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摘 要：笔者结合自身施工工程实际，就片块石通风路基施工原理及工艺进行了详细探讨。
关键词：片块石；通风；路基；施工
一、片块石通风路基原理
片块石通风路基是一种控制热量传输过程的工程措施。在寒冷季节，由于外界气温低于路基温度，外面密度大的冷空气下降，进入片石层的空隙中，置换空隙中密度小的热空气，从而促使路基热量的散失。而在温暖的季节，外面的热空气因为密度小，很难进入路基内部，阻止了路基与外界的热交换，减少了路基热量积累，使路基在暖季仍可保持较低的温度。其总效果是冷量输入大于热量的输入，发挥热开关作用，保护了冻土。
二、施工工艺
片块石通风路基施工大体可以分为如下程序：基底处理→边坡码砌→倾填片石→整平→片石检测→碾压→石渣反滤层铺筑→冲碾→整平、碾压→检测。
（一）施工放样
测量放样：先放出路线边桩，每10米设一个桩，再根据中桩放出路基基底处理的边桩，为保证路基处理边缘到位及有效压实宽度，边桩每侧加宽50cm。
（二）基地处理
在施工时，不清除原地面，填筑60cm石碴，石碴最大粒径应控制在15cm以内，石碴料逐层水平填筑，用推土机粗平，平地机精平，重型压路机压实，冲击碾压25遍，将其中30cm石碴冲击碾压入地面以下。所采用的石渣最大粒径不超过15cm，洁净且不易风化，饱水抗压强度不小于30MPa，含土量小于5%。冲击碾压25遍后，实测压实沉降差小于平均沉降差值5mm，方可停止冲碾，否则继续冲碾直到满足沉降量要求为止。最后进行表层平整，振动压路压实。
（三）片块石材料选择
为了充分利用片块石自然对流机制，片块石作为路基填料时，采用单一粒径的片、块石铺设路基，不应采用不同粒径的混合结构。片、块石粒径取15～30cm，最小边长宜大于15cm，且长细比小于3，片块石强度大于30MPa。施工时，片块石材料不应刻意挑选单一粒径，自然爆破后经过进一步筛选、破碎，为保证片块石粒径满足设计要求，采用破碎锤配合挖掘机筛选、破碎城推，最后通过自卸车将合格的片块石运送至施工现场。为加快片块石生产及保证片块石粒径符合设计要求，同时采用一台颚式破碎机加工片块石过网筛分出满足粒径要求的片块石，以满足现场需求及保证片块石料源质量。
（四）边坡码砌
片块石边坡码砌前，在整平的基底石渣处理层顶面，放出片块石堆码边界桩，根据片块石设计厚度加厚15cm进行倾填，按照自卸车每车22m3片块石计算，在路基上打好方格线，以控制片块石倾填一次到位，打方格线时按照1.2倍理论 片块石量计算，以保证片块石厚度压实后仍满足设计要求。选用粒径0.2～0.3m的硬质石料进行边坡的码砌和稳固，要求码砌的两侧各宽出路基50cm，以保证后施工的片石层压实度满足要求。
（五）倾填片块石
片石材料不需刻意挑选单一粒径，在石场爆破后经过进一步筛选、破碎，满足粒径要求即可填筑。填筑采用倾填方式，并一次倾填至比设计厚度高10～15cm。投料时不得损坏邊部已经码砌的石料，对于已经损坏的要及时修复。填料时采取先低后高，先两侧后中央的投料方式进行。片块石按方格线卸于路基上，先用挖掘机处理边坡，将两侧边坡按放好的边线及1：2的坡比进行堆码，边坡码砌成一段后，中间一次倾填到设置好的预定标线，采用挖掘机将片块石路基顶面整平，平整后，项目部技术人员和实验人员协同现场监理工程师及时复核片块石倾填厚度，并做好片块石粒径过程质量的控制，发现问题及时处理，采用有效措施将每个环节的质量缺陷扼杀在萌芽状态。
（六）整平、碾压与检测
