何天文

（中國(guó)中鐵航空港建設(shè)集團(tuán)有限公司，北京　100093）

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石方路基密實(shí)度控制方法研究

何天文

（中國(guó)中鐵航空港建設(shè)集團(tuán)有限公司，北京100093）

摘要：石方路基是道路工程中一種較為普遍的結(jié)構(gòu)形式，公路工程和市政道路工程的相關(guān)規(guī)范中都對(duì)石方路基的填筑施工工藝提出了明確的要求。而與規(guī)范對(duì)土方路基的施工工藝和質(zhì)量檢測(cè)方法做出的詳細(xì)規(guī)定不同的是，規(guī)范對(duì)石方路基密實(shí)度檢測(cè)的相關(guān)規(guī)定很不系統(tǒng)，甚或比較粗略，這一問題給石方路基施工的密實(shí)度質(zhì)量控制帶來(lái)了不小的困擾。如何便捷準(zhǔn)確地檢測(cè)石方路基的密實(shí)度，提高石方路基密實(shí)度質(zhì)量控制的效率和水平，成為石方路基施工需要解決的重要問題之一。

關(guān)鍵詞：石方路基；密實(shí)度；控制方法

石方路基是道路工程中一種較為普遍的結(jié)構(gòu)形式。特別是在山區(qū)的公路工程中，在土質(zhì)填筑材料缺乏或者石方開挖量很大時(shí)，用開挖的石方填筑路基往往具有經(jīng)濟(jì)、環(huán)保等諸多方面的優(yōu)勢(shì)，成為路基結(jié)構(gòu)填筑方案的首選。

然而，與各工程專業(yè)的相關(guān)規(guī)范對(duì)土方路基的質(zhì)量檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)和方法均有詳細(xì)、可操作性很強(qiáng)的條文規(guī)定不同，對(duì)于石方路基質(zhì)量控制最重要的指標(biāo)—路基填筑結(jié)構(gòu)的密實(shí)度。

上述相關(guān)規(guī)范的規(guī)定卻很不系統(tǒng)，且比較粗略。這給石方路基施工過(guò)程中的密實(shí)度檢測(cè)控制帶來(lái)了很多不確定性，成為長(zhǎng)期困擾石方路基施工質(zhì)量控制的一個(gè)問題。

1　石方路基的密實(shí)度檢測(cè)現(xiàn)狀

在各工程專業(yè)現(xiàn)行的規(guī)范中，對(duì)于土方路基密實(shí)度的檢測(cè)采用壓實(shí)度這一指標(biāo)，根據(jù)土質(zhì)填料顆粒組成的不同可采用的標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)方法有灌水法、灌砂法和環(huán)刀法等幾種。在公路工程的相關(guān)規(guī)程中，對(duì)上述幾種檢測(cè)方法的實(shí)驗(yàn)設(shè)備、材料、具體操作細(xì)節(jié)和計(jì)算方法都做了系統(tǒng)且詳細(xì)的規(guī)定。由于材料粒徑的差異，石方路基的密實(shí)度檢測(cè)顯然難以采用上述方法中的任何一種。

在JTG F10-2006《公路路基施工技術(shù)規(guī)范》中對(duì)石方路基填筑密實(shí)度的要求是應(yīng)滿足《填石路基上、下路基壓實(shí)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（具體內(nèi)容見表1）中規(guī)定的孔隙率標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，在條文說(shuō)明中規(guī)定：石方路基壓實(shí)干密度孔隙率的檢測(cè)采用挖大坑（最大粒徑的1.5～2.0倍）配合水袋法進(jìn)行。壓實(shí)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)在試驗(yàn)段時(shí)采用孔隙率指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)，確定相應(yīng)的施工工藝參數(shù)和壓實(shí)沉降差作為施工過(guò)程中的壓實(shí)質(zhì)量檢測(cè)控制參數(shù)，通過(guò)工藝參數(shù)和碾壓沉降差雙控進(jìn)行石方路基壓實(shí)質(zhì)量控制［1］。

