基于某高速公路的填石路基试验段的参数可靠性分析

摘要：基于概率论和数理统计的可靠性分析方法是目前工程处理中诸多不确定性因素的有效方法。可靠性理论的形成，始于人们对工程各种不确定性的认识。本文基于此理论背景，结合某高速公路的填石路基试验段进行试验，分析该段填石材料参数的可靠性，以便该工程可以安全施工，同时保证施工后的使用安全可靠。

关键词：参数可靠性分析；填石路基试验；高速公路

中图分类号：U412.36+6文献标识码： A 文章编号：

1.工程概况

本文主要分析某高速公路某一填石路基的参数可靠性。根据文章分析标段的地形情况，为确保试验参数的可靠性，作者根据实际情况选择该标段的其中两段为填石路基试验段,长度78m，整个试验段地势平坦，没有桥涵等构造物，便于整体摊铺、碾压成形及试验参数的获取。本试验段填料来源为该地区的另一条隧道（本文取为京定隧洞）的洞渣利用石方。本文希望通过填石路基试验路段施工，总结填石路基填方施工合理的施工组织和机械设备的配置方式，收集的相关数据，可以指导该工区的大面积石方路基填筑施工。

2.施工方法

试验段施工采取挖掘机挖料与20吨自卸汽车从京定隧道运输、推土机摊铺（人工配合找平）、振动压路机碾压、精密水准仪观测沉降量的流水作业方式。

2.1填料前准备

对开挖选用的填筑石料进行单轴抗压强度、易溶盐、颗粒分析等实验。施工前，清除填筑原地面表层植被，挖除树根及杂草，并将挖除的表层土集中堆放。清表后，对原基进行填前洒水碾压，达到规定的压实度后，测量高程并请监理验收。按设计桩位恢复中线及边线。进行水平测量，在两侧指示桩上绑红布条标示出每层边缘的设计标高。按自卸汽车所载方量大小在路基填筑层面上用白灰圈出卸料范围，现场设专人指挥石方调配。备足填筑石料。

2.2填筑施工

石方路基填筑采取路堤全宽水平分层填筑压实的施工方法；纵向分段、水平分层、由低到高、逐层施工的顺序，配套的机械化施工，形成装、运、摊、平、压等机械化流水作业。将爆破开挖后的石料经过筛选和处理后集中堆放在采石场，专人指挥挖掘机装车，20吨自卸汽车运输至施工现场。由专人指挥自卸汽车卸料，根据已经测设出的中线及边线划出5m×5m白灰方格线，指挥人员根据每层不超过层厚50cm及路基宽度计算出每个方格的石方数量和每个方格所卸的车数，然后指挥车辆按照方格网卸料。

分层摊铺采用推土机进行，人工配合找平，使石块之间无明显高差台阶。在技术员确认方格内车数准确后指挥推土机将石料推平（必要时用平地机配合），推平时先中间，后两头。沿线路纵向方向保持中间高，两边低，路基横向做成2%的横坡，推土机平摊铺过程中，技术员带领工人将粒料大的石块击碎，少量无法击碎的用装载机远运至场外，整平结束后进行碾压。

分层填料粒径严格按设计要求控制不超过压实层厚的2/3。对于粒径较大块石之间的缝隙，人工利用石屑或适当级配的砂石料填充。摊铺完成后用精密水准仪测量计算出松铺厚度，计算实铺与计划摊铺厚度的误差，以便为计算压实系数提供数据。石方填筑试验边部进行1.5米厚的包边土，同石方填筑试验段一起施工。

采用厦工25吨型自行式光轮压路机进行碾压。碾压原则为“先压边缘、后压中间，先慢后快，先静压、后振动”（静压2遍、弱振1遍、强振3遍）。第1、2遍静压，行走速度2.8Km/h；第3遍慢速弱振碾压，激振力190KN，振动频率28HZ，速度2.8Km/h；第4遍进行慢速强振碾压，激振力330KN，振动频率 28HZ，行走速度为2.8 Km/h，碾压完毕后按所布设的测点测量其高程并做好记录；第5、6遍仍然强振碾压，激振力330KN，振动频率28HZ，行走速度5.3Km/h，碾压完毕后再次按照已布设的测点分别测量第5、6遍的高程并做好记录。第3～6遍碾压时先慢、后快，先外、后内，由弱振到强振，由外向内、纵向进退式进行。横向接头重叠1／4轮迹宽，前后相邻两区段间纵向重叠0.8～1.0m。

