廢棄花崗巖腳料用于路基填筑的施工工藝與質量控制分析

苗 雷，吳文娟，魏進才，張曉萌，李成浩，楊永富

（1. 中建八局第二建設有限公司，山東 濟南 250022；2.山東省交通科學研究院，山東 濟南 250031）

引言

花崗石是一種分布廣泛、資源豐富的巖石。我國是一個石料加工大國，長久以來，人們不斷將它開采出來，切割加工成板材，廣泛用于建筑物的內外裝修和基礎砌筑工程。然而，在開采和切割加工過程中，大量花崗石碎片和切割粉屑卻被當作廢料拋棄，這實際上是一種資源浪費，廢棄料日積月累，堆積成山，不僅占壓大量的土地資源，還嚴重污染自然環境。將廢棄花崗巖腳料用于填筑路基是綜合利用的有效方式，具有施工方便、板結、強度高、穩定性好的特性。廢棄花崗巖腳料在路基上的應用，使廢棄花崗巖由原來需花費財力處理，變成廣受歡迎的工程材料，并可以減少土地占用對環境造成的破壞，有良好的經濟和社會效益，具有廣泛的推廣應用價值。

1 施工工藝流程與操作要點

1.1 工藝流程

填筑路基施工的一般流程：填前地基處理→測量放樣→網格法卸填料→填料攤鋪與整平（松鋪厚度檢查）→振動壓路機碾壓→質量檢測（壓實空隙率、沉降及外觀檢測）→（合格后）確定壓實遍數→驗收與總結。

1.2 操作要點

1.2.1 填料準備

對廢棄花崗巖腳料膨脹性試驗，膨脹性試驗包括自由膨脹率小于40%，液限小于40%，含膨脹性的廢棄花崗巖腳料比例大于50%的混合填料不能用來填筑路基；路堤填料粒徑應不宜超過厚度的2/3，即最大粒徑不超過32 cm，不均勻系數宜為15～20；燒失量不超過20%，有機含量不超過10%；承載比試驗CBR值大于8%。

1.2.2 測量放樣

按照路基橫斷面設計圖，每10 m一個斷面放樣試驗段路基中邊樁。為保證坡腳位置壓實效果達到設計及規范要求，填筑邊線外擴50 cm施工。中邊樁放樣完畢后，使用水準儀測量中樁、中樁左右側10 m、中樁左右側20 m共5個點填前高程，作為計算松鋪厚度、松鋪系數的依據。

1.2.3 網格法卸料

路基填筑采取路堤全寬水平分層填筑壓實的施工方法，縱向分段、水平分層、由低到高、逐層施工的順序，機械化施工，形成裝、運、攤、平、壓等機械化流水作業。卸料由專人指揮自卸汽車卸料，本試驗段路基平均寬度45 m，自卸車每車運輸填料方量約24 m3，按50 cm松鋪厚度計算，將方格網設為9.0 m×5.3 m。

1.2.4 填料攤鋪、整平

（1）在確認方格內卸料車數準確后指揮推土機將石料推平，挖掘機配合找平，使石塊之間無明顯高差臺階。推平時先中間，后兩頭，沿線路縱向方向保持中間高，兩邊低，推土機攤鋪過程中，破碎錘配合將大粒徑石料破碎，少量無法破碎的用裝載機運至場外。（2）填料粒徑嚴格按設計要求控制不超過層厚的2/3，對于粒徑較大塊石之間的縫隙，人工利用石屑或適當級配的砂石料填充。攤鋪完成后用水準儀測量計算出松鋪厚度，以便為計算壓實系數提供數據。填石路基整平后的效果達到表面平整，無明顯的大石塊露頭突出。縱、橫比較均勻，巖塊間無明顯高差；用水準儀測量標高嚴格控制好50 cm的層厚及2%的橫坡。

1.2.5 碾壓

（1）攤鋪平整后進行碾壓，采用22 t振動式壓路機進行碾壓。碾壓時，直線段先邊緣后中間，小半徑曲線段由內向外，縱向進退式進行；碾壓速度控制在3.5 km/h左右、先靜壓再振動碾壓，碾壓過程中，相鄰碾壓橫向重疊1/3～1/2輪跡，邊部多壓2～3遍，壓實作業做到無漏壓，無死角，保證碾壓均勻。（2）碾壓順序先靜壓1遍，使路基表面填料穩定，接著弱振1遍后轉為強振，壓實速度控制在3.5 km/h，從壓路機開始碾壓后，每碾壓1遍，測量1次各測點的高程，計算出沉降量，直到沉降差≤2 mm 后，密實度已滿足要求，最后靜壓一遍收面。

