大粒徑碎石路基施工質(zhì)量檢測研究

東莞市經(jīng)緯公路工程有限公司 523420

摘要：鑒于我國缺乏對(duì)大粒徑碎石路基的施工工藝及檢測方法的系統(tǒng)研究情況下，本文主要針對(duì)大粒徑碎石路基的施工質(zhì)量檢測方面進(jìn)行了研究探討。

關(guān)鍵詞：大粒徑碎石路基；施工質(zhì)量；檢測方法

引言：

我國高等級(jí)公路的建設(shè)不斷向西部山區(qū)延伸，其路基的高填深挖以及隧道工程也越來越多，因此在施工的過程中，大粒徑碎石會(huì)大量產(chǎn)生。為了保護(hù)環(huán)境和節(jié)約投資，大部分的碎石會(huì)被利用來填筑路基。但是由于地域的不同，其土體性質(zhì)也不同，從而使得巖體的強(qiáng)度和風(fēng)化程度以及水穩(wěn)定性都不相同。因此，對(duì)大粒碎石路基的工程研究是極為迫切的事情。

一、國內(nèi)研究概況

近些年來，許多的設(shè)計(jì)和監(jiān)理單位以及施工單位經(jīng)過實(shí)驗(yàn)研究及工程實(shí)踐，對(duì)碎石路基的施工和檢驗(yàn)等都進(jìn)行了不同程度的研究，確實(shí)積累了一些的經(jīng)驗(yàn)，取得了部分的成果。例如，在福泉高速公路、昌廈一級(jí)公路、京珠高速公路粵北段等公路建設(shè)項(xiàng)目中，都開展了專題研究，總結(jié)了一定的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)碎石路基填筑技術(shù)的發(fā)展起到了強(qiáng)大的推動(dòng)作用。但是，盡管這些技術(shù)得到了完善和提升，在碎石路基施工方面存在的問題仍然是不可忽略的。下面針對(duì)我國碎石路基的施工質(zhì)量檢測方法做出一些研究探討。

二、大粒徑碎石路基施工質(zhì)量檢測方法研究

（一）灌水法

1、灌水法的基本原理

灌水法是指在攤鋪層面或者碾壓層挖試坑，緊貼著坑壁將柔軟的塑料薄膜鋪好以后，向坑內(nèi)灌水。這樣通過測量注入坑內(nèi)的水來測試坑的體積，再用挖出來的填料質(zhì)量與試坑的體積之比，求出其現(xiàn)場的密度。然后再采樣測量填料的含水量，從而計(jì)算出填料的干密度。根據(jù)填料壓實(shí)的前后密度變化來判定壓實(shí)程度。同時(shí)，通過灌水挖坑我們還可以分析出鋪層填料的組成情況，包括填料粒徑破碎的程度、空隙率和粒徑組成等。

2、灌水法試驗(yàn)注意事項(xiàng)

由于大粒徑碎石路基和普通的填土路基不相同，在挖試坑的時(shí)候可能會(huì)使已經(jīng)壓實(shí)的路基松動(dòng)，改變?cè)瓉頎顟B(tài)，因此試驗(yàn)的過程中應(yīng)該注意以下幾個(gè)問題：

2.1 試坑的直徑和填料最大粒徑的關(guān)系

從試驗(yàn)的檢測精度及測定值的代表性考慮，很顯然的發(fā)現(xiàn)，試坑的直徑最好是大一些。但是，我們也需要考慮到其操作的可行性，去避免較大的開挖勞動(dòng)力。有研究表明，試坑的直徑在最大粒徑的三倍以上比較好。比例太過大，工作量也會(huì)隨著增大。因此，一般采用試坑的直徑為最大粒徑的兩到三倍。

2.2 壓實(shí)層表面和底面的平整程度以及坑壁的凹凸?fàn)顩r的評(píng)價(jià)

為了保證試坑的體積精確度，可以采取一些措施來評(píng)價(jià)壓實(shí)層表面的平整度及試坑的坑壁凹凸情況：評(píng)價(jià)壓實(shí)層表面的平整度，可以在試坑開挖完畢之后用精密水準(zhǔn)儀測量坑沿的4個(gè)點(diǎn)（以試坑表面的圓心為中心垂直的點(diǎn)）的高程，看看是否在同一個(gè)水平面上；而評(píng)價(jià)試驗(yàn)、坑的坑壁凹凸情況，則大可采用目測法，看看坑壁上有沒有突出的石塊及較大的凹陷。

