路基壓實度循環(huán)操作施工質(zhì)量控制方法

周同邦

【摘? ? 要】：為保證道路路基施工壓實度質(zhì)量，提出基于plan（計劃）、do（執(zhí)行）、check（核查）、act（處理）操作流程的循環(huán)式路基施工質(zhì)量控制方法，設(shè)計并計算含水率、壓實率、孔隙率、固體體積率和路基回彈模量的質(zhì)量控制指標(biāo)。通過試驗分析不同施工標(biāo)準(zhǔn)造成的質(zhì)量差異，得到最大夯擊量和水平影響范圍，驗證了方法的可靠性。

【關(guān)鍵詞】：循環(huán)操作；路基；施工質(zhì)量；壓實度

【中圖分類號】：U416.1【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】：C【文章編號】：1008-3197（2023）03-21-03

【DOI編碼】：10.3969/j.issn.1008-3197.2023.03.007

Construction Quality Control of Subgrade Compaction Cyclic Operation

ZHOU Tongbang

（Gansu Jinqiao Highway Engineering Co. Ltd.， Zhangye 734000，China）

【Abstract】：In order to ensure the quality of compaction degree of subgrade construction， the paper designes the quality control method for roadbed construction based on the PDCA cycle， sets quality control indicators for subgrade construction， and calculate quality control indicators for water content， compaction rate， porosity， solid volume ratio， and subgrade rebound modulus. Through the experiment， the paper analyzes the quality differences caused by different construction standards According to the experimental data， the maximum compaction amount and? horizontal impact range are obtained， which verifies the reliability of the method.

【Key words】：cycle operation; subgrade; construction quality；compactness

隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會的進(jìn)步，公路交通運輸?shù)闹匾栽絹碓酵癸@，作為主要的交通運輸方式，公路運輸為人們的出行提供便利，同時也影響著區(qū)域經(jīng)濟(jì)的發(fā)展[1]。公路工程施工建設(shè)要求確保整體結(jié)構(gòu)具備理想的穩(wěn)定性，尤其是對于路基結(jié)構(gòu)，更是需要加大施工管控力度，確保其具備理想承載力，為公路工程整體結(jié)構(gòu)提供有效保障[2]；很多地質(zhì)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的區(qū)域需要不同高度的路基，才能夠保證公路施工的安全與完整。我國路基主要有3種：填土高度在6～8 m之間的填土路基；填土高度在10～12 m之間的砂質(zhì)路基；填土高度在20～25 m之間的一般路基。為避免由于路基質(zhì)量造成的道路施工危險，需要對施工質(zhì)量控制進(jìn)行。本文結(jié)合PDCA循環(huán)方法，對路基施工的質(zhì)量控制進(jìn)行研究。

1 路基施工質(zhì)量控制方法

1.1 PDCA循環(huán)質(zhì)量控制措施

PDCA 是一種持續(xù)改進(jìn)循環(huán)模型，是實行全面化質(zhì)量管理應(yīng)當(dāng)遵循的一種科學(xué)模型指標(biāo)，其在質(zhì)量管理領(lǐng)域得到了非常廣泛的應(yīng)用。其中，P即plan（計劃），D即do（執(zhí)行），C即check（檢查），A即action（反饋），這是PDCA循環(huán)管理的4個基本環(huán)節(jié)[3]。將這4部分按照工作安排提供相對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，就可以對大部分施工質(zhì)量實現(xiàn)有效的控制，而未完成施工質(zhì)量控制的部分則可以留到下一個階段去循環(huán)處理，從而保證所有質(zhì)量安全問題得到解決。

第一階段制是計劃階段，通過剖析質(zhì)量問題導(dǎo)致的不同后果，得到基于AHP（層次分析法）模型的分析結(jié)果并在不同質(zhì)量目標(biāo)的分解子項下，實現(xiàn)目標(biāo)計劃的完成。施工前，將工程部門的分工進(jìn)行改進(jìn)分析，通過工前檢查保證技術(shù)的安全性與有效性；施工人員應(yīng)熟練掌握圖紙并堅持按照圖紙設(shè)計的內(nèi)容安全施工；此外，還需要做好建筑材料的檢查工作，包括原材料和半成品、零配件等均需要保證質(zhì)量合格；最后通過技術(shù)交底，可以適當(dāng)培訓(xùn)相關(guān)工作人員，以保證施工的質(zhì)量。同時對工程質(zhì)量通病采取針對性較強的預(yù)防措施，此后依據(jù)相關(guān)可行性強的技術(shù)措施，來達(dá)到在同類工程中工程質(zhì)量優(yōu)秀水平這一目標(biāo)[4]。

