高速公路路基施工壓實度判別方法

李學(xué)達

（石家莊市公路橋梁建設(shè)集團有限公司，河北 石家莊 050000）

0 引言

高速公路作為重要的交通基礎(chǔ)設(shè)施在我國得到大規(guī)模建設(shè)，交通需求逐年增加，隨之工程建設(shè)壓力和難度不斷增大，在路基工程方面對路基壓實度的要求越來越高。為適應(yīng)實際要求，必須做好路基壓實度判別。在保留傳統(tǒng)方法優(yōu)勢的基礎(chǔ)上，提出一種兼顧規(guī)律性和系統(tǒng)性的新型判別方法。以此為壓實度判別創(chuàng)造良好的條件，保證判別結(jié)果的真實性與準(zhǔn)確性，防止由于判別結(jié)果失準(zhǔn)產(chǎn)生質(zhì)量問題。

1 工程概況

某高速公路項目分為兩個路段建設(shè)，整體走向由北向南。其中，第一路段起訖樁號為K1+803.497—K9+726.060，總長約7.9km，第二路段起訖樁號為K43+100—K60+854.060，總長約24.1km，若考慮立交及匝道，則項目總長約為33km。項目路基工程的總方量約為7.0×106m3。

2 路基土石方巖性及外觀

根據(jù)圖紙所示，不同土石方巖性及其在路線范圍內(nèi)的分布情況，在現(xiàn)場進行樣品采集。采集樣品的巖性及外觀情況為：C1-1：白云質(zhì)灰?guī)r，呈黃灰色，風(fēng)化程度為弱、中～強；C2+3-1：白云質(zhì)灰?guī)r，呈深灰色，風(fēng)化程度為弱、中～強；C2+3-2：白云質(zhì)灰?guī)r，呈灰白色，風(fēng)化程度為中～強；D3-1：白云質(zhì)灰?guī)r夾泥巖，呈灰色，風(fēng)化程度為中、強～全；P1-1：灰?guī)r/白云質(zhì)灰?guī)r，呈深灰色，風(fēng)化程度為中～強；P1d-1：泥巖夾砂巖，呈紫色，風(fēng)化程度為強～全；P2β-1：玄武巖，呈褐黃色，風(fēng)化程度為中、強～全；P2β-2：玄武巖，呈褐黃色，風(fēng)化程度為強～全；T3γ-1：泥巖夾砂巖、礫巖，呈紫色，風(fēng)化程度為強～全；T3γ-2：泥巖粉砂巖，呈褐紅色，風(fēng)化程度為強～全；Zac-1：砂巖夾薄層狀泥巖，呈紫色，風(fēng)化程度為強～全；Zbd-A：白云巖，呈褐黃色，風(fēng)化程度為中、強～全；Zbd-D：泥灰?guī)r，呈青灰色，風(fēng)化程度為弱、中～強；Zbd+dn-1：白云巖夾泥巖，呈褐黃色，風(fēng)化程度為弱、中～強；Zbd+dn-2：白云巖，呈深灰色，風(fēng)化程度為弱、中～強；Zbn-1：泥巖夾石英砂巖、礫巖，呈紫色，風(fēng)化程度為強～全；Q4del-1：殘坡積碎石土，呈黃紅色，風(fēng)化程度為強～全；Zbd-1：泥巖，呈紫紅色，風(fēng)化程度為全風(fēng)化；Q4col-1：混黏土，呈黃紅色，風(fēng)化程度為全風(fēng)化；Q4al+pl-A：黏土、粉質(zhì)黏土，呈褐色，風(fēng)化程度為全風(fēng)化；Q4al+pl-D：黏土、粉質(zhì)黏土，呈褐紅色，風(fēng)化程度為全風(fēng)化；Q4el+dl-A：殘坡積粉質(zhì)黏土，呈褐黃色，風(fēng)化程度為全風(fēng)化；Q4el+dl-1：殘坡積紅黏土，呈黃紅色，風(fēng)化程度為全風(fēng)化；Q4ml-1：素填土，呈褐紅色，風(fēng)化程度為全風(fēng)化；褐煤，呈黑色，風(fēng)化程度為全風(fēng)化。

