公路工程路基質(zhì)量及施工安全控制研究

閆曉山

（河北通宇建筑工程有限公司，河北 張家口 075000）

0 引言

隨著我國高速公路建設(shè)的快速發(fā)展，高速公路在填筑材料、施工技術(shù)等方面都發(fā)生了很大變化。為了更好地控制公路工程路基質(zhì)量及施工安全，特別是施工管理水平，本文以河北邢臺高速公路路基工程質(zhì)量控制為背景，研究施工過程中壓實質(zhì)量及施工質(zhì)量控制方法，并對施工質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)督，以期為相關(guān)工程提供一定的參考。

1 工程概況

河北邢臺高速公路是河北省內(nèi)重要的通道，也是河北省“三縱十一橫十一環(huán)”高速路網(wǎng)的重要組成部分。該高速設(shè)計時速為80km/h，線路總體地勢為西高東低，土層以長石砂巖、頁巖、細(xì)砂及泥灰?guī)r為主，年平均氣溫10℃，年平均降雨量540mm。

2 公路工程路基質(zhì)量及施工安全控制研究

2.1 施工方法控制

根據(jù)工程地質(zhì)勘查報告及設(shè)計文件制定合理的施工方案、施工計劃及施工人員，并清點(diǎn)現(xiàn)場的施工設(shè)備及施工材料；施工現(xiàn)場的氣候是影響后期施工的重要因素，根據(jù)施工氣候條件，合理的調(diào)整施工方案，以保證施工開始后盡可能減少工期浪費(fèi)[1]。

施工前準(zhǔn)備工作完成后，應(yīng)從以下幾個方面對施工質(zhì)量進(jìn)行控制：

2.1.1 填筑層厚度：總的原則為路基填料的最大粒徑不能超過25cm，且填筑層的厚度一般不超過50cm，具體的填筑層厚度，可以根據(jù)壓實機(jī)械及碾壓參數(shù)等確定。在進(jìn)行公路路基填筑時，應(yīng)遵循分層攤鋪，層層壓實的原則，且每級分層填料碾壓完成后，需要安排施工技術(shù)人員對施工質(zhì)量進(jìn)行記錄及評定，嚴(yán)格控制每層實際填料的攤鋪厚度不大于試驗段厚度。可通過立標(biāo)桿的方法對每層填料的松鋪厚度進(jìn)行控制及記錄[2]。

2.1.2 填料質(zhì)量控制：在進(jìn)行填料選擇時應(yīng)保證路基填料的強(qiáng)度滿足施工規(guī)范，如填石路基的填料強(qiáng)度應(yīng)不小于15MPa，且填料最大粒徑除了小于25cm外，還需要不大于填筑層厚度的2/3。路基填料質(zhì)量控制還應(yīng)注意：

（1）填料從采石場裝運(yùn)前安排專人驗收，并將明顯的大塊石在現(xiàn)場破碎，拒收不合格的填料。

（2）在進(jìn)行填料攤鋪過程中，注意塊石攤鋪順序，遵循先鋪大塊石，后用小石塊找平，石屑塞填，當(dāng)大塊石的顆粒級配較差時，可先用石渣、粗砂等對大塊石的空隙進(jìn)行填塞，然后用壓力水將石渣、粗砂沖入填料下部，反復(fù)進(jìn)行，直至空隙填滿。

（3）施工期間應(yīng)嚴(yán)格做好施工記錄，對施工過程中的施工里程、填料松鋪厚度、碾壓遍數(shù)及施工機(jī)械的型號等進(jìn)行記錄，以保證路基施工的質(zhì)量依據(jù)[3]。

2.1.3 路基穩(wěn)定性控制：當(dāng)施工路段為邊坡路基時，需注意路基高度對路基邊坡穩(wěn)定性的影響，特別是當(dāng)路基填料的性質(zhì)特殊時，路基的沉降需要特別注意。比如，當(dāng)填石路基采用傾倒填筑時，需要在路基坡腳處進(jìn)行坡腳碼砌，當(dāng)路基高度小于6m時，坡腳碼砌的厚度需大于1m；當(dāng)基高度小于6m時，坡腳碼砌的厚度需大于2m[4]。

2.2 壓實質(zhì)量控制

路基的壓實質(zhì)量是路基施工質(zhì)量控制中的重中之重，不同路基填料的壓實質(zhì)量控制方法不盡相同，如填石路基的壓實質(zhì)量控制方法較填土路基更為嚴(yán)格，主要是因為不同路基填料的顆粒級配均勻性不同，導(dǎo)致填料的物理力學(xué)特性也不相同，相同外力作用下，表現(xiàn)出來的變形情況也不盡相同，因此結(jié)合實際工程，從定性和定量兩個方面對路基填料壓實質(zhì)量控制進(jìn)行研究。常見高速公路路基壓實質(zhì)量控制指標(biāo)有兩大類：一類為力學(xué)指標(biāo)，如CBR值、靜態(tài)回彈模量及動態(tài)回彈模量等；另一類為物理指標(biāo)，如壓實度、沉降差等[5]。

