填石路基壓實質量檢測及控制分析

胡 云

（新疆北朋土木工程檢測咨詢有限公司，新疆 烏魯木齊 830016）

引言

目前我國公路建設蓬勃發展，不少地區存在豐富的石材資源，且公路建設過程中不可避免會產生大量隧道洞渣及挖方填料，為了充分利用石料資源，填石路基運用已相當廣泛[1-4]。

填石路基主要是指路基填料中粒徑≥ 2 mm顆粒含量≥ 70%且小于0.075 mm顆粒含量＜ 15%。相較填土路基，填石路基存在工藝復雜、壓實困難以及檢測控制指標相對不準等問題。目前不管是現有研究還是實際工程運用，如吳紅權[7]等以福建省不同地區填土路基為工程依托，對多條高速公路現場施工工藝進行研究，得出來適用福建地區填土路基的質量檢測及控制標準；張昕[5]等對城市道路填土路基施工中雜填土處理進行分析研究；萬小強[4]等以某項目為依托，對隧道洞渣進行了研究，但其主要將其用于改良填土路基，并未全部作為填石路基原材進行利用[5-10]。以上均表明填石路基檢測指標主要仍借鑒研究較為廣泛的填土路基進行開展。如目前填石路基現場質量控制仍采用現場工藝控制為主，因此有必要對填石路基質量檢測進行研究，以保證填石路基壓實質量。

1 工程概況

新疆和田境內G3012墨玉-和田高速公路為連云港-霍爾果斯國家高速公路吐魯番-和田聯絡線G3012墨玉至和田第二合同段，包括主線、和田連接線以及和田東連接線。主線線路方向自西向東，依次經過和田縣和洛浦縣，走向基本與現有國道G315平行。公路等級為高速公路，設計車速為120 km/h。該項目挖方較多，存在大量挖方填料。由于挖方填料主要為石灰巖，抗壓強度相對較大，均值為45 MPa左右，設計建議以此作為路堤填料。

2 試驗結果及分析

分別選取碾壓層厚為60 cm、80 cm、100 cm、120 cm填石路基碾壓試驗段落各20 m，分別進行不同碾壓遍數碾壓，然后對不同碾壓遍數下填石路基干密度、孔隙率以及沉降差進行檢測，每個碾壓遍數取2次試驗均值為最終試驗結果。

2.1 孔隙率檢測

填石路基孔隙率檢測采用灌水法進行，主要步驟：（1）根據填石路基層厚不同選取合適大小試坑進行開挖，試坑大小見表1；（2）稱取試坑內塊石質量；（3）檢測試坑體積（灌水法）；（4）塊石含水率檢測；（5）空隙率計算。

不同層厚填石路基不同碾壓遍數下空隙率變化趨勢見圖1。

表1 孔隙率檢測試坑尺寸（cm）

圖1 不同層厚填石路基孔隙率變化曲線

由表1、圖1分析可知：碾壓初期，隨著碾壓遍數增加，孔隙率減小效果明顯，且碾壓層厚越大，減小效果越明顯。這是由于碾壓初期，在相同噸位壓路機、相同碾壓遍數條件下，作用于不同層厚填石路基壓實功基本一致，而未碾壓時各層厚填石路基壓實度差異較小，接近碾壓碎石堆積密度，層厚越大，填石路基雖然承受壓路機壓實功基本一致，但層厚越大路基自重做功越多，因而引起空隙率減小更加顯著。隨著碾壓遍數增加，不同層厚填石路基孔隙率均逐漸減小，最終基本達到平衡，如60 cm、80 cm碾壓后期空隙率基本保持在20%左右，80 cm、100 cm分別保持在22%、24%左右。填石路基層厚越大，穩定孔隙率值越大。這是由于本次試驗段填石為隧道棄渣，為中硬石灰巖，強度相對較大，孔隙率檢測過程中發現，層厚較大時路基填石相互嵌擠，內部孔隙相對較大。表明在一定壓實功率作用下，填石路基層厚越小越易被壓實，反之若層厚過大，為保證壓實效果可考慮增大壓實機械噸位。碾壓后期，不同層厚填石路基孔隙率逐漸趨于穩定，4個不同碾壓厚度工況下，當碾壓遍數超過10遍時，孔隙率減小幅度較小、逐漸趨于穩定，表明一定壓實功率條件下填石路基碾壓遍數質量控制存在臨界上限。

2.2 沉降差檢測

路基沉降差是指在碾壓作用下碾壓前、后路基表層高程變化量，可間接反映在碾壓作用下路基內部密實度改變情況。采用水準儀進行現場檢測，檢測時水準儀盡量架設于路基以外，以保證碾壓過程中產生振動對水準儀不產生影響。根據試驗設計方案，對不同碾壓遍數沉降差進行實時檢測，每兩次碾壓進行一次沉降檢測，不同層厚填石路基單次沉降差及累計沉降量檢測結果見圖2。分析可知：（1）隨著碾壓遍數增加，沉降差逐漸減小并趨近于零。表明隨著碾壓遍數增加，填石路基內部塊石逐漸被壓碎并發生重組，孔隙率逐漸減小，表現為路基更加密實、表層絕對高程降低。（2）隨著碾壓遍數增加，填石路基總沉降量逐漸增大并趨于穩定，且隨著填石路基層厚增加總沉降量差逐漸增大。（3）當碾壓遍數達到10次時，不同層厚沉降差基本達到穩定差值，表現為累計沉降差也趨于穩定。表明當壓實機械功率一定時，對各層厚壓實作用具有最大限值，且填石路基層厚越大趨于穩定沉降差越大，隨著層厚繼續增加，可推測在固定壓實機械下穩定沉降差將逐漸不滿足設計要求。

圖2 不同層厚填石路基沉降差、累計沉降差變化曲線

3 結語

新疆和田境內G3012墨玉-和田高速公路填石路基段采用26 t振動壓路機對不同層厚（60 cm、80 cm、100 cm、120 cm）填石路基進行了不同碾壓遍數下孔隙率、沉降差檢測。通過不同碾壓遍數下孔隙率、沉降差變化規律，得出結論：（1）隨著碾壓遍數增加，填石路基孔隙率逐漸減小并趨于定值，即使增加碾壓遍數孔隙率降低也不明顯，表明一定壓實功率條件下填石路基碾壓遍數質量控制存在臨界上限。（2）填石路基層厚越小孔隙率減小趨勢越明顯，表明在一定壓實功率作用下，填石路基層厚越小越易被壓實，反之若層厚過大，為保證壓實效果可考慮增大壓實機械噸位。（3）填石路基沉降差隨碾壓遍數增加逐漸趨于穩定，但沉降差穩定值與層厚關系并不明顯，因為沉降差并不能作為填石路基壓實質量檢測主要控制指標。（4）總體而言，填石路基質量控制中可采用孔隙率作為主要檢測指標，沉降差作為輔助檢測指標。