3 料源試驗

按照現(xiàn)行規(guī)程對上述樣品實施土工試驗，以此檢測以下各項關(guān)鍵指標(biāo)：（1）天然含水率；（2）顆粒級配；（3）液、塑限；（4）密度比率；（5）擊實；（6）承載比，即CBR 值。經(jīng)檢測，Zbd-1、Q4col-1、Q4al+pl-A、Q4al+pl-D、Q4el+dl-A、Q4el+dl-1、Q4ml-1 與褐煤均屬高液限細(xì)粒土，按照有關(guān)規(guī)定，液限超過50%與塑性指數(shù)在26 以上的土均不可在路基施工中使用，因此，該類土未做完整試驗。其他土石樣品皆為粗粒料，主要物理力學(xué)指標(biāo)都能達到要求，但要注意P1d-1 的96區(qū)承載比未能滿足要求（＜8），不可在96區(qū)填筑施工中使用[1]。

在此基礎(chǔ)上，對除Zbd-1、Q4col-1、Q4al+pl-A、Q4al+pl-D、Q4el+dl-A、Q4el+dl-1、Q4ml-1 與褐煤以外的土石樣品進行級配試驗。根據(jù)室內(nèi)試驗結(jié)果與現(xiàn)場檢驗結(jié)果，從中剔除粒徑超過40mm 的部分，然后對粒徑在5～40mm 的顆粒進行分解，得到含量分別為70%、50%、30%和10%的不同粒組，再對不同粒組開展篩分試驗，以此確定不同分組礫石含量和最佳含水量及最大干密度之間的關(guān)系。同時對粒徑在5～40mm 的顆粒含量為10%的分組實施承載比試驗，以此和第一組原級配對比，確定承載比和粒徑在5～40mm 內(nèi)顆粒含量之間的關(guān)系，并判斷能否達到規(guī)范提出的要求[2]。

從試驗結(jié)果可知，承載比基本滿足所有填筑區(qū)的基本要求，只有Zbn-1 的粒徑在5～40mm 內(nèi)顆粒含量為10%對應(yīng)的承載力數(shù)值相對較低，盡可能在93區(qū)的填筑施工中使用。此外，通過對成果的進一步分析，還能得出粒徑在5～40mm 內(nèi)顆粒含量和最佳含水率及最大干密度之間的關(guān)系，即最大干密度和粒徑在5～40mm范圍內(nèi)顆粒含量之間為正比關(guān)系，只有Zbd-D最大干密度和粒徑在5～40mm 范圍內(nèi)顆粒含量之間呈現(xiàn)微弱的反比關(guān)系，但所有樣品的最佳含水率都和粒徑在5～40mm范圍內(nèi)顆粒含量之間為反比關(guān)系[3]。

在以上不同巖性中，以白云質(zhì)灰?guī)r、白云巖、泥巖和砂巖的權(quán)重相對較大，對這些巖性的最佳含水率和最大干密度實施相關(guān)性分析，由此得出最佳含水率和最大干密度之間為反比關(guān)系，回歸系數(shù)都不低于0.98，具有良好的相關(guān)性。

4 壓實度判別

結(jié)合上述試驗結(jié)果，推測不同巖性對應(yīng)的壓實度，以此形成獨立判別指導(dǎo)文件。經(jīng)現(xiàn)場驗證可知，粒徑在40mm 以上的顆粒，其在試坑中的實際含量低于30%，且現(xiàn)場測得的含水率缺乏代表性，需要以粒徑超過40mm 顆粒的實際含量為依據(jù)，對最佳含水率及最大干密度進行計算校正，無疑會增大工作難度，延長工期，并且還會由于人為因素導(dǎo)致計算錯誤?；诖?，在本次判別過程中將粒徑在40mm 以內(nèi)的顆粒對應(yīng)的壓實度判別為主，而粒徑超過40mm 的部分暫不考慮。因此，無需在現(xiàn)場檢測過程中對最佳含水率及最大干密度進行校正，保證檢測過程的快速性及檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。

