高等級(jí)公路填石路基壓實(shí)試驗(yàn)研究

孔德營(yíng)

摘 要：在山區(qū)或重丘區(qū)修建高等級(jí)公路，利用開方石料或其它棄石料填筑路堤，一方面便于就地取材，少占田地，其社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益相當(dāng)顯著，另一方面，因石料具有透水性強(qiáng)、抗剪強(qiáng)度高、壓實(shí)密度大、沉陷量小等工程特性，是良好的填方材料。填石路堤由粒度成分不同的塊石組成，孔隙率大，且不同巖石的物理力學(xué)性能不同，在路基和路面的重力及行車荷載作用下，加上自然環(huán)境等因素的影響，使填石路堤的石料有可能被壓碎、重新排列、擠密，產(chǎn)生沉降、收縮等不均勻變形，也可能造成局部或大面積的滑坍。由于高等級(jí)公路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)高，若仍采用堆填或?qū)愉?、不予碾壓、預(yù)留沉降量的傳統(tǒng)施工方法，都無法滿足高等級(jí)公路對(duì)填石路 堤的質(zhì)量要求。因此對(duì)超重載填石路堤，必須采取新的施工工藝，建立相應(yīng)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，控制超重載下填石路堤的工程質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：公路；壓實(shí)；實(shí)驗(yàn)

目前，已有不少地區(qū)修筑了填石路堤的高等級(jí)公路，采取了一些措施，對(duì)其施工方法和質(zhì)量控制進(jìn)行了大量的研究，并取得了一些經(jīng)驗(yàn)，但大都是一些定性的、模糊的標(biāo)準(zhǔn)，且仍處于探討階段。現(xiàn)行高等級(jí)公路填石路堤的施工，不僅沒有可靠的技術(shù)規(guī)范可依，也沒有成熟的經(jīng)驗(yàn)供參考。為此，本研究以309國(guó)道武涉段改建工程為依托，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)路和工程實(shí)踐，通過對(duì)壓實(shí)厚度、壓實(shí)遍數(shù)、密實(shí)度等影響壓實(shí)效果因素的分析，建立定量評(píng)價(jià)超重載下填石路基壓實(shí)質(zhì)量的控制標(biāo)準(zhǔn)，以供設(shè)計(jì)和施工參考。

一、現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

（一）壓實(shí)度及最大粒徑的控制

現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)路選309國(guó)道改建工程武涉段的D標(biāo)K6+600～K6+700和E標(biāo)K13+960～K14+060，長(zhǎng)度各100m，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)填石路堤實(shí)測(cè)資料的經(jīng)驗(yàn)數(shù)值與現(xiàn)行規(guī)范的要求，結(jié)合本路段超重載的實(shí)際情況，擬定虛鋪厚度為50cm，最大粒徑不大于30cm，否則應(yīng)予以剔除或解小。

（二）壓實(shí)機(jī)械的選用

路基填料石塊本身是不可壓縮的，壓縮的目的是使各粒料之間的松散接觸狀態(tài)變?yōu)榫o密咬合狀態(tài)。由于石料的粒徑及質(zhì)量均較大，故必須用自重較大的重型壓路機(jī)碾壓才能使粒料達(dá)到緊密狀態(tài)。更因塊石的顆粒較大，石塊之間會(huì)有蓬架、擱空現(xiàn)象，形成空隙率過大，更易造成局部壓碎而塌陷。要使顆粒性物質(zhì)密實(shí)，振動(dòng)是一個(gè)有效辦法，因此應(yīng)選用低頻高幅的振動(dòng)壓路機(jī)。根據(jù)本路段超重載交通的特殊要求，路基碾壓機(jī)械的選用應(yīng)為25～50T的鋼輪震動(dòng)壓路機(jī)。

（三）整平

根據(jù)提出的壓實(shí)厚度、最大粒徑的要求，采用所選用的壓路機(jī)碾壓。在碾壓之前，應(yīng)用大型推土機(jī)攤鋪平整，個(gè)別不平整處，應(yīng)人工配合用細(xì)石屑找平。

（四）測(cè)點(diǎn)的布置

石料作為路基填料，由于粒徑較大，在碾壓過程中粒料有錯(cuò)動(dòng)現(xiàn)象，易造成測(cè)試結(jié)果的可靠度降低，故在D標(biāo)與E標(biāo)的試驗(yàn)路段各布設(shè)10個(gè)控制點(diǎn)，每個(gè)控制點(diǎn)至少布設(shè)3個(gè)子控制點(diǎn)，如圖1所示，以確保測(cè)試結(jié)果的可靠性，從而進(jìn)行定量分析，確定出檢測(cè)超重載下填石路堤的壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)。

二、壓實(shí)質(zhì)量檢測(cè)方法設(shè)計(jì)

