（道路与铁道工程专业论文）公路路基路面工程质量控制方法研究.pdf

摘要 随着我国高速公路的进一步发展，高速公路在建筑材料、结构组成、施工技术和 建设环境方面都发生了很大的变化。为了在新的形势下更好的控制工程质量，特开展 路基路面质量控制方法研究，以期能进一步控制我国高速公路路基路面工程的质量， 特别是提高施工和管理水平。 主要针对西汉高速公路路基路面工程质量验收工作开展研究。主要研究内容包括 填石路堤质量控制、沥青路面试验检测、完善和提高评定标准及进一步加强工程监理 和工程质量监督四个方面。 就填石路堤而言，主要从填石路堤施工方法和压实质量控制两个方面进行研究。 对常用的填石路堤压实质量控制方法进行了总结，对各种方法分析了各自的优缺点及 提出了可行的解决办法。对土石混填路堤，根据填料的特殊性，提出了依据荷载作用 下填料空隙率发生变化的压实度检测方法。 目前我国的沥青路面在材料和施工技术上已经取得了很大的发展。但是，我国在 沥青路面质量指标检测方面，大多使用传统方法，效率低、准确性差。对当前国际上 一些先进的检测方法进行研究，并结合现场试验进行对比分析，进一步说明了这些快 速、无损检测方法的可行性和可靠性。 对我国的公路工程质量检验评定标准( 文中简称检评标准) 的制定过程 进行了总结和回顾。并对公路工程质量检验评定标准( j t gf 8 0 1 q 0 0 4 ) 中关 于分项工程划分、数理统计方法、短路基质量评定等方面进行了研究。提出了更有利 于质量评定的分项工程划分方法，从数理统计的角度上确定了短路基最小抽样频率。 针对我国目前监理工作的重要性和政府监督工作的职能问题展开了研究。 从它们当前所存在的问题出发，结合工程施工，探索性的提出了进一步加强我国 公路工程监理和工程质量监督工作的措施。 关键词：质量控制填石路基沥青路面质量标准工程监理和质量监督 a b s t r a c t w i t ht h es p e e d w a ym o r ed e v e l o pi no u rc o u n t r ) r ，o u rc o u n t r y ss p e e d w a yh a so c c u r e d m o r ec h a n g e sf r o m m a t e r i a l ，s t r u c t u r e ，c o n s t r -u c t i o n ，t e c l l l l o l o g y ，m a n a g e m e n ta n d c o n s t r u c te i i r o 衄e n t i i lt t l en e ws i t u a t i o n 证o r d e rt ob e 他rc o n t m lt 1 1 eq u a l i 够o ft l l e p r o j e c t ，t h i sr e s e a r c hi sc a m e do u t ，i nt h el l o p eo fi 1 1m a n yf u r m e rm o r ec o n 仃| o lt 1 1 er o a d b e d a 1 1 dt l l er o a ds u r f a c e sq 砌i 锣o ft b e s p e e d w a ye s p e c i a l l yi n t h es p a c to f c o n s t m c t i o na n d m a l l a g e m e n t sq u a j 毋r e q 岫e n t s i 1 1o u rc o u l l n y i i lt h i sp 印e r ，t h em a i l l 丘e e w a yr o a d b e da n dr o a ds u r f a c eo fx i h a np r o j e c tt o 咖d yt l l e q u a l 时o fi n s p e c t i o n 、0 r k r e s e a r c hi i l c l u d e sq u a l 埘c o n n o lo ff i l l i n ge m b a i l l c m e n t ，嬲p h a l t r o a dt e s t ，i m p r o v ea i l de n h a n c et h ea s s e s s m e n to fs t a l l d a r d sa n dt 0i m p r o v et i l eq u a l i 够o f p r o j e c ts u p e r v i s i o na n de n g i n e e r i n gs u l 弦r v i s i o n o nt l l ef i l l i n gs t o n ee m b 幽e m ，t h em a i nt 、o a s p e c