對壓實度進行判別時，需嚴(yán)格按照下列操作步驟：

（1）在現(xiàn)場進行壓實度實測前，應(yīng)先以填料外觀及其風(fēng)化程度為依據(jù)，結(jié)合現(xiàn)有的判別成果及不同巖性的現(xiàn)場照片，初步確定填料的巖性，之后通過灌砂法開展實測。在開挖試坑之前，應(yīng)在現(xiàn)場對灌砂筒砂量進行嚴(yán)格的標(biāo)定，以保證試驗結(jié)果的準(zhǔn)確性和真實性。

（2）在開挖試坑時，對粒徑超過40mm 的顆粒和粒徑在40mm 以內(nèi)的顆粒應(yīng)進行分別稱量，同時做好保濕，對粒徑超過40mm 的顆粒，需使用容積在2～4L的量筒準(zhǔn)確測量排水體積。試坑灌砂結(jié)束后，在灌砂總體積基礎(chǔ)上減去粒徑超過40mm 的顆粒體積，以此得出試坑的總體積，然后用粒徑小于40mm 的顆粒實際質(zhì)量除以之前得到的試坑體積，以此獲得粒徑在40mm 以內(nèi)的顆粒對應(yīng)的壓實濕密度，最后用這一濕密度值除以粒徑在40mm 以內(nèi)顆粒的實際含水率，方可獲得填料壓實干密度值。對粒徑在40mm 以內(nèi)的顆粒，其含水率可通過酒精燃燒測得。此時應(yīng)注意樣品必須有良好的代表性，一般是在試坑的中部選取粒徑在40mm 以內(nèi)的顆粒，將其燒干后質(zhì)量應(yīng)達到1kg以上[4]。

（3）對含水率測定時使用的樣品進行礫石干質(zhì)量與含量的測定。其中，礫石的粒徑為5～40mm。

（4）以礫石的含量和最佳含水率與最大干密度以及相互之間的關(guān)系為依據(jù)，通過計算確定實際最佳含水率與最大干密度，壓實度即為現(xiàn)場壓實干密度和校正最大干密度之間的比值[5]。

對該高速公路項目而言，第一路段路基填筑方量及部位相對較多，需驗證的數(shù)量也很多。過去經(jīng)過了半年的時間，僅有六種巖性被使用，經(jīng)現(xiàn)場對壓實度進行的隨機驗證，共對30組填料進行檢測，實際驗證效果相對良好。96 區(qū)的驗證組數(shù)為18 組，屬于重點驗證區(qū)，如路床與臺背回填區(qū)等，其壓實度結(jié)果在96.2%～99.6%（均值為98.2%）；94區(qū)的驗證組數(shù)為7組，以上路堤回填區(qū)為主，其壓實度結(jié)果在94.6%～98.7%（均值為96.4%）；93 區(qū)的驗證組數(shù)為4 組，以下路堤回填區(qū)為主，其壓實度結(jié)果在94.2%～97.7%（均值為95.7%）；由于90 區(qū)為原地面換填區(qū)，所以其驗證組數(shù)只有1 組。在本次驗證過程中，充分說明了以上判別方法的合理性與可行性，贏得了工程技術(shù)人員及現(xiàn)場監(jiān)理人員的認(rèn)可與支持，印證了壓實度判別方法及其成果取得了成功，值得在更多高速公路工程中借鑒和使用，從根本上解決壓實度判別方面的難題，從而推動高速公路工程建設(shè)及發(fā)展。

5 結(jié)語

綜上所述，高速公路路基施工中，壓實度是決定路基質(zhì)量的一項關(guān)鍵指標(biāo)。為給路基施工過程中的壓實度檢測判別和控制提供可靠的參考依據(jù)，以上提出一種可對路基壓實度進行判別的方法，并驗證了其在實際工程中應(yīng)用的合理性與可行性，使以往無規(guī)律性的壓實度檢測變?yōu)榫哂邢到y(tǒng)性和規(guī)律性的檢測，進而實現(xiàn)現(xiàn)場檢測能力及施工控制能力的提升，為施工進度及質(zhì)量的提高創(chuàng)造良好條件，最終提高工程建設(shè)的綜合效益。