填石路基压实质量检测及控制分析

胡 云

（新疆北朋土木工程检测咨询有限公司，新疆 乌鲁木齐 830016）

引言

目前我国公路建设蓬勃发展，不少地区存在丰富的石材资源，且公路建设过程中不可避免会产生大量隧道洞渣及挖方填料，为了充分利用石料资源，填石路基运用已相当广泛[1-4]。

填石路基主要是指路基填料中粒径≥ 2 mm颗粒含量≥ 70%且小于0.075 mm颗粒含量＜ 15%。相较填土路基，填石路基存在工艺复杂、压实困难以及检测控制指标相对不准等问题。目前不管是现有研究还是实际工程运用，如吴红权[7]等以福建省不同地区填土路基为工程依托，对多条高速公路现场施工工艺进行研究，得出来适用福建地区填土路基的质量检测及控制标准；张昕[5]等对城市道路填土路基施工中杂填土处理进行分析研究；万小强[4]等以某项目为依托，对隧道洞渣进行了研究，但其主要将其用于改良填土路基，并未全部作为填石路基原材进行利用[5-10]。以上均表明填石路基检测指标主要仍借鉴研究较为广泛的填土路基进行开展。如目前填石路基现场质量控制仍采用现场工艺控制为主，因此有必要对填石路基质量检测进行研究，以保证填石路基压实质量。

1 工程概况

新疆和田境内G3012墨玉-和田高速公路为连云港-霍尔果斯国家高速公路吐鲁番-和田联络线G3012墨玉至和田第二合同段，包括主线、和田连接线以及和田东连接线。主线线路方向自西向东，依次经过和田县和洛浦县，走向基本与现有国道G315平行。公路等级为高速公路，设计车速为120 km/h。该项目挖方较多，存在大量挖方填料。由于挖方填料主要为石灰岩，抗压强度相对较大，均值为45 MPa左右，设计建议以此作为路堤填料。

2 试验结果及分析

分别选取碾压层厚为60 cm、80 cm、100 cm、120 cm填石路基碾压试验段落各20 m，分别进行不同碾压遍数碾压，然后对不同碾压遍数下填石路基干密度、孔隙率以及沉降差进行检测，每个碾压遍数取2次试验均值为最终试验结果。

2.1 孔隙率检测

填石路基孔隙率检测采用灌水法进行，主要步骤：（1）根据填石路基层厚不同选取合适大小试坑进行开挖，试坑大小见表1；（2）称取试坑内块石质量；（3）检测试坑体积（灌水法）；（4）块石含水率检测；（5）空隙率计算。

不同层厚填石路基不同碾压遍数下空隙率变化趋势见图1。

表1 孔隙率检测试坑尺寸（cm）

图1 不同层厚填石路基孔隙率变化曲线

由表1、图1分析可知：碾压初期，随着碾压遍数增加，孔隙率减小效果明显，且碾压层厚越大，减小效果越明显。这是由于碾压初期，在相同吨位压路机、相同碾压遍数条件下，作用于不同层厚填石路基压实功基本一致，而未碾压时各层厚填石路基压实度差异较小，接近碾压碎石堆积密度，层厚越大，填石路基虽然承受压路机压实功基本一致，但层厚越大路基自重做功越多，因而引起空隙率减小更加显著。随着碾压遍数增加，不同层厚填石路基孔隙率均逐渐减小，最终基本达到平衡，如60 cm、80 cm碾压后期空隙率基本保持在20%左右，80 cm、100 cm分别保持在22%、24%左右。填石路基层厚越大，稳定孔隙率值越大。这是由于本次试验段填石为隧道弃渣，为中硬石灰岩，强度相对较大，孔隙率检测过程中发现，层厚较大时路基填石相互嵌挤，内部孔隙相对较大。表明在一定压实功率作用下，填石路基层厚越小越易被压实，反之若层厚过大，为保证压实效果可考虑增大压实机械吨位。碾压后期，不同层厚填石路基孔隙率逐渐趋于稳定，4个不同碾压厚度工况下，当碾压遍数超过10遍时，孔隙率减小幅度较小、逐渐趋于稳定，表明一定压实功率条件下填石路基碾压遍数质量控制存在临界上限。

2.2 沉降差检测

路基沉降差是指在碾压作用下碾压前、后路基表层高程变化量，可间接反映在碾压作用下路基内部密实度改变情况。采用水准仪进行现场检测，检测时水准仪尽量架设于路基以外，以保证碾压过程中产生振动对水准仪不产生影响。根据试验设计方案，对不同碾压遍数沉降差进行实时检测，每两次碾压进行一次沉降检测，不同层厚填石路基单次沉降差及累计沉降量检测结果见图2。分析可知：（1）随着碾压遍数增加，沉降差逐渐减小并趋近于零。表明随着碾压遍数增加，填石路基内部块石逐渐被压碎并发生重组，孔隙率逐渐减小，表现为路基更加密实、表层绝对高程降低。（2）随着碾压遍数增加，填石路基总沉降量逐渐增大并趋于稳定，且随着填石路基层厚增加总沉降量差逐渐增大。（3）当碾压遍数达到10次时，不同层厚沉降差基本达到稳定差值，表现为累计沉降差也趋于稳定。表明当压实机械功率一定时，对各层厚压实作用具有最大限值，且填石路基层厚越大趋于稳定沉降差越大，随着层厚继续增加，可推测在固定压实机械下稳定沉降差将逐渐不满足设计要求。

图2 不同层厚填石路基沉降差、累计沉降差变化曲线

3 结语

新疆和田境内G3012墨玉-和田高速公路填石路基段采用26 t振动压路机对不同层厚（60 cm、80 cm、100 cm、120 cm）填石路基进行了不同碾压遍数下孔隙率、沉降差检测。通过不同碾压遍数下孔隙率、沉降差变化规律，得出结论：（1）随着碾压遍数增加，填石路基孔隙率逐渐减小并趋于定值，即使增加碾压遍数孔隙率降低也不明显，表明一定压实功率条件下填石路基碾压遍数质量控制存在临界上限。（2）填石路基层厚越小孔隙率减小趋势越明显，表明在一定压实功率作用下，填石路基层厚越小越易被压实，反之若层厚过大，为保证压实效果可考虑增大压实机械吨位。（3）填石路基沉降差随碾压遍数增加逐渐趋于稳定，但沉降差稳定值与层厚关系并不明显，因为沉降差并不能作为填石路基压实质量检测主要控制指标。（4）总体而言，填石路基质量控制中可采用孔隙率作为主要检测指标，沉降差作为辅助检测指标。