石方路基密实度控制方法研究

何天文

（中国中铁航空港建设集团有限公司，北京　100093）



石方路基密实度控制方法研究

何天文

（中国中铁航空港建设集团有限公司，北京100093）

摘要：石方路基是道路工程中一种较为普遍的结构形式，公路工程和市政道路工程的相关规范中都对石方路基的填筑施工工艺提出了明确的要求。而与规范对土方路基的施工工艺和质量检测方法做出的详细规定不同的是，规范对石方路基密实度检测的相关规定很不系统，甚或比较粗略，这一问题给石方路基施工的密实度质量控制带来了不小的困扰。如何便捷准确地检测石方路基的密实度，提高石方路基密实度质量控制的效率和水平，成为石方路基施工需要解决的重要问题之一。

关键词：石方路基；密实度；控制方法

石方路基是道路工程中一种较为普遍的结构形式。特别是在山区的公路工程中，在土质填筑材料缺乏或者石方开挖量很大时，用开挖的石方填筑路基往往具有经济、环保等诸多方面的优势，成为路基结构填筑方案的首选。

然而，与各工程专业的相关规范对土方路基的质量检测标准和方法均有详细、可操作性很强的条文规定不同，对于石方路基质量控制最重要的指标—路基填筑结构的密实度。

上述相关规范的规定却很不系统，且比较粗略。这给石方路基施工过程中的密实度检测控制带来了很多不确定性，成为长期困扰石方路基施工质量控制的一个问题。

1　石方路基的密实度检测现状

在各工程专业现行的规范中，对于土方路基密实度的检测采用压实度这一指标，根据土质填料颗粒组成的不同可采用的标准检测方法有灌水法、灌砂法和环刀法等几种。在公路工程的相关规程中，对上述几种检测方法的实验设备、材料、具体操作细节和计算方法都做了系统且详细的规定。由于材料粒径的差异，石方路基的密实度检测显然难以采用上述方法中的任何一种。

在JTG F10-2006《公路路基施工技术规范》中对石方路基填筑密实度的要求是应满足《填石路基上、下路基压实质量标准》（具体内容见表1）中规定的孔隙率标准。同时，在条文说明中规定：石方路基压实干密度孔隙率的检测采用挖大坑（最大粒径的1.5～2.0倍）配合水袋法进行。压实质量标准在试验段时采用孔隙率指标进行检测，确定相应的施工工艺参数和压实沉降差作为施工过程中的压实质量检测控制参数，通过工艺参数和碾压沉降差双控进行石方路基压实质量控制［1］。

在CJJ 1-2008《城镇道路工程施工与质量验收规范》中对石方路基的压实质量规定如下：施工前应先修筑试验段，以确定能达到最大压实干密度的松铺厚度与压实机械组合以及相应的压实遍数、沉降差等施工参数。压实密度应符合试验段确定的施工工艺，沉降差不应大于试验路段确定的沉降差［2］。

从公路工程和市政工程对石方路基的质量检测要求来看，相关规范均提到了压实干密度这一概念，将压实干密度作为评价石方路基填筑质量的基础指标。这强调了压实密度对于石方路基填筑质量的重要性，说明虽然填筑材料差异较大，但与土方路基一样，结构的填筑密实度仍然是影响石方路基承载能力和稳定性的重要因素，是控制石方路基填筑质量的主要指标。

表1　填石路基上下路基压实质量标准

2　关于JTG F10-2006《公路路基施工技术规范》中石方路基孔隙率检测方法的讨论

JTG F10-2006《公路路基施工技术规范》中提出的石方路基密实度检测方法和路径无疑是完整的，具有现实的可操作性。但是，采用挖大坑配合水袋法检测石方路基填筑结构的孔隙率是否准确；此外，是否有其他合理、准确且更便捷的方法能检测石方路基填筑结构的孔隙率，有待研究。

土工填筑结构的密度总体来说是不均匀的，且随着填筑材料最大粒径的增大，这种不均匀性会越来越显著。这就决定了对于土工填筑结构来说，用某一位置的密度来表征结构整体的密度是有条件和局限性的。当密度的不均匀性达到一定程度而检测取样的范围不足以消除这种不均匀性时，检测结果就失去了代表性。对于如石方路基这种采用不规则的最大粒径达40～50cm的不均匀颗粒材料填筑形成的结构，检测取样的范围到底需要多大才能保证检测结果具有代表性并没有明确的资料可供参考。根据JTG E40-2007《公路土工试验规程》中灌水法测定土方路基压实度的试验方法，当填料最大粒径达到200mm时，试坑的直径应达到800mm［3］。而JTG F10-2006《公路路基施工技术规范》中推荐的检测石方路基填筑结构孔隙率的试坑直径为最大粒径的1.5～2.0倍，这样的试坑直径得出的检测结果是否具有足够的代表性或准确度尚需进一步研究论证。

另一方面，JTG F10-2006《公路路基施工技术规范》中并没有对挖大坑配合水袋检测石方路基孔隙率的具体方法做详细的说明。参照结合JTG E40-2007《公路土工试验规程》中灌水法测定土方路基压实度的试验方法和常规试验检测知识，对如石方路基这样的结构，内部存在有大量空隙，这些空隙相互连通，且很多空隙尺寸较大。此外，石方路基中试坑的内壁肯定不如土方路基中试坑的内壁平顺。上述情况导致使用水袋法测定试坑的体积时，如果水袋的柔度较大，则会使部分水体进入试坑范围外的较大空隙，从而造成测定值偏大；如果水袋的柔度较小，则又会造成水袋难以与试坑壁密贴，从而造成测定值偏小。这些问题均会影响填筑结构孔隙率检测的准确性。