t so fr e s e a r c h 丘o m l ef i l l i n g e m b 幽e n ta n dc o m p a c t i o no f 锄b 幽e n tc o n s t l u c t i o nc o n t r 0 1 c o 倒m o i l l yu s e ds t o n e e m b a m 【m e n tf i l l c o m p a c t i o nq u a l i t ) ，c o n t r o lm e t l l o d sa r es u m m 妇d ，龇l dav a r i e t yo f 溅d s 柚dt 1 1 e i ra d v a n t a g e sa n dd i s a d v a n t a g e so f 也es o l u t i o n f o r 删r o c ke n l b a l l l ( n l e n t ， a c c o r d i l l gt 0t 1 1 es p e c i f i c i 够o ff i l l e la n e wd e g r e eo fc o m p a c t i o no fm et e s tm e t h o d sb a s i n g o nl o a dc l l 习m g e sf i np o r o s i 够 a tp r e s e m ，t l l e 嬲p h m tp a v e m e mm a t e r i a l sa n dc o n s t r i l c t i o nt e c l l l l o l o g yh a sa c l l i e v e d 黟e a td e v e l o p m e mi l lo l l rc o 咖h o 、e v e r ，i 1 1t 1 1 ea s p h a l tp a v e m e n tt e s t i n gq u a l i t ) ri n d i c a t o r s ， m o s t 仃 l d i t i o n a lm e m o d si su s e d ，l o we 伍c i e n c y ，p o o ra c c u r a c yi no u rc o u n t 巧i nm i sp 印e r ， s o m es t u d yo nm ec u l l 。e n ti n t e m a t i o n a la d v a n c e dt e s tm e m o d sc a r 巧o u t c o m b i r l a t i n gt l l es i t e c o m p a r i s o nt e s t ，f e a s i b i l i 够龇l dr e l i a b i l i 够o fm e s ef 瓠t ，n o n - d e s t m c t i v et e s t i i 培i s 鼬e r p r o v e d p u b l i s h e da 1 1 df o n i l u l a t i o no fn l e ”h i g h 、v a y e n g i n e e r i n gq u a l i 够i n s p e c t i o n a 1 1 d e v a l u a t i 叩s t a l l d a r d s ”i ss u m m 撕e da 1 1 dr e v i e w e d t h es 砌yt h a td i v i d i n gi n t 0 s u b - p r o j e c t s ，s t a t i s t i c a lm e t h o d sa n ds h o r t c i r c u i t - b a s e dq u a l i t ) ra s s e s s m e n tc 枷e do u to nt h e f 0 叫ls u b - s t a 删w o r k s m o r ec o n d u c i v et 0q u a l i t ) ，a s s e s s m e n td i v i s i o no ft h es u b - p r o j e c t m e t l l o di sp r o p o s e d t h em i n i m u ms 锄p l i n gn e q u e n c yo ft h 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要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本论文中不包含任何 未加明确注明的其他个人或集体已经公开发表的成果。 本声明的法律责任由本人承担。 