填石及土石混填路堤的压实质量控制分析

黄定波

摘要 路基作为公路的关键结构，其施工质量直接决定公路使用安全和使用年限。为有效减少对自然环境的破坏，最大限度地利用挖方路基材料，实现土石方资源的合理利用，节约工程建设成本，填石及土石混填路堤被逐步应用于公路工程建设中。鉴于此，文章针对填石及土石混填路堤压实质量控制展开综合探究，阐述了填石路堤基本概念，分析了填石路堤施工及压实质量控制要点，总结了各种压实质量控制方法的优缺点及完善措施，可为后续同类工程施工提供参考。

关键词 公路工程；填石路堤；土石混填；压实质量；质量控制

中图分类号 U416.1文献标识码 A文章编号 2096-8949（2023）11-0106-04

0 引言

近年来，随着科技的不断进步，公路工程路堤施工及检测技术日益完善，施工技术标准及相关检测规范更加细化和全面，有效地促进了路堤施工的标准化和规范化，显著提升了路堤施工质量，确保公路工程建设及使用安全。但由于填石及土石混填路堤施工具有较强的特殊性，压实质量控制难度较大，传统压实手段无法达到压实效果，严重影响了公路建设的整体质量，加强填石及土石混填路堤施工质量管控十分必要。为此，该文针对填石及土石混填路堤的压实质量控制展开综合探究，对提高路堤填筑质量，确保公路工程建设顺利完成意义重大。

1 填石路堤的概念

填石路堤主要指的是采用砂石和块石施工的路基，其填料粒径超过的5 cm的比重较高，占比高达70%以上，因大粒径填料含量较高，其压实性能及力学性能受大粒径填料影响较大。我国地形复杂，山地分布较多，路堤填料主要由路堑挖方及隧道弃方组成；同时，为了有效降低对自然环境的破坏，最大限度地减少对山体的开采，河谷砂石逐渐被应用于路堤填筑施工中[1]。而近年来，随着煤炭资源的开发利用，煤矸石产量日益增大，作为一种重要的工业废弃物，实现其循环利用，不仅能有效降低环境污染，还能减少资源浪费，节约材料成本。

2 填石路堤施工阶段质量控制

填石路堤施工前应严格按照施工规范要求实施清表工作，将表面杂物彻底清理干净，并对坑洞、凸起等平整度较差部位实施整平处理，达到标准后分层铺设石料，确保稳定和平整。根据设计要求合理选择石料粒径，科学确定铺设厚度，并采用碎石屑填充块石间隙，嵌挤密实[2]。各层填料粒径应符合相关标准要求。

2.1 填石路堤质量检测实测项目

填石路堤碾压应采用振动压路机进行分层压实，碾压至路基表面填料牢固可靠，且平整度满足要求。高速公路和一级公路填石路堤质量检测内容如表1所示。

2.2 填石层厚度控制

填石路堤施工应采用分层铺设、分层碾压的方式进行施工，严格按照施工规范要求对各层施工质量进行综合评估，并详细记录施工过程。因路基分层填筑厚度直接决定其压实质量，所以填石路基填筑时应对层厚实施全面把控，确保完全按照试验段得出的技术参数指标施工[3]。实际施工时，可通过各层设高程控制桩的方式拉线控制，注明各层填石松铺厚度，根据控制桩铺设路基填料。

2.3 填石路堤施工环节的质量控制要点

（1）填石路堤整体承载力不得低于15 MPa，边坡位置承载力不得低于20 MPa。

（2）填料粒径应控制在层厚的2/3范围内，且不得超过25 cm，当粒径大于25 cm时，应铺设平整。填料装运前应对其质量、粒径实施全面检查，确保满足使用要求，若粒径过大，应进行破碎处理，待符合标准要求后再进行装运。填料运至现场后应安排专人进行检查验收，若质量不达标，应坚决不予进场，针对少數粒径较大的石块可采用16磅锤进行破碎[4]。

（3）若填料粒径较大，尺寸超过25 cm时，施工时应先铺设大体积块石，按照大头朝下、小头朝上的原则铺设平整，然后采用较小块石和碎石屑进行填缝处理，并碾压密实。

（4）若填料级配不良、颗粒较大、层厚较厚时，应在各层填筑完成后采用碎石屑、砂石等材料进行填缝处理，并借助高压水实施冲洗，确保石屑、砂石等能够填充至块石下方，充分填满石块间隙，从而有效提升填石路堤整体性、稳定性。

