公路填石路堤質(zhì)量控制方法探討

羅旭

摘要 為達到保護生態(tài)的目的，公路工程項目在建設(shè)過程中常采用就地取材的原則，以路塹挖方和隧道挖方作為路堤填料，以降低施工成本。山區(qū)公路則多選用土石混合料或填石材料作為路堤填料?；诖?，為控制填石路堤的質(zhì)量，文章論述了填石路堤施工質(zhì)量控制的要點，分析了填石路堤和土石混填路堤壓實質(zhì)量控制重點，并總結(jié)了各壓實質(zhì)量控制方法的優(yōu)缺點及完善措施，旨在為同行提供借鑒。

關(guān)鍵詞 公路工程項目；填石路堤；壓實質(zhì)量；質(zhì)量控制

中圖分類號 U416.12 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2023）10-0078-03

0 引言

隨著工程科技的不斷提升，公路項目路堤施工及其檢測技術(shù)明顯改善，且施工規(guī)范細致化程度的提升，為公路路堤施工質(zhì)量的控制發(fā)揮了重要作用。路堤填方多應用土石或填石填料，如何高效利用壓實設(shè)備提高施工效率，成為影響路堤填筑質(zhì)量的關(guān)鍵。同時，準確、快捷的路堤施工檢測技術(shù)為路基填筑質(zhì)量效果提供了有力保障。

1 填石路堤施工質(zhì)量控制

填石路堤修筑中應做好地表清理工作，將石塊逐層填平放穩(wěn)，嚴格執(zhí)行施工規(guī)范和設(shè)計標準，以確保填筑層厚、石料尺寸等指標達標。路堤填筑施工中，需應用石屑和石渣將空隙充分填充后壓穩(wěn)，確保上下路床填料均勻，且尺寸達標[1]。

（1）應用振動壓路機對上下層填料進行分層碾壓，使填料石塊穩(wěn)定，按照先兩邊后中間的順序碾壓。振動碾壓后，確保無明顯高程差，并結(jié)合項目需求對石方路堤進行相關(guān)項目檢測，檢測指標如表1所示。

（2）填石層厚控制。按照施工規(guī)范對填石路堤逐層填筑并壓實，詳細填寫施工記錄，并對填方量進行準確記錄。填石厚度會直接影響壓實效果，故施工環(huán)節(jié)需對該項指標進行嚴格控制，不得超過試驗填石厚度值。對填石松鋪厚度指標進行精準控制，可采用每層立標桿測高程加以管控，嚴格按照標桿標志進行填料攤鋪[2]。

（3）填石質(zhì)量控制要點：①現(xiàn)場檢測控制填料強度大于15 MPa，邊坡填筑用料強度需大于20 MPa。②填石粒徑需小于層厚2/3，最大粒徑應小于25 cm，過大粒徑需采用人工擺設(shè)方案調(diào)整位置。③若攤鋪石塊粒徑大、填層厚、石塊間隙過大，可采用石渣、石屑和粗砂等填入孔隙，并利用壓力水沖刷使其填滿孔隙。④應用大噸位壓路機進行碾壓，為提高壓實效果可選用大功率振動壓路機。⑤根據(jù)公路工程施工標準，高速公路及一級公路填石路堤路床下50 cm內(nèi)需分層填筑符合項目要求的土層并充分壓實，填料最大粒徑為10 cm。其他級別公路填石路堤路床下30 cm內(nèi)需填筑符合項目要求的土層并壓實，填料最大粒徑為15 cm。⑥若公路等級較低，填石路堤填筑可采用傾倒法，將30 cm以上硬質(zhì)石料碼砌均勻后，再在路堤邊坡坡腳處將填料傾倒后壓實[3]。

2 填石路堤（含土石混填）壓實質(zhì)量控制重點

控制壓實水平是提高填石路堤（包括土石混填）質(zhì)量的關(guān)鍵，也是控制施工效果的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。該文從定性和定量兩個角度分析了填石路堤壓實質(zhì)量控制的基本方法。