在CJJ 1-2008《城鎮(zhèn)道路工程施工與質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》中對(duì)石方路基的壓實(shí)質(zhì)量規(guī)定如下：施工前應(yīng)先修筑試驗(yàn)段，以確定能達(dá)到最大壓實(shí)干密度的松鋪厚度與壓實(shí)機(jī)械組合以及相應(yīng)的壓實(shí)遍數(shù)、沉降差等施工參數(shù)。壓實(shí)密度應(yīng)符合試驗(yàn)段確定的施工工藝，沉降差不應(yīng)大于試驗(yàn)路段確定的沉降差［2］。

從公路工程和市政工程對(duì)石方路基的質(zhì)量檢測(cè)要求來(lái)看，相關(guān)規(guī)范均提到了壓實(shí)干密度這一概念，將壓實(shí)干密度作為評(píng)價(jià)石方路基填筑質(zhì)量的基礎(chǔ)指標(biāo)。這強(qiáng)調(diào)了壓實(shí)密度對(duì)于石方路基填筑質(zhì)量的重要性，說(shuō)明雖然填筑材料差異較大，但與土方路基一樣，結(jié)構(gòu)的填筑密實(shí)度仍然是影響石方路基承載能力和穩(wěn)定性的重要因素，是控制石方路基填筑質(zhì)量的主要指標(biāo)。

表1　填石路基上下路基壓實(shí)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

2　關(guān)于JTG F10-2006《公路路基施工技術(shù)規(guī)范》中石方路基孔隙率檢測(cè)方法的討論

JTG F10-2006《公路路基施工技術(shù)規(guī)范》中提出的石方路基密實(shí)度檢測(cè)方法和路徑無(wú)疑是完整的，具有現(xiàn)實(shí)的可操作性。但是，采用挖大坑配合水袋法檢測(cè)石方路基填筑結(jié)構(gòu)的孔隙率是否準(zhǔn)確；此外，是否有其他合理、準(zhǔn)確且更便捷的方法能檢測(cè)石方路基填筑結(jié)構(gòu)的孔隙率，有待研究。

土工填筑結(jié)構(gòu)的密度總體來(lái)說(shuō)是不均勻的，且隨著填筑材料最大粒徑的增大，這種不均勻性會(huì)越來(lái)越顯著。這就決定了對(duì)于土工填筑結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，用某一位置的密度來(lái)表征結(jié)構(gòu)整體的密度是有條件和局限性的。當(dāng)密度的不均勻性達(dá)到一定程度而檢測(cè)取樣的范圍不足以消除這種不均勻性時(shí)，檢測(cè)結(jié)果就失去了代表性。對(duì)于如石方路基這種采用不規(guī)則的最大粒徑達(dá)40～50cm的不均勻顆粒材料填筑形成的結(jié)構(gòu)，檢測(cè)取樣的范圍到底需要多大才能保證檢測(cè)結(jié)果具有代表性并沒有明確的資料可供參考。根據(jù)JTG E40-2007《公路土工試驗(yàn)規(guī)程》中灌水法測(cè)定土方路基壓實(shí)度的試驗(yàn)方法，當(dāng)填料最大粒徑達(dá)到200mm時(shí)，試坑的直徑應(yīng)達(dá)到800mm［3］。而JTG F10-2006《公路路基施工技術(shù)規(guī)范》中推薦的檢測(cè)石方路基填筑結(jié)構(gòu)孔隙率的試坑直徑為最大粒徑的1.5～2.0倍，這樣的試坑直徑得出的檢測(cè)結(jié)果是否具有足夠的代表性或準(zhǔn)確度尚需進(jìn)一步研究論證。

另一方面，JTG F10-2006《公路路基施工技術(shù)規(guī)范》中并沒有對(duì)挖大坑配合水袋檢測(cè)石方路基孔隙率的具體方法做詳細(xì)的說(shuō)明。參照結(jié)合JTG E40-2007《公路土工試驗(yàn)規(guī)程》中灌水法測(cè)定土方路基壓實(shí)度的試驗(yàn)方法和常規(guī)試驗(yàn)檢測(cè)知識(shí)，對(duì)如石方路基這樣的結(jié)構(gòu)，內(nèi)部存在有大量空隙，這些空隙相互連通，且很多空隙尺寸較大。此外，石方路基中試坑的內(nèi)壁肯定不如土方路基中試坑的內(nèi)壁平順。上述情況導(dǎo)致使用水袋法測(cè)定試坑的體積時(shí)，如果水袋的柔度較大，則會(huì)使部分水體進(jìn)入試坑范圍外的較大空隙，從而造成測(cè)定值偏大；如果水袋的柔度較小，則又會(huì)造成水袋難以與試坑壁密貼，從而造成測(cè)定值偏小。這些問題均會(huì)影響填筑結(jié)構(gòu)孔隙率檢測(cè)的準(zhǔn)確性。