论文作者答名：彦p 论文知识产权权属声明 年多月- 日 本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属学 校。学校享有以任何方式发表、复制、公开阅览、借阅以及申请专利等权 利。本人离校后发表或使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成 果时，署名单位仍然为长安大学。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名： 导师签名： 谚印哲 i 憋汰 日 日 厶 1 月 月 占 p 年 年 7。= 砂 o 长安人学硕士学位论文 1 1 问题的提出及研究意义 第一章绪论 公路工程建设是一个系统，影响工程质量的因素很多，上级政策、技术规范、决 策思想、施工工艺、管理水平、工作质量及设计、施工、监理、业主、监督各单位的建 设行为等因素都与工程质量密切相关。目前，随着我国公路网进一步向西北、西南方向 延伸，公路建设环境也有原来的平原区、微丘区转向重丘区和山岭区。与以前相比公路 建设环境变得更加严峻和复杂，同时也对公路工程建设提出了更高的要求，对公路建设 者来说也面临着更加严峻的挑战。 对于公路组成结构而言，公路的组成部分由平原区以长路基和小、中桥为主转变为 山区以短路基和大桥、特大桥为主。而路基也由零填零挖和矮路堤转向高路堤和深路堑。 对边坡防护和支挡工程，在数量上使用更加频繁，质量上也提出了更高的要求。从筑路 材料方面，对路面的影响并不是太大。而对于路堤而言，由于平原区有利的地理条件， 路堤填料基本上都是沿线取土，而土质一般都以粘性土和砂性土为主，这些都是比较好 的路堤填料，并且在施工填筑过程中都可以通过常规的施工方法和常用的质量检测手段 对其质量进行有效的控制。而山区公路由于地理环境的原因，路线经过的地方高填深挖 时有发生，并且为了达到公路线形的技术指标要求，在特殊路段常常使用隧道代替越岭 线。作为本文研究主要依托的西汉高速公路秦岭段，为了保证不破坏原有的生态环境， 大量采用隧道代替深挖路堑，桥梁代替沿河线。为了充分利用路基深挖和隧道的挖方， 达到就地取材，降低造价的目的，山区的公路路堤填料也大量采用填石材料和土石混合 材料。 目前，我国公路部门在路堤施工( 特别是填石路堤) 、检测技术方面取得了长足的 进步，相关规范也制定了较为详细的规定，对路堤的施工质量控制起到了积极的推动作 用。但由于填料( 填石和土石混填) 的特殊性，仍有很多问题需要进一步研究和改进： 在路堤压实技术方面，高能量和高效率的压实机具是研究和发展的重点；在检测技术上， 无论是路基还是路面，快捷、准确、可以检测整体性能的检测技术一直是人们的研究方 向。 此外，我国公路建设工程由于市场不规范，相关法律、法规不健全，施工、监理单 位素质相对较低，管理水平不高，质量和诚信意识不强，自律性较差，地方保护主义严 第一章绪论 重，招投标不规范，有的地方甚至出现自己的项目自己干，导致工程质量问题十分突出， 因此必须加强政府监督。 新的建设环境、新的公路结构组成和新的筑路材料给公路工程施工质量控制带来了 新的挑战，特别是目前，在原有施工质量控制方法不甚完善的情况下，更需要我们投入 更多的关注和研究。在理论上，我们要提出更加合理适用的方法，并把这些方法应用于 实践中，通过室内和现场试验，来论证这些方法的正确性和可靠性。在公路路基路面工 程施工质量控制方面找到一条理论和实践都较为现实可行的质量控制方法和体系。 1 2 国内外研究现状 1 2 1 填石路堤国内外研究现状 从8 0 年代至9 0 年代中期，我国公路部门开始修筑填石路基，近几年来国内许多公路 设计、施工、监理单位在填石路基的施工、检测方面做了大量的工作，通过工程实践与 试验研究总结出了一些经验，取得了一定的成果，推动了填石路基修筑技术的发展。 截止目前，对填石路堤的研究，国内外主要集中在填石料的工程特性、填石路堤施 工技术和质量检验方法等方面。 ( 1 ) 填石料的工程特性研究 填石路堤中的填料性质主要由其中的填石料的性质决定，因此应对填石料的工程特 性进行研究，并为填石路堤的沉降及变形计算提供必要数据。填石料的工程特性主要包 括：填石料的岩石性质、密度性质、压缩变形性质、强度及应力应变关系，以及填石料的 级配特性等与工程有关的性质。 填石料的分类：目前公路部门尚且没有用作路堤填料的岩石强度分类标准，有 文献提出按照单轴饱和抗压强度r c ( m p a ) 将填料岩石分为三类：即坚硬岩石、中硬岩石 和软质岩石。 国外现行的分类方法主要有： a 美国统一粗粒土分类法( u s c s ) ：美国派克等提出的并在国际岩土工程广泛采用 的土的分类法。该分类法按土的粒度成分、塑性和有机质三项主要特征将土分为粗粒土、 细粒土和有机土三大类，并用含义明确的符号代表； b 美国公路工作者协会关于粗粒土的分类( a a s h o ) ：按承载力进行划分； 现有对土的分类方法的不足之处在于缺乏统一性，多是从各自不同的研究领域提出 的。 