填石

岩土工程，填石屬於人工填土層， 通常將粒徑 ≥100mm，含量大於50%的卵（碎石）、混凝土塊、樁頭等稱為填石層。

基本介紹

• 中文名：填石
• 外文名：rock fill
• 領域：岩土工程

填石含義

填石屬於人工填土層，通常將粒徑≥100mm，含量大於50%的卵（碎石）、混凝土塊、樁頭等稱為填石層。多用於路基的修建。

填石路基

填石路基多修築在山區，其填築高度較大，地基承載力不足容易導致填石路基整體沉降過大，或出現變形模量差異而產生非均勻沉降，因而要針對填石路基地基的承載力提出較高的技術要求，儘量減少地基的壓縮變形，以保證填石路基的穩定性。

一、填石路基的特性

填石路基多修築在地勢險峻，溝壑縱橫的山嶺地區。由於線形的緣故，路堤的填築高度較高，填方量大，再加上碎石填料本身的密度較大，路堤填築體的自重荷載很大。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，填築體本身的塑性較強，當地基由於承載力不足等自身原因發生較大不均勻沉降時，路基填築體可以在一定範圍內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。當地基的不均勻沉降程度較小時，顆粒之間的嵌擠作用可以保證路基的整體穩定性，避免其發生較大的變形沉降，路基總體上表現出一定的剛性。然而，當地基發生較大沉降，路基填築體內部產生的剪應力大於路基的極限抗剪強度時，路基就會發生較大的剪下變形而失去穩定。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後，就難以象填土路基那樣慢慢得以恢復。因此，對於填石路基而言，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，必將會導致路基的坍塌和失穩，進而使路面產生病害破壞。

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對地基的承載力進行測試（具體測試方法可參照橋樑基礎的規定進行），地基的承載力應滿足路基不同填築高度的要求：

（1）當填石路基填築高度小於l0m時，地基承載力不宜低於150KPa；

（2）路基填築高度為10－20m時，地基承載力不宜低於200KPa；

（3）路基填築高度大於20m時，路基應宜填築在岩石基底上。

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清除表土15cm深，同時用滿足規範要求的土料回填原地面的坑、洞等低凹處，並按規定進行壓實。當基底為鬆散土，且含水量較高時，壓實前應先進行翻曬，使其重型壓實度度不小於90%，當填石路基高度大於80cm時，基底壓實不應小於95%，當路堤基底原狀土的強度不符合要求時，應進行換填，其換填深度不小於30cm．若遇到不良地基（膨脹土、鹽漬土、黃土等）時，應視具體工程條件採取清淤、排水固結、拋石、換填或複合地基等技術措施進行加固處理。此外，在土質地基上填築填石路基時，為提高地基的強度與均勻性，應設定過渡層。

3．填石路基對地基的排水要求

由於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，而且由於路基填築體的滲透性好，水很容易浸濕地基，同時若地基範圍記憶體在地下水，這都會影響填石路基的整體穩定。因此，當路堤基底範圍內由於地面水或地下水影響路基穩定時，填石路基應採取必要的引排、攔截等措施，或在路堤底部填築不易風化的片石、砂礫石或塊石等透水性材料來設定透水層，其厚度應不小於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

當原地基有一定的坡度時，為保證填石路基的整體穩定性，應對地基進行如下處理：

（1）在地基橫坡陡於1∶5的地段，應將原地面挖成寬度不小於1．0m，高30cm的搭接台階，同時台階進行內傾處理，然後進行平整壓實，使基底強度和密實度達到設計要求；

（2）在地基橫坡緩於1∶5的地段，當清除樹根草皮或腐植土後，承載力滿足要求時，可直接在天然地面上填築填石路基。

5．填石路基對地基壓實的要求

施工現場中由於石料爆破後的粒徑較大，變化差異複雜，且細粒土的含量較少，從而導致填料的粒徑組成不佳，大塊石之間點面接觸容易鬆動，不易嵌鎖緊密，再加上填石路基所在的地形一般都較為複雜，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定的狀態，給竣工後公路的正常使用留下較大的隱患。正由於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著重注意以下幾點：

（1）應針對不同工程性質的填料具體對待，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、強度和穩定性都會產生重要影響。

（3）由於填料的透水性良好，填石路基宜產生孔隙，在一定條件下（如雨水沖刷或浸水路堤）會導致路基填築體中的細粒料流失，從而發生較大的沉降，所以應採取必要的措施加以防範。

三、填石路基石質地基的處理方法

1．填石路基石質地基的處理方法

一般認為石質地基較為理想，其承載力較大，能為填石路基的穩定性提供較為理想的支承保證。但是應當看到，如果對石質地基的要求過低或施工時處理不當，其承載力的不均勻現象仍然會對路基產生不利的影響。因此不應對填石路基的石質地基掉以輕心，放鬆要求，應確保石質地基的平整性與強度的均勻性。

2．填石路基岩石和土混合地基的處理方法

在山區填石路基的施工現場經常會遇到岩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，如不採取必要的處理措施將會對路基的穩定性有較大的影響，尤其是路基填築高度較高時，會增加不均勻沉降，導致路基路面產生破壞。對於岩石和細粒土混合的地基，主要問題是由於強度不同，存在承載力差異，故應提高細粒土部位的強度，具體處理方法是將岩石炸平，並在細粒土部位設過渡層。

四、填石路基施工質量檢測

填石路基施工質量檢測方法

填石路基質量控制，不但要嚴格施工工序，保證路基填料合格, 施工規範, 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、沉降差及穩定性等。填石路基施工現場中主要採用的質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、附加質量法等。

