探究路基填筑礫類土壓實(shí)度控制方法

李養(yǎng)軍 中鐵十四局集團(tuán)第一工程發(fā)展有限公司，山東 日照 276800

張石高速公路石家莊北出口支線工程地質(zhì)勘察全長約13 公里，本段路線位于正定縣城以西，滹沱河以北，途徑曙光路、王古寺、周漢河、刁橋莊、南崗村、羊曲線、上水屯，終點(diǎn)至下水屯。本工程項(xiàng)目起訖樁號(hào)為K6 +942.5～K12 +195，主線長5.2525KM。主線按高速公路標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，設(shè)計(jì)速度100KM/h，為全封閉雙向六車道，路基寬29.5 米，中央分隔帶寬3 米;從月牙路至羊曲線之間主線兩側(cè)各設(shè)7 米寬輔道，輔道按三級(jí)路標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，設(shè)計(jì)速度為40KM/h。

主要工程量為曙光路互通、張石支線互通。根據(jù)現(xiàn)有的施工圖紙統(tǒng)計(jì)，共有路基填方138.8 萬方;大小結(jié)構(gòu)物38 座，其中現(xiàn)澆箱梁8座。路基填料可采用滹沱河河床內(nèi)天然砂礫，數(shù)量豐富。

1 施工工藝

施工前，按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行施工放樣，測(cè)設(shè)中樁、撒出邊線，按松鋪厚度平均35cm 控制，對(duì)施工段落用石灰撒線劃格，控制每個(gè)方格內(nèi)的倒土車數(shù)，從而控制松鋪厚度。

分格上土:每層上土前根據(jù)中線位置放出10 ×10m 方格網(wǎng)，確保上土均勻。施工過程前，沙礫表層先灑水濕潤，禁止在路基填土、機(jī)械、車輛在急調(diào)頭，以免碾壞沖擊碾壓35cm 砂礫層。

攤鋪整平:填方作業(yè)應(yīng)分層攤鋪，平地機(jī)整平，松鋪厚度為35cm。填料鋪設(shè)的寬度，每側(cè)超出路堤設(shè)計(jì)寬度30cm，施工完成后刷去30cm，以保證刷坡后的路基邊緣有足夠的壓實(shí)度。

碾壓:壓實(shí)時(shí)土的含水量須控制好，必要時(shí)調(diào)整土的含水量，填土層在壓實(shí)前先整平，并做成橫坡，以利排水。碾壓時(shí)，要遵循直線段由兩側(cè)向中心碾壓，先靜后振、先慢后快、先弱振后強(qiáng)振的程序進(jìn)行。壓路機(jī)行走速度≤4Km/h。在試驗(yàn)段內(nèi)取三處直徑為2m 范圍作壓實(shí)度試驗(yàn)，靜壓一遍后，每強(qiáng)振一遍均測(cè)壓實(shí)度，記錄每處壓實(shí)度達(dá)到93%時(shí)的遍數(shù)、厚度。若強(qiáng)振至第三遍強(qiáng)震時(shí)，路基表層失水嚴(yán)重，出現(xiàn)松散，用灑水車及時(shí)補(bǔ)水悶料，待到2 小時(shí)后，再強(qiáng)震第四遍，以達(dá)到路基設(shè)計(jì)要求的標(biāo)準(zhǔn)。

2 壓實(shí)度控制存在問題及難點(diǎn)

該標(biāo)段路基填方多為借土填方，由于戰(zhàn)線較長，所確定的取土場(chǎng)位置不一，土樣也是復(fù)雜多樣，以礫類土為主，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)定，各取土場(chǎng)含石量大小自5%至35%不等。