2.2.1 壓實度

高速公路路基的強(qiáng)度及穩(wěn)定性等力學(xué)特性是影響高速公路行車安全的重要因素，而路基的強(qiáng)度及穩(wěn)定性與路基壓實過程中的密實度密切相關(guān)，路基密實度越高，則公路路基的強(qiáng)度越大，穩(wěn)定性越好。因此，在高速公路路基施工過程中，合理的控制高速公路路基的壓實質(zhì)量為重中之重，也是對路面平整度、剛度及高速公路使用壽命的重要保證。

考慮到施工過程中的方便性，常用壓實度及沉降差作為高速公路路基壓實質(zhì)量的控制指標(biāo)，其中壓實度是指現(xiàn)場碾壓完成后路基填料的干密度和原狀土在室內(nèi)進(jìn)行試驗得到的最大干密度之間的比值，如公式（1）所示。

式（1）中：K為路基填料壓實度；ρd為現(xiàn)場填料干密度；ρmax為室內(nèi)路基填料最大干密度[6]。

現(xiàn)場路基填料干密度通過現(xiàn)場灌砂法或灌水法確定，即將標(biāo)準(zhǔn)砂填入典型路基試驗段開挖的一定體積試坑中，測量試坑的體積，并結(jié)合室內(nèi)試驗確定現(xiàn)場填料的壓實度，以此對路基的壓實質(zhì)量進(jìn)行控制。為減少對壓實后路基的破壞，并提高檢測效率，當(dāng)路基填料的粒徑較小時（最大粒徑在15mm以下），應(yīng)選擇小型灌砂筒（內(nèi)徑100mm），當(dāng)路基填料的粒徑較大時，選擇大型灌砂筒（內(nèi)徑150mm）。具體步驟如下：

（1）根據(jù)路基填料的粒徑大小，確定試坑大小，并對試樣進(jìn)行稱量、測定含水率；

（2）然后將標(biāo)準(zhǔn)砂灌滿容砂瓶，測定好容砂瓶內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)砂的體積和質(zhì)量后，將標(biāo)準(zhǔn)砂倒入開挖好的試坑內(nèi)，直至灌滿試坑；

（3）計算標(biāo)準(zhǔn)砂的剩余質(zhì)量，并通過公式（2）得到現(xiàn)場路基填料的干密度。

式（2）中：ρd為路基填料干密度；m為路基填料質(zhì)量；m0為標(biāo)準(zhǔn)砂質(zhì)量；ρ0為標(biāo)準(zhǔn)砂密度；ω為路基填料的含水量[7]。

灌砂法作為最常見的壓實度檢測方法，在實際操作過程中，由于取土量較大且稱量過程多，容易出現(xiàn)一定誤差，因此為了盡可能保證檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性，現(xiàn)場檢測人員在進(jìn)行檢查時應(yīng)注意：

（1）標(biāo)準(zhǔn)砂的密度直接影響路基填料干密度的大小，因此每次使用標(biāo)準(zhǔn)砂都要對其密度進(jìn)行測量，并且保證標(biāo)準(zhǔn)砂的干燥性，防止水分影響標(biāo)準(zhǔn)砂密度。另外，若在使用過程中標(biāo)準(zhǔn)砂數(shù)量不夠，應(yīng)停止試驗；

（2）試坑體積是影響路基填料干密度的大小的另一重要因素，應(yīng)選擇路基表面平整的地方為試坑位置或?qū)υ嚳游恢眠M(jìn)行人工整平。試坑的坑壁應(yīng)盡量保證垂直，試坑整體為近似圓柱形，且試坑深度不能大于下一層碾壓層；

（3）進(jìn)行室內(nèi)擊實試驗時，應(yīng)保證擊實材料和原狀土相同。

2.2.2 表面標(biāo)高沉降控制法

選定一定數(shù)量的石頭標(biāo)高作為碾壓前水平測量的基準(zhǔn)標(biāo)高，然后用25～50t鋼輪振動壓路機(jī)對路基進(jìn)行碾壓，當(dāng)達(dá)到施工規(guī)范要求中的碾壓遍數(shù)后，對碾壓前石頭的標(biāo)高再次進(jìn)行測量，比較碾壓前后的高程差，當(dāng)高程值差值小于誤差允許范圍，則該層的壓實質(zhì)量符合要求，否則繼續(xù)碾壓，直至滿足規(guī)范要求[8]。

