羅旭

摘要 為達(dá)到保護(hù)生態(tài)的目的，公路工程項(xiàng)目在建設(shè)過程中常采用就地取材的原則，以路塹挖方和隧道挖方作為路堤填料，以降低施工成本。山區(qū)公路則多選用土石混合料或填石材料作為路堤填料?；诖?，為控制填石路堤的質(zhì)量，文章論述了填石路堤施工質(zhì)量控制的要點(diǎn)，分析了填石路堤和土石混填路堤壓實(shí)質(zhì)量控制重點(diǎn)，并總結(jié)了各壓實(shí)質(zhì)量控制方法的優(yōu)缺點(diǎn)及完善措施，旨在為同行提供借鑒。

關(guān)鍵詞 公路工程項(xiàng)目；填石路堤；壓實(shí)質(zhì)量；質(zhì)量控制

中圖分類號(hào) U416.12 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2096-8949（2023）10-0078-03

0 引言

隨著工程科技的不斷提升，公路項(xiàng)目路堤施工及其檢測(cè)技術(shù)明顯改善，且施工規(guī)范細(xì)致化程度的提升，為公路路堤施工質(zhì)量的控制發(fā)揮了重要作用。路堤填方多應(yīng)用土石或填石填料，如何高效利用壓實(shí)設(shè)備提高施工效率，成為影響路堤填筑質(zhì)量的關(guān)鍵。同時(shí)，準(zhǔn)確、快捷的路堤施工檢測(cè)技術(shù)為路基填筑質(zhì)量效果提供了有力保障。

1 填石路堤施工質(zhì)量控制

填石路堤修筑中應(yīng)做好地表清理工作，將石塊逐層填平放穩(wěn)，嚴(yán)格執(zhí)行施工規(guī)范和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，以確保填筑層厚、石料尺寸等指標(biāo)達(dá)標(biāo)。路堤填筑施工中，需應(yīng)用石屑和石渣將空隙充分填充后壓穩(wěn)，確保上下路床填料均勻，且尺寸達(dá)標(biāo)[1]。

（1）應(yīng)用振動(dòng)壓路機(jī)對(duì)上下層填料進(jìn)行分層碾壓，使填料石塊穩(wěn)定，按照先兩邊后中間的順序碾壓。振動(dòng)碾壓后，確保無明顯高程差，并結(jié)合項(xiàng)目需求對(duì)石方路堤進(jìn)行相關(guān)項(xiàng)目檢測(cè)，檢測(cè)指標(biāo)如表1所示。

（2）填石層厚控制。按照施工規(guī)范對(duì)填石路堤逐層填筑并壓實(shí)，詳細(xì)填寫施工記錄，并對(duì)填方量進(jìn)行準(zhǔn)確記錄。填石厚度會(huì)直接影響壓實(shí)效果，故施工環(huán)節(jié)需對(duì)該項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行嚴(yán)格控制，不得超過試驗(yàn)填石厚度值。對(duì)填石松鋪厚度指標(biāo)進(jìn)行精準(zhǔn)控制，可采用每層立標(biāo)桿測(cè)高程加以管控，嚴(yán)格按照標(biāo)桿標(biāo)志進(jìn)行填料攤鋪[2]。

（3）填石質(zhì)量控制要點(diǎn)：①現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)控制填料強(qiáng)度大于15 MPa，邊坡填筑用料強(qiáng)度需大于20 MPa。②填石粒徑需小于層厚2/3，最大粒徑應(yīng)小于25 cm，過大粒徑需采用人工擺設(shè)方案調(diào)整位置。③若攤鋪石塊粒徑大、填層厚、石塊間隙過大，可采用石渣、石屑和粗砂等填入孔隙，并利用壓力水沖刷使其填滿孔隙。④應(yīng)用大噸位壓路機(jī)進(jìn)行碾壓，為提高壓實(shí)效果可選用大功率振動(dòng)壓路機(jī)。⑤根據(jù)公路工程施工標(biāo)準(zhǔn)，高速公路及一級(jí)公路填石路堤路床下50 cm內(nèi)需分層填筑符合項(xiàng)目要求的土層并充分壓實(shí)，填料最大粒徑為10 cm。其他級(jí)別公路填石路堤路床下30 cm內(nèi)需填筑符合項(xiàng)目要求的土層并壓實(shí)，填料最大粒徑為15 cm。⑥若公路等級(jí)較低，填石路堤填筑可采用傾倒法，將30 cm以上硬質(zhì)石料碼砌均勻后，再在路堤邊坡坡腳處將填料傾倒后壓實(shí)[3]。

