石方路基密實度控制方法研究

何天文

（中國中鐵航空港建設集團有限公司，北京　100093）

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石方路基密實度控制方法研究

何天文

（中國中鐵航空港建設集團有限公司，北京100093）

摘要：石方路基是道路工程中一種較為普遍的結構形式，公路工程和市政道路工程的相關規范中都對石方路基的填筑施工工藝提出了明確的要求。而與規范對土方路基的施工工藝和質量檢測方法做出的詳細規定不同的是，規范對石方路基密實度檢測的相關規定很不系統，甚或比較粗略，這一問題給石方路基施工的密實度質量控制帶來了不小的困擾。如何便捷準確地檢測石方路基的密實度，提高石方路基密實度質量控制的效率和水平，成為石方路基施工需要解決的重要問題之一。

關鍵詞：石方路基；密實度；控制方法

石方路基是道路工程中一種較為普遍的結構形式。特別是在山區的公路工程中，在土質填筑材料缺乏或者石方開挖量很大時，用開挖的石方填筑路基往往具有經濟、環保等諸多方面的優勢，成為路基結構填筑方案的首選。

然而，與各工程專業的相關規范對土方路基的質量檢測標準和方法均有詳細、可操作性很強的條文規定不同，對于石方路基質量控制最重要的指標—路基填筑結構的密實度。

上述相關規范的規定卻很不系統，且比較粗略。這給石方路基施工過程中的密實度檢測控制帶來了很多不確定性，成為長期困擾石方路基施工質量控制的一個問題。

1　石方路基的密實度檢測現狀

在各工程專業現行的規范中，對于土方路基密實度的檢測采用壓實度這一指標，根據土質填料顆粒組成的不同可采用的標準檢測方法有灌水法、灌砂法和環刀法等幾種。在公路工程的相關規程中，對上述幾種檢測方法的實驗設備、材料、具體操作細節和計算方法都做了系統且詳細的規定。由于材料粒徑的差異，石方路基的密實度檢測顯然難以采用上述方法中的任何一種。

在JTG F10-2006《公路路基施工技術規范》中對石方路基填筑密實度的要求是應滿足《填石路基上、下路基壓實質量標準》（具體內容見表1）中規定的孔隙率標準。同時，在條文說明中規定：石方路基壓實干密度孔隙率的檢測采用挖大坑（最大粒徑的1.5～2.0倍）配合水袋法進行。壓實質量標準在試驗段時采用孔隙率指標進行檢測，確定相應的施工工藝參數和壓實沉降差作為施工過程中的壓實質量檢測控制參數，通過工藝參數和碾壓沉降差雙控進行石方路基壓實質量控制［1］。

在CJJ 1-2008《城鎮道路工程施工與質量驗收規范》中對石方路基的壓實質量規定如下：施工前應先修筑試驗段，以確定能達到最大壓實干密度的松鋪厚度與壓實機械組合以及相應的壓實遍數、沉降差等施工參數。壓實密度應符合試驗段確定的施工工藝，沉降差不應大于試驗路段確定的沉降差［2］。

從公路工程和市政工程對石方路基的質量檢測要求來看，相關規范均提到了壓實干密度這一概念，將壓實干密度作為評價石方路基填筑質量的基礎指標。這強調了壓實密度對于石方路基填筑質量的重要性，說明雖然填筑材料差異較大，但與土方路基一樣，結構的填筑密實度仍然是影響石方路基承載能力和穩定性的重要因素，是控制石方路基填筑質量的主要指標。

表1　填石路基上下路基壓實質量標準

2　關于JTG F10-2006《公路路基施工技術規范》中石方路基孔隙率檢測方法的討論

JTG F10-2006《公路路基施工技術規范》中提出的石方路基密實度檢測方法和路徑無疑是完整的，具有現實的可操作性。但是，采用挖大坑配合水袋法檢測石方路基填筑結構的孔隙率是否準確；此外，是否有其他合理、準確且更便捷的方法能檢測石方路基填筑結構的孔隙率，有待研究。

土工填筑結構的密度總體來說是不均勻的，且隨著填筑材料最大粒徑的增大，這種不均勻性會越來越顯著。這就決定了對于土工填筑結構來說，用某一位置的密度來表征結構整體的密度是有條件和局限性的。當密度的不均勻性達到一定程度而檢測取樣的范圍不足以消除這種不均勻性時，檢測結果就失去了代表性。對于如石方路基這種采用不規則的最大粒徑達40～50cm的不均勻顆粒材料填筑形成的結構，檢測取樣的范圍到底需要多大才能保證檢測結果具有代表性并沒有明確的資料可供參考。根據JTG E40-2007《公路土工試驗規程》中灌水法測定土方路基壓實度的試驗方法，當填料最大粒徑達到200mm時，試坑的直徑應達到800mm［3］。而JTG F10-2006《公路路基施工技術規范》中推薦的檢測石方路基填筑結構孔隙率的試坑直徑為最大粒徑的1.5～2.0倍，這樣的試坑直徑得出的檢測結果是否具有足夠的代表性或準確度尚需進一步研究論證。

另一方面，JTG F10-2006《公路路基施工技術規范》中并沒有對挖大坑配合水袋檢測石方路基孔隙率的具體方法做詳細的說明。參照結合JTG E40-2007《公路土工試驗規程》中灌水法測定土方路基壓實度的試驗方法和常規試驗檢測知識，對如石方路基這樣的結構，內部存在有大量空隙，這些空隙相互連通，且很多空隙尺寸較大。此外，石方路基中試坑的內壁肯定不如土方路基中試坑的內壁平順。上述情況導致使用水袋法測定試坑的體積時，如果水袋的柔度較大，則會使部分水體進入試坑范圍外的較大空隙，從而造成測定值偏大；如果水袋的柔度較小，則又會造成水袋難以與試坑壁密貼，從而造成測定值偏小。這些問題均會影響填筑結構孔隙率檢測的準確性。