2 长安大学硕上学位论文 填石料的级配：对于细粒土，其级配是否理想是填料能否压实的一个重要因素， 故在施工中对此应严格控制；而对于填石路堤，施工实践和室内模拟试验表明：由于石 料之间存在压实时的骨架作用，因而实际级配与理想级配有一定的差距。通过合理的施 工工艺亦可以达到较好的压实效果；同时由于公路施工路线长、料场多，无法完全按照 预定级配施工，如何严格控制级配范围尚待进一步讨论【l 】。 填石料的力学特性：填石料的强度与石料本身的力学性质及填石料的密实程度密 切相关，对同种石料而言，随着密实度的提高，其强度增加：填石料的c 值不再是凝聚 力的表现，而是石料间摩擦及咬合力的体现；其抗剪强度较高，含水率对其抗剪强度影 响较小【2 l ；在常规设计方法中，不能忽视填石料的c 值( 凝聚力) 。 综合已有的研究可以看出：填石料的强度、变形性能较好，适合做工程填料，而稳 定性差异较大，故应尽量采用稳定性较好的填石料。 ( 2 ) 填石路堤施工技术和质量检验方法研究 目前国内有关填石路堤研究主要集中于施工工艺和质检方法上。在施工工艺研究中 共同的思路是：只有当填料压实时才能使路堤具有足够的强度、耐久性和稳定性，同时施 工又必然受经济指标的制约，故应在此原则下选择相应的施工机具、确定合理的施工工 艺和质检手段，以获得既满足技术要求又经济的施工方案。 主要采用的施工机械：静力压路机械、振动压路机械和冲击压路机械； 检测手段：目前，对于路堤填实的检测存在两个指标体系：属于强度指标体系的检 测方法有：承载板法、飚0 法、沉降差法等；属于密度指标体系的检测方法有：灌沙法、灌 水法、核子密度仪、面波仪等。 公路部门常采用压实度法作为质量检验的标准，即灌沙法和灌水法。它们具有简便 易用、便于掌握、己在施工现场长期使用的特点，但对于填石路堤而言，由于其最大干 密度的测定尚无简便实用的方法，因此在现场施工中难以被公路部门掌握和推广。 路堤压实的目的是使之具有足够的强度和较小的变形、以及较好的稳定性。若路堤 在一定的外荷作用下其沉降较小，则可以认为路堤处于弹性密实状态，其密实度较好。 故常用碾压沉降量法来反映路堤的碾压质量【3 1 。 ( 3 ) 填石路堤沉降稳定分析 填石路堤自身压缩分析：在公路部门目前相关规范中，并没有关于填石路堤的自身 压缩分析方法，郑治提出了路堤自身变形计算的改进分层总和法【4 j ，郝传毅等提出了针对 路堤自身压缩变形的非线性有限元分析方法【5 】。 3 第一章绪论 路堤边坡稳定分析：目前的边坡稳定分析方法仍是建立在极限平衡法基础之上的 条分法，通常假定破坏面为圆弧、抛物线等形状，认为当下滑力大于抗滑力时即产生破 坏。不能考虑和模拟真实的破坏面形状，且无法考虑岩土材料不同的本构关系【6 】。 目前填石路堤的相关研究还是比较初步的，工程部门的主要研究仍然是围绕其施工 方法和质检标准展开。对填石路堤修筑技术的研究仍需进一步深化。 1 2 2 沥青路面试验检测技术国内外研究现状 试验检测是公路工程质量管理的重要组成部分，也是工程质量科学管理的重要手段。 客观、准确、及时的试验检测数据，是指导和评定工程质量的科学依据，也是工程质量的 重要保证。 二十多年来，国际上路面检测与评价技术的发展十分迅速，呈现出由人工检测向自 动化检测技术发展，由破损类检测向无损检测技术发展，由一般技术向高新技术发展的 趋势。例如，机电一体化技术及高精度传感器被应用于路面弯沉检测，激光技术被用于 路面断面检测，雷达技术被用于路面厚度检测等7 一。 1 2 3 公路质量标准和质量监理及工程监督发展现状 当前，我国路基路面施工质量控制方法所依据的主要技术文件有：公路水泥混凝土 路面施工技术规范( j t gf 3 0 _ 一2 0 0 3 ) 、公路沥青路面施工技术规范( j t gf 4 0 _ - 2 0 0 4 ) 、 公路路基施工技术规范( j t gf 1 肚_ 2 0 0 6 ) 、公路路面基层施工技术规范( j t j0 3 4 - _ 2 0 0 0 ) 、 公路加筋土工程施工技术规范( j t j0 3 5 9 1 ) 、公路改性沥青路面施工技术规范( j t j 0 3 正巧8 ) 、公路土工试验规程( j t ge 4 肚之0 0 7 ) 、公路工程沥青及沥青混合料试验规程 ( j t j0 5 2 - - 2 0 0 0 ) 、公路工程水泥及水泥混凝土试验规程( j t ge 3 0 _ _ 2 0 0 5 ) 、公路工 程岩石试验规程( j t ge 4 1 2 0 0 5 ) 、公路工程集料试验规程( j t ge 4 2 _ 2 0 0 5 ) 、公 路工程质量检验评定标准( j t gf 8 0 1 2 0 0 4 ) 和公路工程竣( 交) 工验收办法( 2 0 0 4 年3 月3 1 日交通部令【2 0 0 4 】第三号) 等。