2 填石路堤（含土石混填）壓實(shí)質(zhì)量控制重點(diǎn)

控制壓實(shí)水平是提高填石路堤（包括土石混填）質(zhì)量的關(guān)鍵，也是控制施工效果的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。該文從定性和定量?jī)蓚€(gè)角度分析了填石路堤壓實(shí)質(zhì)量控制的基本方法。

2.1 灌砂法和灌水法

灌砂法即將粒徑單一或粒徑均勻的砂粒，從一定高度落入規(guī)定容積洞內(nèi)，結(jié)合砂粒的單位質(zhì)量對(duì)試洞容積進(jìn)行測(cè)量的方法，通過試洞容積反映出洞中材料的體積。灌水法的基本原理與灌砂法基本類似，試洞容積測(cè)量時(shí)應(yīng)用薄橡皮袋置入洞內(nèi)，將水壓入其中，橡皮帶在水壓下擴(kuò)充至與洞底、洞壁接觸，按照用水量進(jìn)行試洞體積的換算[4]。

2.2 表面標(biāo)高沉降控制法

填石路堤粒徑過大且細(xì)砂含量較小，可應(yīng)用碾壓沉降量法對(duì)路基路堤碾壓質(zhì)量及其密實(shí)程度進(jìn)行評(píng)估。該方法的具體應(yīng)用流程如下所示：

（1）路基路堤碾壓前，選一定量石頭涂紅顏色作為水平測(cè)量基準(zhǔn)點(diǎn)，并采用水準(zhǔn)儀對(duì)其高度進(jìn)行標(biāo)定。

（2）按照施工要求選用25～50 t振動(dòng)壓路機(jī)對(duì)路基路堤進(jìn)行碾壓，碾壓5遍后停止碾壓，采用高精度水準(zhǔn)儀對(duì)各點(diǎn)高程數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)量并嚴(yán)格記錄。一般路堤工程項(xiàng)目中水準(zhǔn)儀測(cè)量精度無法滿足實(shí)際要求時(shí)，可采用厘米尺與塔尺對(duì)應(yīng)位置附著協(xié)同應(yīng)用，將讀數(shù)精確到毫米，提高測(cè)量精度[5]。

（3）使用25～50 t鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)進(jìn)行路堤碾壓，一般情況下需碾壓3遍，再次利用水準(zhǔn)儀對(duì)各個(gè)測(cè)量點(diǎn)的高程值進(jìn)行檢測(cè)。對(duì)比此次檢測(cè)高程值與上次檢測(cè)高程值差值，差值在允許誤差范圍內(nèi)，則目標(biāo)路段路堤壓實(shí)度符合質(zhì)量要求，超過允許誤差需重新碾壓并反復(fù)檢測(cè)，直至監(jiān)測(cè)高程值誤差達(dá)標(biāo)[6]。

（4）壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)確定。測(cè)量?jī)x器、數(shù)據(jù)讀取過程、料粒錯(cuò)動(dòng)都可能導(dǎo)致路堤碾壓壓實(shí)度監(jiān)測(cè)過程中出現(xiàn)數(shù)據(jù)誤差，以項(xiàng)目設(shè)計(jì)要求為基礎(chǔ)確定最終的壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)。