2.3 塑料薄膜的厚度

薄膜與試坑的坑壁接觸的密切程度是會(huì)被塑料薄膜的厚度影響的，從而對(duì)試坑的體積測量結(jié)果產(chǎn)生較大的影響，此外當(dāng)然也是跟坑壁的凹凸情況有關(guān)的。薄膜的厚度若過薄，在進(jìn)行灌水時(shí)容易被坑壁上突出的石牙刺破，造成水流出，導(dǎo)致試坑的體積偏大；相反的，薄膜厚度若過厚，塑料薄膜與試坑的坑壁貼合度不好，就會(huì)存在空隙，從而導(dǎo)致試坑的體積偏小。現(xiàn)場的試驗(yàn)采用的是聚乙烯塑料薄膜，其厚度一般在0.2毫米左右效果較好。灌水法的優(yōu)缺點(diǎn)

3、灌水法的主要缺點(diǎn)及優(yōu)點(diǎn)

灌水法在進(jìn)行現(xiàn)場檢測時(shí)，其專用的檢測設(shè)備較為稀缺，工作量較大，較為費(fèi)工費(fèi)時(shí)，其檢測的精確度差，而且測試的點(diǎn)個(gè)數(shù)不宜過多，檢測值代表性低。如果在施工的過程中填料的比重變化比較大，就很難用干密度作為其控制壓實(shí)狀態(tài)的指標(biāo)。

盡管灌水法不宜作為碎石路基的常規(guī)檢測方法，但是可以作為路基壓實(shí)質(zhì)量的抽檢方法。這樣就可以檢測壓實(shí)層現(xiàn)場的干密度及含水量，同時(shí)，還可以更進(jìn)一步了解到填料的粒徑組成，檢查超大粒徑及破碎現(xiàn)象，便于更好地控制下一步施工。

（二）施工工藝控制法

對(duì)施工工藝進(jìn)行控制，主要為了保證施工方案在技術(shù)上的可行性及經(jīng)濟(jì)上的合理性，有利于提高工程的質(zhì)量和節(jié)約造價(jià)。

1、填筑工藝控制

路基的填筑主要是控制填料的粒徑、級(jí)配及攤鋪工藝。

根據(jù)路基的施工規(guī)范，填料的最大粒徑不得超過層厚的三分之二，這便決定了填料的粒徑，在對(duì)最大粒徑進(jìn)行控制的同時(shí)也要合理地分配不同粒徑的填料，使得整個(gè)攤鋪層呈現(xiàn)優(yōu)良級(jí)配狀態(tài)，只有級(jí)配優(yōu)良，壓實(shí)后才能達(dá)到最佳效果。要避免填料細(xì)料過多、大粒徑料過多、級(jí)配分布不均等現(xiàn)象。

2、壓實(shí)工藝控制

壓實(shí)工藝對(duì)整體的壓實(shí)效果有著一定影響。根據(jù)規(guī)范要求，其壓實(shí)機(jī)械必須按照一定的路線進(jìn)行壓實(shí)作業(yè)。嚴(yán)格地按照工藝要求進(jìn)行壓實(shí)，能夠最大限度地減少壓實(shí)工藝對(duì)路基的沉降造成影響。

3、施工機(jī)械控制

施工機(jī)械對(duì)路基的質(zhì)量影響主要為壓實(shí)機(jī)械。壓實(shí)的過程中要低速進(jìn)行、發(fā)動(dòng)機(jī)要在額定的轉(zhuǎn)速下作業(yè)、振動(dòng)的頻率要達(dá)到要求等，將保證壓實(shí)作業(yè)的較高效率，以期能在較少的碾壓遍數(shù)下能達(dá)到壓實(shí)要求。

（三）彎沉檢測法

彎沉是目前應(yīng)用的最為廣泛的路面結(jié)構(gòu)狀態(tài)評(píng)價(jià)指標(biāo)之一。

1.、注意事項(xiàng)

1.1 路基表面的平整度

因?yàn)樗槭坊盍系牧捷^大，若攤鋪整平的施工時(shí)處理不當(dāng)，則會(huì)導(dǎo)致壓實(shí)層表面的平整度較差或有較大的石塊露出表面。

1.2 施加的荷載

根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，在相同的條件下，增加荷載的噸位后，彎沉值會(huì)增大，而試驗(yàn)的變異性減小。對(duì)碎石路基的彎沉試驗(yàn)可以選用5t試驗(yàn)荷載。

1.3 測值的取定

同一點(diǎn)的落錘重復(fù)作用一般為三次。由于位移傳感器、承載板與路表面接觸不密貼及不穩(wěn)定，重錘的第一次落下測定的數(shù)據(jù)較為分散，不能夠采用。一般是取用第二次及第三次的平均值作為測點(diǎn)的實(shí)測數(shù)據(jù)。

2、局限性

由于大粒徑碎石路基的填料不均勻性，彎沉檢測的結(jié)果代表性差，并且該檢測費(fèi)時(shí)費(fèi)力，不宜大面積使用。

（四）層厚壓縮率控制法

層厚壓縮率控制法包括了沉降差和沉降率兩個(gè)指標(biāo)。沉降差即檢測碾壓最后一遍的前后高程差；沉降率即碾壓完成之后，攤鋪層的攤鋪厚度與壓縮值之間的比值百分?jǐn)?shù)。

