的強度與均勻性，應(yīng)設(shè)置過渡層。

3．填石路基對地基的排水要求

由于填石路基的孔隙較大，水較易從邊坡或路面等部位進入路基中，而且由于路基填筑體的滲透性好，水很容易浸濕地基，同時若地基范圍內(nèi)存在地下水，這都會影響填石路基的整體穩(wěn)定。因此，當(dāng)路堤基底范圍內(nèi)由于地面水或地下水影響路基穩(wěn)定時，填石路基應(yīng)采取必要的引排、攔截等措施，或在路堤底部填筑不易風(fēng)化的片石、砂礫石或塊石等透水性材料來設(shè)置透水層，其厚度應(yīng)不小于30cm，以防止水對地基的不良影響。

4．填石路基對地基坡度的處理要求

當(dāng)原地基有一定的坡度時，為保證填石路基的整體穩(wěn)定性，應(yīng)對地基進行如下處理：

（1）在地基橫坡陡于1∶5的地段，應(yīng)將原地面挖成寬度不小于1．0m，高30cm的搭接臺階，同時臺階進行內(nèi)傾處理，然后進行平整壓實，使基底強度和密實度達到設(shè)計要求；

（2）在地基橫坡緩于1∶5的地段，當(dāng)清除樹根草皮或腐植土后，承載力滿足要求時，可直接在天然地面上填筑填石路基。

5．填石路基對地基壓實的要求

施工現(xiàn)場中由于石料爆破后的粒徑較大，變化差異復(fù)雜，且細粒土的含量較少，從而導(dǎo)致填料的粒徑組成不佳，大塊石之間點面接觸容易松動，不易嵌鎖緊密，再加上填石路基所在的地形一般都較為復(fù)雜，斜坡溝谷縱橫。如果施工管理上再存在一定的疏漏，將使填石路基不易壓實達到穩(wěn)定的狀態(tài)，給竣工后公路的正常使用留下較大的隱患。正由于填石路基具有以上所述的壓實特性，所以路基在壓實過程中應(yīng)著重注意以下幾點：

（1）應(yīng)針對不同工程性質(zhì)的填料具體對待，在施工中加強工藝控制，避免盲目施工。

（2）在壓實過程中，石料有可能不斷被壓碎，改變原有的粒徑組成，從而對路基密度、強度和穩(wěn)定性都會產(chǎn)生重要影響。

（3）由于填料的透水性良好，填石路基宜產(chǎn)生孔隙，在一定條件下（如雨水沖刷或浸水路堤）會導(dǎo)致路基填筑體中的細粒料流失，從而發(fā)生較大的沉降，所以應(yīng)采取必要的措施加以防范。

填石三、填石路基石質(zhì)地基的處理方法

1．填石路基石質(zhì)地基的處理方法

一般認為石質(zhì)地基較為理想，其承載力較大，能為填石路基的穩(wěn)定性提供較為理想的支承保證。但是應(yīng)當(dāng)看到，如果對石質(zhì)地基的要求過低或施工時處理不當(dāng)，其承載力的不均勻現(xiàn)象仍然會對路基產(chǎn)生不利的影響。因此不應(yīng)對填石路基的石質(zhì)地基掉以輕心，放松要求，應(yīng)確保石質(zhì)地基的平整性與強度的均勻性。

2．填石路基巖石和土混合地基的處理方法

在山區(qū)填石路基的施工現(xiàn)場經(jīng)常會遇到巖石和細粒土混合地基，這種地基的強度很不均勻，同時其表面不易整平，如不采取必要的處理措施將會對路基的穩(wěn)定性有較大的影響，尤其是路基填筑高度較高時，會增加不均勻沉降，導(dǎo)致路基路面產(chǎn)生破壞。對于巖石和細粒土混合的地基，主要問題是由于強度不同，存在承載力差異，故應(yīng)提高細粒土部位的強度，具體處理方法是將巖石炸平，并在細粒土部位設(shè)過渡層。

填石四、填石路基施工質(zhì)量檢測

填石路基施工質(zhì)量檢測方法

填石路基質(zhì)量控制，不但要嚴格施工工序，保證路基填料合格, 施工規(guī)范, 壓實機械、壓實標準符合要求, 檢測手段及頻率符合要求, 填石路基的整體壓實度、沉降差及穩(wěn)定性等。填石路基施工現(xiàn)場中主要采用的質(zhì)量檢測方法有沉降差檢測方法、密度檢測法、彎沉檢測法、壓實度法、試驗路段法、彈性模量法、沉降法、面波法、附加質(zhì)量法等。

