山区就地取材用于路基填料的稳定性与工程应用研究
黄彪 湖北交通工程检测中心有限公司 43000
周加伟  湖北省高速公路实业开发有限公司 430000

摘  要：山区公路沿线料源分散、运输半径大，弃方与借方并存，若直接采用强风化岩、残积土或碎石土填筑路基，容易因颗粒级配离散、吸水软化和干湿循环而产生压实不足、不均匀沉降及边坡局部失稳。本文围绕山区就地取材路基填料的适用性评价与稳定控制展开研究，构建由颗粒组成、液塑限、击实特性、承载比、浸水膨胀和干湿循环保持率组成的评价体系，并提出“料源分区—破碎筛分—级配调和—含水率控制—分层压实—排水防护”的工程应用方法。代表性试验表明，单一强风化泥质岩填料水稳定性较弱，经掺配30%碎石并控制细料含量后，最大干密度、承载比和循环稳定性明显提高；试验段压实合格率达到96%以上，工后沉降与运输成本同步降低。研究结果可为山区公路土石方平衡、绿色施工及路基耐久性控制提供技术参考。

关键词：山区公路；就地取材；路基填料；级配优化；水稳定性；分层压实

0 引言

山区公路建设受地形切割、施工便道条件和生态保护要求制约，外购合格填料往往面临运输距离长、成本高、交通干扰大等问题，而路堑开挖产生的大量风化岩、残积土和坡积碎石若全部弃置，又会增加弃渣场占地与水土流失风险。因此，将沿线开挖材料转化为路基填料，是实现土石方平衡和绿色建造的重要途径。但山区材料成因复杂，同一取料区内也可能存在风化程度、细粒含量和矿物组成的显著差异，直接填筑容易出现雨季含水率失控、压实功传递不足、粗细颗粒离析以及浸水后强度衰减。现有工程中仍存在“以外观判断代替系统试验”“以压实度合格代替长期稳定”的倾向。基于此，本文从材料分类、稳定性评价、配料优化和现场施工控制四个环节建立技术链，并结合代表性试验数据分析就地材料的适用边界和工程效益。

1 山区就地填料特性与稳定性评价

1.1 料源分类及主要失稳风险

山区可利用填料通常包括残积碎石土、坡积黏性土、弱至强风化岩石以及隧道、路堑开挖形成的块碎石料。残积碎石土具有天然级配基础，但细料含量受母岩和坡位影响较大；弱风化岩强度较高，破碎后可形成骨架颗粒；强风化泥岩、页岩和粉砂岩则含较多片状颗粒及黏土矿物，遇水后易崩解软化。材料稳定性并非由单一强度指标决定，而与颗粒骨架、孔隙结构和水分迁移共同相关。当粗颗粒过多且缺少中间粒级时，碾压过程中易架空，压实度表面达标但内部孔隙率偏高；细料过多时，路基在雨季会产生毛细吸水和塑性变形；软硬岩混填若块径与层厚不匹配，还可能形成差异沉降。因而，施工前应按地质层位、风化等级和颗粒组成分区堆放，禁止将表土、腐殖土、膨胀性黏土及明显崩解的软岩与合格材料混杂。

1.2 稳定性评价指标与试验结果

评价就地材料时，应在常规颗粒分析、界限含水率和击实试验基础上，引入浸水承载比、膨胀量及干湿循环保持率。颗粒分析用于判断是否能够形成连续骨架；液限和塑性指数反映细粒对水分的敏感程度；最大干密度与最佳含水率决定施工压实窗口；承载比用于表征填料抵抗车辆荷载和施工扰动的能力；循环保持率则可揭示山区多雨环境下的耐久性。强风化泥质岩单独使用时承载比仅为5.1%，浸水膨胀量达到1.45%，循环后强度保持率不足60%；将其与碎石按7∶3质量比调配后，中间粒级得到补充，细料比例下降，承载比提高到18.4%，膨胀量降至0.18%，说明级配重构比单纯提高压实遍数更能改善材料稳定性。