2.1 灌砂法和灌水法

灌砂法即將粒徑單一或粒徑均勻的砂粒，從一定高度落入規(guī)定容積洞內(nèi)，結(jié)合砂粒的單位質(zhì)量對試洞容積進行測量的方法，通過試洞容積反映出洞中材料的體積。灌水法的基本原理與灌砂法基本類似，試洞容積測量時應用薄橡皮袋置入洞內(nèi)，將水壓入其中，橡皮帶在水壓下擴充至與洞底、洞壁接觸，按照用水量進行試洞體積的換算[4]。

2.2 表面標高沉降控制法

填石路堤粒徑過大且細砂含量較小，可應用碾壓沉降量法對路基路堤碾壓質(zhì)量及其密實程度進行評估。該方法的具體應用流程如下所示：

（1）路基路堤碾壓前，選一定量石頭涂紅顏色作為水平測量基準點，并采用水準儀對其高度進行標定。

（2）按照施工要求選用25～50 t振動壓路機對路基路堤進行碾壓，碾壓5遍后停止碾壓，采用高精度水準儀對各點高程數(shù)據(jù)進行測量并嚴格記錄。一般路堤工程項目中水準儀測量精度無法滿足實際要求時，可采用厘米尺與塔尺對應位置附著協(xié)同應用，將讀數(shù)精確到毫米，提高測量精度[5]。

（3）使用25～50 t鋼輪振動壓路機進行路堤碾壓，一般情況下需碾壓3遍，再次利用水準儀對各個測量點的高程值進行檢測。對比此次檢測高程值與上次檢測高程值差值，差值在允許誤差范圍內(nèi)，則目標路段路堤壓實度符合質(zhì)量要求，超過允許誤差需重新碾壓并反復檢測，直至監(jiān)測高程值誤差達標[6]。

（4）壓實標準確定。測量儀器、數(shù)據(jù)讀取過程、料粒錯動都可能導致路堤碾壓壓實度監(jiān)測過程中出現(xiàn)數(shù)據(jù)誤差，以項目設(shè)計要求為基礎(chǔ)確定最終的壓實標準。

2.3 壓實計法

壓實計是進行碾壓質(zhì)量測量的新型設(shè)備，可用來監(jiān)測路基路堤壓實質(zhì)量。YS-1型壓實計由指示儀表、傳感器和信號處理器組成，填料壓實度與碾壓過程中振動碾產(chǎn)生的振動波形畸變程度存在相關(guān)性，把壓實計安裝在振動碾上，實現(xiàn)對碾壓面壓實質(zhì)量的全面監(jiān)測[7]。

2.4 K30承載板載荷法

K30承載板荷載試驗適用于粒徑小于荷載板直徑1/4的土石混填路基、土天路基、填石路基，通過30 cm直徑荷載板對下沉量1.25 mm的地基系數(shù)進行測量，監(jiān)測最大有效深度為500 mm。

3 各種壓實質(zhì)量控制方法的優(yōu)缺點及完善措施

3.1 灌砂法和灌水法的優(yōu)缺點及完善措施

灌砂法和灌水法是進行壓實質(zhì)量監(jiān)測的傳統(tǒng)方案，具備可量化和可靠性強的優(yōu)點，但兩種方案均為破壞性試驗，且監(jiān)測效率低，粒徑較大的填石路堤壓實度檢測中適用度不佳，且難以準確評估其最大干密度值。實踐中，將固體體積率作為控制指標取代最大干密度指標作為路堤壓實質(zhì)量評估的指標，可以適當提高兩種方案的操作可行性[8]。

3.2 表面標高沉降控制法的優(yōu)缺點及完善措施

表面標高沉降控制法是眾多路基路面壓實度檢測中可量化的手段之一，具備良好的規(guī)律性?，F(xiàn)階段，填石路堤多采用該方法進行工程質(zhì)量控制，并將其作為工程驗收的重要指標依據(jù)。表面標高沉降控制法在實際應用的過程中，由于路基填料為石料，粒徑均勻性不一且粒度大，碾壓過程中易出現(xiàn)錯動，從而降低結(jié)果的準確性，故為提升檢測結(jié)果的可靠性，試驗路段每100 m需布設(shè)10個控制點，且每個控制點對應3個子控制點加強檢測頻率，確保試驗結(jié)果準確性。振動碾壓設(shè)備碾壓2遍后，對各個測量點的高程數(shù)據(jù)進行分析，監(jiān)測點高程與上次結(jié)果差值符合設(shè)計誤差范圍時，方可進入下一施工工序。

