填石及土石混填路堤的壓實質(zhì)量控制分析

黃定波

摘要 路基作為公路的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)，其施工質(zhì)量直接決定公路使用安全和使用年限。為有效減少對自然環(huán)境的破壞，最大限度地利用挖方路基材料，實現(xiàn)土石方資源的合理利用，節(jié)約工程建設(shè)成本，填石及土石混填路堤被逐步應(yīng)用于公路工程建設(shè)中。鑒于此，文章針對填石及土石混填路堤壓實質(zhì)量控制展開綜合探究，闡述了填石路堤基本概念，分析了填石路堤施工及壓實質(zhì)量控制要點，總結(jié)了各種壓實質(zhì)量控制方法的優(yōu)缺點及完善措施，可為后續(xù)同類工程施工提供參考。

關(guān)鍵詞 公路工程；填石路堤；土石混填；壓實質(zhì)量；質(zhì)量控制

中圖分類號 U416.1文獻標識碼 A文章編號 2096-8949（2023）11-0106-04

0 引言

近年來，隨著科技的不斷進步，公路工程路堤施工及檢測技術(shù)日益完善，施工技術(shù)標準及相關(guān)檢測規(guī)范更加細化和全面，有效地促進了路堤施工的標準化和規(guī)范化，顯著提升了路堤施工質(zhì)量，確保公路工程建設(shè)及使用安全。但由于填石及土石混填路堤施工具有較強的特殊性，壓實質(zhì)量控制難度較大，傳統(tǒng)壓實手段無法達到壓實效果，嚴重影響了公路建設(shè)的整體質(zhì)量，加強填石及土石混填路堤施工質(zhì)量管控十分必要。為此，該文針對填石及土石混填路堤的壓實質(zhì)量控制展開綜合探究，對提高路堤填筑質(zhì)量，確保公路工程建設(shè)順利完成意義重大。

1 填石路堤的概念

填石路堤主要指的是采用砂石和塊石施工的路基，其填料粒徑超過的5 cm的比重較高，占比高達70%以上，因大粒徑填料含量較高，其壓實性能及力學(xué)性能受大粒徑填料影響較大。我國地形復(fù)雜，山地分布較多，路堤填料主要由路塹挖方及隧道棄方組成；同時，為了有效降低對自然環(huán)境的破壞，最大限度地減少對山體的開采，河谷砂石逐漸被應(yīng)用于路堤填筑施工中[1]。而近年來，隨著煤炭資源的開發(fā)利用，煤矸石產(chǎn)量日益增大，作為一種重要的工業(yè)廢棄物，實現(xiàn)其循環(huán)利用，不僅能有效降低環(huán)境污染，還能減少資源浪費，節(jié)約材料成本。

2 填石路堤施工階段質(zhì)量控制

填石路堤施工前應(yīng)嚴格按照施工規(guī)范要求實施清表工作，將表面雜物徹底清理干凈，并對坑洞、凸起等平整度較差部位實施整平處理，達到標準后分層鋪設(shè)石料，確保穩(wěn)定和平整。根據(jù)設(shè)計要求合理選擇石料粒徑，科學(xué)確定鋪設(shè)厚度，并采用碎石屑填充塊石間隙，嵌擠密實[2]。各層填料粒徑應(yīng)符合相關(guān)標準要求。

2.1 填石路堤質(zhì)量檢測實測項目

填石路堤碾壓應(yīng)采用振動壓路機進行分層壓實，碾壓至路基表面填料牢固可靠，且平整度滿足要求。高速公路和一級公路填石路堤質(zhì)量檢測內(nèi)容如表1所示。

2.2 填石層厚度控制

填石路堤施工應(yīng)采用分層鋪設(shè)、分層碾壓的方式進行施工，嚴格按照施工規(guī)范要求對各層施工質(zhì)量進行綜合評估，并詳細記錄施工過程。因路基分層填筑厚度直接決定其壓實質(zhì)量，所以填石路基填筑時應(yīng)對層厚實施全面把控，確保完全按照試驗段得出的技術(shù)參數(shù)指標施工[3]。實際施工時，可通過各層設(shè)高程控制樁的方式拉線控制，注明各層填石松鋪厚度，根據(jù)控制樁鋪設(shè)路基填料。