(1)沉降差檢測方法是指路基壓實完之后，測定壓實層表面的測點早用標準噸位的壓路機碾壓前后的高程差即沉降差，用以評價路基壓實質(zhì)量的方法。一定荷載作用下壓實層頂面沉降量穩(wěn)定或小于某一范圍內(nèi)即說明路基壓實到了密實狀態(tài)。

(2)密度檢測法?，F(xiàn)場密度試驗是較為直接的檢測手段，在研究過程和質(zhì)量驗收階段中它可以作為一種衡量標準來評價其它檢測方法的效果和準確性。

(3)彎沉檢測法。路基壓實的最終目的是要求路床頂面檢驗時的路基整體強度-回彈摸量或彎沉值達到鋪筑路面的要求。鑒于路基彎沉值對于路面設(shè)計的重要性和落錘式彎沉儀測定動彎沉的方便快捷,有必要探索填石路基施工質(zhì)量的彎沉檢測方法。

(4)壓實度檢測法。沿用填土路基質(zhì)量檢測方法的思路， 即采用路基填料的最大干密度作為壓實標準，通過現(xiàn)場實測的填料干密度與最大干密度的比值即壓實度的大小來檢測施工質(zhì)量。

(5)試驗路段法是指對路基的施工過程進行質(zhì)量管理檢測，它通過修筑試驗路段來確定填筑的厚度、壓實機械和碾壓遍數(shù)等若干關(guān)鍵施工參數(shù)，然后在隨后的大面積正式施工中，依據(jù)這些參數(shù)來控制施工質(zhì)量，從而替代質(zhì)量檢測。

(6)彈性模量法以變形控制為依據(jù)，路基在壓實作用下強度得以提高，當(dāng)彈性模量增到某一值時，其塑性變形越來越小剩余沉降量趨于穩(wěn)定，即認為路基已密實。填石路基施工中填料的變形即為重要。

(7)壓實計法由加速計、數(shù)據(jù)處理裝置和指示表組成，速度計裝在振動碾軸上，數(shù)據(jù)處理裝置和指示表裝在駕駛室，由于波形畸變的程度與土體壓實程度之間存在一定關(guān)系，故可由此判斷壓實程度。

(8)面波依法以表面波理論為依據(jù)， 根據(jù)表面?zhèn)鞑ニ俣扰c材料密度、強度以及彈性模量等力學(xué)參數(shù)的良好相關(guān)性來對被檢測體進行質(zhì)量檢測。

(9)附加質(zhì)量法依據(jù)單自由度體系的震動原理， 將填筑體等效為“質(zhì)量彈簧系統(tǒng)”，利用“附加質(zhì)量”根據(jù)不同體系的振動頻率求得地基土的參振質(zhì)量，又由地層縱波傳播速度與參振體積的關(guān)系求得參振體積，根據(jù)測點的質(zhì)量和體積便可求的測點土體的密度。

(10)相對沉降量法。其檢測方法是將儀器架設(shè)在路基外, 檢測前后的儀器高度不變,碾壓前后各側(cè)點的讀數(shù)差即為該點的相對沉降量。

填石路基的質(zhì)量檢測項目

填石路基在質(zhì)量檢測和施工單位自檢項目中, 主要有下列項目需要檢測：壓實層厚和最大粒徑、壓實遍數(shù)、壓實質(zhì)量檢測、平整度檢測、表觀質(zhì)量檢測、平整度檢測、表觀質(zhì)量檢測。

填石五、填石路施工工藝

1.選擇路基填石路段。對填料的性質(zhì)的選擇會由于各個路段的不同而改變。填料的主要性質(zhì)分為先后分層填筑和土石方交替填筑。為了確保路基的質(zhì)量，在選擇使用這兩種填筑手法的時候，要進行必要的科學(xué)分析，選擇合理的填筑方法。舉個例子來說，在公路施工過程中，填石路基技術(shù)的使用時，要避免其表面裹有土層，易導(dǎo)致排水不通暢的現(xiàn)象，導(dǎo)致路基沉降。

2.對填石路基基底的處理。為了有效減少巖石與細粒土之間的承載力差異問題，施工人員在采用材料時，應(yīng)選用巖石及細粒土的混合基底，這樣可以加強處理細粒土的水平，使路基基底強度更加均勻。處理過程中，在路堤上要設(shè)置2之3層的鍋爐層，遇到有巖石的路基，要先炸平，再設(shè)置過濾層，材料厚度也應(yīng)控制在30到50厘米之間，遇到特殊情況，土工材料的選擇也可以加強地基基底強度的均勻性。