2 施工質量檢測

2.1 空隙率檢測

依據《公路路基施工技術規范》（JTGF10-2006），空隙率要求≤22%。水袋法檢測壓實路基空隙率。

2.2 沉降檢測

用光輪壓路機靜壓填筑面1遍，靜壓完成后，在路基表面縱向每隔20 m沿路基橫向鋪設5 cm×5 cm ×1 cm鋼板3塊并在其上用油漆做醒目的標記，用水準儀測量各觀測點高程并記錄。然后采用22 t光輪壓路機繼續碾壓，每碾壓1遍測量1次觀測點高程。當連續振壓2遍前后的沉降差小于2 mm時，壓實度合格；此時檢測該層的空隙率，如果不符合規范，繼續碾壓直到空隙率合格方停止壓實，測量最終沉降差并記錄。

2.3 松鋪系數的確定

松鋪系數I=ΔH碾壓前松鋪厚度/Δh壓實厚度。其中：ΔH碾壓前松鋪厚度=H2碾壓前高程-H1填筑前高程；Δh壓實后厚度= H3壓實后高程-H1填筑前高程。

松鋪系數的確定需要測量3次標高，第一次為填前碾壓各測點的標高；第二次為填料整平后各測點的標高；第三次為壓實度達到要求后各測點的標高。以代表性的45 m路基寬度位置為例進行說明，沿路基橫向分為4份，測設5個點，分別測設路基填筑之前、松鋪50 cm后、沉降量≤2 mm時的高程，所得的松鋪厚度與壓實厚度之比（平均值）即為本試驗段的松鋪系數。

3 施工質量檢測結果

3.1 松鋪系數

表1給出了試驗路高程記錄結果，試驗路段平均松鋪厚度為49.3 cm，平均壓實后厚度為42.5 cm，松鋪系數為1.16。

3.2 路基空隙率檢測

根據沉降觀測記錄，第四層弱振后沉降量為3 mm，此時進行孔隙率檢測。依據公路土工試驗規程,在該路基試驗段內清掃出平面，挖40 cm×40 cm×35 cm試坑，稱取該試坑內填料濕質量為81.22 kg。將不透水的袋子置于試坑內，灌滿水至該層路基頂面平齊，稱取填滿試坑水的質量為39.2 kg，計算得濕密度為2 072 kg/m3。

試坑內土方占5%,石方占95%，經室內試驗，土含水率為5.4%，石含水率為0.4%。則整體含水率為0.65%。計算干密度為2 058 kg/m3,該試坑試樣視密度室內測量為2 644 kg/m3。該段路基孔隙率為22.2%，不滿足路基施工技術規范路堤壓實質量要求（≤22%）。

第五遍弱振后沉降量為2 mm，按照同樣方法稱取填滿試坑水的質量為38.6 kg，稱取該試坑內填料濕質量為83.15 kg。該濕密度為2 154 kg/m3。計算得該段路基孔隙率為19%，滿足路基施工技術規范路堤壓實質量要求（≤22%）。

表1 試驗段高程記錄結果（m）

3.3 路基沉降

第一次弱振后，平均沉降值為18 mm；第二次弱振后，平均沉降值為6 mm；第三次強振后，平均沉降值為3 mm；第四次強振后，平均沉降值為2 mm；第五次強振后，平均沉降值為1 mm；第六次強振后，平均沉降值為0 mm。根據壓實遍數與沉降差的關系，可以看出振動壓實第四遍后，石方路基基本趨于穩定，此時孔隙率為19%，符合規范要求。

4 結語

將廢棄花崗巖腳料用于路基填筑，通過滿足空隙率標準的松鋪厚度、壓實機械型號及組合、壓實速度及遍數等施工參數與沉降差聯合控制，作為廢棄花崗巖腳料填方路基施工壓實質量檢測的控制標準，具有快速、簡單、可靠的優點，能夠有效達到壓實效果和穩定要求。