而作为公路工程质量衡量标准的公路工程质 量检验评定标准，到目前为止已经经历了三次的修订( 包含j t j0 7 1 8 5 、j t j0 7 l - 9 4 、 j t j0 7 l 9 8 和j t gf 8 0 l _ 2 0 0 4 四个版本) ，其内容也得到了进步的充实和完善。然而 随着我国公路进一步发展，公路施工环境和施工技术的改变，新的公路工程填筑材料的 发展与应用，公路工程质量检验评定标准( j t gf 8 0 1 _ 2 0 0 4 ) 中的部分项目也逐渐 显示出与工程实际的不适应性。在更新的检评标准制定之前，为了更好的控制工程 质量，有许多问题值得我们深入研究。 4 长安大学硕士学位论文 我国的公路建设，在施工单位自检、监理单位抽检、质量监督机构监督、建设单位 全程负责的质量控制模式中，目前争论最大的就是质量监督部门的职能定位问题。我国 的公路工程质量监督管理体制不完善，监理制度也不完善，监理人员持证上岗率低，人 员综合素质低，监理行为不规范，监理力度不强，监督人员少。而一些工业化发达国家 在工程质量管理方面，重视建立、完善交通法规的立法及执法工作。制定法律、法规和 技术标准，从宏观上进行监督管理。 1 3 主要研究内容 本文主要以西汉高速公路为研究对象，对目前我国公路路基路面工程质量控制中存 在的主要问题进行深入的研究。通过理论研究和现场试验，力争找出现实可行的方法， 进一步完善公路路基路面工程施工质量控制方法和体系。主要研究内容包括以下四个方 面： ( 1 ) 填石( 含土石混填) 路堤施工质量控制方法研究 压实质量是填石路堤施工质量控制的关键，通过现场试验，确定适宜的压实机具。 在压实过程中，结合现场的筑路材料制定可行的压实质量检测方法，并对各种方法的优 缺点进行研究。 对于土石混填路堤，在荷载作用下，路堤表面产生变形，从而影响路堤内部的空隙 率变化。根据荷载一空隙率变化的关系，通过静载试验及数学模型可以得出土石混填路 堤压实度检测方法，并把此方法运用于西汉高速公路部分土石混填路堤，通过与传统方 法的对比，分析此方法的可行性。 ( 2 ) 沥青路面快速无损测技术应用研究 根据目前高速公路发展的需要，快捷、准确和无损的检测方法也应运而生。本文对 沥青路面弯沉、厚度、抗滑性能和路面平整度的无损检测方法进行应用研究，并结合现 场试验，对它们的可靠性、稳定性进行深入分析。 ( 3 ) 路基路面工程质量控制标准研究 目前，我国的公路工程质量控制标准主要依据公路工程质量检验评定标准( j t g f 8 0 1 q 0 0 4 ) 。本标准内容比较笼统，对某些具体问题也没有提出明确的要求。本文对 我国的公路工程质量检验评定标准的制定与修订进行了回顾与总结，对公路工程 质量检验评定标准( j t gf 8 0 1 q 0 0 4 ) 的内容进行了简要概括。从路面压实度评定标 准、数理统计方法和分项工程数据处理等方面进行了探索性的研究，以期进一步完善我 5 第一章绪论 国的公路工程质量检验评定标准。 ( 4 ) 完善公路质量监理和监督工作可行性分析 从工程实际出发，结合多年的施工经验，对我国目前公路路基路面工程质量的监理 和监督工作进行深入的研究。根据它们的不足之处，探寻进一步改善措施，以期进一步 发挥公路工程质量监理和工程监督的作用。 6 长安大学硕士学位论文 第二章填石路堤质量控制方法研究 2 1 填石路堤施工质量控制 2 1 1 填石路堤的概念 填石路堤是指在路基施工中，利用石料( 包括大卵石) 填筑的路堤。填石路堤填料的 粗粒含量( 大于或等于5 i 砌的颗粒含量) 一般超过7 0 ，由于粗粒料含量太高，填料的压 实特性、力学特性等基本由填料中的粗粒部分决定【9 】。 我国公路用土根据土的颗粒组成特征、土的塑性指标和土中有机质存在的情况，分 为巨粒土、粗粒土、细粒土和特殊土四类，并进一步细分为1 2 种土。土的颗粒组成特征 用不同粒径粒组在土中的百分含量表示。如表2 1 和图2 1 所示【1 们。 表2 1 土的粒组划分 2 0 06 02 0520 5o 2 5 0 0 7 4o 0 0 2 ( m m ) 巨粒组粗粒组 细粒组 漂石卵石砾( 角砾：砂 粉粒粘粒 ( 小石够 粗中细 粗中细 图2 1 土分类总体系 我国是一个多山的国家，路堤填料一方面来自于大量的石质挖方和隧道弃方，另一 方面就是通过景区的傍山沿河高速公路，为了保护生态环境，减少或避免对山体开挖， 采用河谷中的砂石作为路堤填料。通车不久的西汉高速公路秦岭段部分路基就是这种情 7 第二章填石路堤质量控制方法研究 况。 此外，随着我国煤矿的开采，煤矸石成为我国排放量最大的工业废渣之一。近年来 煤矸石的综合利用为各国的专家和学者所重视。根据煤矸石的物理力学性质，煤矸石在 工程中作为路基填料，其应用已取得了可喜的成就【1 1 】。 2 1 2 填石路堤施工控制 修筑填石路堤应认真进行地表清理，逐层水平填筑石块，摆放平稳。填筑层厚度及 石块尺寸应符合设计和施工规范规定，填石空隙用石渣、石屑填充，嵌压稳定。