倾填至预定高度后，先用挖掘机将面层大体整平，随后人工用小石块进一步找平，并使用小石块将面层较大空隙进行人工填塞，填塞后不得有明显可见的较大空隙。找平、填塞工作完成后，采用重型压路机，静压2遍，振动碾压2遍，并铺设粒径5～10cm，厚度20cm的碎石反滤层，最后采用重型振动压路机进行碾压6～8遍。压路机的线压力应与片石的极限抗压强度匹配，避免造成石料破碎而破坏骨架结构。碾压速度控制在2～4Km/h，直线路段应先两侧后中间，曲线段应先内侧后外侧，碾压的纵向行与行之间应重叠0.5m左右，前后相邻段应重叠2m以上，碾压遍数一般为6～8遍，沉降过大则应增加碾压遍数。为了提高片石路基密实度、嵌挤强度，在石渣反滤层顶面增加冲击碾压25遍，速度不小于20Km/h。冲碾完成，对石渣反滤层进行整平，重型压路机碾压2遍。由技术人员进行压实质量的检测，压实质量检测一般采用压实沉降差来判定。压实沉降差为采用重型振动压路机按规定的碾压参数碾压两遍，检测各测点的沉降差，压实沉降差平均值应不大于5mm，标准差不大于3mm。检测合格后方可进行下一道工序施工，否则重新碾压直至检验合格。
（七）填筑砂砾调平层
石渣反滤层经检验合格后，要求铺设一层透水土工布，其一，防止顶部填筑的砂砾等细料下漏，堵塞片石的空隙，影响到片石的通风效果；其二，能使进入路基的水迅速排出，保证路基的稳定。土工布顶上填筑10cm砂砾调平层，碾压密实，注意选用较细砂砾及碾压速度控制，防止土工布被扎破或损坏。
三、工程质量效果评价
块石层内的空气对流有自然对流与强迫对流两种形式，在靠近路基边坡处，块石层内以强迫对流为主，而在路基中心处，空气对流以自然对流为主。在冷季中，路基下全部土层均进入负温，没有融化夹层形成，但-0.5℃高温区域的范围在增大。从温度场的形态可以看出，靠近边坡处的块石层下部出现明显的低温区域，说明边坡处的块石层内发生空气对流，外界冷空气通过块石层孔隙进入路基，有利于降低冻土层温度。在路基中部未出现类似于坡角处的明显降温现象，主要原因是块石路基中部相对远离边坡，块石孔隙内空气沿程阻力增大，强迫对流效果不明显；在暖季时，块石层在外界风压的作用下，在靠近边坡位置处的块石层内部易形成强迫对流，暖季的热空气进入块石层内，对坡角处的冻土层热稳定性不利。由于块石层内充满大量空隙，使得块石层的导热系数较小，使得块石层产生隔热效果，减少外界热量进入多年冻土层。
关键词：片块石；通风；路基；施工
一、片块石通风路基原理
片块石通风路基是一种控制热量传输过程的工程措施。在寒冷季节，由于外界气温低于路基温度，外面密度大的冷空气下降，进入片石层的空隙中，置换空隙中密度小的热空气，从而促使路基热量的散失。而在温暖的季节，外面的热空气因为密度小，很难进入路基内部，阻止了路基与外界的热交换，减少了路基热量积累，使路基在暖季仍可保持较低的温度。其总效果是冷量输入大于热量的输入，发挥热开关作用，保护了冻土。
二、施工工艺
片块石通风路基施工大体可以分为如下程序：基底处理→边坡码砌→倾填片石→整平→片石检测→碾压→石渣反滤层铺筑→冲碾→整平、碾压→检测。
（一）施工放样
测量放样：先放出路线边桩，每10米设一个桩，再根据中桩放出路基基底处理的边桩，为保证路基处理边缘到位及有效压实宽度，边桩每侧加宽50cm。
（二）基地处理
在施工时，不清除原地面，填筑60cm石碴，石碴最大粒径应控制在15cm以内，石碴料逐层水平填筑，用推土机粗平，平地机精平，重型压路机压实，冲击碾压25遍，将其中30cm石碴冲击碾压入地面以下。所采用的石渣最大粒径不超过15cm，洁净且不易风化，饱水抗压强度不小于30MPa，含土量小于5%。冲击碾压25遍后，实测压实沉降差小于平均沉降差值5mm，方可停止冲碾，否则继续冲碾直到满足沉降量要求为止。最后进行表层平整，振动压路压实。
（三）片块石材料选择
为了充分利用片块石自然对流机制，片块石作为路基填料时，采用单一粒径的片、块石铺设路基，不应采用不同粒径的混合结构。片、块石粒径取15～30cm，最小边长宜大于15cm，且长细比小于3，片块石强度大于30MPa。施工时，片块石材料不应刻意挑选单一粒径，自然爆破后经过进一步筛选、破碎，为保证片块石粒径满足设计要求，采用破碎锤配合挖掘机筛选、破碎城推，最后通过自卸车将合格的片块石运送至施工现场。为加快片块石生产及保证片块石粒径符合设计要求，同时采用一台颚式破碎机加工片块石过网筛分出满足粒径要求的片块石，以满足现场需求及保证片块石料源质量。