1、25～50t鋼輪震動(dòng)壓路機(jī)按規(guī)范要求的碾壓措施進(jìn)行碾壓，碾壓至5遍后停止碾壓。

2、利用精密水準(zhǔn)儀測(cè)量各測(cè)點(diǎn)高程并記錄。對(duì)于工程上一般水準(zhǔn)儀測(cè)量精度不能滿足要求的情況，如5mm以下僅能估計(jì)讀數(shù)的問題，可用三角板或厘米尺附于塔尺的相應(yīng)位置上，準(zhǔn)確讀至毫米。

3、繼續(xù)用25～50t的鋼輪震動(dòng)壓路機(jī)碾壓3遍后，再利用水準(zhǔn)儀測(cè)量相應(yīng)點(diǎn)的高程，若兩次測(cè)出的同一點(diǎn)的高程相差不超過誤差允許范圍，則該段路該層的壓實(shí)質(zhì)量符合要求；否則，繼續(xù)碾壓3遍，重新測(cè)試相應(yīng)點(diǎn)的高程，再和上次的測(cè)試高程結(jié)果相比較，直至滿足最后一次量測(cè)的高程和上次量測(cè)的高程之差在誤差允許范圍內(nèi)，證明填石路堤的填筑質(zhì)量符合工程要求，方可進(jìn)行下道工序的施工。

4、誤差允許范圍的確定。考慮測(cè)量中儀器本身誤差、讀數(shù)時(shí)可疑數(shù)據(jù)的存在及其在碾壓石料的過程中粒料錯(cuò)動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)引起的誤差等多種因素后，經(jīng)分析，誤差的允許范圍為5mm以下。

三、試驗(yàn)結(jié)果分析

（一）碾壓遍數(shù)對(duì)壓實(shí)效果的影響

試驗(yàn)路面石料為灰質(zhì)巖和安山巖，粒度均偏大，細(xì)粒含量相對(duì)較少，采用沉降量確定碾壓遍數(shù)的方法，評(píng)價(jià)路基碾壓的密實(shí)程度，如圖2所示，從圖中可以看出，碾壓到一定的遍數(shù)后，沉降量不再增加，且碾壓表面已無輪跡，說明填石料已處于密實(shí)狀態(tài)。

（二）碾壓機(jī)械對(duì)壓實(shí)效果的影響

圖2中的1#曲線是根據(jù)D標(biāo)段試驗(yàn)路用25t鋼輪震動(dòng)壓路機(jī)的壓實(shí)結(jié)果，2#曲線是根據(jù)E標(biāo)段試驗(yàn)路用50t鋼輪震動(dòng)壓路機(jī)的壓實(shí)結(jié)果，從中可以看出，25t的鋼輪震動(dòng)壓路機(jī)需碾壓12～16遍，變形量才能達(dá)到穩(wěn)定，而50t的鋼輪震動(dòng)壓路機(jī)僅需8～10遍即可使變形穩(wěn)定。從圖中還可以看出，噸位大的壓路機(jī)較噸位小的壓路機(jī)能使填石料更加密實(shí)，且壓實(shí)遍數(shù)少將近一半，由此，既可使壓實(shí)質(zhì)量得到保證，又可以大量節(jié)省工期。

（三）壓路機(jī)的行駛速度對(duì)壓實(shí)效果的影響

通過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，震動(dòng)壓路機(jī)的壓實(shí)效果與其本身的技術(shù)性能有關(guān)，碾壓填石料，震筒調(diào)整1500～1800n/min，行駛速度越慢越利于激振力的垂直向下傳遞，一般行駛速度最好控制在1～2km/h，即使用最低檔油門行駛壓實(shí)效果最好。

四、結(jié)語

1、開挖石料由大小不等、性質(zhì)不一的塊石組成，其級(jí)配的隨機(jī)性比較大，且在碾壓過程中級(jí)配仍處于變化中，故用傳統(tǒng)上的壓實(shí)度的方法評(píng)價(jià)填石路堤的密實(shí)情況是不合理的。

2、根據(jù)現(xiàn)有填石路堤實(shí)測(cè)資料的經(jīng)驗(yàn)數(shù)值和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)路的測(cè)試結(jié)果分析，對(duì)超重載交通的填石路堤，壓實(shí)機(jī)械應(yīng)選用50t的鋼輪震動(dòng)壓路機(jī)，壓實(shí)厚度不大于50cm，碾壓遍數(shù)不少于8遍，方可達(dá)到要求的壓實(shí)質(zhì)量

3、通過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，影響填石路基碾壓效果的主要因素有填料虛鋪厚度、最大粒徑的控制、壓實(shí)機(jī)械及其碾壓時(shí)的行駛速度。