上、下 路床填料和石料最大尺寸应符合规范规定。采用振动压路机分层碾压，压至填筑层顶面 石块稳定，振动两边无明显标高差异。石方路堤的检测项目、允许偏差、检查方法和检 查频率见表2 2 【1 2 1 。 表2 2 石方路基实测项目 规定值或允许偏差 项次检查项目高速公路其他检查方法和频率 权值 一级公路公路 l 压实层厚和碾压遍数符合要求 查施工记录3 2 纵断高程( m m )+ 1 0 ，2 0+ 1 0 ，一3 0水准仪：每2 0 0 米测4 断面 2 经纬仪：每2 0 0 米测4 点，弯道 3 中线偏位( m m ) 5 0 1 0 0 2 加h y 、两点 4 宽度( m m )符合设计要求米尺：每2 0 0 米测4 处 2 5 平整度( n u n ) 2 0 3 03 m 直尺：每2 0 0 米测2 处1 0 尺 2 6 横坡( ) 士0 3士o 5 水准仪：每2 0 0 米测4 断面 1 坡度 符合设计要求 7 边坡每2 0 0 m 抽查4 处 l 平i i 颐瘦符合设计要求 填石路堤在施工过程中填筑的石块不能大于2 5 c m ；分层填石的厚度一般不要超过 5 0 c m ，具体铺筑厚度可根据压实机械确定：填石路堤施工应选择大功率的振动压路机。 可以通过以下几个方面对施工质量进行控制： ( 1 ) 填石层厚控制。填石路堤施工应分层铺筑和压实，每层的压实质量虽不能通 过取样试验确定，也应填写施工记录进行质量评定。因为填石层厚对压实的影响较大， 所以施工时应严加控制，不应超过试验段的填石厚度。具体控制可采用每层测高层立标 杆的方法，标明填石松铺厚度，按标杆的标志上料摊铺。 8 长安大学硕士学位论文 ( 2 ) 填石质量控制。具体包括以下几个方面： 填石路堤的石料强度不应小于1 5 a ，用于护坡的不应小于2 0 a 。 填石的粒径不宜超过层厚的2 乃，最大粒径应控制在2 5 c m 以下，超过时应人工 摆放。装运石料之前应进行检查验收，对大石块应在开挖地点解小再运。石料运到施工 现场应设人检查。对不符合要求的石料，可以拒收，对个别大石块应安排人员用1 6 磅 锤解小。 人工铺填粒径大于2 5 c m 的石料时，应先铺填大块石料，大面向下，小面向上， 摆平放稳，再用小石块找平，石屑塞填，最后压实。 摊铺的石块级配较差、粒径较大、填层较厚、石块间的空隙较大时，可在每层 表面的空隙里扫入石渣、石屑、中砂、粗砂，再以压力水将其冲入下部，反复数次，使 空隙填满。 填石路堤应用大吨位的压路机碾压，大功率的振动压路机效果最好。填石路堤 的密实度主要靠压路机的碾压遍数来控制。因此填石路堤的碾压过程应设专人进行控 制，并做好碾压记录。碾压遍数按试验段的试验报告控制，不达到碾压遍数不进行压实 度试验；压实度试验不符合要求时，继续碾压，直到符合要求。办好验收签认后，方可 进行上一层施工。 高速公路及一级公路填石路堤路床顶面以下5 0 c m 范围内，应填筑符合路床要求 的土并分层压实，填料最大粒径不得大于l o c m 。其他公路填石路堤路床顶面以下3 0 c m 范围内宜填筑符合路床要求的土并压实，填料粒径不应大于1 5 c m 当公路等级较低，填石路堤采用倾倒填筑时，在倾填前，路堤边坡坡脚应用粒 径大于3 0 c m 的硬质石料码砌。码砌厚度按设计要求施工，当设计无规定时，填石路堤 高度小于或等于6 m 时，其码砌厚度不应小于l m ；当填石路堤高度大于6 m 时，码砌厚 度不应小于2 m 。 做好施工记录。认真填写施工记录，作为填石路堤施工的质量依据。施工记录 应填写填石里程、层次、厚度、高程、压路机型号及碾压遍数。施工记录应填写完整， 手续齐全，妥善保管【1 3 l 。 2 1 3 土石混填路堤施工控制 土石混填路堤施工的质量要求与填石路堤基本相同，如分层厚度、粒径要求、碾压 要求等均是相同的。压实后渗水性差异较大的土石混合填料应分层或分段填筑，不宜纵 9 第二章填石路堤质量控制方法研究 向分幅填筑。如确需纵向分幅填筑，应将压实后渗水良好的土石混合料填于路堤两侧。 当土石混合料来自不同的地方，其岩性和土石混合比相差较大时，应分层或分段填 筑。如不能分层分段填筑，应将含硬质石块的混合料铺于填筑层下面，且石块不得过分 集中或重叠，上面铺含软质石料混合料，然后整平碾压。 土石混合料中，当石料含量超过7 0 时，应先铺填大块石料，且大面向下，放置平 稳，再铺小块石料、石渣或石屑嵌缝找平，然后碾压；当石料含量小于7 0 时，土石可 混合铺筑，但应避免硬质石块集中，特别是尺寸大的硬质石块集中。 土石路堤的分层厚度、压实要求同填石路堤。压实度可采用灌砂法或水袋法检测。 标准干密度应根据每一种填料的不同含石量的最大干密度做出标准干密度曲线，然后根 据试坑挖取试样的含石量，从标准干密度曲线上查出相应的标准干密度。 2 2 填石路堤( 含土石混填) 压实质量控制 2 2 1 填石路堤常用压实控制方法 对于填石路堤( 包括土石混填) 而言，控制好路堤的压实质量是整个施工过程的关 键所在。