填石及土石混填路堤的壓實質量控制分析

黃定波

摘要 路基作為公路的關鍵結構，其施工質量直接決定公路使用安全和使用年限。為有效減少對自然環境的破壞，最大限度地利用挖方路基材料，實現土石方資源的合理利用，節約工程建設成本，填石及土石混填路堤被逐步應用于公路工程建設中。鑒于此，文章針對填石及土石混填路堤壓實質量控制展開綜合探究，闡述了填石路堤基本概念，分析了填石路堤施工及壓實質量控制要點，總結了各種壓實質量控制方法的優缺點及完善措施，可為后續同類工程施工提供參考。

關鍵詞 公路工程；填石路堤；土石混填；壓實質量；質量控制

中圖分類號 U416.1文獻標識碼 A文章編號 2096-8949（2023）11-0106-04

0 引言

近年來，隨著科技的不斷進步，公路工程路堤施工及檢測技術日益完善，施工技術標準及相關檢測規范更加細化和全面，有效地促進了路堤施工的標準化和規范化，顯著提升了路堤施工質量，確保公路工程建設及使用安全。但由于填石及土石混填路堤施工具有較強的特殊性，壓實質量控制難度較大，傳統壓實手段無法達到壓實效果，嚴重影響了公路建設的整體質量，加強填石及土石混填路堤施工質量管控十分必要。為此，該文針對填石及土石混填路堤的壓實質量控制展開綜合探究，對提高路堤填筑質量，確保公路工程建設順利完成意義重大。

1 填石路堤的概念

填石路堤主要指的是采用砂石和塊石施工的路基，其填料粒徑超過的5 cm的比重較高，占比高達70%以上，因大粒徑填料含量較高，其壓實性能及力學性能受大粒徑填料影響較大。我國地形復雜，山地分布較多，路堤填料主要由路塹挖方及隧道棄方組成；同時，為了有效降低對自然環境的破壞，最大限度地減少對山體的開采，河谷砂石逐漸被應用于路堤填筑施工中[1]。而近年來，隨著煤炭資源的開發利用，煤矸石產量日益增大，作為一種重要的工業廢棄物，實現其循環利用，不僅能有效降低環境污染，還能減少資源浪費，節約材料成本。

2 填石路堤施工階段質量控制

填石路堤施工前應嚴格按照施工規范要求實施清表工作，將表面雜物徹底清理干凈，并對坑洞、凸起等平整度較差部位實施整平處理，達到標準后分層鋪設石料，確保穩定和平整。根據設計要求合理選擇石料粒徑，科學確定鋪設厚度，并采用碎石屑填充塊石間隙，嵌擠密實[2]。各層填料粒徑應符合相關標準要求。

2.1 填石路堤質量檢測實測項目

填石路堤碾壓應采用振動壓路機進行分層壓實，碾壓至路基表面填料牢固可靠，且平整度滿足要求。高速公路和一級公路填石路堤質量檢測內容如表1所示。

2.2 填石層厚度控制

填石路堤施工應采用分層鋪設、分層碾壓的方式進行施工，嚴格按照施工規范要求對各層施工質量進行綜合評估，并詳細記錄施工過程。因路基分層填筑厚度直接決定其壓實質量，所以填石路基填筑時應對層厚實施全面把控，確保完全按照試驗段得出的技術參數指標施工[3]。實際施工時，可通過各層設高程控制樁的方式拉線控制，注明各層填石松鋪厚度，根據控制樁鋪設路基填料。

2.3 填石路堤施工環節的質量控制要點

（1）填石路堤整體承載力不得低于15 MPa，邊坡位置承載力不得低于20 MPa。

（2）填料粒徑應控制在層厚的2/3范圍內，且不得超過25 cm，當粒徑大于25 cm時，應鋪設平整。填料裝運前應對其質量、粒徑實施全面檢查，確保滿足使用要求，若粒徑過大，應進行破碎處理，待符合標準要求后再進行裝運。填料運至現場后應安排專人進行檢查驗收，若質量不達標，應堅決不予進場，針對少數粒徑較大的石塊可采用16磅錘進行破碎[4]。

（3）若填料粒徑較大，尺寸超過25 cm時，施工時應先鋪設大體積塊石，按照大頭朝下、小頭朝上的原則鋪設平整，然后采用較小塊石和碎石屑進行填縫處理，并碾壓密實。

（4）若填料級配不良、顆粒較大、層厚較厚時，應在各層填筑完成后采用碎石屑、砂石等材料進行填縫處理，并借助高壓水實施沖洗，確保石屑、砂石等能夠填充至塊石下方，充分填滿石塊間隙，從而有效提升填石路堤整體性、穩定性。