3　一種實用的石方路基孔隙率檢測方法

能否找到一種更便捷、檢測結果更具代表性更準確的方法來檢測石方路基的孔隙率。對于石方路基這樣的大體積多空隙堆砌結構，如果能以較大范圍內的整體結構作為檢測對象進行孔隙率的測定，顯然能夠得到更為理想的結果。根據目前石方路基的施工技術條件和工藝，進行這樣的檢測是現實可行的。

在此結合規范要求、當前的工程檢測和測量技術條件以及石方路基的施工工藝提出一種實用的石方路基孔隙率檢測方法，總體的思路如下：首先對填筑石料的毛體積密度ρ進行測定；之后在正式施工前的試驗段施作時，利用儀器測量的方法對作為檢測對象的石方填筑結構體積V進行準確的測定，同時準確稱量構筑檢測對象的石方材料的質量m。石方填筑結構的孔隙率P按照公式（1）計算：

在具體的細節方面，填筑石料毛體積密度的測定應根據石料的種類、硬度分別進行，這也是JTG F10-2006《公路路基施工技術規范》中所要求的。檢測對象填筑石料質量的測定應采用自卸車裝料后逐車過磅的方式進行，以保證質量測定的準確性。檢測對象壓實體積的測定應選擇平整的場地進行，場地的平整程度應近似于石方路基填筑層壓實后頂面的狀態。如果場地不夠堅實，可先在場地上壓實鋪筑一層石方，并用嵌縫料對鋪筑層頂面進行整平嵌縫，以消除或減小檢測層石料被壓入場地或者檢測層材料下漏帶來的體積測定誤差。之后在場地上劃設檢測范圍的邊線。檢測范圍的寬度應不小于15m，長度應不小于壓實機械一個工作段的長度，以使檢測層的施作狀態最大限度地接近石方路基填筑的實際情況，保證檢測結果的準確性和代表性。在檢測范圍內劃設方格網，方格網的尺寸以3～5m為宜。用水準儀準確測量方格網每個節點的地面高程并記錄。在檢測范圍邊線外側2～3m范圍內采用人工碼砌石方，這與各工程專業規范中石方路基填筑時在靠近邊坡的范圍內應采用人工碼砌的要求相同。碼砌的石方在檢測范圍邊線處應垂直于場地地面，且碼砌垂直面應盡可能平整并用砂漿勾縫，這些要求同樣是為了保證檢測結果的準確性。碼砌石方的高度應基本等高于檢測層的填筑厚度。

在完成上述準備工作后即可開始檢測層的石方填筑工作。在石方填筑過程中完成每遍碾壓后，在填筑層頂面恢復網格節點的位置并進行高程測量，以計算填筑層檢測范圍內石方填筑結構的實際體積，進而算出檢測范圍內石方填筑結構的孔隙率。

檢測層石方填筑前應編制周密的填筑方案，方案的重點是通過試驗段的施作建立起施工工藝參數和碾壓沉降量與石方填筑結構孔隙率之間的變化對應關系，以用于石方填筑正式施工過程中的密實度質量控制。

上述方法在海口美安科技新城建設的市政道路路基填筑工程中得到了實際應用。試驗段的施作按照上述方法的要求進行，雖然在實施過程中未對人工碼砌邊部石方在檢測范圍邊線處的垂直面進行勾縫，但仍取得了非常理想的效果。之后對檢測范圍邊線處人工碼砌石方的開挖驗證也證實，由于垂直面處人工碼砌石方的質量較高，石縫較小，檢測范圍內粒徑很小的填筑石料和石屑漏入人工碼砌石方縫隙的數量很少，對孔隙率檢測結果的影響極為微小，可忽略不計。此方法經現場實時評價，比公路工程規范中提出的檢測孔隙率方法更具操作性、更便捷、更準確，也顯著提高了石方路基施工效率。

4　結語

上述提出的石方路基填筑結構孔隙率檢測方法可視為對JTG F10-2006《公路路基施工技術規范》中規定的石方路基密實度質量控制方法的補充和改良。通過實踐應用也證實，在現場施工過程中結合試驗段的施作，采用上述方法測定石方壓實結構的孔隙率并與施工工藝參數和碾壓沉降量建立起對應關系，用以進行石方路基施工過程中的密實度質量控制，可以有效提高石方路基施工的效率和密實度質量控制水平。

參考文獻：

［1］JTG F10-2006.公路路基施工技術規范［S］.

［2］CJJ 1-2008.城鎮道路工程施工與質量驗收規范［S］.

［3］JTG E40-2007.公路土工試驗規程［S］.

中圖分類號：U416.1

文獻標識碼：A

文章編號：1003-5168（2016）01-0120-03

收稿日期：2015-12-26

作者簡介：何天文（1977-），男，碩士，研究方向：道路工程。

Stone Roadbed Compactness Control Method Research

He Tianwen
（China Railway Airport Construction Group Co.Ltd.，Beijing 100093）

Abstract:Stone roadbed is a kind of common structure form of road engineering,highway engineering and municipal road engineering in the relevant specification of stone roadbed filling construction technology is putted forward spe?cific requirements.With specification of earthwork subgrade construction technology and quality detection methods are made a detailed regulations of different specifications of stone roadbed compactness detection rules is not very system,or even more rough,the problem brought stone roadbed compaction quality control of the construction of a lot of problems.How to conveniently and accuratly detect stone roadbed compactness,improving the efficiency of the stone roadbed compaction quality control and level becomes one of the important problems need to be solved of stone roadbed construction.

Keywords:stone roadbed；compactness；control method