路基工程填築施工及質量控制
技術開發部申立剛
1、 前言
路基工程是公路、鐵路工程中的重要組成部分。一般情況下，佔到工程總量的60%以上，因其是長條型的建築物，因此，施工的長度較大，遇到的各種影響因素較多。我國鐵路10萬餘公里，路基問題嚴重地制約了交通運輸和提速的要求。
由於當前路基病害、水害及路基事故，每年國家承受著巨大的損失。早年間，鐵道部科技司的一篇**，談到影響鐵路運輸的因素時，詳盡闡述了路基病害對鐵路運輸造成的較大的干擾。有70%的鐵路病害屬於路基病害，維修費用佔到了80%以上。
因此，在加快工程建設的過程中，我們需要更加重視路基工程的施工，確保路基工程的質量。
2、 路基工程填料
2.1 路基填料的基本要求
填料是指構成路基工程等土工建築物的原材料。多年的工程實踐證明，填料質量的好壞，直接關係到建築物的強度和變形，已經越來越被工程界所重視。填料根據岩石工程性質及其適用條件劃分類別：
2.1.1路基基本要求
--剛度要求
--強度要求
--水穩性與排水性要求
--耐久性要求
2.1.2 國內外路基填料分類標準
國外關於土的分類標準很多，有的根據土的結構構造分類；有的依據土的工程性質分類；有的考慮的土的級配和可塑性分類，不同國家根據各自的地域特點和需要，制定了相應的分類系統和分類方法。
1、 日本
1） a群—容易確保地基係數k30大於等於1.1mpa/cm，且殘餘下沉量很小；在重複荷載作用下，塑形變形量和彈性變性量小，是一種適宜做路基填料的優質填料。
2） b群—容易確保地基係數k30大於等於0.7mpa/cm，且在自重作用下壓縮下沉的時間不長；另外，填料經過適當改良處理後，能容易的確保地基係數，k30大於等於1.1mpa/cm，是一種施工效能好，適宜做路基填料。
3） c群—有機物、含火山灰質細粒土的礫質土和細粒土，是一種低液限粘土，如果施工管理得當，能確保地基係數k30大於等於0.7mpa/cm，填料經過適當改良處理後，能確保地基係數，k30大於等於1.1mpa/cm；壓縮性比b群的差，它是用作路基填料的最低限度的普通土。
4） d群—壓縮性高，施工效能不良，是不能用作路基填料的土質和脆弱岩石。
5） v群—是火山灰質粘性土，就工程特性來講，重塑後軟化且強度顯著降低，施工效能比其它土壤壞；這種粘性土與基床表層鄰接時，容易產生翻漿冒泥，不適合用作路基填料。
2、 德國
——粗粒土
——顆粒混合型土壤
——細粒土
——有機土、
3、 鐵盟（鐵路聯盟）
——qs0 不適合土，不能用作基層填料，一定要用時，需要採取措施，如新增摻料，進行加固，鋪設土工布。
——qs1 不良土，排水條件好的時候可以使用。這種土可以通過適當的方法改良。
——qs2 中等好土
——qs3 好土
4、 我國鐵路路基填料分類標準
1） a組——優質填料：級配良好的碎石、含土碎石，級配良好（級配良好是指：從工程觀點看，土的級配不均勻（cu大於等於5），且級配曲線連續（cc=1-3）的土，稱為級配良好的土。
不能同時滿足以上兩個要求的土，稱為級配不良的土
顆粒的級配決定於各粒組相對含量的比例關係，按照土工試驗規程的顆粒分析方法確定。根據試驗結果，可用如圖2―1所示的粒徑累積曲線表示。一方面可以從曲線上查出各粒組的相對含量的比例，對其分類定名。
同時可根據曲線的連續性及其坡度陡緩、範圍寬狹的特點了解粗粒土顆粒大小分布狀態，並根據不均勻係數(c。)及曲率係數(c)兩個特徵指標，判別粗粒土顆粒級配的優劣。
上二式中：d60，d30，d10，分別為粒徑分布曲線上縱座標小於某粒徑舶含量為60％、30％、10％時所對應的粒徑，mm；d10。稱為有效粒徑；d60。稱為控制粒徑。