2.3 壓實(shí)計(jì)法

壓實(shí)計(jì)是進(jìn)行碾壓質(zhì)量測(cè)量的新型設(shè)備，可用來監(jiān)測(cè)路基路堤壓實(shí)質(zhì)量。YS-1型壓實(shí)計(jì)由指示儀表、傳感器和信號(hào)處理器組成，填料壓實(shí)度與碾壓過程中振動(dòng)碾產(chǎn)生的振動(dòng)波形畸變程度存在相關(guān)性，把壓實(shí)計(jì)安裝在振動(dòng)碾上，實(shí)現(xiàn)對(duì)碾壓面壓實(shí)質(zhì)量的全面監(jiān)測(cè)[7]。

2.4 K30承載板載荷法

K30承載板荷載試驗(yàn)適用于粒徑小于荷載板直徑1/4的土石混填路基、土天路基、填石路基，通過30 cm直徑荷載板對(duì)下沉量1.25 mm的地基系數(shù)進(jìn)行測(cè)量，監(jiān)測(cè)最大有效深度為500 mm。

3 各種壓實(shí)質(zhì)量控制方法的優(yōu)缺點(diǎn)及完善措施

3.1 灌砂法和灌水法的優(yōu)缺點(diǎn)及完善措施

灌砂法和灌水法是進(jìn)行壓實(shí)質(zhì)量監(jiān)測(cè)的傳統(tǒng)方案，具備可量化和可靠性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，但兩種方案均為破壞性試驗(yàn)，且監(jiān)測(cè)效率低，粒徑較大的填石路堤壓實(shí)度檢測(cè)中適用度不佳，且難以準(zhǔn)確評(píng)估其最大干密度值。實(shí)踐中，將固體體積率作為控制指標(biāo)取代最大干密度指標(biāo)作為路堤壓實(shí)質(zhì)量評(píng)估的指標(biāo)，可以適當(dāng)提高兩種方案的操作可行性[8]。

3.2 表面標(biāo)高沉降控制法的優(yōu)缺點(diǎn)及完善措施

表面標(biāo)高沉降控制法是眾多路基路面壓實(shí)度檢測(cè)中可量化的手段之一，具備良好的規(guī)律性。現(xiàn)階段，填石路堤多采用該方法進(jìn)行工程質(zhì)量控制，并將其作為工程驗(yàn)收的重要指標(biāo)依據(jù)。表面標(biāo)高沉降控制法在實(shí)際應(yīng)用的過程中，由于路基填料為石料，粒徑均勻性不一且粒度大，碾壓過程中易出現(xiàn)錯(cuò)動(dòng)，從而降低結(jié)果的準(zhǔn)確性，故為提升檢測(cè)結(jié)果的可靠性，試驗(yàn)路段每100 m需布設(shè)10個(gè)控制點(diǎn)，且每個(gè)控制點(diǎn)對(duì)應(yīng)3個(gè)子控制點(diǎn)加強(qiáng)檢測(cè)頻率，確保試驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確性。振動(dòng)碾壓設(shè)備碾壓2遍后，對(duì)各個(gè)測(cè)量點(diǎn)的高程數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，監(jiān)測(cè)點(diǎn)高程與上次結(jié)果差值符合設(shè)計(jì)誤差范圍時(shí)，方可進(jìn)入下一施工工序。

3.3 壓實(shí)計(jì)法的優(yōu)缺點(diǎn)及完善措施

壓實(shí)計(jì)可以對(duì)路基路面壓實(shí)度質(zhì)量進(jìn)行全面檢測(cè)和實(shí)時(shí)反饋，但是儀表讀數(shù)只能評(píng)估表面密實(shí)狀況，難以反饋密度、含水量等填石技術(shù)指標(biāo)。與此同時(shí)，振動(dòng)壓路機(jī)的設(shè)備型號(hào)、行進(jìn)方向、碾壓速度、振動(dòng)頻率等指標(biāo)不同，填料粒徑、含水量差異都會(huì)導(dǎo)致壓實(shí)計(jì)讀數(shù)誤差，因此該方法難以提供相對(duì)準(zhǔn)確的計(jì)量指標(biāo)，導(dǎo)致壓實(shí)質(zhì)量的定量控制有一定的難度。因此，壓實(shí)計(jì)多在壓路過程中由施工人員對(duì)壓實(shí)遍數(shù)和被壓實(shí)體基本情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控[9]。