3.攤鋪填石路基。所謂攤鋪填石路基也就是漸進式攤鋪法，要先進行計劃，劃定一定的范圍，用推土機進行初平施工，向前推移填料，并在已完成的工作面上堆放材料，再用同樣的方法進行向前推平，使工作面平整，需要注意的是，每次推土機向前推進的距離不要超過3米，最后是填充工作，即填補石料之間的空隙，使用的材料通常是石渣或石屑，直到完全平整，沒有空隙為止。人工鋪填粒徑25cm以上石料時，應(yīng)先鋪填大塊石料，大面向下，小面向上，擺平放穩(wěn)，再用小石塊找平，石屑塞縫，最后壓實。人工鋪填塊經(jīng)25m以下石料時，可直接分層攤鋪，分層碾壓。

4.對填石路基的壓實。填石路基的壓實度受到很多方面的因素影響，基本因素是路基碾壓厚度、壓路機碾壓速度、遍數(shù)以及填料的含水量等。其中對壓實度影響較大的因素是路基碾壓厚度，假設(shè)壓實條件作用相同，土層的密實度會隨著深度的增加而減少，表層最高可達5厘米。壓路機的速度也會產(chǎn)生相應(yīng)的影響，如果壓路機的速度較慢，單位面積內(nèi)的材料被碾壓的時間也就越長，材料在被碾壓時得到的能量也會越多。

填石六、對填石路基施工技術(shù)的控制

1.控制地基承載力。地基承載力的測量是進行所有施工技術(shù)的前提，只有地基承載力能夠滿足這些施工技術(shù)的施工條件，后續(xù)工作才可以繼續(xù)進行。因而我們首先要做的工作就是對路基的承載能力進行測試，而相關(guān)的控制技術(shù)主要有以下幾種方式：首先對地基承載力做好測試，在日常施工工程中，要求具有較高的地基承載力，而測試條件也較多，主要的參考指標有以下幾點，填石路基的填筑高度若小于10米，在這個高度下，對地基的承載力進行測量，不能小于150kpa，如果填筑高度在10米到20米之間，相應(yīng)的地基承載力要高 200kpa，如果填筑高度高于20米，相應(yīng)的路基要在巖石基面上，才能滿足相應(yīng)的高強度。

2.對地基表面雜物的處理。路基填筑的過程中，將地面清理干凈也是必不可少的要求。確保地面的干凈程度，便于進行填筑工作。清理的相關(guān)要求是，先將地面的雜物和植物清理干凈，如果是處于耕植階段的地面，則需要將表土清除深至150毫米，有坑洞的地面要填滿壓實，確保地面是干凈平整的。在路基密度方面也有一定的要求，如果路基基底土層比較松散，要將地面壓實，確保其密度在90%以上，填石路基的高度在800毫米以下，壓實密度要在95%以上。

3.控制石質(zhì)地基。對于石質(zhì)路基的施工操作，首先要遵循相關(guān)的規(guī)定，規(guī)范操作，用合理的操作方法確保施工的質(zhì)量。有效的控制和監(jiān)督也是施工順利進行的另一保障。在技術(shù)方面，要注重提高和對技術(shù)的支持投入，可以提高施工效率，保證填石路基施工的正常進行。對于特殊地形，在施工上會有一定的難度，進而影響到施工的質(zhì)量，我們可以采用找平和夯實特殊地面，根據(jù)地面的具體實際情況，隨機應(yīng)變，采取適當(dāng)?shù)奶厥馓幚矸椒ǎＷC地基的穩(wěn)定性。

4.控制填石路基的質(zhì)量。為了確保路基的穩(wěn)定性和壓實度等問題，需要相關(guān)的工作人員進行一系列的工作。首先專門的技術(shù)人員要對填石路基的質(zhì)量進行監(jiān)控，嚴格遵守相關(guān)的施工規(guī)范，對于每層石料的厚度、粒徑、碾壓速度、遍數(shù)也要進行嚴格、詳細的記錄，在施工的整個過程都要進行把關(guān)監(jiān)控。即是根據(jù)沉壓值和施工工藝管理的控制。高速公路、一級公路和鋪設(shè)高級路面的其他等級公路的填石路堤均應(yīng)分層填筑，分層壓實。二級及二級以下且鋪設(shè)低級路面的公路在陡峻山坡段施工特別困難或大量爆破以挖作填時，可采用傾填方式將石料填筑于路堤下部，但傾填路堤在路床底面下不小于1.0m范圍內(nèi)仍應(yīng)分層填筑壓實。

填石五、小結(jié)