第二階段是執(zhí)行階段，是對以上質(zhì)量控制模型的運用階段。施工過程中，建立合理的崗位職責(zé)制度，可以更好地保障工程質(zhì)量；關(guān)鍵工序需要有相關(guān)的技術(shù)人員在一旁監(jiān)督并嚴(yán)格落實三工三儉的巡查制度，在同一時刻做好文件資料的記錄與存檔。

第三階段是質(zhì)量控制的核查階段，需要分別在施工準(zhǔn)備階段進(jìn)行檢查、在地基處理施工階段提前檢查、中間抽查、施工結(jié)束后的復(fù)查。在路堤填筑階段同樣需要進(jìn)行3個階段的檢查，才能夠完成質(zhì)量控制的核查。

第四階段是質(zhì)量控制的處理階段，是對未完成質(zhì)量檢查的節(jié)點的處理。

1.2 路基施工質(zhì)量控制指標(biāo)設(shè)定

主要將路基施工的指標(biāo)分為5個部分，分別是含水率、壓實率、孔隙率、固體體積率、路基回彈模量。含水率的計算公式為

式中：[ωhsl]為路基中水的質(zhì)量與砂土質(zhì)量比，當(dāng)填土達(dá)到最大密度時，可以得到該含水率，該參數(shù)需要保證在一定的區(qū)間范圍內(nèi)；[ws]為砂土在含水狀態(tài)下的重量；[wa]為砂土中水的單位重量；[wd]為土壤中的最佳含水量。

壓實率的計算公式為

式中：[Kp]為經(jīng)過夯擊后，單位夯擊點上土壤的壓實率，壓實率越大，表明路基施工質(zhì)量越好；[ρt]為干燥土壤的實際密度；[ρg]為干燥土壤的最大密度。

式（2）可以進(jìn)一步測試路基的含水量。路面的填筑由于部位不同，壓實機(jī)械多以重型壓路機(jī)為主，采用自重在14 t以上大噸位設(shè)備[5]。一般將路基的壓實率作為衡量路床質(zhì)量指標(biāo)的重要依據(jù)。見表1。

根據(jù)壓實率可以進(jìn)一步確定工程設(shè)計的規(guī)范值并結(jié)合安全施工的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，保證路基的質(zhì)量控制結(jié)果。

路基的孔隙率也是衡量施工的重要指標(biāo)，其計算公式為

式中：[tn]為土壤中的孔隙含量與土壤整體體積之間的比值，一般情況下，[tn]越大，土壤結(jié)構(gòu)越松散；[bv]為土壤中孔隙結(jié)構(gòu)的體積；[bp]為所研究土壤整體體積。

固體體積率的計算公式為

式中：[V%]為土壤的固體體積率，一般為填方材料干密度與濕密度之間的比值；[pr]為干燥土壤的密度；[hg]為濕潤土壤的密度。

路基回彈模量的計算公式為

式中：[Es]為路基的回彈模量，是在考慮單位面積路基荷載值條件下的承載重量的能力指標(biāo)；[Df]為路基承載半徑；[hi]為路基上層單位面積的壓力值；[Pi]為荷載指標(biāo)下的彎沉度；[λk]為土壤泊松比。

結(jié)合以上5個指標(biāo)，可以得到路基施工質(zhì)量的循環(huán)控制，保證道路施工的質(zhì)量。

2 工程實例

2.1 工程內(nèi)容與工程目標(biāo)

將某城市的高填方路基作為本次實驗的研究對象，該工程的地勢較低且周邊無明顯丘陵，視野開闊，盆地周邊的坡路以階梯狀分布。路基堤面與水平面之間的高程約為263.25～291.34 m，相對高差為28.09 m，相對而言有一定的地面起伏并非單純呈盆地狀。該工程所在城市的氣候范圍屬于溫帶季風(fēng)氣候，夏季高溫多雨，冬季寒冷干燥，雨熱同期，全年平均氣溫在10.25～17.34 ℃，平均年降水量約為802.35 mm。路基建設(shè)包括路基強夯、路基填筑等。見表2。

在本文提出的PDCA循環(huán)方法路基施工質(zhì)量控制中，路堤的壓實度需要達(dá)到95%以上且工程的沉降幅度需要控制在30 cm以內(nèi)，路面的合格率為99%，只有符合這3點要求，才能算作工程施工達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。

14～16 t夯錘可以對地基施加約2 000 kN·m和4 000 kN·m能級壓力，在起重機(jī)的作用下，可以較大程度地保證填筑深度與填筑強度。此時可以在施工路基面上布設(shè)夯點，用于第一遍以及第二遍的夯錘施工。見圖1。