（5）填石層填筑完成后應采用載重量較大的壓路機進行壓實作業，以大功率振動壓路機效果最佳。實際壓實施工時，科學控制壓實遍數及速率，確保滿足施工要求。同時，碾壓時應嚴格按照試驗段確定的施工參數進行壓實作業，并安排專人負責檢測，詳細做好施工記錄，碾壓遍數不足堅決不予檢測；若壓實度檢測不合格，應繼續進行碾壓，直到壓實度滿足規范及設計要求。

（6）高等級公路路堤填筑施工時，其路床頂下方50 cm范圍內，應填筑符合規范要求的路基填料，并進行分層壓填，填料粒徑應小于10 cm。而對于低等級公路填石路堤，其路床頂面下方30 cm范圍內應填筑符合規范要求的路基填料，并進行分層壓填，填料粒徑不得低于15 cm。

（7）對于低等級公路，填石路堤施工通常采用直接傾倒的方式進行填筑，實際填筑前，應采用較大塊石對路堤坡腳位置進行碼砌處理。具體碼砌厚度應嚴格執行設計標準要求，若設計未明確，應根據填石路堤整體高度進行確定，當整體填筑高度不足6 m時，碼砌厚度至少為1 m；當整體填筑高度超過6 m時，碼砌厚度至少為2 m[5]。

（8）科學做好施工記錄，詳細記錄施工過程，為填石路堤施工提供理論依據。主要內容包括分層數量、分層厚度、高程、壓實機械、壓實遍數和壓實速率等。記錄內容應翔實，并科學保管。

3 填石路堤（含土石混填）壓實質量控制重點

3.1 壓實質量控制的主要檢測方法

填石路堤（包括土石混填）壓實度控制是路堤施工時的重要環節。該文分別從定性與定量兩個角度進行綜合探究。

3.1.1 灌砂法和灌水法

灌砂法主要是采用粒徑均勻的砂，自特定高度自由落入標準體積的洞中，按照單位質量恒定的原理，對洞體體積進行測量，并以洞體體積作為洞中材料體積。

灌水法與灌砂法原理總體一致，灌水法檢測時，在測洞內設置橡膠袋，并向內部通入壓力水，使水體充滿洞體，確保橡膠袋與洞壁完全接觸，從而由用水量得到洞體體積[6]。

3.1.2 表面標高沉降控制法

針對填料粒徑較大、細粒成分較少的填石路堤，通常采用碾壓沉降量法對路基壓實效果實施評價。其基本流程如下：

（1）碾壓前，選取部分石塊進行標記，將其作為監測對象，并通過水準儀準確測定各石塊高程。

（2）嚴格按照試驗段確定的施工參數，采用載重量為25～50 t鋼輪振動壓路機進行壓實作業。

（3）通過水準儀測出各點高程并進行詳細記錄。針對塔尺估讀偏差較大的情況，可采用在塔尺上方設置毫米刻度尺的方式，精確讀至毫米級。

（4）利用25～50 t壓路機繼續進行壓實作業。結合工程實踐經驗，當碾壓一定遍數后，通過水準儀對監測點高程進行測量，若實測高程與碾壓前高程差值小于誤差允許值，則表明壓實度滿足要求；反之，應繼續進行碾壓，直至壓實度滿足要求為止[7]。

（5）由于測量儀器誤差、人為檢測誤差及壓實過程中粒料移動誤差等，實際碾壓過程中，應結合設計標準要求及現場實際情況，合理確定壓實標準。

3.1.3 壓實計法

壓實計是一種新型壓實質量控制儀器，規格類型較多，現以YS-1型壓實計進行分析，其結構組成主要包括傳感器、信號處理器及儀表裝置等。其基本原理如下：振動裝置振動波變形情況與路基填料壓實度具有某種相關性。通過在振動碾上方安裝壓實計，實現對路基壓實質量的動態控制[8]。

3.1.4 K30承載板載荷法

K30承載板載荷試驗主要是通過直徑為30 cm的荷載板對沉降量為1.25 mm的地基系數進行檢測的方法，主要應用于粒徑小于荷載板直徑1/4的各種填方路基，檢測深度為400～500 mm。

3.2 各種壓實質量控制方法的優缺點及完善措施

3.2.1 灌砂法和灌水法的優缺點及完善措施

灌砂法和灌水法具有操作簡便、準確性高、可控性強及可量化等優點。其缺點為具有一定的破壞性，效率較低，對于大粒徑填石路堤存在較大局限性，且最大干密度不易確定。具體檢測時可根據固體體積率對壓實度實施控制，以有效消除最大干密度影響，提高檢測結果的準確性。