(1)沉降差檢測方法是指路基壓實完之後，測定壓實層表面的測點早用標準噸位的壓路機碾壓前後的高程差即沉降差，用以評價路基壓實質量的方法。一定荷載作用下壓實層頂面沉降量穩定或小於某一範圍內即說明路基壓實到了密實狀態。

(2)密度檢測法。現場密度試驗是較為直接的檢測手段，在研究過程和質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築路面的要求。鑒於路基彎沉值對於路面設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量的彎沉檢測方法。

(4)壓實度檢測法。沿用填土路基質量檢測方法的思路， 即採用路基填料的最大幹密度作為壓實標準，通過現場實測的填料乾密度與最大幹密度的比值即壓實度的大小來檢測施工質量。

(5)試驗路段法是指對路基的施工過程進行質量管理檢測，它通過修築試驗路段來確定填築的厚度、壓實機械和碾壓遍數等若干關鍵施工參數，然後在隨後的大面積正式施工中，依據這些參數來控制施工質量，從而替代質量檢測。

(6)彈性模量法以變形控制為依據，路基在壓實作用下強度得以提高，當彈性模量增到某一值時，其塑性變形越來越小剩餘沉降量趨於穩定，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、數據處理裝置和指示表組成，速度計裝在振動碾軸上，數據處理裝置和指示表裝在駕駛室，由於波形畸變的程度與土體壓實程度之間存在一定關係，故可由此判斷壓實程度。

(8)面波依法以表面波理論為依據， 根據表面傳播速度與材料密度、強度以及彈性模量等力學參數的良好相關性來對被檢測體進行質量檢測。

(9)附加質量法依據單自由度體系的震動原理， 將填築體等效為“質量彈簧系統”，利用“附加質量”根據不同體系的振動頻率求得地基土的參振質量，又由地層縱波傳播速度與參振體積的關係求得參振體積，根據測點的質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在路基外, 檢測前後的儀器高度不變,碾壓前後各側點的讀數差即為該點的相對沉降量。

填石路基的質量檢測項目

填石路基在質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、壓實質量檢測、平整度檢測、表觀質量檢測、平整度檢測、表觀質量檢測。

五、填石路施工工藝

1.選擇路基填石路段。對填料的性質的選擇會由於各個路段的不同而改變。填料的主要性質分為先後分層填築和土石方交替填築。為了確保路基的質量，在選擇使用這兩種填築手法的時候，要進行必要的科學分析，選擇合理的填築方法。舉個例子來說，在公路施工過程中，填石路基技術的使用時，要避免其表面裹有土層，易導致排水不通暢的現象，導致路基沉降。

2.對填石路基基底的處理。為了有效減少岩石與細粒土之間的承載力差異問題，施工人員在採用材料時，應選用岩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，在路堤上要設定2之3層的鍋爐層，遇到有岩石的路基，要先炸平，再設定過濾層，材料厚度也應控制在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，要先進行計畫，劃定一定的範圍，用推土機進行初平施工，向前推移填料，並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，最後是填充工作，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，應先鋪填大塊石料，大面向下，小面向上，擺平放穩，再用小石塊找平，石屑塞縫，最後壓實。人工鋪填塊經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生相應的影響，如果壓路機的速度較慢，單位面積內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。

六、對填石路基施工技術的控制

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的前提，只有地基承載力能夠滿足這些施工技術的施工條件，後續工作才可以繼續進行。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，而相關的控制技術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，填石路基的填築高度若小於10米，在這個高度下，對地基的承載力進行測量，不能小於150kpa，如果填築高度在10米到20米之間，相應的地基承載力要高 200kpa，如果填築高度高於20米，相應的路基要在岩石基面上，才能滿足相應的高強度。

2.對地基表面雜物的處理。路基填築的過程中，將地面清理乾淨也是必不可少的要求。確保地面的乾淨程度，便於進行填築工作。清理的相關要求是，先將地面的雜物和植物清理乾淨，如果是處於耕植階段的地面，則需要將表土清除深至150毫米，有坑洞的地面要填滿壓實，確保地面是乾淨平整的。在路基密度方面也有一定的要求，如果路基基底土層比較鬆散，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.控制石質地基。對於石質路基的施工操作，首先要遵循相關的規定，規範操作，用合理的操作方法確保施工的質量。有效的控制和監督也是施工順利進行的另一保障。在技術方面，要注重提高和對技術的支持投入，可以提高施工效率，保證填石路基施工的正常進行。對於特殊地形，在施工上會有一定的難度，進而影響到施工的質量，我們可以採用找平和夯實特殊地面，根據地面的具體實際情況，隨機應變，採取適當的特殊處理方法，保證地基的穩定性。

4.控制填石路基的質量。為了確保路基的穩定性和壓實度等問題，需要相關的工作人員進行一系列的工作。首先專門的技術人員要對填石路基的質量進行監控，嚴格遵守相關的施工規範，對於每層石料的厚度、粒徑、碾壓速度、遍數也要進行嚴格、詳細的記錄，在施工的整個過程都要進行把關監控。即是根據沉壓值和施工工藝管理的控制。高速公路、一級公路和鋪設高級路面的其他等級公路的填石路堤均應分層填築，分層壓實。二級及二級以下且鋪設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，可採用傾填方式將石料填築於路堤下部，但傾填路堤在路床底面下不小於1.0m範圍內仍應分層填築壓實。

五、小結

根據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，本章提出了相應的技術要求和處理方法，強調土質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定性，同時，對於混合地基類型，強調保證其強度的均勻性和平整度是地基處理時的關鍵問題。