填石路基壓實(shí)質(zhì)量檢測及控制分析

胡 云

（新疆北朋土木工程檢測咨詢有限公司，新疆 烏魯木齊 830016）

引言

目前我國公路建設(shè)蓬勃發(fā)展，不少地區(qū)存在豐富的石材資源，且公路建設(shè)過程中不可避免會(huì)產(chǎn)生大量隧道洞渣及挖方填料，為了充分利用石料資源，填石路基運(yùn)用已相當(dāng)廣泛[1-4]。

填石路基主要是指路基填料中粒徑≥ 2 mm顆粒含量≥ 70%且小于0.075 mm顆粒含量＜ 15%。相較填土路基，填石路基存在工藝復(fù)雜、壓實(shí)困難以及檢測控制指標(biāo)相對(duì)不準(zhǔn)等問題。目前不管是現(xiàn)有研究還是實(shí)際工程運(yùn)用，如吳紅權(quán)[7]等以福建省不同地區(qū)填土路基為工程依托，對(duì)多條高速公路現(xiàn)場施工工藝進(jìn)行研究，得出來適用福建地區(qū)填土路基的質(zhì)量檢測及控制標(biāo)準(zhǔn)；張昕[5]等對(duì)城市道路填土路基施工中雜填土處理進(jìn)行分析研究；萬小強(qiáng)[4]等以某項(xiàng)目為依托，對(duì)隧道洞渣進(jìn)行了研究，但其主要將其用于改良填土路基，并未全部作為填石路基原材進(jìn)行利用[5-10]。以上均表明填石路基檢測指標(biāo)主要仍借鑒研究較為廣泛的填土路基進(jìn)行開展。如目前填石路基現(xiàn)場質(zhì)量控制仍采用現(xiàn)場工藝控制為主，因此有必要對(duì)填石路基質(zhì)量檢測進(jìn)行研究，以保證填石路基壓實(shí)質(zhì)量。

1 工程概況

新疆和田境內(nèi)G3012墨玉-和田高速公路為連云港-霍爾果斯國家高速公路吐魯番-和田聯(lián)絡(luò)線G3012墨玉至和田第二合同段，包括主線、和田連接線以及和田東連接線。主線線路方向自西向東，依次經(jīng)過和田縣和洛浦縣，走向基本與現(xiàn)有國道G315平行。公路等級(jí)為高速公路，設(shè)計(jì)車速為120 km/h。該項(xiàng)目挖方較多，存在大量挖方填料。由于挖方填料主要為石灰?guī)r，抗壓強(qiáng)度相對(duì)較大，均值為45 MPa左右，設(shè)計(jì)建議以此作為路堤填料。

2 試驗(yàn)結(jié)果及分析

分別選取碾壓層厚為60 cm、80 cm、100 cm、120 cm填石路基碾壓試驗(yàn)段落各20 m，分別進(jìn)行不同碾壓遍數(shù)碾壓，然后對(duì)不同碾壓遍數(shù)下填石路基干密度、孔隙率以及沉降差進(jìn)行檢測，每個(gè)碾壓遍數(shù)取2次試驗(yàn)均值為最終試驗(yàn)結(jié)果。

2.1 孔隙率檢測

填石路基孔隙率檢測采用灌水法進(jìn)行，主要步驟：（1）根據(jù)填石路基層厚不同選取合適大小試坑進(jìn)行開挖，試坑大小見表1；（2）稱取試坑內(nèi)塊石質(zhì)量；（3）檢測試坑體積（灌水法）；（4）塊石含水率檢測；（5）空隙率計(jì)算。