（5）填石层填筑完成后应采用载重量较大的压路机进行压实作业，以大功率振动压路机效果最佳。实际压实施工时，科学控制压实遍数及速率，确保满足施工要求。同时，碾压时应严格按照试验段确定的施工参数进行压实作业，并安排专人负责检测，详细做好施工记录，碾压遍数不足坚决不予检测；若压实度检测不合格，应继续进行碾压，直到压实度满足规范及设计要求。

（6）高等级公路路堤填筑施工时，其路床顶下方50 cm范围内，应填筑符合规范要求的路基填料，并进行分层压填，填料粒径应小于10 cm。而对于低等级公路填石路堤，其路床顶面下方30 cm范围内应填筑符合规范要求的路基填料，并进行分层压填，填料粒径不得低于15 cm。

（7）对于低等级公路，填石路堤施工通常采用直接倾倒的方式进行填筑，实际填筑前，应采用较大块石对路堤坡脚位置进行码砌处理。具体码砌厚度应严格执行设计标准要求，若设计未明确，应根据填石路堤整体高度进行确定，当整体填筑高度不足6 m时，码砌厚度至少为1 m；当整体填筑高度超过6 m时，码砌厚度至少为2 m[5]。

（8）科学做好施工记录，详细记录施工过程，为填石路堤施工提供理论依据。主要内容包括分层数量、分层厚度、高程、压实机械、压实遍数和压实速率等。记录内容应翔实，并科学保管。

3 填石路堤（含土石混填）压实质量控制重点

3.1 压实质量控制的主要检测方法

填石路堤（包括土石混填）压实度控制是路堤施工时的重要环节。该文分别从定性与定量两个角度进行综合探究。

3.1.1 灌砂法和灌水法

灌砂法主要是采用粒径均匀的砂，自特定高度自由落入标准体积的洞中，按照单位质量恒定的原理，对洞体体积进行测量，并以洞体体积作为洞中材料体积。

灌水法与灌砂法原理总体一致，灌水法检测时，在测洞内设置橡胶袋，并向内部通入压力水，使水体充满洞体，确保橡胶袋与洞壁完全接触，从而由用水量得到洞体体积[6]。

3.1.2 表面标高沉降控制法

针对填料粒径较大、细粒成分较少的填石路堤，通常采用碾压沉降量法对路基压实效果实施评价。其基本流程如下：

（1）碾压前，选取部分石块进行标记，将其作为监测对象，并通过水准仪准确测定各石块高程。

（2）严格按照试验段确定的施工参数，采用载重量为25～50 t钢轮振动压路机进行压实作业。

（3）通过水准仪测出各点高程并进行详细记录。针对塔尺估读偏差较大的情况，可采用在塔尺上方设置毫米刻度尺的方式，精确读至毫米级。

（4）利用25～50 t压路机继续进行压实作业。结合工程实践经验，当碾压一定遍数后，通过水准仪对监测点高程进行测量，若实测高程与碾压前高程差值小于误差允许值，则表明压实度满足要求；反之，应继续进行碾压，直至压实度满足要求为止[7]。

（5）由于测量仪器误差、人为检测误差及压实过程中粒料移动误差等，实际碾压过程中，应结合设计标准要求及现场实际情况，合理确定压实标准。

3.1.3 压实计法

压实计是一种新型压实质量控制仪器，规格类型较多，现以YS-1型压实计进行分析，其结构组成主要包括传感器、信号处理器及仪表装置等。其基本原理如下：振动装置振动波变形情况与路基填料压实度具有某种相关性。通过在振动碾上方安装压实计，实现对路基压实质量的动态控制[8]。

3.1.4 K30承载板载荷法

K30承载板载荷试验主要是通过直径为30 cm的荷载板对沉降量为1.25 mm的地基系数进行检测的方法，主要应用于粒径小于荷载板直径1/4的各种填方路基，检测深度为400～500 mm。

3.2 各种压实质量控制方法的优缺点及完善措施

3.2.1 灌砂法和灌水法的优缺点及完善措施

灌砂法和灌水法具有操作简便、准确性高、可控性强及可量化等优点。其缺点为具有一定的破坏性，效率较低，对于大粒径填石路堤存在较大局限性，且最大干密度不易确定。具体检测时可根据固体体积率对压实度实施控制，以有效消除最大干密度影响，提高检测结果的准确性。