3.3 壓實計法的優(yōu)缺點及完善措施

壓實計可以對路基路面壓實度質(zhì)量進行全面檢測和實時反饋，但是儀表讀數(shù)只能評估表面密實狀況，難以反饋密度、含水量等填石技術(shù)指標。與此同時，振動壓路機的設(shè)備型號、行進方向、碾壓速度、振動頻率等指標不同，填料粒徑、含水量差異都會導致壓實計讀數(shù)誤差，因此該方法難以提供相對準確的計量指標，導致壓實質(zhì)量的定量控制有一定的難度。因此，壓實計多在壓路過程中由施工人員對壓實遍數(shù)和被壓實體基本情況進行實時監(jiān)控[9]。

3.4 K30承載板載荷法的優(yōu)缺點及完善措施

地基系數(shù)（K30）檢測需應用專業(yè)工程設(shè)備提供足夠反力，因此對工作面的操作空間有較高的要求。應用該方法進行路基路堤壓實度檢測結(jié)果顯示同一測量地點的不同時間地基系數(shù)值有所差異，數(shù)據(jù)可比性不佳，導致質(zhì)量檢測評估缺乏可靠依據(jù)。針對此情況，提出了以下解決方案：載荷板置于平整度較高的地面，對機械作業(yè)造成的路面松散，用專業(yè)設(shè)備鏟除路面表層10 cm土層，確保載荷板均勻受力。若路基填料為粗粒土或混合料，路基路堤表面粗糙不平，可于路堤表面鋪設(shè)2 mm厚干燥中砂提高底板放置的平穩(wěn)性，并對裝置進行標定，確保檢測精度值符合設(shè)計要求[10]。

4 土石混填路堤壓實度檢測方法

隨著路堤荷載水平的增加，土石混填路基變形模量和空隙率增加，而土石顆粒在荷載前后體積無明顯變化，基于此構(gòu)建路基空隙率與荷載、變形關(guān)系式，并通過靜載試驗明確路基位移情況，構(gòu)建路基表面位移曲線，通過路基初始空隙率值確定路基壓實度。

先對土石混合路堤表面荷載位移曲線進行測定，詳細裝置如圖1所示。借助路堤表面荷載位移曲線確定路基初始空隙率值，明確荷載與位移、空隙率關(guān)系，構(gòu)建土石混填路基表面荷載、位移與空隙率關(guān)系模型。

以上述理論為基礎(chǔ)，相對準確地控制土石混填路堤壓實質(zhì)量，采用實例分析方法對該方案的可行性及計算結(jié)果的合理性進行分析，以某高速公路K42+556～K42+707段土石混填路堤為例，通過靜載試驗和灌水法試驗選定4個測量點進行分析，靜載試驗擬合曲線如圖2所示。

將上述測量點1作為標定點，借助該文提出的研究方法進行試驗，獲得土石混合料的變形模量為E0=21.201 MPa，將該參數(shù)對測量點2、3、4進行標定，借助靜載曲線獲得不同測量點的壓實度，并將其結(jié)果與灌水法獲得數(shù)據(jù)進行比較，詳見表2。

5 結(jié)論

綜上所述，該文論述了填石、土石混填路堤施工壓實質(zhì)量控制方案，從施工控制、壓實質(zhì)量控制兩方面分析了現(xiàn)階段填石路堤壓實質(zhì)量控制的主要方法及其應用特點。對不同填石路堤壓實方法的應用場景及其特點進行了總結(jié)，并指出其優(yōu)劣點，希望為填石和土石混合路堤施工質(zhì)量控制提供參考。

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