2.3 填石路堤施工環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制要點

（1）填石路堤整體承載力不得低于15 MPa，邊坡位置承載力不得低于20 MPa。

（2）填料粒徑應(yīng)控制在層厚的2/3范圍內(nèi)，且不得超過25 cm，當粒徑大于25 cm時，應(yīng)鋪設(shè)平整。填料裝運前應(yīng)對其質(zhì)量、粒徑實施全面檢查，確保滿足使用要求，若粒徑過大，應(yīng)進行破碎處理，待符合標準要求后再進行裝運。填料運至現(xiàn)場后應(yīng)安排專人進行檢查驗收，若質(zhì)量不達標，應(yīng)堅決不予進場，針對少數(shù)粒徑較大的石塊可采用16磅錘進行破碎[4]。

（3）若填料粒徑較大，尺寸超過25 cm時，施工時應(yīng)先鋪設(shè)大體積塊石，按照大頭朝下、小頭朝上的原則鋪設(shè)平整，然后采用較小塊石和碎石屑進行填縫處理，并碾壓密實。

（4）若填料級配不良、顆粒較大、層厚較厚時，應(yīng)在各層填筑完成后采用碎石屑、砂石等材料進行填縫處理，并借助高壓水實施沖洗，確保石屑、砂石等能夠填充至塊石下方，充分填滿石塊間隙，從而有效提升填石路堤整體性、穩(wěn)定性。

（5）填石層填筑完成后應(yīng)采用載重量較大的壓路機進行壓實作業(yè)，以大功率振動壓路機效果最佳。實際壓實施工時，科學(xué)控制壓實遍數(shù)及速率，確保滿足施工要求。同時，碾壓時應(yīng)嚴格按照試驗段確定的施工參數(shù)進行壓實作業(yè)，并安排專人負責(zé)檢測，詳細做好施工記錄，碾壓遍數(shù)不足堅決不予檢測；若壓實度檢測不合格，應(yīng)繼續(xù)進行碾壓，直到壓實度滿足規(guī)范及設(shè)計要求。

（6）高等級公路路堤填筑施工時，其路床頂下方50 cm范圍內(nèi)，應(yīng)填筑符合規(guī)范要求的路基填料，并進行分層壓填，填料粒徑應(yīng)小于10 cm。而對于低等級公路填石路堤，其路床頂面下方30 cm范圍內(nèi)應(yīng)填筑符合規(guī)范要求的路基填料，并進行分層壓填，填料粒徑不得低于15 cm。

（7）對于低等級公路，填石路堤施工通常采用直接傾倒的方式進行填筑，實際填筑前，應(yīng)采用較大塊石對路堤坡腳位置進行碼砌處理。具體碼砌厚度應(yīng)嚴格執(zhí)行設(shè)計標準要求，若設(shè)計未明確，應(yīng)根據(jù)填石路堤整體高度進行確定，當整體填筑高度不足6 m時，碼砌厚度至少為1 m；當整體填筑高度超過6 m時，碼砌厚度至少為2 m[5]。

（8）科學(xué)做好施工記錄，詳細記錄施工過程，為填石路堤施工提供理論依據(jù)。主要內(nèi)容包括分層數(shù)量、分層厚度、高程、壓實機械、壓實遍數(shù)和壓實速率等。記錄內(nèi)容應(yīng)翔實，并科學(xué)保管。

3 填石路堤（含土石混填）壓實質(zhì)量控制重點

3.1 壓實質(zhì)量控制的主要檢測方法

填石路堤（包括土石混填）壓實度控制是路堤施工時的重要環(huán)節(jié)。該文分別從定性與定量兩個角度進行綜合探究。

3.1.1 灌砂法和灌水法

灌砂法主要是采用粒徑均勻的砂，自特定高度自由落入標準體積的洞中，按照單位質(zhì)量恒定的原理，對洞體體積進行測量，并以洞體體積作為洞中材料體積。

灌水法與灌砂法原理總體一致，灌水法檢測時，在測洞內(nèi)設(shè)置橡膠袋，并向內(nèi)部通入壓力水，使水體充滿洞體，確保橡膠袋與洞壁完全接觸，從而由用水量得到洞體體積[6]。