1、沉降差檢測方法的局限性

大量的路基現(xiàn)場施工實(shí)踐證明，沉降差檢測的結(jié)果有較好的規(guī)律性，即隨碾壓的遍數(shù)增加，沉降差逐漸減少，并且由于測點(diǎn)能在壓實(shí)層表面隨機(jī)的布置，因此檢測的結(jié)果能較好地反映出被檢測路基的壓實(shí)層整體情況。

2、壓實(shí)穩(wěn)定狀態(tài)

現(xiàn)場試驗(yàn)的數(shù)據(jù)都是在一定的壓實(shí)狀態(tài)下獲取的，為了能綜合分析不同條件下試驗(yàn)的數(shù)據(jù)，需規(guī)定一種壓實(shí)狀態(tài)，這也是評(píng)定方法的提出前提條件之一。

2.1 壓實(shí)穩(wěn)定狀態(tài)的概念

理論上極限狀態(tài)只有一個(gè)，通常認(rèn)為的是填料的是比重，而壓實(shí)穩(wěn)定狀態(tài)不是唯一的，壓實(shí)穩(wěn)定狀態(tài)的不唯一性是因?yàn)轭w粒破碎。工程中沒法達(dá)到壓實(shí)的極限狀態(tài)，碎石料的壓實(shí)目的也不在于追求極限狀態(tài)，而是通過最經(jīng)濟(jì)有效的壓實(shí)，使得填料形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，保證路基穩(wěn)定性。

2.2 沉降差及沉降率和壓實(shí)穩(wěn)定狀態(tài)之間的關(guān)系

從下列圖可見：

①隨碾壓遍數(shù)的增加，累積沉降量與沉降率漸趨穩(wěn)定值，壓實(shí)層逐漸達(dá)到了穩(wěn)定狀態(tài)，也說明了沉降差與沉降率可反映這種壓實(shí)穩(wěn)定狀態(tài)；

②盡管沉降的測量存在一些誤差，但沉降差與沉降率的平均值和碾壓遍數(shù)之間有良好的相關(guān)性，曲線較光滑；在給定壓實(shí)能量的條件下，沉降量與沉降率隨碾壓遍數(shù)的增加漸趨于壓實(shí)穩(wěn)定狀態(tài)；

③圖中所示的穩(wěn)定狀態(tài)均是在一定壓實(shí)能量下的穩(wěn)定狀態(tài)，若改變壓實(shí)能量，其穩(wěn)定狀態(tài)可能會(huì)變化。

圖2-1 碾壓遍數(shù)與累積沉降量的關(guān)系（虛鋪50cm）

圖2-2 碾壓遍數(shù)與沉降差的關(guān)系（虛鋪50cm）

圖2-3 碾壓遍數(shù)與沉降率的關(guān)系（虛鋪50cm）

2.3 層厚壓縮率控制法的技術(shù)要求

大粒徑碎石路基的施工質(zhì)量沉降率檢測方法的具體技術(shù)要求如下：

（1）測點(diǎn)的布設(shè)

碎石路基的沉降率測點(diǎn)布設(shè)頻率為：每20cm進(jìn)行一個(gè)斷面的檢測，每個(gè)斷面可以布設(shè)5-10個(gè)測點(diǎn)。

（2）測量儀器要求

為了提高測點(diǎn)高程的讀測精準(zhǔn)度，建議施工的現(xiàn)場有條件的情況下應(yīng)該采用精密的水準(zhǔn)儀進(jìn)行測量。

（3）層厚壓縮率控制法控制值

沉降差控制以最后兩次壓實(shí)的沉降差值在2-3mm為宜。

三、結(jié)束語

為探討大粒徑碎石路基快速、合理、有效的施工質(zhì)量檢測方法，經(jīng)研究分析了灌水法、施工工藝控制法和彎沉檢測法及層厚壓縮率控制法等各種的方法其優(yōu)缺點(diǎn)。進(jìn)行了現(xiàn)場試驗(yàn)，提出了基于沉降差及沉降率的雙指標(biāo)控制下層厚壓縮率控制法，并且確定了層厚壓縮率的控制法標(biāo)準(zhǔn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]馮文生，鄭治.大粒徑填料工程特性的試驗(yàn)和研究[J].公路交通技術(shù)，2004.2

[2]吳明友.路基壓實(shí)參數(shù)及其工程意義[J].鐵道建筑技術(shù)，2004，5.1-5

[3]張邰生，趙殿英，張君緯.公路路基土最佳含水量的數(shù)解法[J].路基工程，2006.3