碾压6遍后看路基表面是否有明显轮迹，现场技术员跟随压路机随时检查，并做好记录，确保无漏压，无死角，压实的表面做到嵌挤无松动，密实无空洞，平整无起伏。在石料摊铺完毕后，按每20m观测一个断面，每个断面布设3个点，并用全站仪及钢尺准确测放出测点位置，打入钢板桩，在第4、5、6遍碾压完毕后分别测量已布设的所有测点的高程，并记录到测量簿上。测量完毕后进行数据分析，分析结果见《填石路基试验段数据分析表》。

3.试验成果

3.1压实系数

在试验段施工时，按层厚松铺不大于50cm进行试验，并记录填料振压后的沉降量， 从第4遍开始测量高程并观测沉降差，第4到第5遍的沉降差平均值为3.8mm,第5遍到第6遍的沉降差为2.9mm；第4到第5遍的均方差（标准差）为1.05mm,第5遍到第6遍均方差（标准差）为1.01mm（见后附填石路基试验段数据分析表）。按照规范及设计要求沉降差平均值小于5mm、标准差小于3mm即为合格，本次试验的沉降差与标准差均满足要求。

图1 路基压实遍数、孔隙率与沉降差关系曲线图

3.2碾压参数

本试验段采用厦工25吨型振动压路机进行压实。第1、2遍均采用慢速静压，行走速度为2.8Km/h；第3遍慢速弱振碾压，激振力为190KN，振动频率为28HZ，行走速度为2.8Km/h；第4遍慢速强振碾压，激振力为330KN，振动频率为 28HZ，行走速度为2.8 Km/h；第5遍、第6遍强振碾压，激振力为330KN，振动频率为 28HZ，行走速度为5.3Km/h；第5遍碾压后测得路基沉降量已变化缓慢；第6遍继续采用强振碾压（与第5遍参数相同），碾压后测得路基沉降已无明显变化。经检查，路基表面无明显孔洞，大粒径石料不松动。此处的具体数据见本填石路基试验段相关的数据分析表。

本次路基填石试验路段的施工，填料粒径按要求不超过压实层厚的2/3，压路机自重20吨，摊铺机械和整平分别采用TY220型推土机和PY190型平地机。在今后填石路基的施工过程中，对路基填石各层的松铺厚度、碾压遍数、施工机械的配置将严格按照本次试验路段所提供的数据施工，并按计划保质保量完成本合同段一工区的石方路基填筑的所有施工。

4.试验结论及参数的选定

根据试验段的试验结果，结合设计文件、有关规范标准及业主的相关要求，厦工25吨型压路机碾压6遍时为最佳碾压遍数，此时平均沉降差为2.9mm（按实际测量碾压遍数从第4遍开始），均方差为1.01mm，满足规范及设计要求。因此，本路段工区计划采用的机械配置为：松铺厚度50cm，25吨振动压路机静压2遍、弱振1遍、强振3遍，外观无明显轮痕，沉降量及方差均满足设计要求，可以作为今后石方路基填筑大面积施工的指导参数。

结语

现场试验时，认真、及时地填写试验过程中的各类数据，以保证填方试验段成果的真实、可靠性。本文中试验的碾压密实是关键。压路机先静压2遍，再开始振动碾压，振动时，先弱后强，先慢后快， 来回往返碾压密实，由两侧向中间碾压，碾压时横向接头重叠0.4～0.5m，做到碾压均匀， 无漏压、无死角，记录好碾压遍数，碾压方式、方法，振动频率和碾压行驶速度。施工前对工程施工中的各种参数进行可靠性分析是十分必要的，因为工程中施工过程中的不确定因素很多，必须保证各参数具有一定的可靠性。

参考文献

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