3.1.2 表面標高沉降控制法

針對填料粒徑較大、細粒成分較少的填石路堤，通常采用碾壓沉降量法對路基壓實效果實施評價。其基本流程如下：

（1）碾壓前，選取部分石塊進行標記，將其作為監(jiān)測對象，并通過水準儀準確測定各石塊高程。

（2）嚴格按照試驗段確定的施工參數(shù)，采用載重量為25～50 t鋼輪振動壓路機進行壓實作業(yè)。

（3）通過水準儀測出各點高程并進行詳細記錄。針對塔尺估讀偏差較大的情況，可采用在塔尺上方設(shè)置毫米刻度尺的方式，精確讀至毫米級。

（4）利用25～50 t壓路機繼續(xù)進行壓實作業(yè)。結(jié)合工程實踐經(jīng)驗，當碾壓一定遍數(shù)后，通過水準儀對監(jiān)測點高程進行測量，若實測高程與碾壓前高程差值小于誤差允許值，則表明壓實度滿足要求；反之，應(yīng)繼續(xù)進行碾壓，直至壓實度滿足要求為止[7]。

（5）由于測量儀器誤差、人為檢測誤差及壓實過程中粒料移動誤差等，實際碾壓過程中，應(yīng)結(jié)合設(shè)計標準要求及現(xiàn)場實際情況，合理確定壓實標準。

3.1.3 壓實計法

壓實計是一種新型壓實質(zhì)量控制儀器，規(guī)格類型較多，現(xiàn)以YS-1型壓實計進行分析，其結(jié)構(gòu)組成主要包括傳感器、信號處理器及儀表裝置等。其基本原理如下：振動裝置振動波變形情況與路基填料壓實度具有某種相關(guān)性。通過在振動碾上方安裝壓實計，實現(xiàn)對路基壓實質(zhì)量的動態(tài)控制[8]。

3.1.4 K30承載板載荷法

K30承載板載荷試驗主要是通過直徑為30 cm的荷載板對沉降量為1.25 mm的地基系數(shù)進行檢測的方法，主要應(yīng)用于粒徑小于荷載板直徑1/4的各種填方路基，檢測深度為400～500 mm。

3.2 各種壓實質(zhì)量控制方法的優(yōu)缺點及完善措施

3.2.1 灌砂法和灌水法的優(yōu)缺點及完善措施

灌砂法和灌水法具有操作簡便、準確性高、可控性強及可量化等優(yōu)點。其缺點為具有一定的破壞性，效率較低，對于大粒徑填石路堤存在較大局限性，且最大干密度不易確定。具體檢測時可根據(jù)固體體積率對壓實度實施控制，以有效消除最大干密度影響，提高檢測結(jié)果的準確性。

3.2.2 表面標高沉降控制法的優(yōu)缺點及完善措施

此方法具有可量化特點，在各種檢測方法中，其檢測效果最好?，F(xiàn)階段，填石路堤施工中常以此方法對路基壓實度實施綜合評定。

但此方法也存在一定局限性，如當采用石料進行路堤填筑時，因石料粒徑較大，壓實時塊石極易產(chǎn)生移動，從而使檢測結(jié)果準確性降低。因此，應(yīng)以每200 m為一個檢測路段，設(shè)置10個檢測點，各檢測點設(shè)置3個子控制點，以最大限度地保證檢測結(jié)果的準確性。每碾壓2遍后對各測點高層實施測量，待前后兩側(cè)測得的各測點高差滿足設(shè)計要求后，證明壓實度達到標準要求。

3.2.3 壓實計法的優(yōu)缺點及完善措施

壓實計檢測方法的優(yōu)點在于能夠?qū)崿F(xiàn)對碾壓范圍內(nèi)路基整體壓實度的全方位控制。但壓實計儀表盤指針無法顯示填料技術(shù)指標，僅能顯示檢測面壓實程度。因振動頻率、碾壓速率、運行路線、填料含水量和粒徑不同時，其檢測結(jié)果也存在顯著差異，未形成明確的控制指標，無法有效實現(xiàn)對壓實質(zhì)量的定量控制。一般情況下，此方法可用于對壓實過程的動態(tài)控制。