而对于如何很好的控制路堤的压实，目前仍是学术界值得研究的课题。填石路 堤无论从施工工艺还是压实控制方面都与填土路堤有很大的不同。特别是，在填土路堤 中常用的压实控制方法，在填石路堤中应用时往往显得力不从心，究其原因主要是因为 填石路堤填料的不均匀性引起的。填石路堤的这一特性也造成了填土路堤中的压实控制 指标在填石路堤运用中的不可定量性。以下从定性和定量两个方面对填石路堤的压实质 量控制方法进行探索性的研究。对有些方法，结合西汉高速公路的施工实践进行具体分 析。 ( 1 ) 灌砂法和灌水法 灌砂法是用均匀颗粒( 或单一粒径) 的砂，有一定高度下落到一规定容积的筒或洞 内，根据其单位质量不变的原理，来测量试洞的容积，用试洞的容积代表洞中取出材料 的体积。而灌水法与灌砂法基本相同，只是灌水法在测量试洞容积时，把薄橡皮袋放入 试洞内，在规定的压力下将水压入橡皮袋中，使橡皮袋扩张到与试洞底和壁相接触，根 据所用水量确定试洞的体积【1 4 l 。 ( 2 ) 表面标高沉降控制法 对于粒径均偏大，细粒含量相对较少的填石路堤，可采用碾压沉降量法评价路基碾 压的密实程度。以下为使用此方法的具体步骤： 1 0 长安大学硕士学位论文 在碾压施工前选定一定数量的石头作为水平测量基准点，并涂上红颜色，用水准 仪测定其标高。 用2 5 t 5 优钢轮振动压路机按规范要求进行碾压，根据施工经验碾压到一定遍数 ( 如5 遍) 后停止碾压。 利用精密水准仪测量各测点高程并记录。对于工程上一般水准仪测量精度不能满 足要求的情况，如5 n l i l l 以下仅能估计读数的问题，可用厘米尺附于塔尺的相应位置上， 准确读至毫米( r 姗) 。 继续用2 5 5 m 的钢轮振动压路机碾压。根据施工经验，碾压到一定遍数( 如3 遍) ， 再利用水准仪测量相应点的高程，若测出的同一点的高程值比碾压前的高程值差值小于 误差允许范围，则该段路该层的压实质量符合要求；否则，继续碾压，重新测试相应点 的高程，再和上次的测试高程结果相比较。直至满足最后一次量测的高程和上次量测的 高程之差在误差允许范围内。 压实标准确定。考虑测量中仪器本身误差、读数时可疑数据的存在及其在碾压石 料的过程中粒料错动现场引起的误差等多种因素后，结合工程设计要求，确定具体的压 实标准。 西汉高速公路，设计压实标准为两次碾压沉降差小于2 叫：n 。根据现场每遍碾压完成 后测得高程数据( 如表2 3 ) 可绘制碾压遍数和碾压沉降的关系曲，如图2 2 。 昌 v 嘲 遨 蜉 坦 喾 碾压遍数 图2 2 碾压遍数与平均碾压沉降关系 由图2 2 可以看出，随着振动碾压遍数的增加，沉降基本上呈增加的趋势，随着碾压 遍数的增加，沉降量逐渐减小。下列两种标准，可以作为工程实践的应用标准：一般 认为，当分层填筑时，沉降率达到4 5 时，可作为充分压实的标准。规定振动 碾压时，最后两遍压实的沉降量小于2 舢【n ，可以认为达到压实要求，由此，碾压6 遍就 第二章填石路堤质量控制方法研究 能满足压实要求。 表2 3 西汉高速公路) 【】| ( 3 5 + 7 4 2 一x k 3 5 + 8 5 8 段填石路基压实沉降观测表 碾压遍数 测点初始高程 第一遍第二遍第三遍第四遍第五遍第六遍 19 3 6 2 6 59 3 6 2 5 09 3 6 2 5 29 3 6 2 3 69 3 6 2 3 79 3 6 2 3 69 3 6 2 3 7 2 9 3 6 3 0 29 3 6 2 9 79 3 6 3 0 09 3 6 2 7 99 3 6 2 7 09 3 6 2 7 3 9 3 6 2 6 9 39 3 6 3 5 89 3 6 3 3 29 3 6 3 2 89 3 6 3 1 99 3 6 3 1 09 3 6 3 0 79 3 6 3 0 7 4 9 3 6 3 4 19 3 6 3 2 29 3 6 3 2 59 3 6 3 l o9 3 6 2 9 59 3 6 2 9 4 9 3 6 2 9 7 59 3 6 3 1 69 3 6 3 0 29 3 6 3 0 39 3 6 2 8 99 3 6 2 8 09 3 6 2 8 19 3 6 2 7 9 6 9 3 6 3 0 79 3 6 2 9 89 3 6 2 9 29 3 6 2 8 09 3 6 2 8 9 9 3 6 2 8 69 3 6 2 8 5 7 9 3 6 3 2 l9 3 6 3 1 39 3 6 3 1 89 3 6 3 0 49 3 6 3 0 69 3 6 3 0 19 3 6 3 2 9 89 3 6 2 9 4 9 3 6 2 7 99 3 6 2 3 5 9 3 6 2 6 79 3 6 2 6 19 3 6 2 6 29 3 6 2 6 l 9 9 3 6 2 7 59 3 6 2 6 19 3 6 2 5 39 3 6 2 3 79 3 6 2 2 29 3 6 2 0 2 9 3 6 2 0 3 1 09 3 6 2 1 79 3 6 2 1 49 3 6 2 1 19 3 6 1 9 49 3 6 1 6 29 3 6 1 6 29 3 6 1 6 1 ( 3 ) 面波法 面波检测压实质量是利用波在不同介质、不同密度中的传播速度与介质密度存在良 好的相关性，建立起的相关方程式。