3　一种实用的石方路基孔隙率检测方法

能否找到一种更便捷、检测结果更具代表性更准确的方法来检测石方路基的孔隙率。对于石方路基这样的大体积多空隙堆砌结构，如果能以较大范围内的整体结构作为检测对象进行孔隙率的测定，显然能够得到更为理想的结果。根据目前石方路基的施工技术条件和工艺，进行这样的检测是现实可行的。

在此结合规范要求、当前的工程检测和测量技术条件以及石方路基的施工工艺提出一种实用的石方路基孔隙率检测方法，总体的思路如下：首先对填筑石料的毛体积密度ρ进行测定；之后在正式施工前的试验段施作时，利用仪器测量的方法对作为检测对象的石方填筑结构体积V进行准确的测定，同时准确称量构筑检测对象的石方材料的质量m。石方填筑结构的孔隙率P按照公式（1）计算：

在具体的细节方面，填筑石料毛体积密度的测定应根据石料的种类、硬度分别进行，这也是JTG F10-2006《公路路基施工技术规范》中所要求的。检测对象填筑石料质量的测定应采用自卸车装料后逐车过磅的方式进行，以保证质量测定的准确性。检测对象压实体积的测定应选择平整的场地进行，场地的平整程度应近似于石方路基填筑层压实后顶面的状态。如果场地不够坚实，可先在场地上压实铺筑一层石方，并用嵌缝料对铺筑层顶面进行整平嵌缝，以消除或减小检测层石料被压入场地或者检测层材料下漏带来的体积测定误差。之后在场地上划设检测范围的边线。检测范围的宽度应不小于15m，长度应不小于压实机械一个工作段的长度，以使检测层的施作状态最大限度地接近石方路基填筑的实际情况，保证检测结果的准确性和代表性。在检测范围内划设方格网，方格网的尺寸以3～5m为宜。用水准仪准确测量方格网每个节点的地面高程并记录。在检测范围边线外侧2～3m范围内采用人工码砌石方，这与各工程专业规范中石方路基填筑时在靠近边坡的范围内应采用人工码砌的要求相同。码砌的石方在检测范围边线处应垂直于场地地面，且码砌垂直面应尽可能平整并用砂浆勾缝，这些要求同样是为了保证检测结果的准确性。码砌石方的高度应基本等高于检测层的填筑厚度。

在完成上述准备工作后即可开始检测层的石方填筑工作。在石方填筑过程中完成每遍碾压后，在填筑层顶面恢复网格节点的位置并进行高程测量，以计算填筑层检测范围内石方填筑结构的实际体积，进而算出检测范围内石方填筑结构的孔隙率。

检测层石方填筑前应编制周密的填筑方案，方案的重点是通过试验段的施作建立起施工工艺参数和碾压沉降量与石方填筑结构孔隙率之间的变化对应关系，以用于石方填筑正式施工过程中的密实度质量控制。

上述方法在海口美安科技新城建设的市政道路路基填筑工程中得到了实际应用。试验段的施作按照上述方法的要求进行，虽然在实施过程中未对人工码砌边部石方在检测范围边线处的垂直面进行勾缝，但仍取得了非常理想的效果。之后对检测范围边线处人工码砌石方的开挖验证也证实，由于垂直面处人工码砌石方的质量较高，石缝较小，检测范围内粒径很小的填筑石料和石屑漏入人工码砌石方缝隙的数量很少，对孔隙率检测结果的影响极为微小，可忽略不计。此方法经现场实时评价，比公路工程规范中提出的检测孔隙率方法更具操作性、更便捷、更准确，也显著提高了石方路基施工效率。

4　结语

上述提出的石方路基填筑结构孔隙率检测方法可视为对JTG F10-2006《公路路基施工技术规范》中规定的石方路基密实度质量控制方法的补充和改良。通过实践应用也证实，在现场施工过程中结合试验段的施作，采用上述方法测定石方压实结构的孔隙率并与施工工艺参数和碾压沉降量建立起对应关系，用以进行石方路基施工过程中的密实度质量控制，可以有效提高石方路基施工的效率和密实度质量控制水平。

参考文献：

［1］JTG F10-2006.公路路基施工技术规范［S］.

［2］CJJ 1-2008.城镇道路工程施工与质量验收规范［S］.

［3］JTG E40-2007.公路土工试验规程［S］.

中图分类号：U416.1

文献标识码：A

文章编号：1003-5168（2016）01-0120-03

收稿日期：2015-12-26

作者简介：何天文（1977-），男，硕士，研究方向：道路工程。

Stone Roadbed Compactness Control Method Research

He Tianwen
（China Railway Airport Construction Group Co.Ltd.，Beijing 100093）

Abstract:Stone roadbed is a kind of common structure form of road engineering,highway engineering and municipal road engineering in the relevant specification of stone roadbed filling construction technology is putted forward spe⁃cific requirements.With specification of earthwork subgrade construction technology and quality detection methods are made a detailed regulations of different specifications of stone roadbed compactness detection rules is not very system,or even more rough,the problem brought stone roadbed compaction quality control of the construction of a lot of problems.How to conveniently and accuratly detect stone roadbed compactness,improving the efficiency of the stone roadbed compaction quality control and level becomes one of the important problems need to be solved of stone roadbed construction.

Keywords:stone roadbed；compactness；control method