3.2.2 表面標高沉降控制法的優缺點及完善措施

此方法具有可量化特點，在各種檢測方法中，其檢測效果最好。現階段，填石路堤施工中常以此方法對路基壓實度實施綜合評定。

但此方法也存在一定局限性，如當采用石料進行路堤填筑時，因石料粒徑較大，壓實時塊石極易產生移動，從而使檢測結果準確性降低。因此，應以每200 m為一個檢測路段，設置10個檢測點，各檢測點設置3個子控制點，以最大限度地保證檢測結果的準確性。每碾壓2遍后對各測點高層實施測量，待前后兩側測得的各測點高差滿足設計要求后，證明壓實度達到標準要求。

3.2.3 壓實計法的優缺點及完善措施

壓實計檢測方法的優點在于能夠實現對碾壓范圍內路基整體壓實度的全方位控制。但壓實計儀表盤指針無法顯示填料技術指標，僅能顯示檢測面壓實程度。因振動頻率、碾壓速率、運行路線、填料含水量和粒徑不同時，其檢測結果也存在顯著差異，未形成明確的控制指標，無法有效實現對壓實質量的定量控制。一般情況下，此方法可用于對壓實過程的動態控制。

3.2.4 K30承載板載荷法的優缺點及完善措施

地基系數（K30）試驗檢測需借助車輛提供荷載作用，因此必須具有充足的施工空間，且相同部位不同時間測得的K30值存在顯著差異，不具備可重復性，給質量檢測評定工作帶來較大困難。

根據上述情況，具體完善措施如下：將承載板放置于平整、完好的路面上，若因施工因素導致路面松散，應將表面5～10 cm土層鏟除并處理平整，以確保承載板均勻受力。杜宇因填料粒徑過大導致的路面平整度不達標，應在表面增設厚度為2 mm的砂石整平，確保承載板放置平整。此外，在正式檢測前應對檢測設備實施標定，以確保檢測結果的準確性[9]。

3.3 質量管理保證措施

（1）建立科學完備的質量管控體系。構建以項目經理為組長，技術負責人、現場技術員、施工員、班組長為組員的質量管控團隊，科學分工，明確責任，定期開展施工質量專項檢查，全面查找并解決存在的質量問題，從而更好地提高工程建設質量。

（2）優化質量監管制度，強化質量監管力度，明確分工，增強監管人員責任意識。質檢員是工程施工的主要監督者，應具有強烈的責任意識和質量意識，科學按照質量管控標準進行施工檢查。針對關鍵施工環節，要求施工質量監理人員進行全程監督和指導，以有效保證施工質量，發現問題及時報告，并采取科學有效的措施予以糾正。

（3）工程施工期間，質檢人員應加強施工過程控制，對工程建設過程中存在的違規情況堅決予以制止，切實保證各項工作嚴格按照施工規范要求進行，最大限度地保證工程建設質量。

4 填石及土石混填路堤壓實度檢測

結合土石混填路堤變形模量、空隙率隨荷載變化情況及荷載作用前后填料粒徑不變特征，確定路堤空隙率與荷載變化的對應關系；并通過靜載試驗得出路基表面位移變化曲線，確定路基初始空隙率，從而得到路基壓實度[10]。

（1）測定土石混填路基表面荷載－位移曲線，檢測裝置如圖1所示。通過該曲線得出路基初始空隙率，構建空隙率與荷載變化的對應關系模型。

圖1 靜載試驗裝置

（2）結合上述理論分析，對土石混填路堤壓實質量實施科學控制。為充分證明此方法的科學性和有效性，根據某公路工程K42+556～K42+707路段路堤填筑效果實施綜合分析，選取4個檢測點，依次實施靜載試驗檢測（探頭半徑r0=50 mm）及灌水檢測，4個測點靜載試驗得到的擬合曲線如圖2所示。

（3）檢測點1為標定點，通過上述檢測方法對其實施標定，能夠得到土石混合料平均變形模量E0=21.201 MPa。根據標點數據，并結合其余測點靜載試驗曲線可得出其壓實度，并與灌水法試驗結果實施對比，具體情況如表2所示。

5 結論

綜上所述，該文針對填石及土石混填路堤施工壓實質量控制方法展開全面探究，先后從填石路堤施工階段質量控制及壓實質量控制兩方面進行分析，提出了填石路堤施工及壓實質量控制要點，詳細總結了灌砂法、灌水法、表面標高沉降控制法、壓實計法、K30承載板載荷法等各種檢測方法的適用性、優缺點及完善措施，顯著提高填石及土石混填路堤的壓實質量檢測水平，以保證路堤填筑質量。

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