高等级公路填石路基压实试验研究

孔德营

摘 要：在山区或重丘区修建高等级公路，利用开方石料或其它弃石料填筑路堤，一方面便于就地取材，少占田地，其社会经济效益相当显著，另一方面，因石料具有透水性强、抗剪强度高、压实密度大、沉陷量小等工程特性，是良好的填方材料。填石路堤由粒度成分不同的块石组成，孔隙率大，且不同岩石的物理力学性能不同，在路基和路面的重力及行车荷载作用下，加上自然环境等因素的影响，使填石路堤的石料有可能被压碎、重新排列、挤密，产生沉降、收缩等不均匀变形，也可能造成局部或大面积的滑坍。由于高等级公路技术标准高，若仍采用堆填或层铺、不予碾压、预留沉降量的传统施工方法，都无法满足高等级公路对填石路 堤的质量要求。因此对超重载填石路堤，必须采取新的施工工艺，建立相应的质量标准，控制超重载下填石路堤的工程质量。

关键词：公路；压实；实验

目前，已有不少地区修筑了填石路堤的高等级公路，采取了一些措施，对其施工方法和质量控制进行了大量的研究，并取得了一些经验，但大都是一些定性的、模糊的标准，且仍处于探讨阶段。现行高等级公路填石路堤的施工，不仅没有可靠的技术规范可依，也没有成熟的经验供参考。为此，本研究以309国道武涉段改建工程为依托，结合现场试验路和工程实践，通过对压实厚度、压实遍数、密实度等影响压实效果因素的分析，建立定量评价超重载下填石路基压实质量的控制标准，以供设计和施工参考。

一、现场试验

（一）压实度及最大粒径的控制

现场试验路选309国道改建工程武涉段的D标K6+600～K6+700和E标K13+960～K14+060，长度各100m，根据现场填石路堤实测资料的经验数值与现行规范的要求，结合本路段超重载的实际情况，拟定虚铺厚度为50cm，最大粒径不大于30cm，否则应予以剔除或解小。

（二）压实机械的选用

路基填料石块本身是不可压缩的，压缩的目的是使各粒料之间的松散接触状态变为紧密咬合状态。由于石料的粒径及质量均较大，故必须用自重较大的重型压路机碾压才能使粒料达到紧密状态。更因块石的颗粒较大，石块之间会有蓬架、搁空现象，形成空隙率过大，更易造成局部压碎而塌陷。要使颗粒性物质密实，振动是一个有效办法，因此应选用低频高幅的振动压路机。根据本路段超重载交通的特殊要求，路基碾压机械的选用应为25～50T的钢轮震动压路机。

（三）整平

根据提出的压实厚度、最大粒径的要求，采用所选用的压路机碾压。在碾压之前，应用大型推土机摊铺平整，个别不平整处，应人工配合用细石屑找平。

（四）测点的布置

石料作为路基填料，由于粒径较大，在碾压过程中粒料有错动现象，易造成測试结果的可靠度降低，故在D标与E标的试验路段各布设10个控制点，每个控制点至少布设3个子控制点，如图1所示，以确保测试结果的可靠性，从而进行定量分析，确定出检测超重载下填石路堤的压实标准。

二、压实质量检测方法设计

1、25～50t钢轮震动压路机按规范要求的碾压措施进行碾压，碾压至5遍后停止碾压。

2、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5mm以下仅能估计读数的问题，可用三角板或厘米尺附于塔尺的相应位置上，准确读至毫米。

3、继续用25～50t的钢轮震动压路机碾压3遍后，再利用水准仪测量相应点的高程，若两次测出的同一点的高程相差不超过误差允许范围，则该段路该层的压实质量符合要求；否则，继续碾压3遍，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，证明填石路堤的填筑质量符合工程要求，方可进行下道工序的施工。

4、误差允许范围的确定。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，经分析，误差的允许范围为5mm以下。

三、试验结果分析

（一）碾压遍数对压实效果的影響

试验路面石料为灰质岩和安山岩，粒度均偏大，细粒含量相对较少，采用沉降量确定碾压遍数的方法，评价路基碾压的密实程度，如图2所示，从图中可以看出，碾压到一定的遍数后，沉降量不再增加，且碾压表面已无轮迹，说明填石料已处于密实状态。

（二）碾压机械对压实效果的影响

图2中的1#曲线是根据D标段试验路用25t钢轮震动压路机的压实结果，2#曲线是根据E标段试验路用50t钢轮震动压路机的压实结果，从中可以看出，25t的钢轮震动压路机需碾压12～16遍，变形量才能达到稳定，而50t的钢轮震动压路机仅需8～10遍即可使变形稳定。从图中还可以看出，吨位大的压路机较吨位小的压路机能使填石料更加密实，且压实遍数少将近一半，由此，既可使压实质量得到保证，又可以大量节省工期。

（三）压路机的行驶速度对压实效果的影响

通过现场试验，震动压路机的压实效果与其本身的技术性能有关，碾压填石料，震筒调整1500～1800n/min，行驶速度越慢越利于激振力的垂直向下传递，一般行驶速度最好控制在1～2km/h，即使用最低档油门行驶压实效果最好。

四、结语

1、开挖石料由大小不等、性质不一的块石组成，其级配的随机性比较大，且在碾压过程中级配仍处于变化中，故用传统上的压实度的方法评价填石路堤的密实情况是不合理的。

2、根据现有填石路堤实测资料的经验数值和现场试验路的测试结果分析，对超重载交通的填石路堤，压实机械应选用50t的钢轮震动压路机，压实厚度不大于50cm，碾压遍数不少于8遍，方可达到要求的压实质量

3、通过现场试验，影响填石路基碾压效果的主要因素有填料虚铺厚度、最大粒径的控制、压实机械及其碾压时的行驶速度。