2.1 存在問題

工程伊始，項(xiàng)目部試驗(yàn)室按照常規(guī)試驗(yàn)規(guī)程對(duì)各土場(chǎng)土樣分別做了重型擊實(shí)試驗(yàn)，成果經(jīng)監(jiān)理代表處審批后，便應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)路基試驗(yàn)段填筑施工。待試驗(yàn)段碾壓完成后，采用灌砂法進(jìn)行自檢壓實(shí)度時(shí)，出現(xiàn)了壓實(shí)度達(dá)不到規(guī)定值和超百問題，我們隨后又增加了數(shù)遍碾壓，后經(jīng)測(cè)得部分點(diǎn)位壓實(shí)度仍然出現(xiàn)同樣問題。我們隨即對(duì)不達(dá)標(biāo)和超百位置的兩個(gè)點(diǎn)位做了“單點(diǎn)擊實(shí)”，試驗(yàn)結(jié)果顯示兩處的最大干密度分別是2.13g/cm3和2.05g/cm3，兩者相差達(dá)0.08g/cm3。存在問題是各點(diǎn)最大干密度相差較大的現(xiàn)象，導(dǎo)致現(xiàn)有標(biāo)干無法用于指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工。

2.2 壓實(shí)度控制難點(diǎn)

事實(shí)證明先前試驗(yàn)室所做重型擊實(shí)試驗(yàn)得出的最大干密度無法指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)壓實(shí)度控制，對(duì)于該礫類土土質(zhì)應(yīng)該應(yīng)用不同的標(biāo)干來計(jì)算壓實(shí)度，此前現(xiàn)場(chǎng)測(cè)得的相關(guān)數(shù)據(jù)無法真實(shí)反映現(xiàn)場(chǎng)填筑礫類土的壓實(shí)情況，找到一種能夠真實(shí)代表山皮土壓實(shí)度檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的方法成為路基填筑壓實(shí)度控制的難點(diǎn)和要點(diǎn)。

3 解決方案

一切從事實(shí)出發(fā)，在仔細(xì)分析了出現(xiàn)壓實(shí)度不夠或超百的一切細(xì)節(jié)后，最后斷定造成此種現(xiàn)象的根本原因就是現(xiàn)場(chǎng)礫類土含石量的不均勻性與重型擊實(shí)試驗(yàn)土樣含石量的單一性發(fā)生了矛盾，于是壓實(shí)度控制的關(guān)鍵變成了怎樣確定一個(gè)擊實(shí)標(biāo)準(zhǔn)來準(zhǔn)確的指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)路基填筑，以保證路基施工質(zhì)量。

在《公路路基施工技術(shù)規(guī)范》JTJ033-95 中7.8.2 條中曾提到“對(duì)于土石路堤其標(biāo)準(zhǔn)干容重應(yīng)根據(jù)每一種填料的不同含石量的最大干容重作出標(biāo)準(zhǔn)干密度曲線，然后根據(jù)試坑挖取試樣的含石量，從標(biāo)準(zhǔn)干容重曲線上查出對(duì)應(yīng)的干密度”。遵循該理論指導(dǎo)，并參考《鐵路工程土工試驗(yàn)規(guī)程》、《公路土工試驗(yàn)規(guī)程》等規(guī)范相關(guān)規(guī)定，經(jīng)多次試驗(yàn)對(duì)比，總結(jié)出一個(gè)新的擊實(shí)標(biāo)準(zhǔn)確定方法，根據(jù)其原理及用途暫且稱其為“礫類土重型擊實(shí)試驗(yàn)”。

“礫類土重型擊實(shí)試驗(yàn)”的原理:人為的按照不同含石量對(duì)礫類土進(jìn)行篩分組合，然后嚴(yán)格按照《公路土工試驗(yàn)規(guī)程》規(guī)范要求分別進(jìn)行重型擊實(shí)試驗(yàn)(同樣要確定最佳含水量)，確定最大干密度與不同含石量的對(duì)應(yīng)關(guān)系，利用試驗(yàn)數(shù)據(jù)通過回歸計(jì)算確定兩者的相關(guān)關(guān)系式，各含石量對(duì)應(yīng)的最大干密度可通過相應(yīng)的關(guān)系式求取，相應(yīng)的最佳含水量由試驗(yàn)同時(shí)確定。