3.2.2 表面标高沉降控制法的优缺点及完善措施

此方法具有可量化特点，在各种检测方法中，其检测效果最好。现阶段，填石路堤施工中常以此方法对路基压实度实施综合评定。

但此方法也存在一定局限性，如当采用石料进行路堤填筑时，因石料粒径较大，压实时块石极易产生移动，从而使检测结果准确性降低。因此，应以每200 m为一个检测路段，设置10个检测点，各检测点设置3个子控制点，以最大限度地保证检测结果的准确性。每碾压2遍后对各测点高层实施测量，待前后两侧测得的各测点高差满足设计要求后，证明压实度达到标准要求。

3.2.3 压实计法的优缺点及完善措施

压实计检测方法的优点在于能够实现对碾压范围内路基整体压实度的全方位控制。但压实计仪表盘指针无法显示填料技术指标，仅能显示检测面压实程度。因振动频率、碾压速率、运行路线、填料含水量和粒径不同时，其检测结果也存在显著差异，未形成明确的控制指标，无法有效实现对压实质量的定量控制。一般情况下，此方法可用于对压实过程的动态控制。

3.2.4 K30承载板载荷法的优缺点及完善措施

地基系数（K30）试验检测需借助车辆提供荷载作用，因此必须具有充足的施工空间，且相同部位不同时间测得的K30值存在显著差异，不具备可重复性，给质量检测评定工作带来较大困难。

根据上述情况，具体完善措施如下：将承载板放置于平整、完好的路面上，若因施工因素导致路面松散，应将表面5～10 cm土层铲除并处理平整，以确保承载板均匀受力。杜宇因填料粒径过大导致的路面平整度不达标，应在表面增设厚度为2 mm的砂石整平，确保承载板放置平整。此外，在正式检测前应对检测设备实施标定，以确保检测结果的准确性[9]。

3.3 质量管理保证措施

（1）建立科学完备的质量管控体系。构建以项目经理为组长，技术负责人、现场技术员、施工员、班组长为组员的质量管控团队，科学分工，明确责任，定期开展施工质量专项检查，全面查找并解决存在的质量问题，从而更好地提高工程建设质量。

（2）优化质量监管制度，强化质量监管力度，明确分工，增强监管人员责任意识。质检员是工程施工的主要监督者，应具有强烈的责任意识和质量意识，科学按照质量管控标准进行施工检查。针对关键施工环节，要求施工质量监理人员进行全程监督和指导，以有效保证施工质量，发现问题及时报告，并采取科学有效的措施予以纠正。

（3）工程施工期间，质检人员应加强施工过程控制，对工程建设过程中存在的违规情况坚决予以制止，切实保证各项工作严格按照施工规范要求进行，最大限度地保证工程建设质量。

4 填石及土石混填路堤压实度检测

结合土石混填路堤变形模量、空隙率随荷载变化情况及荷载作用前后填料粒径不变特征，确定路堤空隙率与荷载变化的对应关系；并通过静载试验得出路基表面位移变化曲线，确定路基初始空隙率，从而得到路基压实度[10]。

（1）测定土石混填路基表面荷载－位移曲线，检测装置如图1所示。通过该曲线得出路基初始空隙率，构建空隙率与荷载变化的对应关系模型。

图1 静载试验装置

（2）结合上述理论分析，对土石混填路堤压实质量实施科学控制。为充分证明此方法的科学性和有效性，根据某公路工程K42+556～K42+707路段路堤填筑效果實施综合分析，选取4个检测点，依次实施静载试验检测（探头半径r0=50 mm）及灌水检测，4个测点静载试验得到的拟合曲线如图2所示。

（3）检测点1为标定点，通过上述检测方法对其实施标定，能够得到土石混合料平均变形模量E0=21.201 MPa。根据标点数据，并结合其余测点静载试验曲线可得出其压实度，并与灌水法试验结果实施对比，具体情况如表2所示。

5 结论

综上所述，该文针对填石及土石混填路堤施工压实质量控制方法展开全面探究，先后从填石路堤施工阶段质量控制及压实质量控制两方面进行分析，提出了填石路堤施工及压实质量控制要点，详细总结了灌砂法、灌水法、表面标高沉降控制法、压实计法、K30承载板载荷法等各种检测方法的适用性、优缺点及完善措施，显著提高填石及土石混填路堤的压实质量检测水平，以保证路堤填筑质量。

参考文献

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