河北邢臺高速公路設(shè)計兩次碾壓沉降差小于2mm，對松鋪厚度50cm路基的碾壓遍數(shù)和碾壓沉降進(jìn)行研究，如圖1所示。

圖1 碾壓遍數(shù)和碾壓沉降關(guān)系曲線

由圖1可知，隨著碾壓遍數(shù)的增加，路基的沉降值減少，這是因為隨著碾壓遍數(shù)的增加，路基填料越來越密實，抵抗變形的能力也越來越強(qiáng)，所以沉降量逐漸減小，當(dāng)最后兩遍碾壓沉降值小于2mm時，即認(rèn)為碾壓達(dá)到規(guī)范要求，根據(jù)圖1，碾壓6遍即可達(dá)到要求[9]。

2.3 公路施工安全控制

在公路施工過程中，現(xiàn)場管理人員是控制施工安全的主要因素，而工程監(jiān)理及工程質(zhì)量監(jiān)督是實現(xiàn)施工安全的兩個重要渠道。在全國高速路網(wǎng)取得可喜可賀成績的同時，在工程監(jiān)理及工程質(zhì)量監(jiān)督兩個方面仍有很多不盡如人意的地方。通過對工程監(jiān)理及工程質(zhì)量監(jiān)督間的聯(lián)系及現(xiàn)狀進(jìn)行分析探索一些解決辦法，以期進(jìn)一步完善我國公路工程質(zhì)量監(jiān)理和監(jiān)督工作職能。

2.3.1 加強(qiáng)和完善公路工程監(jiān)理工作

我國監(jiān)理業(yè)從20世紀(jì)90年代起步，發(fā)展至今取得了許多良好的成績，得到了社會的認(rèn)可，但在激烈的市場競爭情況下，仍存在一系列的問題：其一，現(xiàn)代企業(yè)制度仍需進(jìn)一步完善；其二，由于業(yè)主、法律法規(guī)等方面因素的限制，造成監(jiān)理單位的業(yè)務(wù)范圍較小；面對監(jiān)理單位目前的問題，應(yīng)該建立現(xiàn)代監(jiān)理企業(yè)制度、向多元化經(jīng)營策略、規(guī)模化經(jīng)營、國際化經(jīng)營的方向發(fā)展，研究和參與“代建制”工程及項目管理[10]。

2.3.2 加強(qiáng)和完善公路工程質(zhì)量監(jiān)督工作

和業(yè)主單位及施工單位的監(jiān)督相比，工程質(zhì)量監(jiān)督工作是行政執(zhí)法和監(jiān)督執(zhí)法的結(jié)合，其監(jiān)督工作具有強(qiáng)制、權(quán)威性等特點(diǎn)。工程質(zhì)量監(jiān)督工作還應(yīng)從以下方面進(jìn)行改善：其一，提高工程質(zhì)量監(jiān)督人員的素質(zhì)及專業(yè)技術(shù)，是改善工程質(zhì)量監(jiān)督工作的前提和保證；其二，對工程質(zhì)量監(jiān)督的保證體系進(jìn)一步改進(jìn)，做好事前監(jiān)督工作；其三，對實體工程的監(jiān)督工作要進(jìn)一步強(qiáng)化，并采用先進(jìn)的檢測方法及設(shè)備，加強(qiáng)對試驗檢測的管理，以更好的提高質(zhì)量監(jiān)督工作。

公路工程由于其特殊性，在施工過程中涉及許多方面的因素及人員，施工的質(zhì)量是對公路運(yùn)營期間的道路穩(wěn)定及人員安全的重要保證，對社會及環(huán)境效益影響很大。因此，在公路施工過程中需要各方工作人員有較高的質(zhì)量意識，質(zhì)量監(jiān)督人員須認(rèn)真負(fù)責(zé)，將公路工程建設(shè)這一民心工程建設(shè)成為廣大人民群眾的放心工程。

3 結(jié)論

公路路基工程因其特殊的社會、投資及環(huán)境效益，使得其施工期間的質(zhì)量及安全控制成為重中之重，但以往的研究中多只是對公路施工技術(shù)或者質(zhì)量監(jiān)督的一個方面進(jìn)行研究，因此，本文從公路施工質(zhì)量及安全控制中的質(zhì)量監(jiān)督兩個方面進(jìn)行研究。得到以下結(jié)論：

其一，在對公路路基質(zhì)量控制方面，結(jié)合實際工程及具體的路基填筑材料，從定性和定量兩個角度對公路路基的壓實機(jī)具、碾壓遍數(shù)進(jìn)行了合理地分析，以期達(dá)到更好控制公路路基的填筑質(zhì)量。

其二，分析了目前我國公路工程監(jiān)理和工程質(zhì)量監(jiān)督工作存在的問題和面臨的挑戰(zhàn)，結(jié)合工程實際，提出了實際可行的方法，以期完善我國公路工程監(jiān)理和工程質(zhì)量監(jiān)督工作。