废弃花岗岩脚料用于路基填筑的施工工艺与质量控制分析

苗 雷，吴文娟，魏进才，张晓萌，李成浩，杨永富

（1. 中建八局第二建设有限公司，山东 济南 250022；2.山东省交通科学研究院，山东 济南 250031）

引言

花岗石是一种分布广泛、资源丰富的岩石。我国是一个石料加工大国，长久以来，人们不断将它开采出来，切割加工成板材，广泛用于建筑物的内外装修和基础砌筑工程。然而，在开采和切割加工过程中，大量花岗石碎片和切割粉屑却被当作废料抛弃，这实际上是一种资源浪费，废弃料日积月累，堆积成山，不仅占压大量的土地资源，还严重污染自然环境。将废弃花岗岩脚料用于填筑路基是综合利用的有效方式，具有施工方便、板结、强度高、稳定性好的特性。废弃花岗岩脚料在路基上的应用，使废弃花岗岩由原来需花费财力处理，变成广受欢迎的工程材料，并可以减少土地占用对环境造成的破坏，有良好的经济和社会效益，具有广泛的推广应用价值。

1 施工工艺流程与操作要点

1.1 工艺流程

填筑路基施工的一般流程：填前地基处理→测量放样→网格法卸填料→填料摊铺与整平（松铺厚度检查）→振动压路机碾压→质量检测（压实空隙率、沉降及外观检测）→（合格后）确定压实遍数→验收与总结。

1.2 操作要点

1.2.1 填料准备

对废弃花岗岩脚料膨胀性试验，膨胀性试验包括自由膨胀率小于40%，液限小于40%，含膨胀性的废弃花岗岩脚料比例大于50%的混合填料不能用来填筑路基；路堤填料粒径应不宜超过厚度的2/3，即最大粒径不超过32 cm，不均匀系数宜为15～20；烧失量不超过20%，有机含量不超过10%；承载比试验CBR值大于8%。

1.2.2 测量放样

按照路基横断面设计图，每10 m一个断面放样试验段路基中边桩。为保证坡脚位置压实效果达到设计及规范要求，填筑边线外扩50 cm施工。中边桩放样完毕后，使用水准仪测量中桩、中桩左右侧10 m、中桩左右侧20 m共5个点填前高程，作为计算松铺厚度、松铺系数的依据。

1.2.3 网格法卸料

路基填筑采取路堤全宽水平分层填筑压实的施工方法，纵向分段、水平分层、由低到高、逐层施工的顺序，机械化施工，形成装、运、摊、平、压等机械化流水作业。卸料由专人指挥自卸汽车卸料，本试验段路基平均宽度45 m，自卸车每车运输填料方量约24 m3，按50 cm松铺厚度计算，将方格网设为9.0 m×5.3 m。

1.2.4 填料摊铺、整平

（1）在确认方格内卸料车数准确后指挥推土机将石料推平，挖掘机配合找平，使石块之间无明显高差台阶。推平时先中间，后两头，沿线路纵向方向保持中间高，两边低，推土机摊铺过程中，破碎锤配合将大粒径石料破碎，少量无法破碎的用装载机运至场外。（2）填料粒径严格按设计要求控制不超过层厚的2/3，对于粒径较大块石之间的缝隙，人工利用石屑或适当级配的砂石料填充。摊铺完成后用水准仪测量计算出松铺厚度，以便为计算压实系数提供数据。填石路基整平后的效果达到表面平整，无明显的大石块露头突出。纵、横比较均匀，岩块间无明显高差；用水准仪测量标高严格控制好50 cm的层厚及2%的横坡。

1.2.5 碾压

（1）摊铺平整后进行碾压，采用22 t振动式压路机进行碾压。碾压时，直线段先边缘后中间，小半径曲线段由内向外，纵向进退式进行；碾压速度控制在3.5 km/h左右、先静压再振动碾压，碾压过程中，相邻碾压横向重叠1/3～1/2轮迹，边部多压2～3遍，压实作业做到无漏压，无死角，保证碾压均匀。（2）碾压顺序先静压1遍，使路基表面填料稳定，接着弱振1遍后转为强振，压实速度控制在3.5 km/h，从压路机开始碾压后，每碾压1遍，测量1次各测点的高程，计算出沉降量，直到沉降差≤2 mm 后，密实度已满足要求，最后静压一遍收面。

