東莊水利樞紐填石路堤質量控制研究

景宏彬

（陜西省水務集團有限公司，陜西 西安 710075）

1 工程概況

東莊水利樞紐位于陜西省禮泉縣叱干鎮相公村涇河大峽谷，右岸1#進場道路全長11.5 km，自相公村起，至涇河大峽谷止，對外結合路段長4.0 km，為土質路基。場內道路K0+000-K7+510段長7.5 km，為石質路基，設計標準水電三級道路，為C20水泥混凝土路面，面板厚22 cm，路基寬9.0m，路面寬7.5m。

該段線路為巖質邊坡地段，巖土特性為白云質灰巖、灰白色巖質堅硬，巖層多為中傾角，呈中厚層-厚層結構，強風化厚度約15 m，弱風化厚度約15m，巖體力學強度高，強風化容許承載力[σ0]=1300 kPa，弱風化容許承載力[σ0]=1500 kPa。線路段崩塌、滑坡、泥石流不發育。邊坡巖體裂隙以順坡向的卸荷裂隙為主。除層面裂隙延伸較長外，其余裂隙延伸較短，巖質邊坡的天然穩定性較好。無大的不穩定體，天然邊坡穩定性好。設計要求：填方路堤料采用中硬質灰巖時，路堤壓實質量控制標準為上路堤孔隙率≤22%，下路堤孔隙率≤24%，填方高度＞20m段強夯處理。

2 填石路堤碾壓試驗

2.1 試驗依據及方法

根據設計要求，開工前需進行試驗段鋪筑，確定具體的鋪筑方法和相應的參數。本研究試驗段依據《公路路基施工技術規程》JTGF10-2006和經批準的填石路堤試驗方案，河南水利建筑工程有限公司于天氣晴好的2013年4月15日在K7+050-K7+150段、陜西省水利水電工程建設集團有限公司于天氣晴好的2013年4月28日在K0+050-K0+150段分別完成了填石路堤碾壓試驗段的施工，并獲取了壓實工藝主要參數。

為了便于研究，進行了對比試驗，其中K0+050-K0+150段由中國中鐵航空港建設集團有限公司試驗檢測中心負責試驗檢測，K7+050-K7+150段由中國水電建設集團十五工程局有限公司測試中心負責試驗檢測，要求：

（1）統一采用《公路土工試驗規程》JTG40-2007中灌水法（T0110-1993）檢測干密度。

（2）依據填料孔隙率公式：n=(1-pd/Gm)×100%，計算孔隙率。式中：n為孔隙率（%）；pd為填料干密度（g/cm3）；Gm為顆粒毛體積密度（g/cm3）。

（3）統一采用三鼎DS32水準儀測量沉降差。

2.2 試驗結果分析

表1～表4分別為試驗所得結果，其中表1和表2為K0+050-K0+150段試驗結果，表3為K7+050-K7+150段試驗結果，表4為虛鋪40 cm厚時所測承載力結果。

表1 松鋪40 cm石渣試驗結果

表2 松鋪60 cm石渣試驗結果

表3 松鋪40 cm石渣試驗結果

表4 承載力試驗結果

由以上結果得出：

（1）采用同一噸位（自重20 t、激振力40 t）振動壓實機具，石渣虛鋪40 cm厚與虛鋪60 cm厚在行駛速度相同、碾壓遍數相同情況下，平均孔隙率基本相同，沉降差不同。

（2）采用不同噸位（自重20 t、激振力 40 t與自重 22 t、激振力50 t）振動壓實機具，在行駛速度相同、石渣虛鋪厚度相同（40 cm）、碾壓遍數相同情況下，平均孔隙率及沉降差均不同，但在振動碾壓6遍后，沉降差均＜2mm。

（3）無論采用20 t還是22 t壓實機具，虛鋪厚度為40 cm時，靜壓1遍，振動4遍后，平均孔隙率均＜22%，均滿足設計要求。

（4）表4試驗結果對比發現，無論采用20 t還是采用22 t壓實機具，靜壓1遍，振動2遍后路基實際承載力均滿足設計承載力要求。

3 施工質量控制措施

3.1 控制標準

按照設計文件要求，東莊水利樞紐右岸1#進場道路路堤質量合格標準是以孔隙率來控制，孔隙率是通過灌水法對路堤進行檢測進而獲取填料干密度與顆粒毛體積密度比較計算。采用灌水法檢測路堤時需在路堤挖坑且坑洞直徑為最大填料顆粒直徑的1.5倍。因此，直接采用孔隙率控制填石路堤質量會產生一定的弊端。一是填石路堤層間質量檢測時施工停工等待時間長；二是挖坑檢測時留下的坑洞回填后難以夯實，坑洞回填質量較難保證。