3　一種實(shí)用的石方路基孔隙率檢測(cè)方法

能否找到一種更便捷、檢測(cè)結(jié)果更具代表性更準(zhǔn)確的方法來(lái)檢測(cè)石方路基的孔隙率。對(duì)于石方路基這樣的大體積多空隙堆砌結(jié)構(gòu)，如果能以較大范圍內(nèi)的整體結(jié)構(gòu)作為檢測(cè)對(duì)象進(jìn)行孔隙率的測(cè)定，顯然能夠得到更為理想的結(jié)果。根據(jù)目前石方路基的施工技術(shù)條件和工藝，進(jìn)行這樣的檢測(cè)是現(xiàn)實(shí)可行的。

在此結(jié)合規(guī)范要求、當(dāng)前的工程檢測(cè)和測(cè)量技術(shù)條件以及石方路基的施工工藝提出一種實(shí)用的石方路基孔隙率檢測(cè)方法，總體的思路如下：首先對(duì)填筑石料的毛體積密度ρ進(jìn)行測(cè)定；之后在正式施工前的試驗(yàn)段施作時(shí)，利用儀器測(cè)量的方法對(duì)作為檢測(cè)對(duì)象的石方填筑結(jié)構(gòu)體積V進(jìn)行準(zhǔn)確的測(cè)定，同時(shí)準(zhǔn)確稱量構(gòu)筑檢測(cè)對(duì)象的石方材料的質(zhì)量m。石方填筑結(jié)構(gòu)的孔隙率P按照公式（1）計(jì)算：

在具體的細(xì)節(jié)方面，填筑石料毛體積密度的測(cè)定應(yīng)根據(jù)石料的種類、硬度分別進(jìn)行，這也是JTG F10-2006《公路路基施工技術(shù)規(guī)范》中所要求的。檢測(cè)對(duì)象填筑石料質(zhì)量的測(cè)定應(yīng)采用自卸車裝料后逐車過(guò)磅的方式進(jìn)行，以保證質(zhì)量測(cè)定的準(zhǔn)確性。檢測(cè)對(duì)象壓實(shí)體積的測(cè)定應(yīng)選擇平整的場(chǎng)地進(jìn)行，場(chǎng)地的平整程度應(yīng)近似于石方路基填筑層壓實(shí)后頂面的狀態(tài)。如果場(chǎng)地不夠堅(jiān)實(shí)，可先在場(chǎng)地上壓實(shí)鋪筑一層石方，并用嵌縫料對(duì)鋪筑層頂面進(jìn)行整平嵌縫，以消除或減小檢測(cè)層石料被壓入場(chǎng)地或者檢測(cè)層材料下漏帶來(lái)的體積測(cè)定誤差。之后在場(chǎng)地上劃設(shè)檢測(cè)范圍的邊線。檢測(cè)范圍的寬度應(yīng)不小于15m，長(zhǎng)度應(yīng)不小于壓實(shí)機(jī)械一個(gè)工作段的長(zhǎng)度，以使檢測(cè)層的施作狀態(tài)最大限度地接近石方路基填筑的實(shí)際情況，保證檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性和代表性。在檢測(cè)范圍內(nèi)劃設(shè)方格網(wǎng)，方格網(wǎng)的尺寸以3～5m為宜。用水準(zhǔn)儀準(zhǔn)確測(cè)量方格網(wǎng)每個(gè)節(jié)點(diǎn)的地面高程并記錄。在檢測(cè)范圍邊線外側(cè)2～3m范圍內(nèi)采用人工碼砌石方，這與各工程專業(yè)規(guī)范中石方路基填筑時(shí)在靠近邊坡的范圍內(nèi)應(yīng)采用人工碼砌的要求相同。碼砌的石方在檢測(cè)范圍邊線處應(yīng)垂直于場(chǎng)地地面，且碼砌垂直面應(yīng)盡可能平整并用砂漿勾縫，這些要求同樣是為了保證檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。碼砌石方的高度應(yīng)基本等高于檢測(cè)層的填筑厚度。

