路基特殊填料壓實度的質(zhì)量控制與驗收指標探討

■陳文昌

（漳州市交通運輸綜合執(zhí)法支隊，漳州 363099）

隨著道路項目的發(fā)展，公路、城市道路項目共同發(fā)展的趨勢勢不可擋，對工程質(zhì)量的現(xiàn)場檢測控制要求越來越高。 路基施工特別是填方路堤中，特殊填料的使用不可避免。 路基、路面的壓實質(zhì)量是道路工程施工質(zhì)量管控的重要指標之一。 為保證路基路面的強度、剛度穩(wěn)定性以及平整度，延長路基路面的使用壽命，必須對路基、路面結(jié)構(gòu)層進行充分壓實。 由于我國對路基采用特殊填料的質(zhì)量控制指標，在現(xiàn)行規(guī)范方面并沒有明確給定，給施工管理各方特別是質(zhì)監(jiān)部門工作的開展帶來了一定的壓力，尤其是在壓實度的控制及標準的采用方面遇到難題。 本研究結(jié)合長期從事公路工程施工質(zhì)量控制的管理工作經(jīng)驗，對路基特殊填料壓實度質(zhì)量驗收指標進行探討，總結(jié)壓實度、密實度的內(nèi)在關(guān)系，給行業(yè)規(guī)范提供了數(shù)據(jù)。

1 壓實度的概念及檢測方法

壓實度又被稱為夯實度，是指土或其他筑路材料在機械壓實后的干密度與標準最大干密度之比，數(shù)值上常以百分率的形式表示。

壓實度指標的試驗主要包括室內(nèi)標準密度（最大干密度）確定和現(xiàn)場密度試驗。 為了保證路基的整體強度、 穩(wěn)定性和耐久性滿足要求，JTG/T 3610-2019《公路路基施工技術(shù)規(guī)范》[1]（以下簡稱《規(guī)范》）規(guī)定：路基施工過程中，每一壓實層均應進行壓實度檢測，檢測頻率為每1 000 m2不少于2 點；不足1 000 m2時檢驗2 點，必要時可根據(jù)需要增加檢驗點。 壓實度的常用檢測方法采用灌砂法、環(huán)刀法等，檢測應符合現(xiàn)行《公路路基現(xiàn)場測試規(guī)程》的有關(guān)規(guī)定。

路基壓實度是反映路基每一壓實層的緊密強度， 只有使每一壓實層的緊密強度都符合規(guī)定，才能使路基的整體強度、 穩(wěn)定性和耐久性滿足要求。如某一層壓實度不合格就填筑上一層，則路基的整體強度、穩(wěn)定性和耐久性將受到影響，此時再進行返工處理，則造成浪費且嚴重影響施工進度，延誤工期。

2 現(xiàn)行規(guī)范情況及分析

目前根據(jù)《規(guī)范》表4.4.3 規(guī)定，公路施工粘性土填料路基的壓實度標準要求見表1， 而對于特殊填料的采用標準無具體數(shù)據(jù)。

表1 土質(zhì)路基壓實度標準要求

《規(guī)范》在使用過程中，對特殊填料做了備注：“3、 路堤采用特殊填料或處于特殊氣候地區(qū)時，壓實度標準在保證路基強度要求的前提下根據(jù)試驗路段和當?shù)毓こ探?jīng)驗確定”。

對于填土路基的壓實度， 按照交通運輸部JTG 3430-2020《公路土工試驗規(guī)程》[2]重型擊實試驗法求出最大干容重的密實度系數(shù)和工地實測干容重，在工程實踐上已被廣泛采用。 而對于填料采用無粘性類如中（粗）砂的路堤則無明確規(guī)定。 隨著公路建設(shè)與市政道路相結(jié)合的項目不斷出現(xiàn)，跨行業(yè)的質(zhì)量標準數(shù)據(jù)及檢測方法的采用是擺在管理者面前的一大問題。 現(xiàn)結(jié)合省道牛舊線漳浦段公路改線工程0.5 km 的填砂路堤的壓實度以及施工質(zhì)量監(jiān)控問題，提出見解與認識。

3 填砂路堤的壓實度標準及施工中出現(xiàn)的問題

3.1 工程概況

省道牛舊線漳浦段公路改線工程全長12.8 km，其中約1.2 km 為填中 （粗） 砂的路基， 填高約1.0 m，路線通過漳州盆地中部鹿溪一級階地，平均地面高程約4 m，地勢平坦、開闊，大部分地段為稻田，表水發(fā)育，地下水位埋藏淺，深為0.5～5.0 m，屬軟基地段。 路基設(shè)計寬度采用15 m，線型達到平丘二級標準。 路堤全斷面填砂計1.1 萬m3，水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)。 該項工程部分填方路段采用中（粗）砂填料，以作為軟弱地基換填處理。