（四）边坡码砌
片块石边坡码砌前，在整平的基底石渣处理层顶面，放出片块石堆码边界桩，根据片块石设计厚度加厚15cm进行倾填，按照自卸车每车22m3片块石计算，在路基上打好方格线，以控制片块石倾填一次到位，打方格线时按照1.2倍理论 片块石量计算，以保证片块石厚度压实后仍满足设计要求。选用粒径0.2～0.3m的硬质石料进行边坡的码砌和稳固，要求码砌的两侧各宽出路基50cm，以保证后施工的片石层压实度满足要求。
（五）倾填片块石
片石材料不需刻意挑选单一粒径，在石场爆破后经过进一步筛选、破碎，满足粒径要求即可填筑。填筑采用倾填方式，并一次倾填至比设计厚度高10～15cm。投料时不得损坏邊部已经码砌的石料，对于已经损坏的要及时修复。填料时采取先低后高，先两侧后中央的投料方式进行。片块石按方格线卸于路基上，先用挖掘机处理边坡，将两侧边坡按放好的边线及1：2的坡比进行堆码，边坡码砌成一段后，中间一次倾填到设置好的预定标线，采用挖掘机将片块石路基顶面整平，平整后，项目部技术人员和实验人员协同现场监理工程师及时复核片块石倾填厚度，并做好片块石粒径过程质量的控制，发现问题及时处理，采用有效措施将每个环节的质量缺陷扼杀在萌芽状态。
（六）整平、碾压与检测
倾填至预定高度后，先用挖掘机将面层大体整平，随后人工用小石块进一步找平，并使用小石块将面层较大空隙进行人工填塞，填塞后不得有明显可见的较大空隙。找平、填塞工作完成后，采用重型压路机，静压2遍，振动碾压2遍，并铺设粒径5～10cm，厚度20cm的碎石反滤层，最后采用重型振动压路机进行碾压6～8遍。压路机的线压力应与片石的极限抗压强度匹配，避免造成石料破碎而破坏骨架结构。碾压速度控制在2～4Km/h，直线路段应先两侧后中间，曲线段应先内侧后外侧，碾压的纵向行与行之间应重叠0.5m左右，前后相邻段应重叠2m以上，碾压遍数一般为6～8遍，沉降过大则应增加碾压遍数。为了提高片石路基密实度、嵌挤强度，在石渣反滤层顶面增加冲击碾压25遍，速度不小于20Km/h。冲碾完成，对石渣反滤层进行整平，重型压路机碾压2遍。由技术人员进行压实质量的检测，压实质量检测一般采用压实沉降差来判定。压实沉降差为采用重型振动压路机按规定的碾压参数碾压两遍，检测各测点的沉降差，压实沉降差平均值应不大于5mm，标准差不大于3mm。检测合格后方可进行下一道工序施工，否则重新碾压直至检验合格。
（七）填筑砂砾调平层
石渣反滤层经检验合格后，要求铺设一层透水土工布，其一，防止顶部填筑的砂砾等细料下漏，堵塞片石的空隙，影响到片石的通风效果；其二，能使进入路基的水迅速排出，保证路基的稳定。土工布顶上填筑10cm砂砾调平层，碾压密实，注意选用较细砂砾及碾压速度控制，防止土工布被扎破或损坏。
三、工程质量效果评价
块石层内的空气对流有自然对流与强迫对流两种形式，在靠近路基边坡处，块石层内以强迫对流为主，而在路基中心处，空气对流以自然对流为主。在冷季中，路基下全部土层均进入负温，没有融化夹层形成，但-0.5℃高温区域的范围在增大。从温度场的形态可以看出，靠近边坡处的块石层下部出现明显的低温区域，说明边坡处的块石层内发生空气对流，外界冷空气通过块石层孔隙进入路基，有利于降低冻土层温度。在路基中部未出现类似于坡角处的明显降温现象，主要原因是块石路基中部相对远离边坡，块石孔隙内空气沿程阻力增大，强迫对流效果不明显；在暖季时，块石层在外界风压的作用下，在靠近边坡位置处的块石层内部易形成强迫对流，暖季的热空气进入块石层内，对坡角处的冻土层热稳定性不利。由于块石层内充满大量空隙，使得块石层的导热系数较小，使得块石层产生隔热效果，减少外界热量进入多年冻土层。