在完成上述準(zhǔn)備工作后即可開始檢測(cè)層的石方填筑工作。在石方填筑過(guò)程中完成每遍碾壓后，在填筑層頂面恢復(fù)網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)的位置并進(jìn)行高程測(cè)量，以計(jì)算填筑層檢測(cè)范圍內(nèi)石方填筑結(jié)構(gòu)的實(shí)際體積，進(jìn)而算出檢測(cè)范圍內(nèi)石方填筑結(jié)構(gòu)的孔隙率。

檢測(cè)層石方填筑前應(yīng)編制周密的填筑方案，方案的重點(diǎn)是通過(guò)試驗(yàn)段的施作建立起施工工藝參數(shù)和碾壓沉降量與石方填筑結(jié)構(gòu)孔隙率之間的變化對(duì)應(yīng)關(guān)系，以用于石方填筑正式施工過(guò)程中的密實(shí)度質(zhì)量控制。

上述方法在?？诿腊部萍夹鲁墙ㄔO(shè)的市政道路路基填筑工程中得到了實(shí)際應(yīng)用。試驗(yàn)段的施作按照上述方法的要求進(jìn)行，雖然在實(shí)施過(guò)程中未對(duì)人工碼砌邊部石方在檢測(cè)范圍邊線處的垂直面進(jìn)行勾縫，但仍取得了非常理想的效果。之后對(duì)檢測(cè)范圍邊線處人工碼砌石方的開挖驗(yàn)證也證實(shí)，由于垂直面處人工碼砌石方的質(zhì)量較高，石縫較小，檢測(cè)范圍內(nèi)粒徑很小的填筑石料和石屑漏入人工碼砌石方縫隙的數(shù)量很少，對(duì)孔隙率檢測(cè)結(jié)果的影響極為微小，可忽略不計(jì)。此方法經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)評(píng)價(jià)，比公路工程規(guī)范中提出的檢測(cè)孔隙率方法更具操作性、更便捷、更準(zhǔn)確，也顯著提高了石方路基施工效率。

4　結(jié)語(yǔ)

上述提出的石方路基填筑結(jié)構(gòu)孔隙率檢測(cè)方法可視為對(duì)JTG F10-2006《公路路基施工技術(shù)規(guī)范》中規(guī)定的石方路基密實(shí)度質(zhì)量控制方法的補(bǔ)充和改良。通過(guò)實(shí)踐應(yīng)用也證實(shí)，在現(xiàn)場(chǎng)施工過(guò)程中結(jié)合試驗(yàn)段的施作，采用上述方法測(cè)定石方壓實(shí)結(jié)構(gòu)的孔隙率并與施工工藝參數(shù)和碾壓沉降量建立起對(duì)應(yīng)關(guān)系，用以進(jìn)行石方路基施工過(guò)程中的密實(shí)度質(zhì)量控制，可以有效提高石方路基施工的效率和密實(shí)度質(zhì)量控制水平。

參考文獻(xiàn)：

［1］JTG F10-2006.公路路基施工技術(shù)規(guī)范［S］.

［2］CJJ 1-2008.城鎮(zhèn)道路工程施工與質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范［S］.

［3］JTG E40-2007.公路土工試驗(yàn)規(guī)程［S］.

中圖分類號(hào)：U416.1

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1003-5168（2016）01-0120-03

收稿日期：2015-12-26

作者簡(jiǎn)介：何天文（1977-），男，碩士，研究方向：道路工程。

Stone Roadbed Compactness Control Method Research

He Tianwen
（China Railway Airport Construction Group Co.Ltd.，Beijing 100093）

Abstract:Stone roadbed is a kind of common structure form of road engineering,highway engineering and municipal road engineering in the relevant specification of stone roadbed filling construction technology is putted forward spe?cific requirements.With specification of earthwork subgrade construction technology and quality detection methods are made a detailed regulations of different specifications of stone roadbed compactness detection rules is not very system,or even more rough,the problem brought stone roadbed compaction quality control of the construction of a lot of problems.How to conveniently and accuratly detect stone roadbed compactness,improving the efficiency of the stone roadbed compaction quality control and level becomes one of the important problems need to be solved of stone roadbed construction.

Keywords:stone roadbed；compactness；control method