為便于填石路堤現場施工質量的有效控制且控制方法簡單便捷，根據相應規范和設計文件要求，筆者召集現場業主代表、設計代表、監理工程師、施工項目總工程師四方，提出并確定：東莊水利樞紐右岸1#進場道路填石路堤按照沉降差法控制施工質量，虛鋪厚度為40 cm，控制沉降差＜2 mm，碾壓機具噸位不小于20 t。

3.2 施工過程質量控制

3.2.1 原地面清表

東莊水利樞紐右岸1#進場道路填石路堤段主要為半挖半填及過溝填石，部分原始地面存在有機腐殖土覆土，經檢測，溝道內有機腐殖土覆土厚度一般不超過1m，筆者復核認為采取直接清除腐殖土后進行填石回填溝道對工程造價影響不大，因此對溝道腐殖土采取了直接清除；溝道坡邊灌木采用人工清除；強風化松散層機械清除并按照設計要求修整銜接臺階。

3.2.2 路堤填筑要求

依據筆者在四川錦屏水電站進場道路填石路堤填筑現場管理經驗，為便于東莊水利樞紐右岸1#進場道路填石路堤質量控制，也為便于工程施工進度控制，結合試驗成果與相關規范，提出并確定了現場施工質量控制的要求：

（1）對取料場巖質檢測，要求開采抗壓強度＞30 MPa的石料作為路堤填石料，且在裝車運輸前將粒徑＞25 cm大塊石分解成粒徑＜25 cm塊石，上路床填料運輸前直接控制石料粒徑＜10 cm。對進入工作面的石料進行事前控制。

（2）路基分層填筑控制虛鋪厚度不超過40 cm，推土機平整，個別凹凸不平部位采用人工整平。

（3）碾壓按照“先邊后中、先外后內、先慢后快、先靜后振”，嚴格控制沿線路縱向碾壓，相鄰的輪跡重疊＞30 cm，壓路機行駛速度＜3 km/h。

（4）半挖半填路基與邊坡接觸部位按照設計預留1~2m臺階，內傾角2°，與邊坡等接觸部位不能碾壓到位的，采用小型平板振動夯夯實，控制夯擊面積重疊＞1/4。

（5）振動碾壓6遍后測量沉降差＜2mm即合格。

3.2.3 質量驗收

按照上述方法進行施工控制，經施工單位自檢、監理現場抽檢，填石路堤分層振動碾壓6遍后沉降差均＜2mm，表觀上無明顯空隙、石塊嵌合緊密、表面平整、無大塊突出石，分層驗收質量全部合格。

4 結論

東莊右岸1#進場道路K0+000-K7+510段2014年6月路面全部完成，經過2014年7月至2017年6月整3年的運行使用及2014年9月近半個月雨水考驗，得出如下結論：

（1）采用噸位相同振動壓實機具，在行駛速度和碾壓遍數相同情況下，不同虛鋪厚度填石路基平均孔隙率基本相同，沉降差不同。

（2）采用不同噸位振動壓實機具，在行駛速度、填石料虛鋪厚度和碾壓遍數相同情況下，平均孔隙率及沉降差均不同，但在振動碾壓6遍后，沉降差均＜2mm。

（3）無論采用何種噸位壓實機具，在虛鋪厚度一定時，靜壓和振動一定遍數后，平均孔隙率均滿足設計要求。

（4）近3年的實測表明，路面無明顯沉降、無明顯裂縫，符合相應設計規范要求。

（5）上述研究結果表明，該水利水電工程進場道路填石路基采用沉降差法控制施工質量是可行的。

[1]交通運輸部.公路路基施工技術規范JTGF10-2006.北京:人民交通出版社,2006.

[2]河南省水利建筑有限公司.涇河東莊水利樞紐進場道路（右岸工程）Ⅲ標填石路基試驗段總結報告.2013.4.

[3]陜西省水利水電工程建設集團有限公司.涇河東莊水利樞紐進場道路（右岸工程）Ⅱ標填石路基試驗段總結報告.2013.5.