不均勻係數cu反映粒徑曲線坡度的陡緩，表明土粒大小的不均勻程度，是反映土粒組成不均勻程度的引數。工程上常把cu ≤5的土稱為勻粒土；反之c>5的土則稱為非勻粒土。曲率係數c反映粒徑分布曲線的整體形狀及細粒含量。
研究指出：cc <1．o的土往往級配不連續，細粒含量大於30％;cc>3的土也是不連續，細粒含量小於30％；故c＝1―3時土粒大小級配的連續性較好。所以，在工程中，對粗粒土級配是否良好的判定規定如下：
(1)良好級配的材料。一般來說，多數累積曲線呈凹面朝上的形式，坡度較緩，粒徑級配連續，粒徑曲線分布範圍表現為平滑。同時滿足cu>5及cc＝1～3的條件。
(2)不良級配的材料。這類材料顆粒較均勻，曲線陡，分布範圍狹窄。不能同時滿足cu >5及c=＝1～3的條件。
上述級配的特性，在工程上很有用處。但是必須注意，石渣料和礫質土、風化料、冰磧上的級配變化範圍很大，其不均勻係數一般都大於5，並具有壓碎性大的特點。因此，在對粗粒土級配優劣的判別時，應結合實際用料的情況和曲率係數進行具體分析。
）的粗圓礫、粗角礫、細圓礫、細角礫，級配良好的含土粗圓礫、含土粗角礫、含土細圓礫、含土細角礫。級配良好的礫砂、粗砂、中砂、，含土礫砂、含土粗砂、含土中砂、含土細砂。
2） b組——良好填料：級配不好的碎石、含土碎石，細粒含量15%～30%土質碎石，級配不好的粗圓礫、粗角礫、細圓礫、細角礫，級配不好的含土粗圓礫、含土粗角礫、含土細圓礫、含土細角礫，細粒含量15%～30%的土質粗圓礫、土質粗角礫、土質細圓礫、土質細角礫、級配良好的細砂，級配不好的礫砂，粗砂、中砂，細粒含量大於15%的含土礫砂、含土粗砂、含土中砂、含土粗砂。
3） c組——可以使用的填料，細粒含量大於30%的土質碎石，級配不好的細砂，含土細砂、粉砂，低液限粉土、粉質粘土、粘土。
4） d組——不應使用的填料，高液限粉土、粉質粘土、粘土。
5） e組——嚴禁使用的填料。如有機土。
5、我國公路路基填料分類標準
用於公路路基的填料要求挖取方便,壓實容易,強度高,水穩定性好。其中強度要求是按cbr值確定,應通過取土試驗確定填料最小強度和最大粒徑。最小強度和最大粒徑的要求見表
路基填方材料最小強度和最大粒徑表
6、不同型別填料的工程性質
1）堅硬的石塊
如花崗岩、石灰岩、石英岩等岩石塊體，具有最高的抗壓強度和抗剪強度，作為填料，浸水後強度不變，耐風化、抗凍、抗磨，為最佳的路堤填料。適用於各種條件下的路堤，最適合浸水路堤。在施工時，不應亂堆亂填，否則石塊間的空隙過大，可能引起沉降變形。
路基碎石填料
路基碎石類土填料
2）粗砂、中砂、礫石土、碎石土、卵石土
這些土無粘聚力或粘聚力很小，其抗剪強度以內摩擦角為主，這類砂石土體顆粒間的摩擦係數大，壓縮性小，透水性好，強度不受含水量影響，是很好的填料，適合浸水路堤。
路基砂類土填料
路基卵石類土填料
路基砂類土填料
3） 粘土
土體抗剪強度以粘聚力為主，內摩擦角較小，土體浸水後，強度將大大降低，土體膨脹；乾燥時龜裂，且冬季凍漲劇烈，雨季容易翻漿冒泥，因而不宜用做填料。
4） 一般粘性土
包括粘砂土和砂粘土，其抗剪強度由內摩擦角和粘聚力組成，強度的大小主要取決於土體密實程度和含水量，密實程度越高，強度越大；土體浸水後，其抗剪強度顯著降低，粘土顆粒越多，強度降低越顯著。這類土體分布廣泛，是常用的路堤填料之一。按規定夯填壓實後，得到足夠的強度和穩定性，是較好的路堤填料。
施工時宜在最佳含水量的條件下進行壓實。
路基一般粘性土填料
5）粉砂、細砂