根據(jù)填石路基填料的工程特性，即填料多為粒徑較大的碎石，顆粒之間基本上沒有粘聚力，其抗剪強度多由顆粒之間的摩擦力與嵌擠力來形成，且強度較高，填石路基在一定程度上可以看成是半剛性體。填石路基對地基的不均勻沉降較為敏感，針對不同類型的地基，本章提出了相應(yīng)的技術(shù)要求和處理方法，強調(diào)土質(zhì)地基的地基承載力滿足與否直接影響著填石路基的整體穩(wěn)定性，同時，對于混合地基類型，強調(diào)保證其強度的均勻性和平整度是地基處理時的關(guān)鍵問題。

填石屬于人工填土層，通常將粒徑≥100mm，含量大于50%的卵（碎石）、混凝土塊、樁頭等稱為填石層。多用于路基的修建。

編柳填石護坡。方格中填石，方格的各邊與防護堤的軸線成450角。

拋填堆石壩(bulk rockfill dam),是堆石支承體用拋填方式進行施工的堆石壩。拋填方式又可分為水下拋填與基坑內(nèi)棧橋拋填兩種。大型振動碾問世后，拋填式堆石壩已被碾壓式堆石壩所取代。

水下拋填多用于土石圍堰的施工，先拋填截流戧堤,后在上游面依次拋填過渡層、反濾層、黏性土防滲墻,或在兩個堆石支承體中間的砂礫中打鋼板樁或混凝土防滲墻;基坑內(nèi)棧橋拋填是20世紀60 年代以前建造堆石壩的傳統(tǒng)施工方式,石料從10m以上的棧橋上拋向壩體，利用石塊撞擊密實堆石體,同時用高壓水槍噴射,使受沖擊的堆石體密實，耗水量巨大，約為堆石體積的3 倍。壩建成后堆石體的沉降量仍超過壩高的1%,易使防滲體產(chǎn)生裂縫。2100433B

在黃土高原丘陵溝壑區(qū)各級溝道中興建緩洪攔泥淤填工程，用以攔蓄徑流泥沙、控制溝蝕，充分利用水沙資源，改變農(nóng)業(yè)生產(chǎn)基本條件，改善當(dāng)填生態(tài)環(huán)境，促進區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展，效果十分明顯，是該填區(qū)人民群眾首創(chuàng)的一項獨特的水土保持工程措施;它不同于國外的留淤壩和攔沙壩，而是一種淤填種植的壩工工程，在中國晉、陜、蒙、甘等?。▍^(qū)）分布最多。

黃河中游填區(qū)，有著悠久的治溝打壩歷史，勞動人民在與自然災(zāi)害的斗爭中，創(chuàng)造了攔泥淤填、抗旱、增產(chǎn)的淤填壩。據(jù)歷史記載，最早的淤填壩是自然形成的，即所謂天然聚湫，距今已有400多年的歷史。人工修筑淤填壩，始于400年前的明代萬歷年間山西汾西一帶。到了清代，晉西和陜北填區(qū)也開始筑壩。民國時期，中國近代水利先驅(qū)李儀祉先生，將淤填壩作為治理黃河的方略設(shè)想的組成部分。新中國成立以來，淤填壩逐漸發(fā)展成為改善當(dāng)填農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件的一項重要措施。20世紀70年代初，水墜法筑壩的試驗成功，使工效成倍提高、成本大幅度降低（提高工效3-6倍，降低成本60%以上），從而使淤填壩建設(shè)得到了迅速發(fā)展，形成了"溝溝打壩、壩壩水墜"的局面。

干、支溝建設(shè)的淤填壩工程大多為群眾自發(fā)興建，由于缺乏技術(shù)指導(dǎo)，加之單壩規(guī)模偏小，多為“一大件”工程，防洪標準較低。有的工程沒有經(jīng)過設(shè)計，而且施工質(zhì)量差，工程在運行中，每遇暴雨，往往一壩潰決，導(dǎo)致整個溝道連鎖垮壩。1977~1978年，陜北填區(qū)發(fā)生了大面積暴雨，不少淤填壩水毀嚴重。為了認真總結(jié)經(jīng)驗教訓(xùn)，各填對淤填壩的規(guī)劃布局、工程結(jié)構(gòu)、設(shè)計標準、建壩順序等進行研究，得出了一條經(jīng)驗，即:在修建淤填壩的小流域壩系內(nèi)，選適當(dāng)位置修建控制洪水的骨干壩工程，以提高溝道壩系的防洪標準。

骨干壩是指水土流失填區(qū)在坡面治理的基礎(chǔ)上，為加強綜合治理提高流域壩系的防洪能力，減少水毀災(zāi)害，而在支毛溝中興建的控制性緩洪攔泥淤填工程（也通常稱治溝骨干工程）。其作用是：保護下游小多成群的淤填壩，減輕下游危害，緩洪攔泥淤填，穩(wěn)定溝床，防治溝壑侵蝕。