不同層厚填石路基不同碾壓遍數(shù)下空隙率變化趨勢(shì)見圖1。

表1 孔隙率檢測試坑尺寸（cm）

圖1 不同層厚填石路基孔隙率變化曲線

由表1、圖1分析可知：碾壓初期，隨著碾壓遍數(shù)增加，孔隙率減小效果明顯，且碾壓層厚越大，減小效果越明顯。這是由于碾壓初期，在相同噸位壓路機(jī)、相同碾壓遍數(shù)條件下，作用于不同層厚填石路基壓實(shí)功基本一致，而未碾壓時(shí)各層厚填石路基壓實(shí)度差異較小，接近碾壓碎石堆積密度，層厚越大，填石路基雖然承受壓路機(jī)壓實(shí)功基本一致，但層厚越大路基自重做功越多，因而引起空隙率減小更加顯著。隨著碾壓遍數(shù)增加，不同層厚填石路基孔隙率均逐漸減小，最終基本達(dá)到平衡，如60 cm、80 cm碾壓后期空隙率基本保持在20%左右，80 cm、100 cm分別保持在22%、24%左右。填石路基層厚越大，穩(wěn)定孔隙率值越大。這是由于本次試驗(yàn)段填石為隧道棄渣，為中硬石灰?guī)r，強(qiáng)度相對(duì)較大，孔隙率檢測過程中發(fā)現(xiàn)，層厚較大時(shí)路基填石相互嵌擠，內(nèi)部孔隙相對(duì)較大。表明在一定壓實(shí)功率作用下，填石路基層厚越小越易被壓實(shí)，反之若層厚過大，為保證壓實(shí)效果可考慮增大壓實(shí)機(jī)械噸位。碾壓后期，不同層厚填石路基孔隙率逐漸趨于穩(wěn)定，4個(gè)不同碾壓厚度工況下，當(dāng)碾壓遍數(shù)超過10遍時(shí)，孔隙率減小幅度較小、逐漸趨于穩(wěn)定，表明一定壓實(shí)功率條件下填石路基碾壓遍數(shù)質(zhì)量控制存在臨界上限。

2.2 沉降差檢測

路基沉降差是指在碾壓作用下碾壓前、后路基表層高程變化量，可間接反映在碾壓作用下路基內(nèi)部密實(shí)度改變情況。采用水準(zhǔn)儀進(jìn)行現(xiàn)場檢測，檢測時(shí)水準(zhǔn)儀盡量架設(shè)于路基以外，以保證碾壓過程中產(chǎn)生振動(dòng)對(duì)水準(zhǔn)儀不產(chǎn)生影響。根據(jù)試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案，對(duì)不同碾壓遍數(shù)沉降差進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測，每兩次碾壓進(jìn)行一次沉降檢測，不同層厚填石路基單次沉降差及累計(jì)沉降量檢測結(jié)果見圖2。分析可知：（1）隨著碾壓遍數(shù)增加，沉降差逐漸減小并趨近于零。表明隨著碾壓遍數(shù)增加，填石路基內(nèi)部塊石逐漸被壓碎并發(fā)生重組，孔隙率逐漸減小，表現(xiàn)為路基更加密實(shí)、表層絕對(duì)高程降低。（2）隨著碾壓遍數(shù)增加，填石路基總沉降量逐漸增大并趨于穩(wěn)定，且隨著填石路基層厚增加總沉降量差逐漸增大。（3）當(dāng)碾壓遍數(shù)達(dá)到10次時(shí)，不同層厚沉降差基本達(dá)到穩(wěn)定差值，表現(xiàn)為累計(jì)沉降差也趨于穩(wěn)定。表明當(dāng)壓實(shí)機(jī)械功率一定時(shí)，對(duì)各層厚壓實(shí)作用具有最大限值，且填石路基層厚越大趨于穩(wěn)定沉降差越大，隨著層厚繼續(xù)增加，可推測在固定壓實(shí)機(jī)械下穩(wěn)定沉降差將逐漸不滿足設(shè)計(jì)要求。

圖2 不同層厚填石路基沉降差、累計(jì)沉降差變化曲線

3 結(jié)語

新疆和田境內(nèi)G3012墨玉-和田高速公路填石路基段采用26 t振動(dòng)壓路機(jī)對(duì)不同層厚（60 cm、80 cm、100 cm、120 cm）填石路基進(jìn)行了不同碾壓遍數(shù)下孔隙率、沉降差檢測。通過不同碾壓遍數(shù)下孔隙率、沉降差變化規(guī)律，得出結(jié)論：（1）隨著碾壓遍數(shù)增加，填石路基孔隙率逐漸減小并趨于定值，即使增加碾壓遍數(shù)孔隙率降低也不明顯，表明一定壓實(shí)功率條件下填石路基碾壓遍數(shù)質(zhì)量控制存在臨界上限。（2）填石路基層厚越小孔隙率減小趨勢(shì)越明顯，表明在一定壓實(shí)功率作用下，填石路基層厚越小越易被壓實(shí)，反之若層厚過大，為保證壓實(shí)效果可考慮增大壓實(shí)機(jī)械噸位。（3）填石路基沉降差隨碾壓遍數(shù)增加逐漸趨于穩(wěn)定，但沉降差穩(wěn)定值與層厚關(guān)系并不明顯，因?yàn)槌两挡畈⒉荒茏鳛樘钍坊鶋簩?shí)質(zhì)量檢測主要控制指標(biāo)。（4）總體而言，填石路基質(zhì)量控制中可采用孔隙率作為主要檢測指標(biāo)，沉降差作為輔助檢測指標(biāo)。