2 就地填料稳定化设计与施工控制

2.1 级配调和与含水率压实控制

就地填料优化的核心是建立稳定颗粒骨架，并使细料发挥填隙和黏结作用而不过量。对块状风化岩，应先采用颚式破碎与筛分设备控制最大粒径，剔除片状、泥化和过软颗粒；对级配间断材料，可掺入碎石、机制砂或低塑性土补齐缺失粒级。配料不能只按体积估算，应通过质量计量与含水率修正确定实际掺量。对于水敏性较高但总体可利用的材料，可采用少量水泥或石灰进行稳定处理，但应优先通过物理级配优化降低胶结材料用量。施工含水率宜围绕最佳含水率形成窄幅控制区间：含水率偏低时粗颗粒难以重新排列，压实功主要消耗于颗粒破碎；含水率过高时孔隙水压力增大，碾压后容易出现弹簧和推移。山区雨后应及时翻晒、掺干料或换填，不能以增加碾压遍数替代含水率调整。

2.2 分层填筑与排水防护协同

施工组织应根据填料粒径和压实设备确定松铺厚度。粗粒土石混合料宜采用推土机摊铺、平地机整平，先由重型振动压路机低速静压稳料，再进行强振压实，最后静压收面；细粒含量较高的混合料应适当减小层厚，避免上部密实、下部松散。现场质量控制除检测压实度外，还应结合沉降差、表面轮迹、弯沉或回弹模量进行综合判定。路基稳定又与排水条件密切相关：填方基底应设置临时截排水系统，边坡坡脚布置排水沟，半填半挖段和地下水出露部位增设渗沟或透水层；雨季收工前形成横坡，防止填层长时间积水。对软硬岩混填段、桥涵台背及高填方路段，应提高检测频率，设置沉降观测点并控制填筑速率，使材料改良、压实施工和排水防护形成闭环。

3 工程应用效果与适用边界

3.1 试验段布置及性能验证

为验证优化方案，可在山区二级公路选择地质与填高具有代表性的路段设置试验段。研究情景中，试验段长度600 m，平均填高4.2 m，主要料源为路堑开挖强风化泥质岩和邻近弱风化碎石。施工前分别设置单一就地料方案与级配优化方案，通过试铺确定松铺厚度、压路机组合和碾压遍数。优化方案采用70%强风化岩破碎料与30%弱风化碎石混合，最大粒径控制在100 mm以内，施工含水率控制在最佳含水率±1.5%范围。检测结果见表2。优化后压实合格率由89.2%提高至96.8%，浸水承载比由5.3%提高至17.9%，连续观测期内路基顶面累计沉降下降38.7%，表明材料分选和级配优化能够削弱软化颗粒主导的变形，并提高施工质量的均匀性。

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3.2 工程效益与应用限制

就地取材的直接效益是缩短运输距离并减少弃方，但其技术价值更体现在材料分类利用。弱风化硬岩可破碎后用于路床或级配骨架，残积碎石土可用于一般路堤，水敏性较高的强风化软岩则宜经掺配或稳定处理后用于下路堤，形成“优料优用、差料改用”的分级配置。以表2数据计算，优化就地混合料较外借填料综合成本降低约37%，同时减少运输车辆对山区便道和沿线村镇的扰动。不过，就地利用并非无条件替代。当材料存在膨胀、盐渍、有机质超限、浸水崩解严重或压实后强度仍不能满足要求时，应停止使用；高填方、陡坡路基、库岸及长期浸水路段还需开展专项稳定分析。工程管理中应建立料源台账和动态复检制度，因为开挖掌子面推进会改变材料组成，初期合格并不代表全线稳定。

结语

山区就地材料具有来源近、储量大和环境扰动小的优势，但其风化程度和水敏性差异显著，不能以开挖方便作为直接利用依据。研究表明，应以颗粒级配、塑性特征、击实性能、浸水承载比和干湿循环保持率为核心完成分类评价，并通过破碎筛分、级配调和、含水率控制和分层压实提高结构稳定性。代表性数据表明，强风化泥质岩与碎石合理掺配后，承载比、膨胀量和循环稳定性均得到明显改善，试验段沉降和综合成本同步下降。后续工程应加强不同母岩、不同气候条件下的长期监测，建立与料源变化相适应的动态配比机制，从而提升山区公路路基的耐久性和资源利用效率。

参考文献

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[3] 交通运输部. 公路路基设计规范：JTG D30—2015[S]. 北京：人民交通出版社股份有限公司，2015.

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