這類土的抗剪強度較低，穩定性差。乾燥時容易被風蝕流散，遇到水容易液化，是較差的填料之一。若不得不用時，應放緩邊坡。
並應該採取相應的邊坡防護。由於這類土體容易發生振動液化，故不宜作浸水路堤。
6） 其他填料
易風化軟岩是穩定性較差的填料。
工業礦渣是較好的填料。
淤泥、淤泥質土，白堊及滑石類土一般不宜用作填料。
特殊類土應考慮其對路基的特殊影響。
3、路基填築施工工藝
3.1工藝性試驗
3.1.1試驗目的
1）確定施工機械的最佳組合；
2）確定壓實機械的數量及規格；
3）計算松鋪厚度；
4）確定碾壓遍數及壓實速度
3.1.2試驗流程
以某客專為例介紹工藝性試驗。該專案試驗段200公尺（試驗長度不宜小於100m），平均寬14.15公尺,填方數量900m3。
1、原地面壓實
路基正式填築之前，以進行清表及原地面壓實處理。壓實度滿足規範要求（實測結果大於90%）。監理工程師在現場驗收完畢並認可。用灌砂法作壓實度的試驗。
2、測量放線
按每20公尺樁號分別測設左右兩側邊樁，控制填築邊線及路面高程，樁麵用紅漆寫清里程樁號。採用 5*5cm木樁作為測量標誌。根據設計測設路基邊坡線，測量出各樁位的高程，作好記錄，並用紅漆將該填築層頂面高程在木樁上標記清楚。
填土寬度為每側設計寬度再加50cm（規範規定30~50cm）,以保證邊坡的壓實度和壓路機械的行駛安全。放邊線點,用白灰撒出邊線作為填土寬度的明顯標記。
3、上土
從一端開始,以25m為乙個施工段根據攤鋪用土量計算卸土車數.首層填土平均寬度為14.75m,虛鋪厚度30cm、35cm、40cm分別試驗（路基兩側分別掛30cm、35、40的虛鋪厚度線）,每乙個施工段需166方土。
本試驗段需用5輛30t以上自卸車，每車裝土18m3，每輛自卸車需卸土9車。卸土現場由負責人指揮,要左右成排前後成行布置卸土點位,要求點位呈梅花形布置等距離布土。路基填方材料最大粒徑應小於50mm。
分層填築厚度應根據壓實機械壓實能力、填料種類和要求的壓實質量，通過現場工藝性試驗確定。採用塊石類填築時，分層的最大壓實厚度不應大於60cm；碎石類填料填築時，分層的最大壓實厚度不應大於40cm；採用砂類土和改良細粒土填築時，分層的最大壓實厚度不應大於30cm。分層填築的最小厚度不宜小於10cm。
4、推土機粗平
上土完畢後由推土機將土均勻攤鋪平整。
5、測含水量
精平前由試驗人員測填土含水量，含水量應控制在最佳含水量的+2%和-3%之內（該種土最佳含水量為12.8%），如含水量偏高則應將土攤鋪涼曬。（這個地方可以根據實際情況選擇悶料或者攤開灑水）如含水量偏低則應採用灑水車灑水的辦法調整含水量，使其達到最佳含水量。
需要加的水應在碾壓的前一天用灑水車均勻、適量地澆灑在土中，並用拌和機械拌和均勻。
加水量按下式估算：m=（w-w0）q/（1+w0）
m——所需加水量（kg）
w0——土原來的含水量（以小數計）
w——土的壓實最佳含水量（以小數計）
q——需要加水的土的質量（kg）
6、平地機精平
填築土的含水量達到規範要求時，再由平地機迅速精平。精平後測出攤鋪層頂面高程並作好記錄。精平時適當整出橫坡以有利於排水。精平後檢測松鋪厚度，合格後再進行碾壓。
7、碾壓
採用25t振動壓路機以4km/h的速度遵循先輕後重、先靜後振、先邊後中、先慢後快、錯輪1/3的原則進行碾壓。振動壓路機靜壓1遍、弱振1遍後再強振。從第一遍強振碾壓開始每一遍碾壓完畢後測一次k30、evd、k，從而確定壓實度達到規範要求時的碾壓遍數，當壓實度滿足規範要求時再用壓路機靜壓一遍。
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