4 試驗(yàn)過程

下面將我部對(duì)K85 +340 左側(cè)取土場(chǎng)土樣按照“礫類土重型擊實(shí)試驗(yàn)”方法進(jìn)行試驗(yàn)。針對(duì)土場(chǎng)土樣自然含石量情況我們對(duì)含石量0%、10%、20%、30%、40%四種狀況分別進(jìn)行了重型擊實(shí)標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)，試驗(yàn)方法嚴(yán)格遵循《公路土工試驗(yàn)規(guī)程》JTJ051-93 規(guī)范要求，試驗(yàn)結(jié)果如下表1 所示:

表1 礫類土擊實(shí)試驗(yàn)數(shù)據(jù)表

通過上表中的數(shù)據(jù)繪出干密度和含石量的關(guān)系圖1 如下:

圖1 最大干密度與含石量關(guān)系圖

根據(jù)表1 利用Microsoft Execl 圖表的添加趨勢(shì)線功能(如圖2)分別求出各區(qū)段獨(dú)立的線性回歸方程，如下表2 所示:

圖2 0～10%間含石量關(guān)系圖

如此，可相應(yīng)得出其它含石量間關(guān)系式方程。

表2 線性回歸方程式

其中:Y 表示最大干密度;X 表示相應(yīng)的含石量。

5 現(xiàn)場(chǎng)施工控制中的應(yīng)用

根據(jù)以上壓實(shí)度控制方法，立即應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)路基填筑壓實(shí)度檢驗(yàn)中，實(shí)際結(jié)果正如當(dāng)初設(shè)想的一樣，由于針對(duì)不同含石量均有相應(yīng)的最大干密度，避免了常規(guī)擊實(shí)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的單一性，使標(biāo)準(zhǔn)也靈活了起來，基本杜絕了嚴(yán)格碾壓后路基壓實(shí)度不達(dá)標(biāo)或超百的現(xiàn)象，充分保證了路基填筑施工質(zhì)量。

以下是現(xiàn)場(chǎng)操作過程:采用灌砂法檢驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)填土壓實(shí)度，操作規(guī)程與《公路土工試驗(yàn)規(guī)程》JTJ051-93 中規(guī)定的基本相同，只是多了測(cè)含石量的操作。待濕土樣稱重完畢后利用10mm 圓孔篩將濕土進(jìn)行篩分，篩分時(shí)注意不要把土樣弄出圓篩，若是大于10mm 的礫石不小心掉出圓篩應(yīng)及時(shí)揀回，用手在圓篩中揉搓充分把非礫石物質(zhì)除掉，待滿足要求后倒入托盤中稱量，含石量(%)=(礫石重量/濕土總重)* 100，將計(jì)算含石量值代入相應(yīng)的回歸方程，即可得出該處土樣的最大干密度，用鋁盒取試樣燒取濕土的含水量，即可算得該點(diǎn)的壓實(shí)度。

6 結(jié)束語

此種壓實(shí)度控制方法，從根本上解決了礫類土填筑路基壓實(shí)度的配套標(biāo)準(zhǔn)問題，現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)能夠?qū)?shí)際壓實(shí)度真實(shí)地反映，充分保證了路基填筑施工質(zhì)量，為以后類似工程項(xiàng)目的施工總結(jié)了經(jīng)驗(yàn)。此外在試驗(yàn)過程中我們始終保持與監(jiān)理代表處和業(yè)主的溝通，也得到了他們的大力支持，此方法經(jīng)業(yè)主試驗(yàn)室認(rèn)可后全標(biāo)段推廣。

［1］《公路路基施工技術(shù)規(guī)范》JTJ033-95，人民交通出版社，2002 年3月.

［2］《公路土工試驗(yàn)規(guī)程》JTJ051-93，人民交通出版社，2000 年4 月.

［3］《鐵路工程土工試驗(yàn)規(guī)程》中國鐵道出版社，2004 年4 月.