3.4 K30承載板載荷法的優(yōu)缺點(diǎn)及完善措施

地基系數(shù)（K30）檢測(cè)需應(yīng)用專業(yè)工程設(shè)備提供足夠反力，因此對(duì)工作面的操作空間有較高的要求。應(yīng)用該方法進(jìn)行路基路堤壓實(shí)度檢測(cè)結(jié)果顯示同一測(cè)量地點(diǎn)的不同時(shí)間地基系數(shù)值有所差異，數(shù)據(jù)可比性不佳，導(dǎo)致質(zhì)量檢測(cè)評(píng)估缺乏可靠依據(jù)。針對(duì)此情況，提出了以下解決方案：載荷板置于平整度較高的地面，對(duì)機(jī)械作業(yè)造成的路面松散，用專業(yè)設(shè)備鏟除路面表層10 cm土層，確保載荷板均勻受力。若路基填料為粗粒土或混合料，路基路堤表面粗糙不平，可于路堤表面鋪設(shè)2 mm厚干燥中砂提高底板放置的平穩(wěn)性，并對(duì)裝置進(jìn)行標(biāo)定，確保檢測(cè)精度值符合設(shè)計(jì)要求[10]。

4 土石混填路堤壓實(shí)度檢測(cè)方法

隨著路堤荷載水平的增加，土石混填路基變形模量和空隙率增加，而土石顆粒在荷載前后體積無明顯變化，基于此構(gòu)建路基空隙率與荷載、變形關(guān)系式，并通過靜載試驗(yàn)明確路基位移情況，構(gòu)建路基表面位移曲線，通過路基初始空隙率值確定路基壓實(shí)度。

先對(duì)土石混合路堤表面荷載位移曲線進(jìn)行測(cè)定，詳細(xì)裝置如圖1所示。借助路堤表面荷載位移曲線確定路基初始空隙率值，明確荷載與位移、空隙率關(guān)系，構(gòu)建土石混填路基表面荷載、位移與空隙率關(guān)系模型。

以上述理論為基礎(chǔ)，相對(duì)準(zhǔn)確地控制土石混填路堤壓實(shí)質(zhì)量，采用實(shí)例分析方法對(duì)該方案的可行性及計(jì)算結(jié)果的合理性進(jìn)行分析，以某高速公路K42+556～K42+707段土石混填路堤為例，通過靜載試驗(yàn)和灌水法試驗(yàn)選定4個(gè)測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行分析，靜載試驗(yàn)擬合曲線如圖2所示。

將上述測(cè)量點(diǎn)1作為標(biāo)定點(diǎn)，借助該文提出的研究方法進(jìn)行試驗(yàn)，獲得土石混合料的變形模量為E0=21.201 MPa，將該參數(shù)對(duì)測(cè)量點(diǎn)2、3、4進(jìn)行標(biāo)定，借助靜載曲線獲得不同測(cè)量點(diǎn)的壓實(shí)度，并將其結(jié)果與灌水法獲得數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，詳見表2。

5 結(jié)論

綜上所述，該文論述了填石、土石混填路堤施工壓實(shí)質(zhì)量控制方案，從施工控制、壓實(shí)質(zhì)量控制兩方面分析了現(xiàn)階段填石路堤壓實(shí)質(zhì)量控制的主要方法及其應(yīng)用特點(diǎn)。對(duì)不同填石路堤壓實(shí)方法的應(yīng)用場(chǎng)景及其特點(diǎn)進(jìn)行了總結(jié)，并指出其優(yōu)劣點(diǎn)，希望為填石和土石混合路堤施工質(zhì)量控制提供參考。

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