3.2 路堤壓實度標準的采用及可行性

以該二級公路施工實例，《規(guī)范》 中沒有明確規(guī)定中（粗）砂填料壓實度標準，亦即無明確的設(shè)計說明。 在工程檢測過程中，曾向設(shè)計單位提出要求，設(shè)計單位做填砂的壓實度書面通知，即“該路段填砂密實度標準以相對密度Dr控制，公式及數(shù)據(jù)如表2”。

從表2 可知，中（粗）砂的相對密實度Dr與粘性土的壓實系數(shù)（K=γd/γdmax×100%）存在著量的內(nèi)在關(guān)系。 換言之，相對密度可通過公式的推導，與粘性土的壓實系數(shù)來衡量。 推導如下：

表2 相對密度Dr 設(shè)計值

已知條件：中（粗）砂實驗室測得最大干容重γdmax=1.74 t/m3， 最小干容重γdmin=1.44 t/m3； 表2 中Dr,1=0.70，Dr,2=0.75，求壓實度系數(shù)K 值。 推導：

式中：e——砂的孔隙比；Δ——砂的比重；γd——砂的干容量；vk——砂的空隙體積；vs——砂顆粒體積；gs——砂顆粒重量。

由（3）代入（4）得

由（6）代入（5）得：

以γdmax=1.74，γdmin=1.44 代入（7）得：

以Dr1=0.70，Dr2=0.75 代入（8）得

K1=94.1%，K2=95%

從以上導出的K 值可以看出, 相對密度0.70～0.75 作為二級公路的路堤填砂相對密度的標準,相當于采用壓實系數(shù)的94.1%～95%,要求過高。 若按路基填土壓實度系數(shù)K1=90%,K2=93%標準代入（8）式，即得Dr1=0.64,Dr2=0.47。 因此,該中（粗）砂壓實度若采用相對密度控制時，路槽下80 cm 以內(nèi)為0.64,路槽下80 cm 以外為0.47,足以滿足要求。 這一數(shù)值亦符合有關(guān)資料[3]所提供的無粘性土的密實狀態(tài)“中密”劃分的范圍（1≥Dr>0.67 為密實；0.67≥Dr>0.33 為中密，0.33≥Dr>0 為松散）。 這一建議數(shù)據(jù)得到了設(shè)計單位的認可,決定壓實度以相對密度Dr控制（Dr=0.50）。

4 填砂路堤壓實質(zhì)量的監(jiān)控

路堤施工時,均按照設(shè)計提供的施工方案,即分層碾壓。 在每一層做壓實度試驗時，采用粘性土路基的干容重工地測試法——“環(huán)刀法”， 經(jīng)抽驗，相對密度Dr值均在0.40 以下，全線不合格。 對此，本研究提出疑問：是碾壓遍數(shù)不足，還是分層厚度過厚? 工地監(jiān)理人員責令承包單位返工重新碾壓，碾壓機具采用45 t 單輪振動拖碾。 照理，該機具振動能量已足，填砂厚度均按0～100 cm（由于全線已填完），但抽驗干容重，計算孔隙比，代入相對密度公式，還是0.40 左右。 鑒于此，在路線終端0K+700～0K+800 段做試驗性施工， 結(jié)合普通公路施工中有關(guān)砂墊層的施工操作規(guī)程，采用全面灌水，其飽和度Sr控制在大于或等于0.80 以上，分層并經(jīng)6～8 遍振動碾壓后，繼續(xù)用環(huán)刀法測試干容重，計算出的相對密度Dr值仍小于0.50（全線抽驗數(shù)據(jù)略）。 因懷疑試驗方法的可靠性，決定改用“灌砂法”進行工地干容重測定。結(jié)果在同一試坑附近所測的數(shù)值明顯與環(huán)刀法測得的不同，Dr值或K 值大多提高，計算后的Dr、K 值見表3。全線采用灌砂法后均100%合格。路基經(jīng)黃河汽車彎沉測定，亦滿足設(shè)計要求，數(shù)據(jù)曲線見圖1。

表3 0K+700～0K+800 灌砂法抽驗相對密度壓實系數(shù)

圖1 Ok+700～800 回彈彎沉定值

5 結(jié)語