趙國衛(wèi)

(河北路橋集團(tuán)第五工程公司)

隨著我國高等級(jí)公路建設(shè)向西部山區(qū)延伸，路基高填深挖及隧道工程施工越來越多，在施工過程中，會(huì)產(chǎn)生大量的大粒徑碎石。為了保護(hù)環(huán)境、節(jié)約投資，大部分碎石會(huì)被利用于填筑路基。目前，國內(nèi)外對(duì)大粒徑碎石路基的某些方面已經(jīng)進(jìn)行了一定的研究，但很不全面，研究成果不系統(tǒng)且適用性較差，而設(shè)計(jì)和施工規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)更是需要補(bǔ)充完善?，F(xiàn)有公路路基施工控制技術(shù)研究大多以細(xì)粒土為基礎(chǔ)，細(xì)粒土壓實(shí)質(zhì)量的檢測(cè)與評(píng)定，已有規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。但是，由于大粒徑碎石與細(xì)粒土差異的存在，如果針對(duì)大粒徑碎石仍使用細(xì)粒土的質(zhì)量檢測(cè)與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，則存在適用性和合理性問題?！豆饭こ藤|(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》(JTGF80/1－2004)雖然將沉降檢測(cè)法作為碎石路基的檢測(cè)方法，但并不是一種非常合理的方法，仍然缺少一套更加詳細(xì)、合理的技術(shù)規(guī)范和質(zhì)量評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)。

以高速公路大粒徑碎石路基施工為依托，通過室內(nèi)和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，提出大粒徑碎石填料施工質(zhì)量控制和質(zhì)量檢測(cè)方法，為確保路基施工質(zhì)量提供參考。

1 碎石路基的工程特性

路基土的工程性質(zhì)是由粒徑大于2 mm 的粗顆粒、帶粘性的細(xì)顆粒和無粘性的粉粒的含量決定的。各組分含量不同，工程性質(zhì)就有差異。大于2 mm 的粗顆粒含量越高，骨架作用越明顯，內(nèi)摩擦力和滲透性越大;細(xì)顆粒越多，其粘聚力越高，滲透性越小;起填充作用的粉粒，主要影響毛細(xì)水的上升高度。而碎石路基與土路基的填料的工程性質(zhì)差異很大。碎石路基填料主要工程特性如下。

(1)顆粒與顆粒之間粘聚力很小，甚至沒有粘聚力。

(2)填料中細(xì)顆粒的含量較少，空隙率較大。

(3)粒徑較大，強(qiáng)度以摩擦力為主，抗剪強(qiáng)度較高。

(4)粒徑較大，透水性好。

(5)在碾壓過程中會(huì)出現(xiàn)被壓碎的現(xiàn)象，且不易壓實(shí)。

2 碎石路基常用的檢測(cè)方法

目前，對(duì)碎石路基壓實(shí)質(zhì)量的測(cè)定，主要有兩種方法，即直接方法和間接方法?？煞譃槊芏葯z測(cè)法、抗力檢測(cè)法、試驗(yàn)工程法三類。這三種方法的特點(diǎn)及對(duì)于檢測(cè)土石混填路基的適用性見表1。

表1 碎石路基傳統(tǒng)檢測(cè)方法適用性

續(xù)表1

3 大粒徑碎石路基施工質(zhì)量檢測(cè)方法及控制要點(diǎn)

3.1 灌水法

鑒于大粒徑碎石路基與普通的填土路基不同，挖試坑時(shí)可能使已壓實(shí)的路基松動(dòng)，改變?cè)瓉淼臓顟B(tài)，因此在試驗(yàn)過程中應(yīng)注意以下問題。

(1)試坑的直徑與填料最大粒徑的關(guān)系

很顯然，從檢測(cè)精度和測(cè)定值的代表性考慮，試坑直徑最好大一些。但是也需要考慮其操作的可行性，避免較大的開挖勞動(dòng)力。有研究表明，灌水試驗(yàn)的試坑直徑在最大粒徑的3 倍以上較好。比例過大，工作量也顯著增大。一般采用的試坑直徑為最大粒徑的2～3 倍。