3.2.4 K30承載板載荷法的優(yōu)缺點及完善措施

地基系數(shù)（K30）試驗檢測需借助車輛提供荷載作用，因此必須具有充足的施工空間，且相同部位不同時間測得的K30值存在顯著差異，不具備可重復(fù)性，給質(zhì)量檢測評定工作帶來較大困難。

根據(jù)上述情況，具體完善措施如下：將承載板放置于平整、完好的路面上，若因施工因素導(dǎo)致路面松散，應(yīng)將表面5～10 cm土層鏟除并處理平整，以確保承載板均勻受力。杜宇因填料粒徑過大導(dǎo)致的路面平整度不達標，應(yīng)在表面增設(shè)厚度為2 mm的砂石整平，確保承載板放置平整。此外，在正式檢測前應(yīng)對檢測設(shè)備實施標定，以確保檢測結(jié)果的準確性[9]。

3.3 質(zhì)量管理保證措施

（1）建立科學(xué)完備的質(zhì)量管控體系。構(gòu)建以項目經(jīng)理為組長，技術(shù)負責(zé)人、現(xiàn)場技術(shù)員、施工員、班組長為組員的質(zhì)量管控團隊，科學(xué)分工，明確責(zé)任，定期開展施工質(zhì)量專項檢查，全面查找并解決存在的質(zhì)量問題，從而更好地提高工程建設(shè)質(zhì)量。

（2）優(yōu)化質(zhì)量監(jiān)管制度，強化質(zhì)量監(jiān)管力度，明確分工，增強監(jiān)管人員責(zé)任意識。質(zhì)檢員是工程施工的主要監(jiān)督者，應(yīng)具有強烈的責(zé)任意識和質(zhì)量意識，科學(xué)按照質(zhì)量管控標準進行施工檢查。針對關(guān)鍵施工環(huán)節(jié)，要求施工質(zhì)量監(jiān)理人員進行全程監(jiān)督和指導(dǎo)，以有效保證施工質(zhì)量，發(fā)現(xiàn)問題及時報告，并采取科學(xué)有效的措施予以糾正。

（3）工程施工期間，質(zhì)檢人員應(yīng)加強施工過程控制，對工程建設(shè)過程中存在的違規(guī)情況堅決予以制止，切實保證各項工作嚴格按照施工規(guī)范要求進行，最大限度地保證工程建設(shè)質(zhì)量。

4 填石及土石混填路堤壓實度檢測

結(jié)合土石混填路堤變形模量、空隙率隨荷載變化情況及荷載作用前后填料粒徑不變特征，確定路堤空隙率與荷載變化的對應(yīng)關(guān)系；并通過靜載試驗得出路基表面位移變化曲線，確定路基初始空隙率，從而得到路基壓實度[10]。

（1）測定土石混填路基表面荷載－位移曲線，檢測裝置如圖1所示。通過該曲線得出路基初始空隙率，構(gòu)建空隙率與荷載變化的對應(yīng)關(guān)系模型。

圖1 靜載試驗裝置

（2）結(jié)合上述理論分析，對土石混填路堤壓實質(zhì)量實施科學(xué)控制。為充分證明此方法的科學(xué)性和有效性，根據(jù)某公路工程K42+556～K42+707路段路堤填筑效果實施綜合分析，選取4個檢測點，依次實施靜載試驗檢測（探頭半徑r0=50 mm）及灌水檢測，4個測點靜載試驗得到的擬合曲線如圖2所示。

（3）檢測點1為標定點，通過上述檢測方法對其實施標定，能夠得到土石混合料平均變形模量E0=21.201 MPa。根據(jù)標點數(shù)據(jù)，并結(jié)合其余測點靜載試驗曲線可得出其壓實度，并與灌水法試驗結(jié)果實施對比，具體情況如表2所示。

5 結(jié)論

綜上所述，該文針對填石及土石混填路堤施工壓實質(zhì)量控制方法展開全面探究，先后從填石路堤施工階段質(zhì)量控制及壓實質(zhì)量控制兩方面進行分析，提出了填石路堤施工及壓實質(zhì)量控制要點，詳細總結(jié)了灌砂法、灌水法、表面標高沉降控制法、壓實計法、K30承載板載荷法等各種檢測方法的適用性、優(yōu)缺點及完善措施，顯著提高填石及土石混填路堤的壓實質(zhì)量檢測水平，以保證路堤填筑質(zhì)量。

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