通过检测波在压实体中的传播速度，求出被检测体 的密度，从而对工程施工质量进行评定。图2 3 为瑞雷波测试原理刚15 1 。 至豳殂 夏至田 一 士 图2 3 瑞雷波测试原理 ( 4 ) 压实计法 压实计是近年来发展起来的一种控制碾压质量的新型仪器。以y s 1 型压实计为例， 它由三部分组成：传感器、信号处理器和指示仪表( 见图2 4 ) 。 1 2 长安大学硕上学位论文 图2 4y s - 1 型压实计 压实计的工作原理是：振动碾振动波性畸变程度与填料压实程度之间存在着一定的 相关关系。将压实计安装在振动碾上，可对整个碾压面进行全面实时的压实质量控制。 ( 5 ) 豳0 承载板载荷法 硒0 承载板荷载试验是采用直径为3 0 c m 的荷载板测定下沉量为1 2 5 衄的地基系数 的试验方法，适用于粒径不大于荷载板直径的1 4 的各类土和填石路基及土石混填路基， 测试有效深度范围为4 0 0 5 0 0 删 n 。从荷载强度与下沉量关系得出下沉量基准值时荷载 强度，并按下式计算出地基系数【1 6 】： i o o = o s 旭 式中：硒卜由直径3 0 c m 的荷载板测得的地基系数( m p 机m ) ； o 广。一s 曲线中s s - 1 2 5 1 0 刁m 相对应的荷载强度( m p a ) ； ： s s - 下沉量基准值( = 1 2 5 1 0 刁m ) ； 西汉高速公路部分路段采用了k 3 0 法对施工质量进行控制。结合公路工程质量检 验评定标准( j t g f 8 0 l 2 0 0 4 ) 的要求【1 2 1 ，地基系数k 3 0 暂定值见表2 4 。 表2 4路基本分和k 3 0 要求值 部位k 3 0 ( m p 眦m ) 上路堤( 9 3 区) 1 2 下路堤( 9 5 区) 1 4 路床( 9 6 区)1 6 该路段拟定松铺厚度为5 0 c m ，采用2 5 t 的高幅振动式压路机进行碾压，从第四遍开始， 每次碾压完成后对测点进行k 3 0 检测，结果如图2 5 所示。 第二章填石路堤质量控制方法研究 ? r l 7 厂 ， 7 24681 01 2 碾压遍数 图2 5k 3 0 系数与碾压遍数关系图 由图2 5 可以看出使用该型号2 5 t 压路机碾压到6 遍可以满9 3 区的要求；碾压到8 遍可 以满足9 4 区的要求；碾压到l o 遍可以满足9 6 区的要求。 2 2 2 各种压实质量控制方法的优缺点及完善措施 ( 1 ) 灌砂法和灌水法的优缺点及完善措施 这两种检测方法的优点是传统可靠，可以量化。缺点是都为破坏性试验，检测效 率比较低，不适用于颗粒较大的填石路堤压实度的检测，而且其最大干密度的确定相对 困难。实际中可把固体体积率作为路堤压实质量的控制指标，则可以避开最大干密度指 标问题，使其具有更强的可操作性。 ( 2 ) 表面标高沉降控制法的优缺点及完善措施 该方法这是一种可以量化的检测方法，在诸多检测手段中，其规律性较好。目前填 石路堤常用此方法( 轮迹法) 作为工程质量控制指标和验收指标。 在使用本方法的过程中主要遇到的问题是：石料作为路基填料，由于粒径较粗，在 碾压过程中粒料有错动现象，易造成测试结果的可靠性降低。为此，可以在测试路段按 图2 6 的方法布点。即每2 0 0 m 的路段里布设l o 个控制点，每个控制点布设3 个子控制点， 以确保试验结果的可靠性。每振压2 遍检测各测点的标高，直至测点高程与上次测试结 果的标高差不大于设计要求，方可进行下到工序。 ( 3 ) 压实计法的优缺点及完善措施 压实计方法的优点是可以对整个碾压作业面进行全面实时的质量控制。但压实计仪 表上的读数并不表示填石的技术指标( 如密度、含水量等) ，只表示被检测面的密实程度。 由于在振动频率、碾压速度、前进方向以及粒料含水量、粒径不同时，其测试结果也不 1 4 7 6 5 4 3 2 l o 9 8 1 1 1 1 1 1 1 1 0 o 籁帐o ) i 长安大学硕士学位论文 同，因此它无法提出一个比较明确的指标，这给压实质量的定量控制带来了困难。通常 压实计较适用于施工人员在压路过程中对被压实体的实时监控和控制压实遍数。 图2 6 控制点布置不意图 ( 4 ) 瞄o 承载板载荷法的优缺点及完善措施 地基系数( k 3 0 ) 的检测需要工程机械( 主要是汽车) 配合提供足够的反力，这就要求工 作面要有足够大的空间范围，而且同一测试地点不同时间测出的豳o 值离散性较大，重 复性差，缺乏可比性，从而给质量检测评定工作造成很大困难。 针对以上特点，可提出以下解决措施：把载荷板放置在平整而无坑洞的地面上，如 果因机械作业造成表面松散，需要把表层约