(2)壓實(shí)層表面和底面平整程度以及坑壁凹凸?fàn)顩r的評(píng)價(jià)

為保證試坑體積的精確度，可采取一些措施來評(píng)價(jià)壓實(shí)層表面的平整度以及試坑坑壁的凹凸情況:對(duì)于壓實(shí)層表面的平整度，在試坑開挖完畢后用精密水準(zhǔn)儀測(cè)量坑沿4 個(gè)點(diǎn)(以試坑表面圓心為中心的垂直的點(diǎn))的高程，看是否在同一水平面上;對(duì)于試坑坑壁的凹凸情況，則采用目測(cè)的方法，看坑壁上有無突出的石塊和較大的凹陷。

(3)塑料薄膜的厚度

塑料薄膜的厚度會(huì)影響薄膜與試坑坑壁接觸的密切程度，從而對(duì)試坑體積的測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生較大影響，當(dāng)然同時(shí)也與坑壁凹凸情況有關(guān)。薄膜的厚度過薄，在灌水時(shí)易被坑壁上突出的石牙刺破，水將會(huì)流出，從而導(dǎo)致試坑體積的偏大;相反，薄膜厚度過大時(shí)，塑料薄膜與試坑坑壁貼合不好，會(huì)存在空隙，從而導(dǎo)致試坑體積偏小。現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)采用聚乙烯塑料薄膜，厚度0.2 mm 左右，效果比較好。

3.2 施工工藝控制法

根據(jù)路基施工規(guī)范，填料的最大粒徑不能超過層厚的2/3，這就決定了填料的粒徑。在控制最大粒徑的同時(shí)要合理分配不同粒徑的填料，使整個(gè)攤鋪層呈優(yōu)良級(jí)配，只有級(jí)配優(yōu)良，通過壓實(shí)才可以達(dá)到最佳效果。避免填料級(jí)配分布不均、細(xì)料過多或大粒徑料過多等現(xiàn)象。

攤鋪過程一般要求要有大型的推土機(jī)、裝載機(jī)、平地機(jī)等機(jī)械輔助攤鋪，邊填料邊攤鋪，將大粒徑料鋪在底部，小粒徑料填在大粒徑料的空隙中。采用整體推進(jìn)式，填料從一頭開始，邊填邊鋪至規(guī)定鋪厚。攤鋪過程中的額外工作就是現(xiàn)場(chǎng)采用人工或者機(jī)械設(shè)備剔除超粒徑和人工找平等工作，保證該鋪層的填料均勻并有一定的平整度。

機(jī)械設(shè)備類型、性能和操作要求，施工方案和有關(guān)組織管理因素，均將直接影響項(xiàng)目施工進(jìn)度和質(zhì)量，因此必須從機(jī)械化施工方案的制定、機(jī)械選型、生產(chǎn)性能和操作要求等方面嚴(yán)格控制。壓實(shí)過程中壓實(shí)機(jī)械要低速進(jìn)行、振動(dòng)頻率要達(dá)到要求、發(fā)動(dòng)機(jī)要在額定轉(zhuǎn)速下作業(yè)等，保證壓實(shí)作業(yè)有較高的效率，以期在較少的碾壓遍數(shù)下達(dá)到壓實(shí)要求。