2 施工质量检测

2.1 空隙率检测

依据《公路路基施工技术规范》（JTGF10-2006），空隙率要求≤22%。水袋法检测压实路基空隙率。

2.2 沉降检测

用光轮压路机静压填筑面1遍，静压完成后，在路基表面纵向每隔20 m沿路基横向铺设5 cm×5 cm ×1 cm钢板3块并在其上用油漆做醒目的标记，用水准仪测量各观测点高程并记录。然后采用22 t光轮压路机继续碾压，每碾压1遍测量1次观测点高程。当连续振压2遍前后的沉降差小于2 mm时，压实度合格；此时检测该层的空隙率，如果不符合规范，继续碾压直到空隙率合格方停止压实，测量最终沉降差并记录。

2.3 松铺系数的确定

松铺系数I=ΔH碾压前松铺厚度/Δh压实厚度。其中：ΔH碾压前松铺厚度=H2碾压前高程-H1填筑前高程；Δh压实后厚度= H3压实后高程-H1填筑前高程。

松铺系数的确定需要测量3次标高，第一次为填前碾压各测点的标高；第二次为填料整平后各测点的标高；第三次为压实度达到要求后各测点的标高。以代表性的45 m路基宽度位置为例进行说明，沿路基横向分为4份，测设5个点，分别测设路基填筑之前、松铺50 cm后、沉降量≤2 mm时的高程，所得的松铺厚度与压实厚度之比（平均值）即为本试验段的松铺系数。

3 施工质量检测结果

3.1 松铺系数

表1给出了试验路高程记录结果，试验路段平均松铺厚度为49.3 cm，平均压实后厚度为42.5 cm，松铺系数为1.16。

3.2 路基空隙率检测

根据沉降观测记录，第四层弱振后沉降量为3 mm，此时进行孔隙率检测。依据公路土工试验规程,在该路基试验段内清扫出平面，挖40 cm×40 cm×35 cm试坑，称取该试坑内填料湿质量为81.22 kg。将不透水的袋子置于试坑内，灌满水至该层路基顶面平齐，称取填满试坑水的质量为39.2 kg，计算得湿密度为2 072 kg/m3。

试坑内土方占5%,石方占95%，经室内试验，土含水率为5.4%，石含水率为0.4%。则整体含水率为0.65%。计算干密度为2 058 kg/m3,该试坑试样视密度室内测量为2 644 kg/m3。该段路基孔隙率为22.2%，不满足路基施工技术规范路堤压实质量要求（≤22%）。

第五遍弱振后沉降量为2 mm，按照同样方法称取填满试坑水的质量为38.6 kg，称取该试坑内填料湿质量为83.15 kg。该湿密度为2 154 kg/m3。计算得该段路基孔隙率为19%，满足路基施工技术规范路堤压实质量要求（≤22%）。

表1 试验段高程记录结果（m）

3.3 路基沉降

第一次弱振后，平均沉降值为18 mm；第二次弱振后，平均沉降值为6 mm；第三次强振后，平均沉降值为3 mm；第四次强振后，平均沉降值为2 mm；第五次强振后，平均沉降值为1 mm；第六次强振后，平均沉降值为0 mm。根据压实遍数与沉降差的关系，可以看出振动压实第四遍后，石方路基基本趋于稳定，此时孔隙率为19%，符合规范要求。

4 结语

将废弃花岗岩脚料用于路基填筑，通过满足空隙率标准的松铺厚度、压实机械型号及组合、压实速度及遍数等施工参数与沉降差联合控制，作为废弃花岗岩脚料填方路基施工压实质量检测的控制标准，具有快速、简单、可靠的优点，能够有效达到压实效果和稳定要求。