每一個夯擊點的橫縱尺寸相同且第二次夯擊點基本位于4個相鄰的第一次夯擊點位的中間。兩個相鄰點位之間的距離為600 mm。在夯擊的過程中，需要通過起吊高度計算每一次夯擊的位置坐標(biāo)，保持夯擊結(jié)果的準(zhǔn)確性。平整工程施工區(qū)域的路基，令其處于水平面的狀態(tài)。在夯擊點位上放置樣點，每一個樣點均準(zhǔn)確落在相應(yīng)的夯擊點上，然后測量夯擊點的相對高程并計算夯擊角度。依據(jù)夯擊角度和夯擊力度，進(jìn)行第一次夯擊與第二次夯擊，最后平整整個施工場地，保證夯擊結(jié)果的有效性。此時的施工場地需要在保證滿夯施工的前提下，憑證碾壓路面，以建立最佳的夯擊效果，最后測量路面高程及其與夯擊前的高程差異，以確定夯擊結(jié)果確實具備實際作用。

2.2 不同施工標(biāo)準(zhǔn)造成的質(zhì)量差異

通過PDCA循環(huán)方法建立一個路基施工質(zhì)量控制的數(shù)學(xué)模型并將其應(yīng)用于路面夯擊實驗中，為保證路面施工的準(zhǔn)確性與高效性，提前設(shè)置工程參數(shù)。此時土體密度約為2 030 kg/cm3，土體的彈性模量為23 MPa，泊松比為0.25，摩擦角為18.25°，阻尼系數(shù)為0.145 264，分別對不同夯擊次數(shù)和夯點間距所造成的施工質(zhì)量差異進(jìn)行探究。

本次實驗夯錘的夯擊能級為2 000～4 000 kN·m且可以得到累計夯沉量與實際夯擊次數(shù)之間存在線性關(guān)系

式中：[fv]為路面施工工程中夯錘的累計夯沉量；[vp]為單次夯擊所造成的夯沉量；[bi]、[kx]分別為夯擊參數(shù)；[v]為夯擊次數(shù)。

分別就不同夯擊次數(shù)下的單擊夯沉量與累計夯沉量進(jìn)行測試。見表3。

在單次夯沉量中，隨著夯擊次數(shù)的不斷增加，夯沉量也在不斷減少，在前10次夯擊中，均呈現(xiàn)出較為明顯的夯沉量減少趨勢且較高的能級會明顯提高夯沉量的變化。在累計夯沉量的計算中，能級也會導(dǎo)致夯沉量發(fā)生變化且均先快速增加，后緩慢增加。次外，不同的夯擊次數(shù)還會導(dǎo)致水平影響范圍的差異。見表4。

當(dāng)夯擊次數(shù)增加時，水平影響范圍呈現(xiàn)出先急速后減緩增加的趨勢且能級的增加也會導(dǎo)致影響范圍的增加。

由表3和表4可以斷定，能級越高，累計夯沉量越大且其水平影響范圍越大。16次以內(nèi)的夯擊次數(shù)的增加，會導(dǎo)致夯擊量以及水平影響范圍的提高；16次以上，夯擊量和水平影響范圍均不會有明顯提高。

3 結(jié)語

本文結(jié)合PDCA循環(huán)方法，設(shè)計了一種路基施工質(zhì)量控制方法。在計劃、執(zhí)行、核查、處理四個循環(huán)步驟的反復(fù)控制下，可以得到較好的含水率、壓實率、孔隙率、固體體積率以及路基回彈模量，從而得到更好的道路施工質(zhì)量。通過工程試驗可以得知，路基施工過程中質(zhì)量控制的差異標(biāo)準(zhǔn)，在16次夯擊次數(shù)時，能夠得到最好的夯擊量以及水平壓縮范圍。

參考文獻(xiàn)：

[1]康壽平.公路工程路基施工質(zhì)量控制的關(guān)鍵技術(shù)研究[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2022，12（2）：151-153.

[2]張曉虎.簡談公路工程路基施工質(zhì)量控制策略[J].大眾標(biāo)準(zhǔn)化，202，（5）：19-21.

[3]李佳男，李濤，張西超.基于PDCA循環(huán)法的船舶建造質(zhì)量管理研究[J].船舶物資與市場，2022，30（2）：44-46.

[4]李鑫，鄧祥國，田春，等.基于PDCA循環(huán)在市政道路工程施工質(zhì)量控制——以成都天府國際機(jī)場航站區(qū)市政配套施工一標(biāo)段為例[J].四川建筑，2022，42（S1）：188-191.

[5]李新春，孫佳男.淺談東北地區(qū)鹽漬土路段高速公路路基施工質(zhì)量控制[J].公路，2020，65（6）：146-149.