3.3 彎沉檢測(cè)法

由于碎石路基的填料粒徑較大，粒徑組成變化也較大，且粒徑組成不佳，路基表面小石料顆粒容易松散，在彎沉試驗(yàn)時(shí)還有可能會(huì)出現(xiàn)滑動(dòng)現(xiàn)象，從而導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳感器收集到異常值，此時(shí)計(jì)算機(jī)的控制系統(tǒng)會(huì)發(fā)出警告。因此，在彎沉試驗(yàn)時(shí)應(yīng)注意到異常值的取舍現(xiàn)象，盡量在路基壓實(shí)層表面密實(shí)平整的地方進(jìn)行檢測(cè)。針對(duì)大粒徑碎石路基填料的強(qiáng)度較大、粒徑較大等特點(diǎn)，在試驗(yàn)路段上進(jìn)行彎沉檢測(cè)時(shí)，采用兩級(jí)試驗(yàn)荷載，分別為5 t 和7 t。試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，在相同條件下，增加荷載噸位后，彎沉值在增大，而試驗(yàn)變異性減小。但是應(yīng)當(dāng)看到，荷載加大后的彎沉值增幅不是很大，再考慮到5 t 荷載作用下已接近正常行車荷載，因此認(rèn)為，對(duì)于碎石路基的彎沉試驗(yàn)可選用5 t 試驗(yàn)荷載。

同一點(diǎn)落錘重復(fù)作用次數(shù)一般為三次。由于承載板、位移傳感器與路表面的接觸不密貼和不穩(wěn)定，重錘第一次落下的測(cè)定數(shù)據(jù)較分散，不能采用。一般取第二次和第三次的平均值作為這一測(cè)點(diǎn)的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)。研究表明，由于經(jīng)前兩次錘擊，測(cè)梁及其他構(gòu)件處于正常測(cè)試狀態(tài)，第三次可視為無形中的“三次平均值”，因此可取用第三次測(cè)值作為該測(cè)點(diǎn)實(shí)測(cè)結(jié)果。

3.4 層厚壓縮率控制法

層厚壓縮率控制法包括兩個(gè)指標(biāo)即沉降差和沉降率。沉降差是指檢測(cè)碾壓最后一遍前后的高程差;沉降率是指碾壓完成后，攤鋪層的壓縮值與攤鋪厚度之間比值的百分?jǐn)?shù)。碎石路基沉降差檢測(cè)方法認(rèn)為，一定荷載作用下壓實(shí)層頂面沉降量穩(wěn)定或小于某一范圍時(shí)即說明路基壓實(shí)到了密實(shí)狀態(tài)。

大量路基現(xiàn)場(chǎng)施工實(shí)踐已經(jīng)證明，沉降差檢測(cè)的結(jié)果具有較好的規(guī)律性，即隨著碾壓遍數(shù)增加，沉降差逐漸減少，而且由于測(cè)點(diǎn)可以在壓實(shí)層表面隨機(jī)布置，所以檢測(cè)結(jié)果能較好地反映被檢測(cè)路基壓實(shí)層的整體情況。再加上這種方法省時(shí)、省力，所以是目前碎石路基施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行壓實(shí)質(zhì)量檢測(cè)較常用的方法，一般施工單位將沉降差值控制在3～5 mm之間。

4 結(jié) 論

為了探討大粒徑碎石路基合理、有效、快速的施工質(zhì)量檢測(cè)方法，研究分析了灌水法、施工工藝控制法、彎沉檢測(cè)法以及層厚壓縮率控制法等各種方法的優(yōu)缺點(diǎn)。針對(duì)碎石路基自身特點(diǎn)提出了各種檢測(cè)方法測(cè)試碎石路基時(shí)的注意事項(xiàng)為確保碎石路基施工質(zhì)量提供了幫助。

［1］中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).公路路基施工技術(shù)規(guī)范(JTG F10－2006)［S］.北京:人民交通出版社，2006.

［2］趙明階，黃衛(wèi)東，韋剛.公路土石混填路基壓實(shí)度波動(dòng)檢測(cè)技術(shù)及應(yīng)用［M］.北京:人民交通出版社，2006:89－110.

［3］王清洲，劉淑艷，馬士賓，等.超大粒徑土石混填路基無損檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用研究［J］.公路，2011，(1):192－197.